摘要:本文應(yīng)用單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、字符型LCD和鍵盤(pán)陣列，構(gòu)建了集步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。二維工作臺(tái)作為被控對(duì)象通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿在X/Y軸方向聯(lián)動(dòng)。文中討論了一種以最少參數(shù)確定一條圓弧軌跡的插補(bǔ)方法和步進(jìn)電機(jī)變頻調(diào)速的方法。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)采用了軟硬件協(xié)同仿真的方法，可以有效地減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期和成本。最后給出了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，插補(bǔ)算法，變頻調(diào)速，軟硬件協(xié)同仿真

1引言

作為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)易運(yùn)動(dòng)控制，一般以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的微處理器，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度和位置定位控制。

2圓弧插補(bǔ)改進(jìn)算法

逐點(diǎn)比較插補(bǔ)算法因其算法簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)且最大誤差不超過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量，在步進(jìn)電機(jī)的位置控制中應(yīng)用的相當(dāng)廣泛[1]。圓弧插補(bǔ)中，為了確定一條圓弧的軌跡，可采用：給出圓心坐標(biāo)、起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo);給出半徑、起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo);給出圓弧的三點(diǎn)坐標(biāo)等。在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)這些參數(shù)若要存放在單片機(jī)內(nèi)部資源有限的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）中，如果要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算才能確定一段圓弧，不但給微處理器帶來(lái)負(fù)擔(dān)，而且要經(jīng)過(guò)多步運(yùn)算，往往會(huì)影響到算法的精確度。因此選取一種簡(jiǎn)單且精確度高的插補(bǔ)算法是非常必要的。本文提出了一種改進(jìn)算法：在圓弧插補(bǔ)中，無(wú)論圓弧在任何位置，是順圓或是逆圓，都以此圓弧的圓心作為原點(diǎn)來(lái)確定其他坐標(biāo)。因此只須給出圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)和圓弧角度就可以確定該圓弧。如果一個(gè)軸坐標(biāo)用4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)（如12.36），而角度用2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)（如45°），則只需要10個(gè)字節(jié)即可確定一段二維的圓弧。較之起其他方法，最多可節(jié)省14個(gè)存儲(chǔ)單元?，F(xiàn)以第I象限逆圓弧為例，計(jì)算其終點(diǎn)坐標(biāo)。如圖1所示，（X0，Y0）為圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)，（Xe，Ye）為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，θ為圓弧的角度。

1圓弧插補(bǔ)改進(jìn)算法

逐點(diǎn)比較插補(bǔ)算法因其算法簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)且最大誤差不超過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量，在步進(jìn)電機(jī)的位置控制中應(yīng)用的相當(dāng)廣泛[1]。圓弧插補(bǔ)中，為了確定一條圓弧的軌跡，可采用：給出圓心坐標(biāo)、起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo);給出半徑、起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo);給出圓弧的三點(diǎn)坐標(biāo)等。在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)這些參數(shù)若要存放在單片機(jī)內(nèi)部資源有限的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）中，如果要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算才能確定一段圓弧，不但給微處理器帶來(lái)負(fù)擔(dān)，而且要經(jīng)過(guò)多步運(yùn)算，往往會(huì)影響到算法的精確度。因此選取一種簡(jiǎn)單且精確度高的插補(bǔ)算法是非常必要的。本文提出了一種改進(jìn)算法：在圓弧插補(bǔ)中，無(wú)論圓弧在任何位置，是順圓或是逆圓，都以此圓弧的圓心作為原點(diǎn)來(lái)確定其他坐標(biāo)。因此只須給出圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)和圓弧角度就可以確定該圓弧。如果一個(gè)軸坐標(biāo)用4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)（如12.36），而角度用2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)（如45°），則只需要10個(gè)字節(jié)即可確定一段二維的圓弧。較之起其他方法，最多可節(jié)省14個(gè)存儲(chǔ)單元。現(xiàn)以第I象限逆圓弧為例，計(jì)算其終點(diǎn)坐標(biāo)。如圖1所示，（X0，Y0）為圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)，（Xe，Ye）為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)，θ為圓弧的角度。

圖1圓弧軌跡示意圖

圓弧半徑：，

終點(diǎn)坐標(biāo)：

終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)X軸的角度：

本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是屬于教師擬定性課題，主要是研究基于單片機(jī)的對(duì)步進(jìn)電機(jī)的有效控制。步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件，每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。

步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。

Abstract

Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.

KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit

選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大[1]。

摘要：信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè)，在這場(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)使信息和智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開(kāi)始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命……

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上位控制單元方案

信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè)，在這場(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)使信息和智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開(kāi)始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。隨著計(jì)算機(jī)電子電力和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國(guó)家機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車(chē)、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門(mén)類(lèi)產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展。

在一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中“上位控制”和“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”是系統(tǒng)中舉足輕重的兩個(gè)組成部分?！皥?zhí)行機(jī)構(gòu)”部分一般不外乎：步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，以及直流電機(jī)等。它們作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)刀具或工件動(dòng)作，我們稱之為“四肢”；“上位控制”單元的方案主要有四種：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)，專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制PLC，PC+運(yùn)動(dòng)控制卡，專用控制系統(tǒng)。“上位控制”是“指揮”執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的，我們也稱之為“大腦”。以下，我們將分述系統(tǒng)中的“大腦”中的各個(gè)部分，并詳盡地論述“PC+運(yùn)動(dòng)控制卡”方案。

一、用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。

此系統(tǒng)由單片機(jī)芯片、外圍擴(kuò)展芯片以及通過(guò)搭建外圍電路組成。在“位置控制”方式時(shí)，通過(guò)單片機(jī)的I/O口發(fā)數(shù)字脈沖信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)行走；“速度控制”方式時(shí)，需加D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬量信號(hào)達(dá)到控制。此方案優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，但由于一般單片機(jī)I/O口產(chǎn)生脈沖頻率不高，對(duì)于分辨率高的執(zhí)行機(jī)構(gòu)尤其是對(duì)于控制伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，存在速度達(dá)不到，控制精度受限等缺點(diǎn)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制復(fù)雜的場(chǎng)合，例如升降速的處理，多軸聯(lián)動(dòng)，直線、圓弧插補(bǔ)等功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)都需要自己編寫(xiě)算法，這必將帶來(lái)開(kāi)發(fā)起來(lái)難度較大，研發(fā)周期較長(zhǎng)，調(diào)試過(guò)程煩瑣，系統(tǒng)一旦定型不太容易擴(kuò)充功能、升級(jí)、柔性不強(qiáng)等問(wèn)題。因此這種方案一般適用于產(chǎn)品批量較大、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單、且有豐富的單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的用戶。

【摘要】當(dāng)前通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，以PLC為中心，加上光電傳感檢測(cè)及變頻驅(qū)動(dòng)或伺服驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建自動(dòng)化控制的一體化系統(tǒng)，能提高自動(dòng)化控制的精度，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。文章基于PLC設(shè)計(jì)了一套工藝較復(fù)雜的自動(dòng)控制一體化系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)思路到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，用PLC分段多級(jí)控制各工序，用光電技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，用氣動(dòng)機(jī)械手及機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一套小型生產(chǎn)線的上料、灌裝、分揀、檢測(cè)、分類(lèi)、包裝和入庫(kù)等全智能自動(dòng)化控制過(guò)程，并通過(guò)實(shí)物組建、安裝及調(diào)試運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】PLC；光機(jī)電一體化技術(shù)；自動(dòng)控制

