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文献材料加工技术164-165（2005）1459-1465 电气系统的可编程控制器自动化和集成制造系统，机械工程学院系，CEP05508-900，圣保罗理工大学，圣保罗，巴西摘要该项目涉及电气系统的研究和可编程控制器，提供了一种有效，简便的方法以控制的气动致动器的运动的顺序和气动系统的状态。对于一个特定的控制器项目气动应用加入自动化设计的研究和基于所述电子设计气动系统的控制处理在微控制器来实现控制器的资源。关键词：可编程控制器;微控制器;电气自动化1 引言 制动器或马达，传感器或按钮及控制元件：使用电气技术的自动化系统是由三种元素主要形成如阀门。如今，大多数控制元件用来执行系统的逻辑是由可编程逻辑控制器（PLC ）取代。传感器和开关被堵塞的输入和直接控制阀执行器被堵塞的输出。内部程序执行所有必需的运动序列的逻辑，模拟其他组件，如计数器，定时器和控制该系统的状态。与使用的PLC，该项目获得敏捷性，因为它可以创建和模拟系统多次如需要。因此，可以节省时间，犯错误的风险降低复杂性和可以使用相同的元件被增加。传统的PLC ，这是有可能找到市场上的许多公司，提供了许多资源来控制不仅气动系统，但各种系统的使用电气元件。 PLC可以非常灵活和强大的多种应用被应用在行业甚至安全系统及楼宇自动化等。因为这些特性，在某些应用在PLC提供了很多资源，甚至没有使用控制系统中，电 - 气系统是一这种类型的应用程序。采用PLC ，特别是对小尺寸的系统，可以为自动化非常昂贵项目。在这种情况下，另一种方法是创建一个特定的控制器能够提供的确切大小和资源，该项目需求3,4 。这可通过使用微控制器作为进行基此控制器。控制器，基于微控制器，可以是非常具体和适合于只有一个机种，也可以作为工作这可以被编程为一个普通的PLC通用控制器并用可以改变逻辑工作。所有这些特性取决于什么是需要和设计师有多少经验，有与发展中国家的电子电路和固件微控制器。但主要优点设计与单片机控制器是设计师都有自己的控制器，这使得总的知识有可能控制该控制器的大小，改变复杂性和它的应用程序。这意味着该项目获得更多的独立性来自其他公司，但在同时该系统的控制的责任保持在设计者手中。2 电气系统自动化系统中的一个可以找到前面提到的三个基本部件，以及用于控制的逻辑电路的制度。有足够的技术是需要投影的逻辑电路与集成所有必要的组件来执行动作正确的顺序。对于运动的直观的简单的直接序列方法可用于1,5，但对于间接或更复杂的序列的直觉可以产生一个非常复杂的电路和信号错误。用另一种方法，它是必要的，可以节省工程时间，做一个干净的电路，可以消除偶然信号重叠和冗余电路。该方法被称为一步一步或算法1,5，它是有效的气动和电动气动系统并且它被用来作为在这项工作中的位置。该方法包括设计基于用于制成标准的电路系统的上的致动器的状态的每个变化，这些变化是所谓的步骤第一部分是设计这些类型的标准电路每一步，接下来的任务是把标准电路和最后一部分是连接接收控制元件从传感器，开关和先前的运动信号，并给空气或电力每一步的供应线。 1和2标准电路绘制气动和电动气动系统8。它是可以看到的与之前和下一步骤的关系。3，控制器内的应用方法之前提出的方法的结果是一个序列致动器的动作，是由步骤明确界定。它也就是说，在致动器的位置的每个变化是一个该系统的新状态与状态之间的转换是所谓的一步。描述的标准电路之前帮助设计者定义系统的状态，并定义条件给各州之间的每个变化。在设计结束时，该系统由一个序列，从未几率定义和具有输入和良好定义的输出状态。该输入用于转移的条件和输出是过渡的结果。这些步骤中的所有的配置保持在微控制器的内部，并执行相同的方式被设计。串的顺序进行编程以5字节控制器内;每串有一个配置该方法的步骤。有2个字节用于输入，一个对于输出及两个以上的其他配置字节和步骤的辅助功能。编程后，这串的顺序被保存的非易失性存储器的内部微控制器的，因此它们可以被读取和执行。控制器任务不是以相同的方式作为一个工作常规的可编程控制器，但它的目的是为一个例子一种多功能控制器，其设计为一个特定的区域。