【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： Programmable Controller Designe for Electropoeumatic Systems 附 件： ； 。 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日 注： 請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 附件 1：外文資料翻譯譯文 應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器 摘要 此項(xiàng)目主 要是研究電氣系統(tǒng)以及簡(jiǎn)單有效的控制氣流發(fā)動(dòng)機(jī)的程序和氣流系統(tǒng)的狀態(tài)。它的實(shí)踐基礎(chǔ)包括基于氣流的專有控制器、自動(dòng)化設(shè)計(jì)、氣流系統(tǒng)的控制程序和基于微控制器的電子設(shè)計(jì)。 使用電氣技術(shù)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要由三個(gè)組成部分：發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)，感應(yīng)器或按鈕，狀如花瓣的控制零部件。現(xiàn)在，大部分的系統(tǒng)邏輯操作的控制器都被程序邏輯控制器（ PLC）所取代。 PLC 的感應(yīng)器和開關(guān)是輸入端，而發(fā)動(dòng)機(jī)的直接控制閥是輸出端，其中有一個(gè)內(nèi)部程序操控所有運(yùn)行必需的邏輯，模擬其他的裝置如計(jì)算器、定時(shí)器等，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。 因?yàn)榭?以根據(jù)需要無數(shù)次創(chuàng)建和模擬這樣的系統(tǒng)，所以皆由 PLC 的使用，此項(xiàng)目有靈活的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以節(jié)省時(shí)間，減少失誤的危險(xiǎn)，同時(shí)在使用相同材料的情況下，它可以更加精密。 市場(chǎng)上的許多家公司都使用了常規(guī)的 PLC，它不僅可以用氣流系統(tǒng)來控制，還可以用各種電氣設(shè)備。 PLC 的用途廣泛，可以應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)中，甚至用于建筑物的安全和自動(dòng)化系統(tǒng)中。 由于以上的各種特性，在一些實(shí)際應(yīng)用中 PLC 提供了很多的資源，甚至包括不控制系統(tǒng)的資源，電氣系統(tǒng)就是一種這樣的應(yīng)用。對(duì)于自動(dòng)化的工程， PLC 的使用是比較昂貴的，尤其是對(duì)那些小型的 系統(tǒng)。 針對(duì)這種情況可行的一種辦法是創(chuàng)建一個(gè)可提供特定尺寸和功能的控制器。這種控制器可以根據(jù)微控制器來制作。 這種基于微控制器的適用范圍比較小，只能用于一個(gè)類型的機(jī)器或者可以用做一個(gè)像普通 PLC 一樣可以被編程的控制器，那樣它就可以通過可變化的邏輯程序來進(jìn)行各種作業(yè)。所有的這些特性根據(jù)具體需要的不同而不同，具體的設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)的不同而不同。但是這種設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)人員非常了解自己的控制器，可以自由掌握控制器的大小尺寸，改變它的功能。這就意味著此項(xiàng)目有更多的獨(dú)特性，但同時(shí)系統(tǒng)的控制也由它的設(shè)計(jì)者所控制。 人們可以從一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中找到三個(gè)上文中提到的基本部件，外加一個(gè)控制系統(tǒng)的邏輯線路。只有成熟先進(jìn)的技術(shù)能做出特定的邏輯線路和執(zhí)行正確操作所需要的部件升級(jí)。 對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)程序可以完成，但是對(duì)于間接或更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的程序就會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的線路和錯(cuò)誤的信號(hào)。