电子机械设备的控制系统设计研究
电子机械设备的控制系统设计研究 与普通的机械设备相比，电子机械设备更加复杂，为了确保其运行的 稳定性，需要配置相应的控制系统。电子机械设备的控制系统设计分为两个部分， 一部分是主控系统的设计，另一部分是软件系统的设计。下面本文分别就这两个 方面的设计过程进行论述。1 电子机械设备主控系统设计要点 主控系统由PLC、人机界面和手动脉冲发生器三个部分构成，其中 PLC为总控，人机界面与控制器程序相配合可完成系统使用界面的编写，手动脉 冲控制器可在不执行程序时，以手动的方式对负载的位置运动进行控制。
1.1 PLC PLC是可编程控制器的简称，本次系统设计中选用的PLC型号为 DVP-20PMOOM，该PLC是一款运动控制主机，通过它可以实现三轴直线、圆弧 间的运动控制。由于该PLC只能进行三轴控制，为进一步提升系统的控制能力， 并满足电子机械设备三轴联动的需要，在设计时增加了一个扩展模块，该模块能 够扩展出一个输出轴和一个高速计数器。该PLC具有如下运动控制功能：内置高 速计数器2组，能够接收200KHz的频率;支持手动脉冲控制器直接输入，无需进 行信号转换;最高的差动输出频率为500KHz。基于PLC的主控系统框架结构如图1 所示。
1.2 人机交互界面 本次设计中采用的人机交互界面为液晶显示面板，其采用的是当前较 为流行的2D绘图加速技术，由此进一步提升了解析度，可对大量的画面元件进 行规划。该显示面板不但画质清晰，而且还能实现人机交互界面的快速编辑。该 人机界面能够借助直连功能，对PLC程式进行修改。
1.3 手动脉冲控制器 该装置也被称之为手摇轮，它在整个主控系统中具有如下作用：可以 在不使用编写的程序对运动进行控制时，以手动的方式对X、Y、Z三个运动轴的 移动进行控制。该装置具有如下特点：耐冲击性强，装置外壳是以高强度材料制 成，从而使装置具备了极强的抗冲击性;装置采用的是驱动器输出，基本不会受到外界的干扰，由此使得装置具备了较强的抗干扰能力;装置上配有挂钩，使安 装变得更加简单和方便。该装置可用于电子机械设备中运动系统的手动控制，其 操作面板上有一个倍率旋转按钮，可选择对应运动轴的倍率，旋转手轮时，编码 器能够产生出与之相对应的信号，从而实现坐标定位。
2 电子机械设备控制系统的软件设计 本次设计中选用的PLC为多功能可编程控制器，其最为突出的特点是 结合了多种功能，如基本指令、运动指令、应用指令等等，由此使得程序的设计 变得更加多元化。鉴于该PLC所具有的顺序和定位控制两大功能，在程式的设计 中分为三种情况，即一种主程式和两种副程式设计，其中主程式为O100，副程 式分别为OX和Pn。下面对程式的架构进行分析。
在PLC中O100是程式的主体，它主要起两个方面的作用，一方面是对 程序的运行顺序进行控制，另一方面是对程式的执行进行控制。PLC的O100程式 中，基本和应用两种指令仅有一组主程式，能够对100组OX副程式进行控制，并 提供I/O节点信号处理及Pn呼叫功能。鉴于此，需要先对O100主程式进行建立， 然后在由其设定和启动XO与Pn副程式。在对O100主程式进行设计时，可依据实 际需要进行，并在其中直接设定运动指令的相关参数，同时还可对运动程式启动 的编号进行设定，从而对100组OX进行启动控制。为了便于用户使用，在O100 主程式设计时，增设了一个特殊的暂存器，用户通过它能够自行对手动功能运功 模式进行规划。由于PLC中的O100仅有1组，因此不能被其它程序呼叫，但其能 够对OX和Pn副程式进行自由呼叫;OX除了能够被O100和Pn呼叫之外，还能对Pn 进行呼叫;Pn能够被O100和OX呼叫，同时也能对OX进行呼叫。具体而言，在PLC 当中主程式不能被副程式直接呼叫，两者间为单向呼叫的关系，而副程式之间可 以进行互相呼叫，两者间为双向联系。主程式与副程式运动特性有所差别，其中 O100是循环进行的，而OX和Pn则是预交一次执行一次。与本次设计选用的PLC 控制器相对应的软件为PMSoft，该软件具有如下功能特点：变数宣告、编辑功能 块、完整监控、电子凸轮等。
3 结论 综上所述，电子机械设备因其本身比较复杂，所以需要通过控制系统 对其运行过程进行控制，从而保证设备的运行稳定、可靠。控制系统的设计具体 包括两个部分，一部分是主控系统，另一部软件系统。本文针对这两个部分的设 计过程，对电子机械设备控制系统的设计进行了论述。该控制系统已在某企业的电子机械设备中进行了应用，自该系统应用之后，电子机械设备的运行稳定性和 可靠性较之以往获得了大幅度提升。可见，该控制系统具有一定的推广使用价值。
作者：杜岩 来源：电子技术与软件工程 2016年10期