曹明善

摘要：本文通过对机电领域几种常用实用技术和设备(单片机、变频器、PLC和数控机床)的比较，从中找出他们共有的规律和特点以及他们的区别，以便更好地理解原理和灵活运用。

关键词：单片机变频器PLC数控机床

中图分类号=TP23文献标识码：A

0引言

随着生产实践的需要和科学技术的发展，机电领域对自动控制技术的需求越来越高，一些机电实用技术和设备的技术水平也日趋完善，应用日见广泛。而且各种技术之间相互渗透，互为利用，联系更加紧密，往往一套系统或成套装置集多种技术和设备于一身。了解和掌握多种技术并加以灵活运用成为一名技术人员的必备素质和迫切要求。

1几种实用技术简介

1.1单片机单片机就是把中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时器／计数器以及I／O接口电路等部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机技术在自动控制领域中有着十分广泛的应用，如工业控制、智能化的仪器仪表、汽车、航空、电话、传真、高档的家用电器等，很多行业涉及到自动控制的情况下，通常会涉及到单片机技术。单片机技术是自动化控制设备的基础。

1.2变频器可以提供可控变频电源，兼有过热、过流等多种保护功能。变频器主要应用在三相异步电动机的变频调速方面，主要意义在于改善调速性能和节能。在电力拖动等领域应用非常广泛。

1.3 PLC可编程序控制器(简称PLC)是传统的继电器接触器控制系统的替代物，它的最大优点就是在不改变硬件接线的情况下，通过改变程序即可改变生产工艺，大大提高了开发和技改的效率，加上PLC所具有的可靠性、编程方便、抗干扰能力强等优点，使得其应用几乎覆盖了所有工业企业。目前在世界工业发达国家，PLC已成为工业控制的标准设备。PLC被誉为工业自动化的三大支柱之首。

1.4数控机床数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题。是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占加工总量80％的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。

2几种实用技术的比较

2.1上述几种设备都有数控系统(微处理器或单片机)，通过程序来进行工作过程的自动控制，这是目前自动化领域较为通用的控制方式。

2.2单片机、PLC、数控机床都可以通过用户程序进行工艺过程的自动控制。单片机常用的编程语言为汇编语言和C语言：PLC常用的编程语言为梯形图和指令语句表(助记符语言)，而助记符语言源于单片机的汇编语言，二者大同小异、有了单片机的汇编语言基础，再来学习PLC的指令语句表就容易多了；数控机床的编程语言为G代码语言和描述语言等。变频器虽然没有相应的编程语言，但可以通过参数设定对变频器的工作状态进行设置或对工序进行程序设定。“可编程”这～特点充分体现了上述设备的自动控制功能和灵活性。

2.3这几种设备都可以通过自身的通信接口与上位计算机或网络进行连接，以实现远程控制或构成网络。

2.4单片机与PLC的比较

2.4.1单片机是一个集成电路芯片，是PLC的核心部件。PLC是一个单片机系统，是单片机应用的一个特例。

2.4.2单片机的硬件成本低，但开发周期长，需要很强的研发能力和行业经验才能设计出一套完整的稳定可靠的系统，开发费用高。适宜于批量生产且对环境条件要求不太高的产品开发：PLC是一套生产厂家已经开发好的单片机系统，在元件选用、电路设计方面已经考虑了可靠性和工业环境因素目编程简单。适宜于单项工程或重复数少的工业控制项目。

2.5在中、高档数控机床中，PLC是CNC装置的重要组成部分。数控机床在工作过程中接受CNC装置的两类控制：实现各坐标轴进给运动的高速轨迹控制由微处理器完成：而PLC主要协助微处理器承担零件程序中的开关量信号、机床操作面板和机床侧的开关置信号的逻辑处理，实现机床电气设备的起、停、换刀，主轴转速控制等低速辅助信息控制任务。

2.6上述设备中，单片机和可编程大都有各个生产厂商或软件开发公司开发的编程软件作为用户编程的技术支持。MCS-51单片机的汇编软件早期的有A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发。Ke_l软件是目前最流行的开发MCS 51系列单片机的软件，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的集成开发环境uVls‘lon。对于数控机床，在编制较为复杂的零件程序时，单靠G代码语言已经无能为力，必须借助于专用软件，利用其三维造形功能和自动编译功能来编制程序，如MasterCAM、PrO-E等软件。

2.7由于生产厂家众多，各种设备型号繁多，尽管IEC为了产品的开放性和兼容性也制定了相应的国际标准，因为历史原因和技术壁垒，同一类设备的不同厂家的产品在设备和软硬件方面存在较大差异，给各种产品的推广应用和学习造成困难。这就要求我们在学习、使用这些设备的时候注意比较，找出他们共性的东西，以便达到融会贯通、触类旁通的效果。这也正是本文的用意。

机电领域自动控制技术和设备种类繁多，内容庞杂，本文只举了其中几例。它们在生产实践中应用非常广泛，都有很高的实用价值。在学习这些设备的时候，要遵循实践——理论一实践的螺旋式上升的认识规律，注意理论和实践相结合，以达到学以致用的目的。