幾種機電領域實用技術的對比分析

摘要：本文通過對機電領域幾種常用實用技術和設備(單片機、變頻器、PLC和數控機床)的比較，從中找出他們共有的規律和特點以及他們的區別，以便更好地理解原理和靈活運用。

關鍵詞：單片機 變頻器 PLC 數控機床

中圖分類號=TP23 文獻標識碼：A

0 引言

隨著生產實踐的需要和科學技術的發展，機電領域對自動控制技術的需求越來越高，一些機電實用技術和設備的技術水平也日趨完善，應用日見廣泛。而且各種技術之間相互滲透，互為利用，聯系更加緊密，往往一套系統或成套裝置集多種技術和設備于一身。了解和掌握多種技術并加以靈活運用成為一名技術人員的必備素質和迫切要求。

1 幾種實用技術簡介

1.1單片機單片機就是把中央處理器(CPU)、隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、定時器／計數器以及I／O接口電路等部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機技術在自動控制領域中有著十分廣泛的應用，如工業控制、智能化的儀器儀表、汽車、航空、電話、傳真、高檔的家用電器等，很多行業涉及到自動控制的情況下，通常會涉及到單片機技術。單片機技術是自動化控制設備的基礎。

1.2變頻器可以提供可控變頻電源，兼有過熱、過流等多種保護功能。變頻器主要應用在三相異步電動機的變頻調速方面，主要意義在于改善調速性能和節能。在電力拖動等領域應用非常廣泛。

1.3 PLC可編程序控制器(簡稱PLC)是傳統的繼電器接觸器控制系統的替代物，它的最大優點就是在不改變硬件接線的情況下，通過改變程序即可改變生產工藝，大大提高了開發和技改的效率，加上PLC所具有的可靠性、編程方便、抗干擾能力強等優點，使得其應用幾乎覆蓋了所有工業企業。目前在世界工業發達國家，PLC已成為工業控制的標準設備。PLC被譽為工業自動化的三大支柱之首。

1.4數控機床數控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題。是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其對于約占加工總量80％的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的靈活性。

2 幾種實用技術的比較

2.1上述幾種設備都有數控系統(微處理器或單片機)，通過程序來進行工作過程的自動控制，這是目前自動化領域較為通用的控制方式。

2.2單片機、PLC、數控機床都可以通過用戶程序進行工藝過程的自動控制。單片機常用的編程語言為匯編語言和C語言：PLC常用的編程語言為梯形圖和指令語句表(助記符語言)，而助記符語言源于單片機的匯編語言，二者大同小異、有了單片機的匯編語言基礎，再來學習PLC的指令語句表就容易多了；數控機床的編程語言為G代碼語言和描述語言等。變頻器雖然沒有相應的編程語言，但可以通過參數設定對變頻器的工作狀態進行設置或對工序進行程序設定。“可編程”這～特點充分體現了上述設備的自動控制功能和靈活性。

2.3這幾種設備都可以通過自身的通信接口與上位計算機或網絡進行連接，以實現遠程控制或構成網絡。

2.4單片機與PLC的比較

2.4.1單片機是一個集成電路芯片，是PLC的核心部件。PLC是一個單片機系統，是單片機應用的一個特例。

2.4.2單片機的硬件成本低，但開發周期長，需要很強的研發能力和行業經驗才能設計出一套完整的穩定可靠的系統，開發費用高。適宜于批量生產且對環境條件要求不太高的產品開發：PLC是一套生產廠家已經開發好的單片機系統，在元件選用、電路設計方面已經考慮了可靠性和工業環境因素目編程簡單。適宜于單項工程或重復數少的工業控制項目。

2.5在中、高檔數控機床中，PLC是CNC裝置的重要組成部分。數控機床在工作過程中接受CNC裝置的兩類控制：實現各坐標軸進給運動的高速軌跡控制由微處理器完成：而PLC主要協助微處理器承擔零件程序中的開關量信號、機床操作面板和機床側的開關置信號的邏輯處理，實現機床電氣設備的起、停、換刀，主軸轉速控制等低速輔助信息控制任務。

2.6上述設備中，單片機和可編程大都有各個生產廠商或軟件開發公司開發的編程軟件作為用戶編程的技術支持。MCS-51單片機的匯編軟件早期的有A51，隨著單片機開發技術的不斷發展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發。Ke_l軟件是目前最流行的開發MCS 51系列單片機的軟件，Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器在內的集成開發環境uVls‘lon。對于數控機床，在編制較為復雜的零件程序時，單靠G代碼語言已經無能為力，必須借助于專用軟件，利用其三維造形功能和自動編譯功能來編制程序，如MasterCAM、PrO-E等軟件。

2.7由于生產廠家眾多，各種設備型號繁多，盡管IEC為了產品的開放性和兼容性也制定了相應的國際標準，因為歷史原因和技術壁壘，同一類設備的不同廠家的產品在設備和軟硬件方面存在較大差異，給各種產品的推廣應用和學習造成困難。這就要求我們在學習、使用這些設備的時候注意比較，找出他們共性的東西，以便達到融會貫通、觸類旁通的效果。這也正是本文的用意。

機電領域自動控制技術和設備種類繁多，內容龐雜，本文只舉了其中幾例。它們在生產實踐中應用非常廣泛，都有很高的實用價值。在學習這些設備的時候，要遵循實踐——理論一實踐的螺旋式上升的認識規律，注意理論和實踐相結合，以達到學以致用的目的。