隨著PLC、傳感器和機(jī)器人技術(shù)的深入應(yīng)用，作為一門(mén)光學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)信息、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械制造及其他相關(guān)技術(shù)交叉與融合的綜合性高新技術(shù)，光機(jī)電一體化自動(dòng)控制在生產(chǎn)實(shí)際中得到迅猛發(fā)展。本文利用光機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套控制精度較高的自動(dòng)控制一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，能夠完成產(chǎn)品的分揀、檢測(cè)、運(yùn)輸及入庫(kù)等功能。

1設(shè)計(jì)思路

1.1設(shè)計(jì)總思路

光機(jī)電一體化技術(shù)的特征是在機(jī)電一體化概念的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)光、光電子、激光和光纖通信等技術(shù)的作用，屬于應(yīng)用領(lǐng)域更為寬闊的機(jī)電一體化技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相比較，光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有體積小、成本低、高精度、多功能、柔性化、智能化、高可靠性、高穩(wěn)定性、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。光機(jī)電一體化控制系統(tǒng)一般包括本體機(jī)械部分、計(jì)算機(jī)控制部分、執(zhí)行裝置和驅(qū)動(dòng)部分、傳感器4個(gè)部分[1]。在對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)開(kāi)展設(shè)計(jì)之前，首先分析工件加工、運(yùn)輸?shù)裙に囘^(guò)程，從而確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能要素和功能模塊，擬定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，劃分成各個(gè)分系統(tǒng)模塊的功能需求，根據(jù)分系統(tǒng)功能需求設(shè)計(jì)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各種方案進(jìn)行可行性評(píng)價(jià)，考慮工效實(shí)用性、可靠性、穩(wěn)定性及人機(jī)安全性等各種相關(guān)因素，最終確定最優(yōu)方案。

一、改造原理及改造方案

1.改造原理

目前，數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比分為：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四大類(lèi)產(chǎn)品。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)也稱簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)（simplenumericalcontrolsystem）。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜、精度適中、功能簡(jiǎn)化、針對(duì)性強(qiáng)，比較適用于老設(shè)備技朮改造和產(chǎn)品更新。

標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能較全，價(jià)格適中，適用于中檔的數(shù)控機(jī)床，應(yīng)用較廣。

多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能齊全，價(jià)格較貴。適用于加工復(fù)雜零件的大中型機(jī)床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機(jī)床。

一、改造原理及改造方案

1.改造原理

目前，數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多，按數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比分為：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四大類(lèi)產(chǎn)品。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)也稱簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)（simplenumericalcontrolsystem）。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜、精度適中、功能簡(jiǎn)化、針對(duì)性強(qiáng)，比較適用于老設(shè)備技朮改造和產(chǎn)品更新。

標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能較全，價(jià)格適中，適用于中檔的數(shù)控機(jī)床，應(yīng)用較廣。

多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能齊全，價(jià)格較貴。適用于加工復(fù)雜零件的大中型機(jī)床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機(jī)床。

摘要：近些年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，而科學(xué)技術(shù)在其中發(fā)揮重要的作用。其中電工新技術(shù)水平的提高促進(jìn)了機(jī)電一體化的發(fā)展，各國(guó)都正在積極推出機(jī)電一體化產(chǎn)品。所以電工新技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用受到各方面的廣泛關(guān)注。為了進(jìn)一步促進(jìn)電工新技術(shù)在機(jī)電一體化中的廣泛應(yīng)用，文章將首先對(duì)電子新技術(shù)進(jìn)行深入的分析，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述電工新技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用情況，以提供借鑒。

關(guān)鍵詞：電工新技術(shù)；機(jī)電一體化；自動(dòng)控制技術(shù)；應(yīng)用

電工新技術(shù)對(duì)機(jī)電一體的發(fā)展有著重要的作用，能夠?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)提供各種各樣的產(chǎn)品，逐漸豐富的機(jī)電一體化產(chǎn)品，對(duì)于機(jī)電一體化事業(yè)的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。所以要重視對(duì)電工新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，充分發(fā)揮電工新技術(shù)的基本功能，將電工新技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，保障機(jī)電一體化產(chǎn)品處于穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境中，提高機(jī)電產(chǎn)品的工作的質(zhì)量和工作效率，最終實(shí)現(xiàn)更好地節(jié)約能源的目的，以將機(jī)電一體化事業(yè)推向一個(gè)高峰。為此要深入了解電工新技術(shù)的基本概念和未來(lái)的前景，積極促進(jìn)電工新技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用。

