機(jī)電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)

陸天賢

（廣西金桂漿紙業(yè)有限公司，廣西 欽州 535008）

當(dāng)前，我們國家已經(jīng)邁入了信息化時代，在此背景下使得機(jī)電工程技術(shù)得到了很多改進(jìn)和創(chuàng)新的契機(jī)。在研究機(jī)電設(shè)施時，相關(guān)技術(shù)人員將信息技術(shù)加以運(yùn)用在其中，能夠使得機(jī)電設(shè)施具備自動化功能，繼而可以在實(shí)際使用這些機(jī)電設(shè)施時，保障生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)效果得到顯著的提升。換言之，機(jī)電工程向著自動化方向發(fā)展以后，能夠幫助相關(guān)企業(yè)縮減各類資源成本的投放量，促使企業(yè)得到永續(xù)發(fā)展。

1 相關(guān)概述

1）機(jī)電控制技術(shù)概述。機(jī)電控制技術(shù)工作機(jī)理從目前情況來看，機(jī)電控制技術(shù)是一項(xiàng)具備很強(qiáng)系統(tǒng)性的技術(shù)，在實(shí)際使用這項(xiàng)技術(shù)時，要想保證機(jī)電控制系統(tǒng)照常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，就需要反饋控制系統(tǒng)參照其本身收集得到的數(shù)據(jù)信息做出篩選、辨別和分析，在此基礎(chǔ)上對錄入量、產(chǎn)出量的差額做出調(diào)整，之后將相應(yīng)的反饋信息傳送到自動控制系統(tǒng)之中，如此便可保證機(jī)電自動控制設(shè)施發(fā)出正確地工作指令，使得被控制對象可以精準(zhǔn)地執(zhí)行相應(yīng)的指令，完成工作內(nèi)容。除此之外，基于反饋控制系統(tǒng)的工作程序就是向機(jī)電設(shè)施元件傳送產(chǎn)出量的同時，監(jiān)測機(jī)電設(shè)施元件的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，從而得出實(shí)際產(chǎn)出量，通過對比元件實(shí)際錄入量、元件設(shè)定的錄入量，分析差值，最后經(jīng)過校對和調(diào)整被控對象的實(shí)際錄入量，以實(shí)現(xiàn)操控被控對象的目的。

2）“自動控制”系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的核心——控制器，控制器的作用是在生產(chǎn)運(yùn)行中保證對象按照之前設(shè)計(jì)好的規(guī)律化流程進(jìn)行。自動控制建立在實(shí)用性的基礎(chǔ)上，包括校正控制與自診斷控制等。通過這一設(shè)計(jì)，讓機(jī)電系統(tǒng)的各個部分自動完成任務(wù)。而這一控制系統(tǒng)的兩大理論分別是現(xiàn)代控制理論，即借助集合論與規(guī)矩論，通過線性代數(shù)這一工具進(jìn)行分析；經(jīng)典控制理論是借助拉式轉(zhuǎn)換來進(jìn)行函數(shù)的傳遞與計(jì)算的，同時還要配合系統(tǒng)分析。在現(xiàn)代控制理論中，第一步利用狀態(tài)分析法，在時間域內(nèi)提供系統(tǒng)運(yùn)行過程的分析；第二步利用狀態(tài)方程描述出第一步的分析；第三步是分析自適應(yīng)、隨機(jī)與最優(yōu)控制，這些分析借助的主要是前兩部獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)與資料。

3）一體化設(shè)計(jì)。機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)能夠突破時間和空間的限制，通過使用電子信息和控制設(shè)備進(jìn)一步縮減生產(chǎn)流程。一體化設(shè)計(jì)對于功能化、模塊化的要求更高，通過優(yōu)化的配置提高機(jī)電系統(tǒng)的性能，使得工作高質(zhì)、高效地完成。

2 機(jī)電控制系統(tǒng)自動控制一體化設(shè)計(jì)的基本方法

1）組合法。組合法主要指的是先設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個模塊或者單元，然后將各個模塊或者單元進(jìn)行組合，進(jìn)而構(gòu)成一個整體系統(tǒng)。為了有效確保系統(tǒng)各個模塊的質(zhì)量，同時降低成本，在設(shè)計(jì)時要注意行業(yè)發(fā)展動態(tài)以及市場情況，運(yùn)用多種組合方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。

2）整體法。整體法的設(shè)計(jì)步驟是：例如，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的時候。第一步，要先采購伺服驅(qū)動裝置、專用數(shù)據(jù)控制裝置，還有與之相關(guān)的種種機(jī)械各一套，以供車床使用。第二步，整合各個部分，這樣一臺功能模塊相整合的機(jī)電一體化數(shù)控車床就組成了，可以實(shí)現(xiàn)多種功能。像這樣的方法在實(shí)踐中應(yīng)用非常方便，在機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)過程中，如果單一的電子部分與機(jī)械的整合不能滿足需求時，設(shè)計(jì)者們就需要構(gòu)建一個整體，讓這種多功能整體來達(dá)到預(yù)期效果。

