幾種機(jī)電領(lǐng)域?qū)嵱眉夹g(shù)的對(duì)比分析

曹明善

摘要：本文通過(guò)對(duì)機(jī)電領(lǐng)域幾種常用實(shí)用技術(shù)和設(shè)備(單片機(jī)、變頻器、PLC和數(shù)控機(jī)床)的比較，從中找出他們共有的規(guī)律和特點(diǎn)以及他們的區(qū)別，以便更好地理解原理和靈活運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)變頻器PLC數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)=TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著生產(chǎn)實(shí)踐的需要和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)控制技術(shù)的需求越來(lái)越高，一些機(jī)電實(shí)用技術(shù)和設(shè)備的技術(shù)水平也日趨完善，應(yīng)用日見廣泛。而且各種技術(shù)之間相互滲透，互為利用，聯(lián)系更加緊密，往往一套系統(tǒng)或成套裝置集多種技術(shù)和設(shè)備于一身。了解和掌握多種技術(shù)并加以靈活運(yùn)用成為一名技術(shù)人員的必備素質(zhì)和迫切要求。

1幾種實(shí)用技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1單片機(jī)單片機(jī)就是把中央處理器(CPU)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)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(jì)算機(jī)。單片機(jī)技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)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(yè)涉及到自動(dòng)控制的情況下，通常會(huì)涉及到單片機(jī)技術(shù)。單片機(jī)技術(shù)是自動(dòng)化控制設(shè)備的基礎(chǔ)。

1.2變頻器可以提供可控變頻電源，兼有過(guò)熱、過(guò)流等多種保護(hù)功能。變頻器主要應(yīng)用在三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速方面，主要意義在于改善調(diào)速性能和節(jié)能。在電力拖動(dòng)等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。

1.3 PLC可編程序控制器(簡(jiǎn)稱PLC)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代物，它的最大優(yōu)點(diǎn)就是在不改變硬件接線的情況下，通過(guò)改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，大大提高了開發(fā)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得其應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)。目前在世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。PLC被譽(yù)為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之首。

1.4數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問(wèn)題。是一種靈活的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，尤其對(duì)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(shí)用技術(shù)的比較

2.1上述幾種設(shè)備都有數(shù)控系統(tǒng)(微處理器或單片機(jī))，通過(guò)程序來(lái)進(jìn)行工作過(guò)程的自動(dòng)控制，這是目前自動(dòng)化領(lǐng)域較為通用的控制方式。

2.2單片機(jī)、PLC、數(shù)控機(jī)床都可以通過(guò)用戶程序進(jìn)行工藝過(guò)程的自動(dòng)控制。單片機(jī)常用的編程語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言：PLC常用的編程語(yǔ)言為梯形圖和指令語(yǔ)句表(助記符語(yǔ)言)，而助記符語(yǔ)言源于單片機(jī)的匯編語(yǔ)言，二者大同小異、有了單片機(jī)的匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)，再來(lái)學(xué)習(xí)PLC的指令語(yǔ)句表就容易多了；數(shù)控機(jī)床的編程語(yǔ)言為G代碼語(yǔ)言和描述語(yǔ)言等。變頻器雖然沒(méi)有相應(yīng)的編程語(yǔ)言，但可以通過(guò)參數(shù)設(shè)定對(duì)變頻器的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置或?qū)ば蜻M(jìn)行程序設(shè)定?！翱删幊獭边@～特點(diǎn)充分體現(xiàn)了上述設(shè)備的自動(dòng)控制功能和靈活性。

2.3這幾種設(shè)備都可以通過(guò)自身的通信接口與上位計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。

2.4單片機(jī)與PLC的比較

2.4.1單片機(jī)是一個(gè)集成電路芯片，是PLC的核心部件。PLC是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，是單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)特例。

2.4.2單片機(jī)的硬件成本低，但開發(fā)周期長(zhǎng)，需要很強(qiáng)的研發(fā)能力和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出一套完整的穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，開發(fā)費(fèi)用高。適宜于批量生產(chǎn)且對(duì)環(huán)境條件要求不太高的產(chǎn)品開發(fā)：PLC是一套生產(chǎn)廠家已經(jīng)開發(fā)好的單片機(jī)系統(tǒng)，在元件選用、電路設(shè)計(jì)方面已經(jīng)考慮了可靠性和工業(yè)環(huán)境因素目編程簡(jiǎn)單。適宜于單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)少的工業(yè)控制項(xiàng)目。

2.5在中、高檔數(shù)控機(jī)床中，PLC是CNC裝置的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床在工作過(guò)程中接受CNC裝置的兩類控制：實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的高速軌跡控制由微處理器完成：而PLC主要協(xié)助微處理器承擔(dān)零件程序中的開關(guān)量信號(hào)、機(jī)床操作面板和機(jī)床側(cè)的開關(guān)置信號(hào)的邏輯處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣設(shè)備的起、停、換刀，主軸轉(zhuǎn)速控制等低速輔助信息控制任務(wù)。

2.6上述設(shè)備中，單片機(jī)和可編程大都有各個(gè)生產(chǎn)廠商或軟件開發(fā)公司開發(fā)的編程軟件作為用戶編程的技術(shù)支持。MCS-51單片機(jī)的匯編軟件早期的有A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)。Ke_l軟件是目前最流行的開發(fā)MCS 51系列單片機(jī)的軟件，Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的集成開發(fā)環(huán)境uVls‘lon。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，在編制較為復(fù)雜的零件程序時(shí)，單靠G代碼語(yǔ)言已經(jīng)無(wú)能為力，必須借助于專用軟件，利用其三維造形功能和自動(dòng)編譯功能來(lái)編制程序，如MasterCAM、PrO-E等軟件。

2.7由于生產(chǎn)廠家眾多，各種設(shè)備型號(hào)繁多，盡管IEC為了產(chǎn)品的開放性和兼容性也制定了相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闅v史原因和技術(shù)壁壘，同一類設(shè)備的不同廠家的產(chǎn)品在設(shè)備和軟硬件方面存在較大差異，給各種產(chǎn)品的推廣應(yīng)用和學(xué)習(xí)造成困難。這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)、使用這些設(shè)備的時(shí)候注意比較，找出他們共性的東西，以便達(dá)到融會(huì)貫通、觸類旁通的效果。這也正是本文的用意。

機(jī)電領(lǐng)域自動(dòng)控制技術(shù)和設(shè)備種類繁多，內(nèi)容龐雜，本文只舉了其中幾例。它們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用非常廣泛，都有很高的實(shí)用價(jià)值。在學(xué)習(xí)這些設(shè)備的時(shí)候，要遵循實(shí)踐——理論一實(shí)踐的螺旋式上升的認(rèn)識(shí)規(guī)律，注意理論和實(shí)踐相結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。