一常规的PLC处理系统的使用的控制循环，它使输入的图像，执行所有的通过内部编程组态中定义的条件，然后更新输出状态。该控制器的作品以不同的方式，在那里读出的步骤的配置，等待的投入要满足的条件，然后更新状态或输出，并且跳转到下一个步骤，之后再次启动该过程。它可以产生一定的局限性，因为事实上，该控制器不能执行时，程序的内部，该运动必须重复一段时间，但是这个问题可以解决了一些外部逻辑元件。另一个限制是，该控制器不能在系统中应用的有没有序列。这些限制的特征必须为每个应用程序进行分析的系统。控制器4 。特征该控制器是基于Microchip PIC16F877单片机6,7有40个引脚，它拥有所有这个项目所需的资源。它有足够的大头针以获得所有元件，在电路实现串行通信，EEPROM存储器来保存系统的所有配置和步骤的顺序。对于主要的执行程序，它提供了完整的资源，如定时器和中断。建立控制器的资源的列表中，探索以使其作为微控制器的全部容量完成越好。在该步骤中，程序选择如何使用资源读取的配置字符串的步骤。这个字符串有两个字节的数字输入，一个用于作为掩模，而另一个用作预期的值。一字节是用来配置输出值。一个字节更多的是用于内部定时，模拟输入或超时。该EEPROM存储器里面是256个字节长度足够保存步骤字符串，具有这种特性是可以保存的48步（表1） 。在控制器（图3）也有一个显示器和一些按钮，用来与交互式单编程序列的步骤和其它配置。图3 控制器 组件 4.1 交互组件对于真正的应用程序中的控制器必须有一定的元素与最终用户交互，并提供完整的监测系统资源的可用到的在创建逻辑控制的气动设计系统（图3） ：工作的互动模式;提供的主要功能程序教学目的，用户给出信号执行该步骤。LCD显示器，其显示了系统的状态，输入，输出，定时和顺序的统计值执行。哔声，让重要的警示，停止，启动和紧急。 LED指示灯显示电源和其他人显示状态输入和输出。 4 .2 安全为了使最终的应用程序的工作性质，正确的需要配置来执行正确的方式的步骤，但更多的则它必须在恶劣的情况下运转或在该序列的执行的问题提供解决方案。该控制器提供来配置并行工作的主要两个内部虚拟电路的可能性。这两个电路可作为应急或复位按钮，可以在系统中随时恢复到一定的状态 2 。有两种与中断工作，以获得即时访问输入这些功能。这是可能的配置位置时，按钮和的超时系统的价值。 4.3 用户界面串的顺序可以使用被编程的控制器的界面元素。计算机接口也可以用来方便地生成用户程序。同一个好的文档最终用户可以使用该接口配置的字节定义的步骤琴弦序列。但也可以创建具有视觉的程序该工程作为译者的用户资源，它改变了他工作，以使得控制器理解的值。为了实现计算机之间的通信接口和控制器一个简单的协议与验和字节数是最低要求，以保证数据的完整性。4.4 固件 主循环通过读取步骤琴弦从EEPROM存储器具有所有有关的信息的步骤。在每一步中，该系统的状态保存在存储器上，并将其显示在显示屏上的太多。根据户的构，它可以使用在中断与工作应急电路或超时，以保持系统的安全性。图4 封锁的固件图5-电气系统.该系统是不特定的机器的表示，但它是用在一个真实的发现了一些常见的运动和组件。本系统是由四个执行器。致动器A ， B和C是双作用和D型单作用。致动器的进步和停留在指定的位置，直到周期结束时，它可以工作的对象固定到例如下一动作（图5） ，它是第一个步骤。当A到达终点位置，驱动器C的起始位置他的工作与B，在使尽可能多的周期尽可能在一起B.它取决于如何快速执行机构B正在推进的推进;的速度是由一个流动控制阀调节。这是第二个步骤。 B和C是致动器的例子一起工作，而B推一个物体慢慢地，C重复其工作一段时间。当B到达最终位置，C立即停止其周期和回来到初始位置。该驱动器D是单作用之一，弹簧复位，并与一起工作的C的后面，它是第三步。 D工作进行非常快图5，A，B，C和D驱动器时序图向前和向后移动，只是一次。它的落后运动是第四步。 可能是一个工具，使一个洞在对象上。当D到达初始位置， A和B的回报也一样，它是第五个步骤。图。图6示出了设计过程的第一部分，其中每个步骤的所有运动应该定义2。 （ A + ）也就是说，致动器A移动到前进位置和（A- ）到初始位置。