微电子控制机电设备在工业中的实际应用研究

王振

[摘要]随着现代电子信息技术的快速发展，在工业中应用微电子控制机电设备的范围也逐渐扩大，使得机电一体化的水平越来越高。微型计算机具有体积小、信息处理功能强等特征，同时其作为机电一体化系统的关键，促使现代机电一体化逐渐发展为机械计算机化。文章通过对该系统原理、PLC的特点及应用情况、变频器的工作状态等内容进行分析，对当前微电子控制机电设备的应用情况进行研究。

[关键词]微电子控制；机电设备；工业

[DOI]1013939/jcnkizgsc201533046

工业机电设备在利用机电一体化系统时，微型计算机发挥着十分重要的作用，主要包括控制机械工业的生产过程、对物理参数进行测试和记录、对测量参数进行计算与分析、监管机械工业生产过程等。计算机选择、硬件系统设计、团建开发以及计算机系统维护等工作都是机电一体化系统正常运行的重要内容。

1机电一体化系统的构成以及运行原理

本系统的构成主要包括一台可编程逻辑控制器（PLC）、一台变频器、一台管路压力变送器、多台循环离心泵。其中电动差压变送器对给水量、蒸发量以及管路水量这三个变量进行检测，最后由可编程逻辑控制器（PLC）进行计算，并输出4～20mA的电流信号，对变频器进行控制，实现调节给水泵转速的目的。

系统的设计需要全面考虑多方面因素，才能保证正常运行，由于变频器的输出频率对整个系统的控制效果具有直接重要的决定作用，因此首先应对变频器的输出频率进行确定，通过对水泵流量、扬程以及用水量的最大程度与最小程度进行确定，确定输出频率。在系统中，PLC可以通过压力变送器将用水量的大小反映出来，再分配给循环离心泵，同时工作人员应对循环泵的频率进行及时调节，以保障能源分配的合理性。管路循环水的压力是本系统中的关键控制变量，使用点的多少会直接影响到管路循环水压力的大小，压力情况通过压力变送器传输到PLC实现控制调节。

2可编程逻辑控制器的特征与应用情况

21特征

可编程逻辑控制器（PLC）作为工业控制器具有逻辑运算、计数控制、定时控制、步进控制、数据处理以及A/D与D/A转换等功能，主要进行微处理。PLC具有体积小、省电、价格低廉、实现积木式组合等特征，同时吸取了计算机技术与微电子技术，其发展速度很快。PLC在机电设备单机自动化、生产线自动化控制、工业生产过程自动化中都具有重要作用，并且在柔性制造系统、工业机器人以及大型分散型控制系统中均发挥出不可忽视的优势。当前PLC、工业机器人以及数字控制技术已经发展成为机械工业中自动化控制的三大关键技术。

当前，PLC已经实现了直接与工业现场信号进行连接的功能，其数字及模拟量输入、输出功能不仅在离散型开关量控制系统中发挥着重要作用，同时在连续的流量控制过程中也经常被应用。

PLC的控制程序可以按照需求进行调整和变化，柔性较好。当生产设备需要更新或生产工艺流程出现调整时，PLC的硬件设备不需要进行改变，只需要对其控制程序按要求进行调整即可，具有较强的应用性。

PLC的编程操作较为便捷，安装及维修都十分方便。PLC的编程和监控是通过利用编程器实现的，因此，使用者在对控制程序进行调试和编程时只需掌握梯形图语言就可以。同时，PLC的自诊断功能较好，在故障出现时能够及时进行维修。

22应用情况

PLC应用程序的开发可以直接在个人计算机上进行并生成可执行文件，对Microsoft embedded Visual C++开发环境提供的下载功能可以进行直接使用。PLC在应用中运行控制程序，同时人机界面中会运行可执行文件。利用串口两者可以实现通信，并且人机界面为主动方。PLC通过接收人机界面发送的监控要求，完成相应的操作，并将相应的控制数据反馈给人机界面，从而实现监控数据的存储、打印以及传输至ERP管理系统等。

3变频器调速器的作用

其一，相较于传统的正弦波控制技术，由于变频器采用电压空间矢量控制技术，在性能上体现出更好的先进性与独特性，并且具有低速转矩大、谐波成分小以及运行稳定性更好等明显特征，相对于我国电网来说其输出电压自动调整的功能发挥出很大优势。其二，变频器具有键盘电位器、外部端子以及多功能端子等多种操作方式，使其功能更加全面，能够对多种模拟信号进行输入，包括电压、电流、频率等效范围检测、转速追踪等。同时，变频器还具有摆频运行及程序运行等多种模式。其三，由于变频器全系列主元件均采用西门子产品，保护性能更强，更具可靠性，能够对短路、过流、过压等问题进行预防，保证本机的正常运行。同时变频器的绝缘耐压性能较好，产品质量高，键盘布局合理、设定简洁等特征使其应用性更强。

4变频器的工作状态

变频器的工作状态包括手动和自动两种，其中手动工作状态主要是在PLC停止工作时进行人工操作行为，通过调节电位器对变频器的输出频率进行给定。自动工作状态即由PLC的输出信号对变频器的输出频率进行控制。相较于传统的调节阀控制方式，PLC控制具有节电、控制水泵磨损等优点，对延长设备寿命以及提高系统的自动化水平具有重要作用。

5调试电路

在进行电路调试时可以通过两种方法进行，一是在全部电路安装结束后进行统一调试，二是在电路安装过程中进行调试，以电路原理框图中的功能将复杂电路划分为单元进行同步安装和调试，在单元安装与调试的基础上逐渐扩大范围，最后完成整机调试。下文主要对应用第二种调试方法的调试工作进行分析。

在调试电路的过程中，首先，应通过目测对电路面板进行仔细检查，判断电路连线、连桥等是否正确可靠，是否存在虚接、短路或混线等问题。其次，在初步的目测检查后进行静态检查，利用万用表的最小电阻量程档对电路面板进行检查，对开路、闭路、地线连接、电源连线以及电源到地情况进行检查。在电路安装结束后，应先以原理为依据为电路连线等各方面进行全面检查，确定无误后再通电。在电路测量中为了排查接触不良等情况，应尽可能对元器件的连接点进行直接测量，在对电源电压进行测量时应保证电压情况正常，尤其是连接PLC以及调速变频器电路上的电源电压，必须保证是正确的。最后，对硬件电路进行调试，应综合全面地将各种影响因素考虑进去，按照电路功能的原理要求进行调试，对硬件各部分单元电路进行仔细调试，最后进行整体调试。

参考文献：

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[2]郑键雄，刘艳玲，罗志勇，等电梯系统的雷电防护等级探讨[J].中国科技博览，2012（14）.