1電工新技術(shù)分析

1.1電工新技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的作用

目前，電工新技術(shù)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，電工新技術(shù)幾乎可以應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，其本身的應(yīng)用范圍很廣，在可再生能源發(fā)電技術(shù)、軌道交通及電動(dòng)車(chē)、醫(yī)學(xué)診療技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景.電工新技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展，使我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)更加快速穩(wěn)定。總之，近幾年電工新技術(shù)雖然沒(méi)有信息技術(shù)發(fā)展的迅速，但是本身具有巨大發(fā)展?jié)摿?，?duì)于我國(guó)生活中的各個(gè)方面都有積極的影響，可以極大地提高人民的生活質(zhì)量，提高我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平。所以，要積極促進(jìn)電工新技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用，充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性和實(shí)用性。

1PLC技術(shù)及機(jī)電一體化基本概念

PLC（ProgrammableLogicalController）為可編程序邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，指的是一種采用可編程的存儲(chǔ)器，用于控制器內(nèi)部程序的相應(yīng)指令，并通過(guò)相應(yīng)生產(chǎn)指令來(lái)控制不同類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的一種技術(shù)。PLC技術(shù)以微型處理設(shè)備為依托，統(tǒng)籌計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及通信技術(shù)三者協(xié)調(diào)發(fā)展的工業(yè)技術(shù)。可編程邏輯控制器的主要結(jié)構(gòu)有電源、CPU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路及某些具體的功能模塊和通信模塊構(gòu)成。[1]根據(jù)PLC的組成結(jié)構(gòu)，可以分為整體式和模塊式。用于教學(xué)過(guò)程中的三菱FX2N系列PLC、西門(mén)子S7-200PLC等都屬于整體式的小型PLC裝置。[2]機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，可有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置、電子化設(shè)計(jì)以及軟件的結(jié)合。[3]PLC技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中因使用方便、編程簡(jiǎn)單、性價(jià)比較高、硬件配套齊全、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)電一體化中得到了廣泛的應(yīng)用。各行各業(yè)的生產(chǎn)裝備設(shè)計(jì)、制造以及后期維護(hù)都與機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)息息相關(guān)。目前教學(xué)過(guò)程中最能體現(xiàn)我國(guó)機(jī)電一體化水平的是智能機(jī)器人。機(jī)器人作為人工智能及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的載體，其中可編程邏輯控制器在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、開(kāi)關(guān)邏輯控制等方面有著不可替代的地位。