这种情况发生变动在同一时间连接在一起的相同步骤。该系统有五个步骤。该系统的这两种表示（图5和6）一起都足以正确地描述所有的序列。有了它们可以设计整个控制电路必要的逻辑组件。但到这个时候，它是不是一个完整的系统，因为它缺少一些辅助未包含在此元素绘制，因为它们在与主序列并行工作。这些辅助元件到电路得到更多的功能并最终应用非常重要;其中最重要的是并联电路与所有其他链接步骤。该电路应该能够停止该序列在任何时间，改变致动器的状态到特定的位置。这种电路可被用作复位或紧急按钮。该nextFigs 。 7和8show使用该方法的结果不带控制器。这些图片是电图本实施例的控制电路，包括传感器，按钮和电控阀的线圈。辅助元件都包括在内，如自动/手动转换开关，允许连续的工作和这两个启动按钮，使机器的操作者用自己的双手来启动进程，降低风险事故.图6 步骤的A，B，C和D驱动器序列。图7 电气图6 更改示例将用户程序在前面的章节中，电 - 气动回路用于开始的这项研究被提出，需要以控制与步骤工作，必须提供一个系统中的所有功能元件在实际应用中使用。但是，如如述使用PLC或此特定的控制器，该控制变得更加容易和复杂性可能增加也。表2示出了所必需的元件的简历以控制所呈现的例子。随着时间的图中，步骤序列和元件该系统描述于表2andFigs。56IT是可能创建的，可以是以下步骤配置发送到控制器（表3和4）。图8 电气图而使用常规的可编程控制器，用户应绘制电图的界面上（图7和8）时，使用可编程注意该电路的逻辑控制器，在这项工作中所述，用户必须知道仅该方法和程序唯一的结构的概念的每个步骤。这意味着，与传统的PLC时，用户必须绘制该线和平局之间的关系，使得它很难区分的序列的步骤。通常情况下，人们需要执行该接口上的模拟，以找到错误的逻辑。表2气动系统的要求数字输入 7数字输出 7模拟量输入 0定时器 1 并联电路 1（复位及紧急）表3系统的数字输入列表表4系统的数字输出列表表5步骤配置字节新的编程允许的配置的步骤进行分离，如通过所描述的方法。该序列是由本身所定义的步骤和描述仅由输入和输出的每个步骤。配置的结构遵循的顺序1字节：该步骤的特征;2字节：面膜的投入;3字节：预期投入的价值;4字节：值输出;5字节：值的额外功能图.9促动器A和B，和传感器。图10 制动器C和D 和传感器。 表5显示了如何将用户程序被保存在里面控制器，这是描述的控制程序前所示的例子。该序列可以由25个字节来定义。这些字节可以可分为五个字符串，每个定义每个5字节序列的步骤（图9和10）。 7结论控制器开发用于这一工作（图11）所示它能够创建基于微控制器的一个非常有用的可编程控制器。外部存储器或外部定时器都没有使用的情况下，探索资源该微控制器提供内部。微控制器外，还有实现仅输出组件，输入，模拟输入，显示为接口和串行通信。仅使用内部存储器时，它可以控制气动系统，有48个步骤的顺序，如果所有所有步骤的资源的使用，但它有可能达到60步骤在一个更简单的系统的情况下控制器的编程不使用PLC语言，但结构简单且直观。图.11 设计用于控制电气可编程控制器系统这里的设计师直接与的状态或步骤该系统。一个非常简单的机器语言的设计者可以定义使用四个或五个字节的步骤的所有配置。它只取决于他的经验，使用的所有资源控制器。控制器任务不是以相同的方式作为一个工作商业PLC但它的目的是成为一个例子的，是专为特定区域一个多功能控制器。正因为如此，它是不可能说哪一个作品更好;用单片机制作系统是一种替代该工作在一个简单的方法。参考文献1E.NELLI席尔瓦，流体机械系统手册，Escola的PolitecnicaUSP，2002（葡萄牙语）. 2 J. Swider ，控制和自动化技术工艺和机电一体化系统，西里西亚大学出版社，格利维 采， 2002（密文，波兰文） 。3 J. Swider ，G. Wszolek ，W.卡瓦略，准备根据微控制器由控制器进行控制，在系统中的示例：12国际科学会议，成果机械与材料工程，格利维采 - 扎科帕内，波兰， 2003年，第965 - 970 . 4 J. Swider ， G. Wszolek ， W卡