關(guān)于應(yīng)用電子系統(tǒng)中自動(dòng)化控制技術(shù)的研究

蔡兆文

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷快速發(fā)展，電子產(chǎn)品不斷發(fā)生著的日新月異的各項(xiàng)更新，電子系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)是各類電子產(chǎn)品開發(fā)以及研制動(dòng)力源和加速器，在現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)電子系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)也是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心內(nèi)容，現(xiàn)代電子技術(shù)日益趨向計(jì)算機(jī)管理的自動(dòng)化控制，新型電子系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)，使得電子系統(tǒng)工作的效率得到了極大的提高，同時(shí)也使得設(shè)計(jì)者們擁有了更多的時(shí)間做出更具創(chuàng)意的設(shè)計(jì)方案。文章首先探討了電子系統(tǒng)的內(nèi)涵及自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了概述，進(jìn)而分析了應(yīng)用于電子系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制技術(shù)開發(fā)。

關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng)；自動(dòng)化控制；技術(shù)；應(yīng)用；開發(fā)

1 電子系統(tǒng)的概述及自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用

1.1 電子系統(tǒng)與自動(dòng)化控制技術(shù)

電子系統(tǒng)是利用電子信號(hào)來控制電子裝置的系統(tǒng)，例如：收音機(jī)、計(jì)算機(jī)、電子游戲機(jī)、移動(dòng)電話、掌上型電腦等。電子信號(hào)是電子系統(tǒng)的輸入，它經(jīng)處理后可以產(chǎn)生輸出信號(hào)，從而控制多種輸出裝置的操作，例如：揚(yáng)聲器、液晶體顯示器等。電子系統(tǒng)具有很多功能，例如：產(chǎn)生聲音、傳遞信息、顯示畫面、測(cè)量、記憶、計(jì)算等。電子裝置有許多種類，常用的包括半導(dǎo)體二極管、晶體管、電容器等，它們通常會(huì)被焊接在一塊電子線路板上。自動(dòng)化是現(xiàn)今工業(yè)快速發(fā)展下必要的競爭利器，而自動(dòng)化的過程中，具備高度穩(wěn)定性及一致性，且開發(fā)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(yè)自動(dòng)化的主要工具。隨著更可靠的感應(yīng)器、處理器和驅(qū)動(dòng)器發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)逐漸取代人手操作員。當(dāng)工序非常清晰、經(jīng)常重復(fù)和可以由可靠的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來操作時(shí)，采用自動(dòng)控制技術(shù)便會(huì)較為合適。當(dāng)微處理器和新的感應(yīng)器出現(xiàn)后，人手控制系統(tǒng)也就更容易地被電腦控制系統(tǒng)所取代。

1.2 自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)是整合電機(jī)、電子、感測(cè)、信息、控制等各項(xiàng)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)與技術(shù)所構(gòu)建組成的技術(shù)系統(tǒng)。由于信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及個(gè)人電腦具有的軟硬件開放架構(gòu)與開放環(huán)境，加上高市場(chǎng)普及性和各種應(yīng)用蓬勃熱絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，使得以電腦逐步成為為控制中心，附著于電子系統(tǒng)或技術(shù)上，運(yùn)用其數(shù)值計(jì)算能力，進(jìn)行一般或特殊自動(dòng)化系統(tǒng)（或技術(shù)）的監(jiān)測(cè)及控制，以確保電子系統(tǒng)完全機(jī)能的發(fā)揮。國內(nèi)的技術(shù)狀況，也在近十年間快速的進(jìn)行著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展。其中，在控制核心組件技術(shù)發(fā)展方面，目前先后完成了ASIC-Based及DSP-Based的控制相關(guān)軟硬件、軸向及主軸用伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器、線型電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的開發(fā)。為了追求小型、穩(wěn)定、低成本的控制器，目前也完成了兩袋高密度運(yùn)動(dòng)與輸出入控制專用晶片。其中，應(yīng)用第二代運(yùn)動(dòng)與輸出入控制專用晶片EPCIO及EDIO所研發(fā)完成的多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是各式各樣技術(shù)控制器的共同性基礎(chǔ)技術(shù)，也是控制各式各樣技術(shù)的性能與精密度的核心元件。在多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上再加上不同技術(shù)類別在應(yīng)用面的專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)以及整合多項(xiàng)軟硬件技術(shù)，便可構(gòu)建出各式各樣的技術(shù)控制器，如CNC工具機(jī)控制器、射出機(jī)控制器、線切割放電加工機(jī)控制器、雕刻機(jī)控制器、點(diǎn)膠機(jī)控制器、機(jī)器手臂控制器、繞線機(jī)控制器等。

