單片機(jī)在工業(yè)控制方面的應(yīng)用有哪些？

單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)不同于民用、商用領(lǐng)域中的應(yīng)用，工業(yè)控制所處的環(huán)境相對(duì)比較惡劣，干擾源多，其常見干擾源來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)電氣在投入、運(yùn)行、切斷等工況下產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、尖峰電壓、浪涌電流等干擾。實(shí)踐表明，在工作室中按用戶要求設(shè)計(jì)的小型工業(yè)采暖控制系統(tǒng)，盡管各項(xiàng)邏輯功能及技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試都正常，但該系統(tǒng)拿到現(xiàn)場(chǎng)上卻不能使用，檢測(cè)失靈，操作失控，顯示花屏等現(xiàn)象接踵而來(lái)。經(jīng)分析，其干擾是從現(xiàn)場(chǎng)不同路徑傳入單片機(jī)控制系統(tǒng)的。切斷干擾源，提高單片機(jī)抗干擾能力是解決控制系統(tǒng)正常工作的前提。

32位單片機(jī)的應(yīng)用多在中高端產(chǎn)品中，實(shí)際上在工業(yè)控制應(yīng)用中32位單片機(jī)能夠提供更高的計(jì)算性能和儲(chǔ)存器。雖然8位單片機(jī)現(xiàn)在是市場(chǎng)主流，但隨著科技的發(fā)展8位單片機(jī)與16位單片機(jī)也只是一種過(guò)渡，32位單片機(jī)將憑借其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流。

一、8位與16位有哪些局限性

8位與16位的mcu目前仍是市場(chǎng)的主流沒錯(cuò)，因?yàn)樾‘a(chǎn)品和中低端產(chǎn)品的量比較大，覆蓋面也很廣，所以8位與16位mcu的性能已經(jīng)完全能滿足這些產(chǎn)品的開發(fā)和發(fā)展了。這些應(yīng)用大多趨于使用單片電路，只需要一個(gè)單處理器，然后用一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)核進(jìn)行控制就可以了，所執(zhí)行的任務(wù)也比較簡(jiǎn)單。但如此單一的功能，是沒有辦法去適應(yīng)更加密集的計(jì)算和更加豐富的功能的。

二、32位的優(yōu)勢(shì)

跟8位的處理器相比，32位的性能有著不可超越的優(yōu)勢(shì)。就拿工業(yè)中常見的電機(jī)控制設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電機(jī)的速度和功率通常都是通過(guò)mcu的脈寬調(diào)制器來(lái)進(jìn)行電路調(diào)節(jié)的，8位的mcu雖然能夠測(cè)量電機(jī)的速度，但如果是32位mcu，它的速率就是8位的四到五倍，并且能改善精度，在控制上也能更加有效。32位處理器強(qiáng)大的儲(chǔ)存器和集成性使得它能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，這也是它成為mcu相關(guān)產(chǎn)品必需品的重要因素。

測(cè)溫電路采用的是單總線芯片DS18B20，該芯片具有測(cè)溫精度高，連接線路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其測(cè)溫范圍為-55℃到+125℃。適合于采暖系統(tǒng)測(cè)溫，在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)溫度在 60℃以下時(shí)可正常工作，隨著溫度的升高，當(dāng)溫度大于 60℃以上時(shí)，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)開始跳動(dòng)，且溫度越高跳動(dòng)越劇烈，甚至無(wú)法觀測(cè)。電源加了濾波退偶電路效果不明顯，在數(shù)據(jù)線上并接小電容進(jìn)行高頻旁路時(shí)，電容小不起作用，電容大了則數(shù)字信號(hào)消失。

限位開關(guān)信號(hào)的抗干擾由于限位開關(guān)及饋線與 220V交流負(fù)載比較靠近，因此，負(fù)載產(chǎn)生的交流強(qiáng)磁場(chǎng)直接對(duì)限位開關(guān)及饋線產(chǎn)生干擾。解決的辦法采用光電隔離方式，通過(guò)光耦組件 PC827將單片機(jī)控制回路與被控回路負(fù)載(如電機(jī))隔離開來(lái)。從而大大減小了來(lái)自負(fù)載回路對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生的干擾。

電源回路的抗干擾電源干擾中的尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能脈沖，其幅度可達(dá)幾千伏，寬度只有幾個(gè)毫微秒或幾個(gè)微秒，抑制辦法可從多方面入手。如圖 2所示，T1為電源變壓器，在其交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻RV用來(lái)吸收電網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓;C1為高頻旁路電容，抑制高頻差模干擾，C2和 C3用來(lái)抑制高頻共模干擾。電感 L1中兩個(gè)線圈繞向相同，流過(guò)的電流大小相等，但每一瞬變間的電流方向相反使感生的電磁場(chǎng)方向也相反，故生成的反電勢(shì)干擾可以相互抵消?？捎行б种齐娫炊溯^低頻率的干擾。

三、總結(jié)

進(jìn)入了科學(xué)技術(shù)發(fā)展快速的時(shí)代，電子技術(shù)行業(yè)要繼續(xù)發(fā)展就要得到進(jìn)步，電子技術(shù)的進(jìn)步是人們生活的需要。單片機(jī)是電子技術(shù)嵌入式系統(tǒng)的典型代表，已經(jīng)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，也在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域得到了好的發(fā)展。相信在未來(lái)單片機(jī)的應(yīng)用還會(huì)更加的廣泛，也希望能加快對(duì)單片機(jī)的開發(fā)造福人類。消費(fèi)者的需求在日益增加，對(duì)于產(chǎn)品的功能需求也會(huì)變得更加豐富，32位單片機(jī)的集成性和低功耗將會(huì)為這些產(chǎn)品開發(fā)帶來(lái)新的驚喜。在工業(yè)控制中，32位單片機(jī)強(qiáng)大的性能也會(huì)滿足其更多更復(fù)雜的電機(jī)控制來(lái)順應(yīng)工業(yè)需求。