机电一体化平台设计与实现分析

摘要：随着人们需求的增加，以及工业生产的发展，PLC的功能已经远不止其基本的逻辑控制范畴，运算、通信等功能均可以实现，PLC机电一体化有一定的应用优势和推广价值。因此，本研究基于PLC的机电一体化平台设计与实现，通过硬件设备设计，软件接口及命令执行，PLC数据处理设计来实现机电一体化。实验证明设计的机电一体化平台控制系统有效性更高，为PLC机电一体化研究提供参考。

关键词：PLC;机电;一体化;系统设计

传统的机械控制是通过继电器控制完成的，一个复杂的工程中，有时需要成百上千个继电器，工作量非常庞大。PLC的出现给工业生产带来了一次巨大的革命，它具有灵活、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便等特点，应用范围极其广泛[1]。因此，本文研究基于PLC的机电一体化平台设计与实现，以此满足当前人们需求。

1硬件设计

1.1主要设备。（1）电阻温度仪表。利用导体或半导体的电阻值随温度变化的原理来测量温度，由感温元件、导线和显示器或记录仪表构成，通常叫做标准温度仪表。（2）气缸。将气体转换成机械能，实现直线往复运动的气动执行元件。（3）触摸屏。选择人机界面型触摸屏，内有多种图形数据管理库，能为用户提供多样的缩放和动态的图形，使用时利用图形数据管理库可以方便地设计工程画面。其中有串行接口，用来实现人机界面和机械设备的通信，其结构如图1所示，每个接口的功能见表1。（4）磁感应式传感器。通过磁性物体的磁场作用来实现对的物体感应，又被称作磁性开关，可以直接安装在气缸缸体上，能够实现对气缸活塞位置的检测[2]。在PLC机电一体化的自动控制中，可以利用磁性开关判断推料气缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或者气缸是否返回。1.2辅助设备。（1）空气过滤器。空气先经过空气过滤器，过滤掉其中的灰尘和杂质，再进入其他装置。（2）消声器。通过增加排气面积等方式降低排气的功率和速度，来达到降低噪音的效果，安装在阀的排气口或是底板的排气口。（3）调压阀。又叫减压阀，调节气缸中被压缩的空气压力，用来保持输出压力的稳定性。

2软件设计

PLC的I/O接口与现场的机械设备相连，实现控制。机械的控制是按照动作顺序进行，适用于顺序编程设计，其他启动、停止、报警指令结合实际情况进行控制，并将接口接收到数据经过模糊处理，发送控制命令。PLC的数据模糊处理结构分模糊化、数据处理和解模糊三个部分，即将精确的数字转换为系统语言表达的模糊量，在数据处理中心通过知识库的数据和规则做控制、推理等操作，最后解模糊，按照规则把得到的数据结果转化为精确的控制量[3]。模糊化实际是通过接口把输入值转换成一个模糊子集。首先选择输入系统的变量，根据实际的现场和系统的情况，确定选择变量的范围。还可以通过计算得出量化因子，通过量化因子将输入的精确值和转化后对应的模糊值按照比例进行转换，确定模糊子集的个数，完成模糊化过程。知识库中含有数据库和规则库。其中，数据库保存有控制函数，为数据处理提供依据；规则库存放有模糊处理规则，为数据处理提供规则。处理规则有按照机电经验的模糊条件语句，例如有if、then语句，条件划分的越详细，规则的数量就越多[4-5]。解模糊是转化模糊集合的输出数据为具体对应的控制数值。

3实验分析

为保证本文设计的基于PLC的机电一体化平台的有效性，用传统的机电一体化平台和本文提出的进行实验测试。实验选择同一生产车间，划分两个相同的区域，分别进行硬件安装，之后进行机械控制测试，其测试结果如图2所示。从图2中可以看出，随着命令次数的增多，通过本文系统控制的机械执行时间在0.18s左右，比传统的系统平台执行时间更短，灵敏度更高。

4结语

本文设计平台优势在于硬件设备成本低，安装工程小，花费时间短，使用操作、维护方便，可靠性高。不足之处是在功能方面有一定的局限性，整体程序有待完善。总之，机电一体化平台还要在具体工作中进行验证和反馈，不断改进使之满足人们的需求。

作者:李侠 董彦海 李美菲 尹广斌 李宝英 于金龙 单位:1.国网新源水电有限公司丰满培训中心 2.辽宁清原抽水蓄能有限公司 3.国家电网有限公司东北分部