2三菱PLC在機(jī)電一體化中的應(yīng)用分析

隨著工業(yè)進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)工業(yè)應(yīng)用中的PLC開(kāi)關(guān)邏輯控制技術(shù)、PLC數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的要求越來(lái)越高。三菱PLC是大連三菱電機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品,目前在市場(chǎng)上擁有較高的占有率，由于優(yōu)異的性能在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。2.1位置控制。位置控制是目前工業(yè)進(jìn)城過(guò)程中比較重要的方面，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用。三菱PLC應(yīng)用于機(jī)電一體化的位置控制體現(xiàn)在可應(yīng)用可編程邏輯控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行智能控制，使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出符合生產(chǎn)需求的脈沖信號(hào)，從而對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行合理定位，進(jìn)一步對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)有效地圓周運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)等位置控制指令。[4]三菱PLC在機(jī)電一體化中的應(yīng)用主要是通過(guò)某個(gè)單獨(dú)的輸入輸出模塊完成，具有強(qiáng)大的抗干擾能力和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并能保證工業(yè)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。2.2開(kāi)關(guān)邏輯控制。三菱PLC在機(jī)電一體化中的開(kāi)關(guān)邏輯控制也是其PLC應(yīng)用較為廣泛的一個(gè)方面。PLC技術(shù)的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的電氣電路逐漸退出了歷史的舞臺(tái)，在工業(yè)智能化進(jìn)程中廣泛應(yīng)用,有效地實(shí)現(xiàn)了在機(jī)電一體化中開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。三菱PLC既可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的單獨(dú)控制，又可實(shí)現(xiàn)集群控制，可滿足工業(yè)一體化中的多重應(yīng)用需求，在印刷機(jī)、各種生產(chǎn)應(yīng)用流水線中應(yīng)用廣泛。將三菱PLC技術(shù)引入CNC機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中體現(xiàn)出優(yōu)越的數(shù)據(jù)處理性能和圖像顯示性能，并能很好地完成邏輯處理任務(wù)。另外，PLC技術(shù)與CNC機(jī)床數(shù)控裝置的的連接可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)邏輯控制電路的高可靠性，特別在對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求較高的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床改造等方面，三菱PLC體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展空間廣闊。2.3數(shù)據(jù)處理。隨著科學(xué)發(fā)展速度的加快以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，三菱PLC技術(shù)也在不斷拓展自身功能。目前三菱PLC的計(jì)算功能主要包括邏輯運(yùn)算、矩陣以及函數(shù)運(yùn)算等眾多方式，運(yùn)用計(jì)算功能對(duì)數(shù)據(jù)處理主要有數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換等方面。PLC體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)在于可在工作過(guò)程中將采集得到的數(shù)據(jù)與自身存儲(chǔ)器中原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)而完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理。PLC作為可編程邏輯控制器，因其不單單為簡(jiǎn)單的編輯器，還存在存儲(chǔ)空間，在數(shù)據(jù)丟失時(shí)還可提供緊急數(shù)據(jù)備份，這在日常生活中是非常實(shí)用的。除此之外，三菱PLC的數(shù)據(jù)處理功能在大型機(jī)電控制系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，大多數(shù)食品工業(yè)中的數(shù)據(jù)處理采用的均為三菱PLC技術(shù)。2.4通信模塊。PLC中的通信模塊目前也是在機(jī)電一體化中應(yīng)用較多的一個(gè)方面。PLC中的通信模塊可同時(shí)滿足相同PLC產(chǎn)品之間的通信，也可為不同設(shè)備之間的相互通信提供很大的便利。三菱PLC在不斷進(jìn)行技術(shù)革新的過(guò)程中，還推出特有的PLC通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，只有產(chǎn)品擁有相同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的通信接口，便可十分便利的進(jìn)行有效通信。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制水平的不斷提高，PLC的通信模塊的通用化程度也會(huì)逐漸普及。

3結(jié)語(yǔ)

三菱PLC在位置控制、開(kāi)關(guān)邏輯控制、數(shù)據(jù)處理等方面優(yōu)勢(shì)明顯，目前三菱PLC的產(chǎn)品規(guī)模正朝著極大、極小的方向發(fā)展，大規(guī)模產(chǎn)品的輸入輸出口可達(dá)到14336個(gè)，小規(guī)模的產(chǎn)品正朝著模塊化方向發(fā)展。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，三菱PLC的產(chǎn)品構(gòu)成模塊及比例構(gòu)成在不斷更新，各種專有模塊不斷出現(xiàn)。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，PLC技術(shù)將會(huì)成為引領(lǐng)我國(guó)科技發(fā)展不斷進(jìn)步的強(qiáng)大引導(dǎo)力，在機(jī)電一體化中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用

