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、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，加上高市場普及性和各種應(yīng)用蓬勃熱絡(luò)的優(yōu)勢，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于系統(tǒng)的操作便利性，因此，開發(fā)時(shí)應(yīng)針對使用者所需求，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話視窗的操作取代直接面對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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