導(dǎo)語：機(jī)電一體化平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著人們需求的增加，以及工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，PLC的功能已經(jīng)遠(yuǎn)不止其基本的邏輯控制范疇，運(yùn)算、通信等功能均可以實(shí)現(xiàn)，PLC機(jī)電一體化有一定的應(yīng)用優(yōu)勢和推廣價(jià)值。因此，本研究基于PLC的機(jī)電一體化平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過硬件設(shè)備設(shè)計(jì)，軟件接口及命令執(zhí)行，PLC數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化平臺控制系統(tǒng)有效性更高，為PLC機(jī)電一體化研究提供參考。

關(guān)鍵詞：PLC;機(jī)電;一體化;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的機(jī)械控制是通過繼電器控制完成的，一個復(fù)雜的工程中，有時(shí)需要成百上千個繼電器，工作量非常龐大。PLC的出現(xiàn)給工業(yè)生產(chǎn)帶來了一次巨大的革命，它具有靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、使用方便等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍極其廣泛[1]。因此，本文研究基于PLC的機(jī)電一體化平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以此滿足當(dāng)前人們需求。

1硬件設(shè)計(jì)

1.1主要設(shè)備。（1）電阻溫度儀表。利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的原理來測量溫度，由感溫元件、導(dǎo)線和顯示器或記錄儀表構(gòu)成，通常叫做標(biāo)準(zhǔn)溫度儀表。（2）氣缸。將氣體轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動的氣動執(zhí)行元件。（3）觸摸屏。選擇人機(jī)界面型觸摸屏，內(nèi)有多種圖形數(shù)據(jù)管理庫，能為用戶提供多樣的縮放和動態(tài)的圖形，使用時(shí)利用圖形數(shù)據(jù)管理庫可以方便地設(shè)計(jì)工程畫面。其中有串行接口，用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面和機(jī)械設(shè)備的通信，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個接口的功能見表1。（4）磁感應(yīng)式傳感器。通過磁性物體的磁場作用來實(shí)現(xiàn)對的物體感應(yīng)，又被稱作磁性開關(guān)，可以直接安裝在氣缸缸體上，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣缸活塞位置的檢測[2]。在PLC機(jī)電一體化的自動控制中，可以利用磁性開關(guān)判斷推料氣缸的運(yùn)動狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或者氣缸是否返回。1.2輔助設(shè)備。（1）空氣過濾器。空氣先經(jīng)過空氣過濾器，過濾掉其中的灰塵和雜質(zhì)，再進(jìn)入其他裝置。（2）消聲器。通過增加排氣面積等方式降低排氣的功率和速度，來達(dá)到降低噪音的效果，安裝在閥的排氣口或是底板的排氣口。（3）調(diào)壓閥。又叫減壓閥，調(diào)節(jié)氣缸中被壓縮的空氣壓力，用來保持輸出壓力的穩(wěn)定性。

2軟件設(shè)計(jì)

PLC的I/O接口與現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)控制。機(jī)械的控制是按照動作順序進(jìn)行，適用于順序編程設(shè)計(jì)，其他啟動、停止、報(bào)警指令結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行控制，并將接口接收到數(shù)據(jù)經(jīng)過模糊處理，發(fā)送控制命令。PLC的數(shù)據(jù)模糊處理結(jié)構(gòu)分模糊化、數(shù)據(jù)處理和解模糊三個部分，即將精確的數(shù)字轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)語言表達(dá)的模糊量，在數(shù)據(jù)處理中心通過知識庫的數(shù)據(jù)和規(guī)則做控制、推理等操作，最后解模糊，按照規(guī)則把得到的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)化為精確的控制量[3]。模糊化實(shí)際是通過接口把輸入值轉(zhuǎn)換成一個模糊子集。首先選擇輸入系統(tǒng)的變量，根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場和系統(tǒng)的情況，確定選擇變量的范圍。還可以通過計(jì)算得出量化因子，通過量化因子將輸入的精確值和轉(zhuǎn)化后對應(yīng)的模糊值按照比例進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確定模糊子集的個數(shù)，完成模糊化過程。知識庫中含有數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫。其中，數(shù)據(jù)庫保存有控制函數(shù)，為數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)；規(guī)則庫存放有模糊處理規(guī)則，為數(shù)據(jù)處理提供規(guī)則。處理規(guī)則有按照機(jī)電經(jīng)驗(yàn)的模糊條件語句，例如有if、then語句，條件劃分的越詳細(xì)，規(guī)則的數(shù)量就越多[4-5]。解模糊是轉(zhuǎn)化模糊集合的輸出數(shù)據(jù)為具體對應(yīng)的控制數(shù)值。

3實(shí)驗(yàn)分析

為保證本文設(shè)計(jì)的基于PLC的機(jī)電一體化平臺的有效性，用傳統(tǒng)的機(jī)電一體化平臺和本文提出的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)選擇同一生產(chǎn)車間，劃分兩個相同的區(qū)域，分別進(jìn)行硬件安裝，之后進(jìn)行機(jī)械控制測試，其測試結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，隨著命令次數(shù)的增多，通過本文系統(tǒng)控制的機(jī)械執(zhí)行時(shí)間在0.18s左右，比傳統(tǒng)的系統(tǒng)平臺執(zhí)行時(shí)間更短，靈敏度更高。

4結(jié)語

本文設(shè)計(jì)平臺優(yōu)勢在于硬件設(shè)備成本低，安裝工程小，花費(fèi)時(shí)間短，使用操作、維護(hù)方便，可靠性高。不足之處是在功能方面有一定的局限性，整體程序有待完善?？傊瑱C(jī)電一體化平臺還要在具體工作中進(jìn)行驗(yàn)證和反饋，不斷改進(jìn)使之滿足人們的需求。

作者:李俠 董彥海 李美菲 尹廣斌 李寶英 于金龍 單位:1.國網(wǎng)新源水電有限公司豐滿培訓(xùn)中心 2.遼寧清原抽水蓄能有限公司 3.國家電網(wǎng)有限公司東北分部