微電子控制機電設備在工業中的實際應用研究

王振

[摘要]隨著現代電子信息技術的快速發展，在工業中應用微電子控制機電設備的范圍也逐漸擴大，使得機電一體化的水平越來越高。微型計算機具有體積小、信息處理功能強等特征，同時其作為機電一體化系統的關鍵，促使現代機電一體化逐漸發展為機械計算機化。文章通過對該系統原理、PLC的特點及應用情況、變頻器的工作狀態等內容進行分析，對當前微電子控制機電設備的應用情況進行研究。

[關鍵詞]微電子控制；機電設備；工業

[DOI]1013939/jcnkizgsc201533046

工業機電設備在利用機電一體化系統時，微型計算機發揮著十分重要的作用，主要包括控制機械工業的生產過程、對物理參數進行測試和記錄、對測量參數進行計算與分析、監管機械工業生產過程等。計算機選擇、硬件系統設計、團建開發以及計算機系統維護等工作都是機電一體化系統正常運行的重要內容。

1機電一體化系統的構成以及運行原理

本系統的構成主要包括一臺可編程邏輯控制器（PLC）、一臺變頻器、一臺管路壓力變送器、多臺循環離心泵。其中電動差壓變送器對給水量、蒸發量以及管路水量這三個變量進行檢測，最后由可編程邏輯控制器（PLC）進行計算，并輸出4～20mA的電流信號，對變頻器進行控制，實現調節給水泵轉速的目的。

系統的設計需要全面考慮多方面因素，才能保證正常運行，由于變頻器的輸出頻率對整個系統的控制效果具有直接重要的決定作用，因此首先應對變頻器的輸出頻率進行確定，通過對水泵流量、揚程以及用水量的最大程度與最小程度進行確定，確定輸出頻率。在系統中，PLC可以通過壓力變送器將用水量的大小反映出來，再分配給循環離心泵，同時工作人員應對循環泵的頻率進行及時調節，以保障能源分配的合理性。管路循環水的壓力是本系統中的關鍵控制變量，使用點的多少會直接影響到管路循環水壓力的大小，壓力情況通過壓力變送器傳輸到PLC實現控制調節。

2可編程邏輯控制器的特征與應用情況

21特征

可編程邏輯控制器（PLC）作為工業控制器具有邏輯運算、計數控制、定時控制、步進控制、數據處理以及A/D與D/A轉換等功能，主要進行微處理。PLC具有體積小、省電、價格低廉、實現積木式組合等特征，同時吸取了計算機技術與微電子技術，其發展速度很快。PLC在機電設備單機自動化、生產線自動化控制、工業生產過程自動化中都具有重要作用，并且在柔性制造系統、工業機器人以及大型分散型控制系統中均發揮出不可忽視的優勢。當前PLC、工業機器人以及數字控制技術已經發展成為機械工業中自動化控制的三大關鍵技術。

當前，PLC已經實現了直接與工業現場信號進行連接的功能，其數字及模擬量輸入、輸出功能不僅在離散型開關量控制系統中發揮著重要作用，同時在連續的流量控制過程中也經常被應用。

PLC的控制程序可以按照需求進行調整和變化，柔性較好。當生產設備需要更新或生產工藝流程出現調整時，PLC的硬件設備不需要進行改變，只需要對其控制程序按要求進行調整即可，具有較強的應用性。

PLC的編程操作較為便捷，安裝及維修都十分方便。PLC的編程和監控是通過利用編程器實現的，因此，使用者在對控制程序進行調試和編程時只需掌握梯形圖語言就可以。同時，PLC的自診斷功能較好，在故障出現時能夠及時進行維修。

22應用情況

PLC應用程序的開發可以直接在個人計算機上進行并生成可執行文件，對Microsoft embedded Visual C++開發環境提供的下載功能可以進行直接使用。PLC在應用中運行控制程序，同時人機界面中會運行可執行文件。利用串口兩者可以實現通信，并且人機界面為主動方。PLC通過接收人機界面發送的監控要求，完成相應的操作，并將相應的控制數據反饋給人機界面，從而實現監控數據的存儲、打印以及傳輸至ERP管理系統等。

3變頻器調速器的作用

其一，相較于傳統的正弦波控制技術，由于變頻器采用電壓空間矢量控制技術，在性能上體現出更好的先進性與獨特性，并且具有低速轉矩大、諧波成分小以及運行穩定性更好等明顯特征，相對于我國電網來說其輸出電壓自動調整的功能發揮出很大優勢。其二，變頻器具有鍵盤電位器、外部端子以及多功能端子等多種操作方式，使其功能更加全面，能夠對多種模擬信號進行輸入，包括電壓、電流、頻率等效范圍檢測、轉速追蹤等。同時，變頻器還具有擺頻運行及程序運行等多種模式。其三，由于變頻器全系列主元件均采用西門子產品，保護性能更強，更具可靠性，能夠對短路、過流、過壓等問題進行預防，保證本機的正常運行。同時變頻器的絕緣耐壓性能較好，產品質量高，鍵盤布局合理、設定簡潔等特征使其應用性更強。

4變頻器的工作狀態

變頻器的工作狀態包括手動和自動兩種，其中手動工作狀態主要是在PLC停止工作時進行人工操作行為，通過調節電位器對變頻器的輸出頻率進行給定。自動工作狀態即由PLC的輸出信號對變頻器的輸出頻率進行控制。相較于傳統的調節閥控制方式，PLC控制具有節電、控制水泵磨損等優點，對延長設備壽命以及提高系統的自動化水平具有重要作用。

5調試電路

在進行電路調試時可以通過兩種方法進行，一是在全部電路安裝結束后進行統一調試，二是在電路安裝過程中進行調試，以電路原理框圖中的功能將復雜電路劃分為單元進行同步安裝和調試，在單元安裝與調試的基礎上逐漸擴大范圍，最后完成整機調試。下文主要對應用第二種調試方法的調試工作進行分析。

在調試電路的過程中，首先，應通過目測對電路面板進行仔細檢查，判斷電路連線、連橋等是否正確可靠，是否存在虛接、短路或混線等問題。其次，在初步的目測檢查后進行靜態檢查，利用萬用表的最小電阻量程檔對電路面板進行檢查，對開路、閉路、地線連接、電源連線以及電源到地情況進行檢查。在電路安裝結束后，應先以原理為依據為電路連線等各方面進行全面檢查，確定無誤后再通電。在電路測量中為了排查接觸不良等情況，應盡可能對元器件的連接點進行直接測量，在對電源電壓進行測量時應保證電壓情況正常，尤其是連接PLC以及調速變頻器電路上的電源電壓，必須保證是正確的。最后，對硬件電路進行調試，應綜合全面地將各種影響因素考慮進去，按照電路功能的原理要求進行調試，對硬件各部分單元電路進行仔細調試，最后進行整體調試。

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