3）取代法。取代法指的是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中將原有的某些構(gòu)件進(jìn)行替換，以提升系統(tǒng)的整體性能，比如以電子線路替代機(jī)械控制線路，采用靈敏性較高的電子元件和線路，可以有效提升系統(tǒng)的控制精度，相較于機(jī)械控制線路，不僅系統(tǒng)性能明顯提升，同時也能降低系統(tǒng)整體造價。

3 自動控制技術(shù)要點(diǎn)和應(yīng)用

1）自動控制技術(shù)要點(diǎn)。自動控制技術(shù)的任務(wù)有很多，其控制要點(diǎn)也不盡相同，下面將介紹幾種常見的技術(shù)任務(wù)。首先，在機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用的前期，需要對程序內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先錄入。控制任務(wù)的錄入是使用準(zhǔn)確的語法和語言對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)定，一般使用自然語言表達(dá)法，利用固定格式的文本將任務(wù)輸入，以保證系統(tǒng)能夠明確任務(wù)的內(nèi)容和效果。其次，還需要選擇傳感器、PLC結(jié)構(gòu)，傳感器設(shè)備是機(jī)電控制系統(tǒng)工作的關(guān)鍵，可以用來獲取各種信息，再將信息傳輸?shù)狡渌O(shè)備上，一般有光敏傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等，可以將各種環(huán)境信息準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為電子信號。PLC結(jié)構(gòu)能夠完成內(nèi)部存儲、邏輯運(yùn)算、計(jì)時計(jì)數(shù)等功能，經(jīng)濟(jì)實(shí)用而性能穩(wěn)定。最后，自動控制計(jì)數(shù)還可以進(jìn)行伺服系統(tǒng)的連接、數(shù)據(jù)的自動檢索等功能，進(jìn)一步提高機(jī)電控制系統(tǒng)的工作效率。

2）PLC的應(yīng)用。PLC可以通過內(nèi)部存儲的程序?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)設(shè)備的控制，在獲取到系統(tǒng)的指令后，通過編程操作執(zhí)行系統(tǒng)指令，控制設(shè)備完成相應(yīng)的動作。PLC可以執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)定時以及順序調(diào)整等多種系統(tǒng)指令。并且PLC的抗干擾性能優(yōu)良，在惡劣環(huán)境下可靠性較高，因此，極為適合工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，并且操作比較便捷，操作人員通過PLC的編程程序即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制操作。

3）自動控制系統(tǒng)。通常情況下，自動控制技術(shù)指的是在沒有人工參與的工作環(huán)境中，加以運(yùn)用輔助設(shè)施促使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)施能夠自動依照特定的指令完成生產(chǎn)任務(wù)，控制各類物理量隨著設(shè)定程度自動產(chǎn)生變化的一項(xiàng)技術(shù)。自動控制技術(shù)具備了很高的性價比，并且程序編制非常簡單，操控流程也非常便捷，安全系數(shù)高等若干方面的優(yōu)勢。詳細(xì)而言，自控管控系統(tǒng)裝置體積小，便于安裝，從而資源成本的投放量比較少，在操控自動控制技術(shù)時，相關(guān)技術(shù)人員只需要通過更改軟件程序就能夠改變控制系統(tǒng)的功能，根本不需要更換硬件設(shè)施，操作簡單容易，同時還能夠縮減成本資金的投入。除此之外，自動控制技術(shù)還擁有很強(qiáng)的自行診斷能力，如果技術(shù)人員出現(xiàn)了違規(guī)操作的行為，該系統(tǒng)就會自動發(fā)出提示聲音，這種情況下工作人員就能夠立即做出響應(yīng)，選用最有效的措施將故障問題處理好，以防止事故擴(kuò)大，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

工業(yè)的發(fā)展對國家經(jīng)濟(jì)水平的增強(qiáng)至關(guān)重要，工業(yè)化程度決定了一個國家的硬實(shí)力。在機(jī)電控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的今天，自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)作為其中最重要的技術(shù)類型，需要結(jié)合目前的發(fā)展明確未來的發(fā)展方向，對理論和技術(shù)進(jìn)行同步的革新和深化。相關(guān)行業(yè)的工作者應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，不斷探索科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合目前節(jié)能減排、綠色管理的大趨勢，將自動控制技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)的能效最大化，不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，以推動我國工業(yè)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。