關于應用電子系統中自動化控制技術的研究

蔡兆文

摘 要：隨著經濟社會的不斷快速發展，電子產品不斷發生著的日新月異的各項更新，電子系統的自動化控制技術是各類電子產品開發以及研制動力源和加速器，在現在經濟技術發展中起著至關重要的作用。同時電子系統的自動化控制技術也是現代電子系統的核心內容，現代電子技術日益趨向計算機管理的自動化控制，新型電子系統自動化控制技術，使得電子系統工作的效率得到了極大的提高，同時也使得設計者們擁有了更多的時間做出更具創意的設計方案。文章首先探討了電子系統的內涵及自動化控制技術的應用進行了概述，進而分析了應用于電子系統中的自動化控制技術開發。

關鍵詞：電子系統；自動化控制；技術；應用；開發

1 電子系統的概述及自動化控制技術的應用

1.1 電子系統與自動化控制技術

電子系統是利用電子信號來控制電子裝置的系統，例如：收音機、計算機、電子游戲機、移動電話、掌上型電腦等。電子信號是電子系統的輸入，它經處理后可以產生輸出信號，從而控制多種輸出裝置的操作，例如：揚聲器、液晶體顯示器等。電子系統具有很多功能，例如：產生聲音、傳遞信息、顯示畫面、測量、記憶、計算等。電子裝置有許多種類，常用的包括半導體二極管、晶體管、電容器等，它們通常會被焊接在一塊電子線路板上。自動化是現今工業快速發展下必要的競爭利器，而自動化的過程中，具備高度穩定性及一致性，且開發成本低廉的可程序控制器扮演著極為重要的角色，常被用來作為制造業自動化的主要工具。隨著更可靠的感應器、處理器和驅動器發展，自動化技術逐漸取代人手操作員。當工序非常清晰、經常重復和可以由可靠的自動調節系統來操作時，采用自動控制技術便會較為合適。當微處理器和新的感應器出現后，人手控制系統也就更容易地被電腦控制系統所取代。

1.2 自動化控制技術的應用

自動化控制技術是整合電機、電子、感測、信息、控制等各項專業領域的知識與技術所構建組成的技術系統。由于信息產業的快速發展以及個人電腦具有的軟硬件開放架構與開放環境，加上高市場普及性和各種應用蓬勃熱絡的優勢，使得以電腦逐步成為為控制中心，附著于電子系統或技術上，運用其數值計算能力，進行一般或特殊自動化系統（或技術）的監測及控制，以確保電子系統完全機能的發揮。國內的技術狀況，也在近十年間快速的進行著自動化控制技術的發展。其中，在控制核心組件技術發展方面，目前先后完成了ASIC-Based及DSP-Based的控制相關軟硬件、軸向及主軸用伺服電機與驅動器、線型電機與驅動器的開發。為了追求小型、穩定、低成本的控制器，目前也完成了兩袋高密度運動與輸出入控制專用晶片。其中，應用第二代運動與輸出入控制專用晶片EPCIO及EDIO所研發完成的多軸運動控制技術是各式各樣技術控制器的共同性基礎技術，也是控制各式各樣技術的性能與精密度的核心元件。在多軸運動控制技術的基礎上再加上不同技術類別在應用面的專業領域知識以及整合多項軟硬件技術，便可構建出各式各樣的技術控制器，如CNC工具機控制器、射出機控制器、線切割放電加工機控制器、雕刻機控制器、點膠機控制器、機器手臂控制器、繞線機控制器等。

2 應用于電子系統中的自動化控制技術開發

2.1 軟件規劃

系統規劃是所有程序開發的必要前置動作，主要內容為確定系統整體動作順序流程以及功能，再經由程序的開發予以實現。因此，在系統規劃階段，應按照硬件的配線設計圖規劃PLC 程序元件之間的相互連結，并根據系統動作的流程規劃PLC 程序的動作順序。在系統規劃階段，除了PLC 階梯圖程序以外，使用者界面的構思也是該階段的一大重點，使用者界面的好壞，直接影響到使用者對于系統的操作便利性，因此，開發時應針對使用者所需求，配合PLC 程序的構造，進行使用者界面的相關設計。自動化控制系統對使用者而言，應具備全自動執行及手動執行的功能，并能按照使用者的需求輸入不同的實驗參數控制機構。因此，以上功能及其相關細節設定均需納入使用者界面開發的考量中，并以簡潔、實用、易懂為操作界面的設計原則，開發出人性化的使用者界面。而在內部PLC 程序的部分須使系統中的各裝置相互配合，按照設定順序及需求完成相應動作，并連結使用者界面，將機構動作相關信息回傳至圖控軟件，使系統軟硬件之間同步且流暢。

2.2 PLC 程序設計

可使用WinProLadder 階梯圖語言撰寫PLC程序，程序構思主要分為兩個部分：一是系統動作順序部分。二是系統功能部分。其中，系統開發時，除了機器的動作外，尚需具備使用者在操作上可自行設定的功能，這些功能均須要通過參數的設定而完成，舉例而言，使用者若將報警器的反應時間由實驗預設的5秒縮減為2 秒，則時間即為設定的參數，而階梯圖程序則必須配置記憶體位置儲存這些參數，再將這些參數輸出至周邊機器。因此，暫存器的配置以及暫存器編號，都須和使用者界面設計加以配合，才能正確的讀取輸出參數，達到使用者的需求。

2.3 （三）使用者界面設計

使用者界面（Human Machine Interface HMI），是一種智能型的觸碰式圖形顯示屏幕，其主要功能是讓使用者在開發后的界面上以圖形式對話視窗的操作取代直接面對程序原始碼修改各項參數以控制機器HMI 的開發，除了畫片的編輯外，還需配合PLC階梯圖程序中所設計的系統動序規劃、運算元、變數相關設定，將PLC 程序中的各個元件以圖形式按鈕取代，才能順利與PLC 進行通訊，完成監控的功能，因此使用者界面的開發大致上可分為三個步驟：系統規劃；操作界面開發；系統通訊。

參考文獻

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