這是就需要另一種方法可以節(jié)省時(shí)間，產(chǎn)生清晰線路，能夠防止偶然的信號(hào)交疊和線路堵塞。 這種方式的不同標(biāo)準(zhǔn)的線路基法叫循序漸進(jìn)式或規(guī)則系統(tǒng)，它對(duì)氣流和電氣系統(tǒng)非常有效，而且也是此項(xiàng)目的一個(gè)基礎(chǔ)。它包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)各個(gè)不同變化所設(shè)基礎(chǔ) 上的系統(tǒng)。 第一步是為每個(gè)步驟設(shè)計(jì)那些種標(biāo)準(zhǔn)的線路。第二步是連接接收來自感應(yīng)器，開關(guān)和先前的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)把空氣或電傳送給每個(gè)步驟的補(bǔ)給線。如圖中所示， 1 和 2 標(biāo)準(zhǔn)線路是為氣流的和電氣系統(tǒng)服務(wù) .我們能夠很清楚的看到每一步驟和下一個(gè)步驟之間的聯(lián)系。 上述方法可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)都被很好地用步驟來定義。這也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)的每一次運(yùn)動(dòng)變化都是系統(tǒng)的一個(gè)新的狀態(tài)，而兩個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變叫做步驟。 先前提到的標(biāo)準(zhǔn)線路可以幫助設(shè)計(jì)人員定義系統(tǒng)的不同狀態(tài)和不同步驟的變化所帶來的不 同環(huán)境。在設(shè)計(jì)的最后階段，系統(tǒng)中會(huì)有一個(gè)從來不變化的序列和明確的輸入和輸出端。我們把一個(gè)序列從輸入端輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，由輸出端輸出。 這些步驟的所有過程都是在微控制器內(nèi)部進(jìn)行的，并且以同樣的方式在運(yùn)行著。 部件的序列在控制器里被 5 個(gè)位元組規(guī)劃；每個(gè)部分都有程序的一個(gè)步驟結(jié)構(gòu)。輸入端有二個(gè)位元組 ,輸出端有一個(gè)，其他結(jié)構(gòu)部分和附加功能步驟有兩個(gè)。在編程之后，部件序列被內(nèi)部微控制器的記憶所儲(chǔ)藏，因此，他們是可讀的而且可以運(yùn)行。 不同于傳統(tǒng)的 PLC，這種控制器的工作目的是成為特定領(lǐng)域設(shè)計(jì)的多用控制器。傳統(tǒng)的 PLC 的系統(tǒng)運(yùn)行程序是一個(gè)循環(huán)的線路：輸入一個(gè)圖像 ,運(yùn)行所有的內(nèi)部程序 , 然后升級(jí)輸出的狀態(tài)。這一個(gè)控制器以不同的方式工作 ,它讀取步驟的結(jié)構(gòu) ,等待輸入 ,然后升級(jí)或輸出，然后直接跳躍到下一個(gè)步驟，開始另一次的程序運(yùn)行。 它也有局限性，例如這種控制器有時(shí)會(huì)不執(zhí)行指令，在同一程序指令下，會(huì)出現(xiàn)某一個(gè)運(yùn)行的反復(fù)等等 ，但是這一個(gè)問題可以通過外部的邏輯運(yùn)行解決。另外，這中控制器在沒有序列的系統(tǒng)上不能夠被應(yīng)用。這些局限性也是這個(gè)系統(tǒng)的特性，這種系統(tǒng)的每一個(gè)應(yīng)用都必須要有相應(yīng)的系統(tǒng)分析。 這種 控制器以微集成電 路微控制器 PIC16F877 為基礎(chǔ) ,它擁有全部此次項(xiàng)目所需要的資源。它有足夠的插孔，線路連續(xù)通訊 EEPROM 記憶解救系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)和步驟的序列。它提供了項(xiàng)目所需要的所有的運(yùn)行，例如定時(shí)器和分岔等。 我們做出了控制器的資源目錄，想盡可能的使它變的完善。在步驟的運(yùn)行過程中，程序自動(dòng)選擇如何讀取每一步驟的結(jié)構(gòu)。這個(gè)操作有兩個(gè)位元組位于電子輸入處。一個(gè)位元組位于輸出端，還有一個(gè)被用作內(nèi)部定時(shí)器，類似輸入或暫停功能。EEPROM 記憶內(nèi)部是 256 位元組，可以儲(chǔ)藏所有步驟的運(yùn)行 ,即可以儲(chǔ)藏 48 個(gè)步驟之間的 所有運(yùn)行。 