對電氣傳動控制系統設計的研究

摘 要：隨著信息技術的不斷快速發展，電氣傳動控制系統的設計問題也逐步收到人們的廣泛關注，因此有必要對其設計要項加以分析。在這種背景下，本文首先探討了系統設計的核心，也即電氣傳統控制的服務器設計，進而分析了當前最為熱門的核心技術，也即PLC技術在電氣傳動控制系統設計中的應用。

關鍵詞：電氣傳動；控制系統；設計；服務器；PLC技術

隨著自動化技術的飛速發展，電氣傳動控制系統也日新月異，電氣傳動控制系統的概念從出現以來，電氣傳動控制系統又有了新的發展。電氣傳動控制系統是近年來引起人們很大興趣的一個領域：它的研究目標是用機器，通常為傳動控制系統、電腦等，盡可能地代替人的體力活動，并且爭取在這些方面最終改善并超出人的能力；其研究領域及應用范圍十分廣泛、例如，自動控制、人工智能、PLC控制系統、智能機器人等等。電氣傳動控制系統的研究是通過他的原理及其應用而為人類社會的進步作出貢獻。

1 電氣傳統控制的服務器設計

服務器是電氣傳動控制系統的核心，對其進行精心設計十分必要。一般電氣用馬達在做應用時還需要經過減速齒輪及轉換機構，才能實際控制傳動，下面將介紹做傳動控制系統經常會用到的服務器，其可簡化設計齒輪及轉換機構的麻煩。服務器用在電氣設備中應用，通常作為變化控制及加減速控制用，服務器的優點是扭力大可拉動較重的負荷，并且體積小、重量輕而且省電。傳統比例式遙控器接收機控制服務器照中，一組接收機控制器可以同時控制多組服務器動作。之所以稱為比例式遙控器，是因為手動遙控器的角度，可以同步控制服務器正反轉，即正轉90度或是反轉90度。就服務器的控制方式而言，由于服務器體積小，設計上通常采用特殊積體電路設計，在松開螺絲后小心將其零件分解，就可以看到其內部零件。其內部結構可以分為以下幾部分：控制晶片及電路、小型直流馬達、轉換齒輪、旋轉軸、回授可變電阻。

控制晶片接收外部脈沖控制信號輸入，自動將脈沖寬度轉換為直流馬達正反轉的運轉模式，經由轉換齒輪驅動旋轉軸使服務器可以隨著脈沖信號做等比例正轉或是反轉。當轉動至90度時，連動的可變電阻也轉至盡頭，由可變電阻的回授電壓值（Vf），使得控制晶片可以偵測到馬達已轉至盡頭。回授可變電阻的目的也可以使服務器正確轉回到中間位置，因為此時的可變電阻的回授電壓值正是二分之一。服務器以5V電源便可以推動，控制方式是以脈波調變方式來控制。其外部3支接腳如下：黑色是GND地線；紅色是5V電源線（位置在中間）；白色為控制信號。因此，即使第1及第3支腳插反了，也不至于燒毀服務器，因為輸入的控制信號線接地了，服務器頂多不動作，算是種保護，但是實驗時還是要特別注意，因為如果運氣不好，內部的服務器電路也有可能損壞，畢竟服務器單體并不便宜。服務器動作原理是以脈波調變方式來做控制，固定周期脈波寬度約20mS，當送出以下的正脈波寬度時，可以得到不同的控制效果：正脈波寬度為0.3mS時，服務器會正轉；正脈波寬度為2.5mS時，服務器會反轉；正脈波寬度為1.3mS時，服務器會回到中點。

2 PLC技術在電氣傳動控制系統設計中的應用

2.1 PLC技術的應用范圍

一是基于PLC控制的自動配料系統通過在配料系統中引入數據自動采集、監控以及變頻、組態技術，建立以PLC為控制核心的自動配料系統，能夠實現對配料成分進行精確計量的同時，為最終產品的生產效率與質量提供了保障。二是流量控制的實現。流量控制就是通過控制在一定時間內經皮帶運送的物料總量，其一般計算方式為流經皮帶的物料總量與時間的比值。實際上，電子皮帶秤通過脈沖信號來對物料進行流量的采樣。由計算機設定的計數器會定時采樣，并測算物料所經過的距離，通過這一程序，我們可以得到流量的瞬時值。隨著我國經濟的不斷發展，社會高度信息化，新的高科技技術不斷應用到各個方面中，使得智能化已成為一種發展的必然趨勢。智能化也往往是從設備自動化系統開始，PLC控制設計在電氣傳動控制中也將扮演著越來越重要的角色。

2.2 PLC技術的優點

一般說來，PLC控制系統以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網絡結構這些顯著的優點使其逐步得到廣泛的應用。具體看來包括如下及部分優點。第一，低成本。利用電話線上網，最大的優點就是成本低。由于利用電話線上網，直接使用現有互聯網就可以實現通信，而不需要另外鋪設電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎網絡上的投資。第二，范圍廣。無所不在的電話線網絡也是這種技術的優勢。電話線是最基礎的網絡，它的規模之大，是其他任何網絡無法比擬的。第三，高速。利用電話線上網能夠提供高速傳輸。第四，便捷。不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網絡享受。第五，永遠在線。PLC屬于“即插即用”。第六，結構靈活。通過PLC技術實現Internet接入，可以靈活擴展接入端口數量，使資源保持較高的利用率。第七，家庭數字化。PLC技術能夠通過電話線將整個家庭的電器與網絡聯為一體，在室內的設備之間構筑起可自由交換信息的局域網，使人們能夠通過網絡來控制自己家里的電器設備。

2.3 PLC技術的應用

首先探討PLC的工業管理部分。通過PLC內部所撰寫的程序（程序為內部自帶，可以做小部分修正），規劃任一元件在特定時間接受指定任務完成工作，而自動工業系統中最重要元件就是馬達，因為各部位的馬達控制的整體工業場合的運作，例如進貨、出貨、XYZ軸的動量等，都需要通過馬達的運轉來完成，而馬達什么時候運轉？該如何運轉？運轉的時間？都是通過PLC內部的設定來完成。而馬達運轉在PLC程序中所占有的是Y0～Y7、Y10～Y17的位址。

極限開關在我們整體結構中也扮演了相當多的角色，而工業場合運行的狀態顯示便是使用極限開關來做一個監測以及信息回傳的工作，制造場所內有無零部件便可通過極限開關對應到PLC所設定的位址，所設定位址為X20～27以及X30～37，零部件的進出皆可通過燈號顯示。還有一項非常重要的工作賦予極限開關重要的使命，也即制造場所的安全。制造場所若因為定位錯誤導致車間損毀、機械損壞、零部件損毀，若對應到現實的狀況中，這可是非常嚴重的事情，自動工業場所所若不能達到安全有效率取代人力，反而適得其反延伸出諸多安全考慮是不允許的。所以可以將這樣的使命也交給了極限開關或是定位感測來達到極限位置的目的。

如何確定工業場所原材料等的存放？在PLC中有設定好的位置相對應到原材料上所設計的孔洞，通過雷射感測原材料是否定位完成、判別孔洞所相對應的PLC位置、對應場所是否有原材料正在使用，當所對應場所目前正有原材料在使用中的狀態，PLC也會給予指令停機，避免原材料碰撞導致機器傷害。

參考文獻

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