2 應(yīng)用于電子系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制技術(shù)開發(fā)

2.1 軟件規(guī)劃

系統(tǒng)規(guī)劃是所有程序開發(fā)的必要前置動(dòng)作，主要內(nèi)容為確定系統(tǒng)整體動(dòng)作順序流程以及功能，再經(jīng)由程序的開發(fā)予以實(shí)現(xiàn)。因此，在系統(tǒng)規(guī)劃階段，應(yīng)按照硬件的配線設(shè)計(jì)圖規(guī)劃PLC 程序元件之間的相互連結(jié)，并根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)作的流程規(guī)劃PLC 程序的動(dòng)作順序。在系統(tǒng)規(guī)劃階段，除了PLC 階梯圖程序以外，使用者界面的構(gòu)思也是該階段的一大重點(diǎn)，使用者界面的好壞，直接影響到使用者對(duì)于系統(tǒng)的操作便利性，因此，開發(fā)時(shí)應(yīng)針對(duì)使用者所需求，配合PLC 程序的構(gòu)造，進(jìn)行使用者界面的相關(guān)設(shè)計(jì)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)使用者而言，應(yīng)具備全自動(dòng)執(zhí)行及手動(dòng)執(zhí)行的功能，并能按照使用者的需求輸入不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)控制機(jī)構(gòu)。因此，以上功能及其相關(guān)細(xì)節(jié)設(shè)定均需納入使用者界面開發(fā)的考量中，并以簡潔、實(shí)用、易懂為操作界面的設(shè)計(jì)原則，開發(fā)出人性化的使用者界面。而在內(nèi)部PLC 程序的部分須使系統(tǒng)中的各裝置相互配合，按照設(shè)定順序及需求完成相應(yīng)動(dòng)作，并連結(jié)使用者界面，將機(jī)構(gòu)動(dòng)作相關(guān)信息回傳至圖控軟件，使系統(tǒng)軟硬件之間同步且流暢。

2.2 PLC 程序設(shè)計(jì)

可使用WinProLadder 階梯圖語言撰寫PLC程序，程序構(gòu)思主要分為兩個(gè)部分：一是系統(tǒng)動(dòng)作順序部分。二是系統(tǒng)功能部分。其中，系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，除了機(jī)器的動(dòng)作外，尚需具備使用者在操作上可自行設(shè)定的功能，這些功能均須要通過參數(shù)的設(shè)定而完成，舉例而言，使用者若將報(bào)警器的反應(yīng)時(shí)間由實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的5秒縮減為2 秒，則時(shí)間即為設(shè)定的參數(shù)，而階梯圖程序則必須配置記憶體位置儲(chǔ)存這些參數(shù)，再將這些參數(shù)輸出至周邊機(jī)器。因此，暫存器的配置以及暫存器編號(hào)，都須和使用者界面設(shè)計(jì)加以配合，才能正確的讀取輸出參數(shù)，達(dá)到使用者的需求。

2.3 （三）使用者界面設(shè)計(jì)

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(fā)后的界面上以圖形式對(duì)話視窗的操作取代直接面對(duì)程序原始碼修改各項(xiàng)參數(shù)以控制機(jī)器HMI 的開發(fā)，除了畫片的編輯外，還需配合PLC階梯圖程序中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)動(dòng)序規(guī)劃、運(yùn)算元、變數(shù)相關(guān)設(shè)定，將PLC 程序中的各個(gè)元件以圖形式按鈕取代，才能順利與PLC 進(jìn)行通訊，完成監(jiān)控的功能，因此使用者界面的開發(fā)大致上可分為三個(gè)步驟：系統(tǒng)規(guī)劃；操作界面開發(fā)；系統(tǒng)通訊。

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