除了一個(gè)互動(dòng)菜單外，這種控制器還有一個(gè)控制臺(tái)和一些指令按鈕，他們一起控制各個(gè)步驟的運(yùn)行和連續(xù)性，也控制其他的一些裝置。 4． 1 交互作用 在實(shí)際運(yùn)行操作中，控制器需要有一些輔助設(shè)備幫助它和使用者進(jìn)行互動(dòng)，可以提供可靠的操作監(jiān)控，同時(shí)對(duì)氣流系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制。 交互工作模式：在主要的程序中，使用者可以根據(jù)指導(dǎo)發(fā)出信號(hào)來進(jìn)行具體步驟的操作 LCD 平臺(tái)可以顯示系統(tǒng)工作的狀態(tài)，衡量輸入，輸出，計(jì)時(shí)器和運(yùn)行的數(shù)據(jù)等。 嘀嘀聲用來提示重要警示，停止，開始和一些緊急情況的發(fā)生亮燈表示接通電源，和輸入，輸 出狀態(tài)。 4． 2 安全性 如果想正常運(yùn)行程序，必須保證每一個(gè)步驟都正確的執(zhí)行。更重要的是，應(yīng)該有預(yù)防運(yùn)行故障和問題的解決方法。控制器提供了這種可能性，通過使用兩個(gè)內(nèi)部虛擬線路同時(shí)運(yùn)行。他們可以重新啟動(dòng)程序，隨時(shí)恢復(fù)到程序的原有狀態(tài)。有兩個(gè)輸入端共同工作可以快速的運(yùn)行這些功能。 4． 3 接口 程序運(yùn)行序列可以用控制器的接口來編程。一臺(tái)計(jì)算機(jī)的接口也可以用來升級(jí)使用程序。 使用者能利用接口配置一連串定義序列的步驟位元組。但是也可以設(shè)計(jì)一個(gè)程序 ,利用可視資源為使用者翻譯所需要的信息。 但是，如果想聯(lián)結(jié)電腦接口和控 制器，至少應(yīng)該有一個(gè)儀器來保證數(shù)據(jù)的可靠性。 . 固件 主要的線環(huán)是通過讀取 EEPROM 記憶中的每一資訊步驟進(jìn)行工作。 在每個(gè)步驟中，系統(tǒng)的狀態(tài)被儲(chǔ)存，同時(shí)它也在顯示器上被顯示。根據(jù)使用者的構(gòu)造 ,它能利用分流或暫停應(yīng)付緊急線路情況來保證系統(tǒng)安全。 5. 電氣系統(tǒng)例子 這種系統(tǒng)不只是適應(yīng)于特定的機(jī)器。它由四個(gè)主動(dòng)器組成。 主動(dòng)器 A ， B 和 C 是兩倍的，只有 D是單倍的。第一步，主動(dòng)器 A 開始運(yùn)行，并保持在一個(gè)特定的位置一直到一個(gè)循環(huán)的結(jié)束，如圖 5 所示它可以確定某一對(duì)象的下一運(yùn)動(dòng)。第二步， 當(dāng) A 完成了它的工作后，主動(dòng)器 C 連同 B 一起開始盡可能多的產(chǎn)生電流圈，并受 B 的運(yùn)行速度的限制，而 B 速度由一個(gè)流動(dòng)的控制活瓣管理。 B 和 C 是一起工作的主動(dòng)器的例子 ,當(dāng) B 慢慢地推動(dòng)一個(gè)物體的時(shí)候 , C 有時(shí)則重復(fù)它的工作。 第三步，當(dāng) B 到達(dá)最后的位置時(shí)候 , C 停止立刻它的循環(huán)運(yùn)動(dòng)并且回到開始的位置。利用回旋的電流工作的主動(dòng)器 D 連同 返回來的 C一起工作。第四步，主動(dòng)器 D 快速往返來回運(yùn)動(dòng)一次。 D 可以充當(dāng)一個(gè)工具，在物體上的表面上打洞。當(dāng) D 返回開始的位置時(shí)候 , A和 B 也同時(shí)返回，這是第五個(gè)步驟。 圖 6 顯示了程序設(shè)計(jì)的第一部分。我們把每個(gè)步驟的所有運(yùn)行統(tǒng)稱為 . (A+) 表示主動(dòng)器 A 向前推動(dòng)，而 (A) 表示返回到開始的位置。 同時(shí)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)在相同的步驟中被一起疊加。這個(gè)系統(tǒng)共有有五個(gè)步驟。 圖 5 和 6 所表現(xiàn)的系統(tǒng)運(yùn)行清楚的描述了所有序列。 利用他們我們可以用必需的邏輯語言設(shè)計(jì)整個(gè)的控制線路。但是現(xiàn)在還它還不是一個(gè)完整的系統(tǒng)，因?yàn)樗€缺少一些輔助設(shè)施，（圖中沒有顯示）。 對(duì)于程序的最后運(yùn)行， 這些輔助設(shè)施十分的重要，因?yàn)樗麄兡苁咕€路有更多的功能。 他們中最重要的是連接在每一步驟中的平行線路。那一個(gè)線路能夠隨時(shí)停止序列而且將主動(dòng)器的狀態(tài)換成一個(gè)特定的位置。它可以重起系統(tǒng)或是應(yīng)付緊急情況。圖 7 和