1.1人機(jī)界面。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，新技術(shù)在紡織機(jī)械上的使用也越來(lái)越多，人機(jī)交互界面的使用量和技術(shù)含量也在不斷的提高。很多技術(shù)含量相對(duì)較高的紡織機(jī)械已經(jīng)使用了觸屏人機(jī)界面，譬如精梳機(jī)、數(shù)控細(xì)紗機(jī)等等。人機(jī)界面的普及使得紡織機(jī)械的操作更加簡(jiǎn)易，使得生產(chǎn)效率和質(zhì)量都有很大的提高。1.2PLC的普及。青花、并條、并紗、漿紗等等都已經(jīng)基本完成了PLC的普及工作，這使得紡織機(jī)械在技術(shù)上已經(jīng)完成了傳統(tǒng)的人工操作、人工控制向機(jī)電一體化轉(zhuǎn)變工作的基本完成。PLC的普及使得紡織機(jī)械不再需要進(jìn)行人工校準(zhǔn)，使得大量復(fù)雜的控制過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單，使得生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中勞動(dòng)者的體力消耗大量減輕，從而促使生產(chǎn)效率和產(chǎn)量都有極大的提升。PLC的普及和不斷的技術(shù)革新，使得生產(chǎn)成本也有很大的降低，從而使得紡織機(jī)械自身的制造成本也隨之降低。1.3交流伺服系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)在紡織機(jī)械上的應(yīng)用使得紡織機(jī)械的整體技術(shù)水平有了很大的提高，設(shè)備性能也隨著技術(shù)水平的提高而變得越來(lái)越好。交流伺服系統(tǒng)使得紡織機(jī)械的精度變得越來(lái)越好，在很大程度上解決了傳統(tǒng)機(jī)械的精度不夠問(wèn)題。相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的紡織產(chǎn)品，無(wú)論是次品率還是合格品的整體質(zhì)量都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沒(méi)有應(yīng)用交流伺服系統(tǒng)的機(jī)械。1.4步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的定位精度非常高，并且其轉(zhuǎn)子慣量低以及沒(méi)有累積誤差的特點(diǎn)對(duì)于紡織產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，其控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)也非常利于其完成普及工作。因此，交流電機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為了現(xiàn)代紡織機(jī)械當(dāng)中比不可少的一部分，是現(xiàn)代紡織機(jī)械機(jī)電一體化進(jìn)程當(dāng)中非常有代表性的一環(huán)。

2新技術(shù)的應(yīng)用

2.1PCC的應(yīng)用

當(dāng)前應(yīng)用最多、最廣的控制器還是PLC，這類(lèi)設(shè)備的應(yīng)用無(wú)論是在輸入、輸出還是在實(shí)時(shí)監(jiān)控功能上都非常適合應(yīng)用于生產(chǎn)車(chē)間當(dāng)中。但是隨著PLC技術(shù)近年來(lái)更新速度的減緩，很多問(wèn)題都不斷的衍生出來(lái)。當(dāng)前PLC的革新主要體現(xiàn)在其靈活性的改進(jìn)上，其擴(kuò)展性和監(jiān)控能力的聯(lián)接也有所提高。但是由于現(xiàn)代社會(huì)信息化生產(chǎn)的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)模式已經(jīng)暴露除了很多的問(wèn)題，尤其是在生產(chǎn)效率上，傳統(tǒng)PLC技術(shù)雖然仍能滿足于當(dāng)前階段的生產(chǎn)需求，但面對(duì)著越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)PLC機(jī)械也只能用數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)。因此PCC這種在PLC基礎(chǔ)上研發(fā)出現(xiàn)的系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。PCC利用PC微處理器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將其與現(xiàn)場(chǎng)的總線相連接，PCC可以應(yīng)用到組網(wǎng)當(dāng)中，具有很強(qiáng)的靈活性。同時(shí)，PCC系統(tǒng)平臺(tái)也具有很強(qiáng)的開(kāi)放性，能夠在操作時(shí)進(jìn)行多種復(fù)雜的控制。

2.2以PC為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)