仲偉峰

摘要：目前機電控制系統(tǒng)正受到現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的影響，不斷提高一體化設(shè)計，最終優(yōu)化生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。結(jié)合機電一體化控制系統(tǒng)概念，討論系統(tǒng)設(shè)計時控制任務(wù)錄入、傳感設(shè)備選擇、PLC結(jié)構(gòu)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)連接、數(shù)據(jù)自動檢索、電子通信線路等要點，為推進控制系統(tǒng)的順利應(yīng)用提供有利參考。

關(guān)鍵詞：機電控制;自動化;一體化設(shè)計

機電系統(tǒng)的使用涉及很多學(xué)科知識，例如信息工程學(xué)、機械學(xué)、物理學(xué)、材料工程學(xué)、電子工程學(xué)等，因其體積小、集成效果好，在制造業(yè)、工藝業(yè)以及社會其他行業(yè)中都得到了良好應(yīng)用。機電一體化控制系統(tǒng)可以將信息通信與驅(qū)動控制兩個大模塊綜合起來，使機械運動變得更加現(xiàn)代化與智能化。

一、關(guān)于機電控制系統(tǒng)的相關(guān)概念

（一）機電控制系統(tǒng)的概念

機電控制系統(tǒng)指采用技術(shù)手段將設(shè)備工作的一系列內(nèi)容進行整合連接，盡可能的將設(shè)備直接加工流程進行有效連接形成一個一體化的生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)活動的交接花費從而提升工作生產(chǎn)的效率，而且還能夠?qū)ιa(chǎn)過程的內(nèi)容進行有效控制，減少一些不必要的失誤問題。涉及到生產(chǎn)工作本身內(nèi)容以及計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、電力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，而且在實際的運行中還需要不斷進行改進完善，提升機電控制系統(tǒng)在工作生產(chǎn)中的穩(wěn)定性與兼容性，一方面減少了工人的勞動量，除去了工人勞動在生產(chǎn)流程中的失誤率。另一方面機電控制系統(tǒng)可以大大提升生產(chǎn)效率，并且使生產(chǎn)企業(yè)從勞動型生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型企業(yè)。實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的的調(diào)整優(yōu)化。例如，工作人員僅僅使用計算機就能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工作的觀察與控制，而且機電控制系統(tǒng)也能夠進行生產(chǎn)質(zhì)量的準確監(jiān)控，還能夠進行問題情況的及時預(yù)警，減少企業(yè)的經(jīng)濟損失。目前生產(chǎn)企業(yè)中使用的主要還是人機交互式的控制系統(tǒng)，還是需要工作人員進行監(jiān)控調(diào)整，真正的遠程機電控制系統(tǒng)還處于探索階段，也是機電控制系統(tǒng)以后的發(fā)展趨勢。

（二）自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)是在機電控制系統(tǒng)上進行傳感器、控制器結(jié)合發(fā)展，根據(jù)工作生產(chǎn)過程中傳感器的數(shù)據(jù)機電系統(tǒng)能夠進行自動運行控制，按照預(yù)先設(shè)定的內(nèi)容進行控制對象的自動操作。自動控制技術(shù)結(jié)合機電運行、傳感接受、運算操作等系統(tǒng)操作來完成自動控制內(nèi)容，一直屬于機電控制系統(tǒng)的發(fā)展重點。基于機電控制系統(tǒng)而產(chǎn)生的自動控制系統(tǒng)，整個控制流程的目的就是通過計算機的運算處理實現(xiàn)對控制對象的無人化操作。首先需要建立一個控制對象的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要操作的內(nèi)容建立控制對象的數(shù)據(jù)模型，然后嚴格設(shè)定控制對象的函數(shù)模型，現(xiàn)代自動化控制理論中的時變、非線性系統(tǒng)進行有效使用，將計算機使用的數(shù)據(jù)工具采用空間方法系統(tǒng)進行狀態(tài)分析，然后再將自動控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)以函數(shù)方式經(jīng)營輸出，做好機電自動控制系統(tǒng)的規(guī)律化運行傳遞。最后根據(jù)系統(tǒng)的運行條件與狀態(tài)，進行自動控制狀態(tài)的條件，主要調(diào)節(jié)內(nèi)容為優(yōu)化設(shè)計與自適應(yīng)控制。做好自動操作與故障預(yù)警兩方面內(nèi)容，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定與生產(chǎn)工作的質(zhì)量。

（三）機電一體化控制技術(shù)的特征

機電一體化控制技術(shù)在應(yīng)用時會呈現(xiàn)出幾個明顯特征。首先，為確保精準性，在設(shè)計機電系統(tǒng)時要考慮到設(shè)計理念與實際操作之間的差異性，確保二者的平衡，為后期設(shè)計的質(zhì)量與控制效果提供保障，提高系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性，為內(nèi)部操作提供可靠的空間，避免產(chǎn)品出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題。例如，一旦機電控制系統(tǒng)的設(shè)計不完善，閉環(huán)運作時出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就很容易導(dǎo)致整體控制系統(tǒng)的運作故障。另外，我國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對設(shè)備性能與參數(shù)的要求越來越精細，一體化控制系統(tǒng)運行時的精準度會直接對生產(chǎn)效果產(chǎn)生影響。為了確保產(chǎn)品符合標準，就需要保證設(shè)計指令與輸出指令的一致性，減少系統(tǒng)操作的誤差。1993年開始，表面貼裝技術(shù)（Surface Mounted Technology，SMT）深刻地影響著電子設(shè)備的體積設(shè)計，全球范圍內(nèi)開始有近50%的電子元件以片狀進行生產(chǎn)，因此機電一體化控制系統(tǒng)也具有微型化的特點。

近幾年，計算機技術(shù)憑借自身的高效率與高速度得到社會各行各業(yè)的一致認可，在機電系統(tǒng)優(yōu)化過程中，同樣要具備高效率與高速度的特點，強調(diào)操作的便捷性。例如，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，機電系統(tǒng)能夠第一時間作出判斷與處理，縮短處理時間，以免系統(tǒng)運作差值過大。作為一個完整的系統(tǒng)，機電設(shè)備想要完成一體化控制，就必須保證內(nèi)部有充足的動力，并實現(xiàn)檢測、控制等操作。機電一體化系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)動力和運動的轉(zhuǎn)換和傳遞，動力功能是向系統(tǒng)提供動力，能量應(yīng)與動力和運動的傳遞和轉(zhuǎn)換相匹配。

二、機電一體化技術(shù)

（一）設(shè)計構(gòu)想

隨著各種生產(chǎn)行業(yè)對于機電控制系統(tǒng)需求提升，除了自動控制技術(shù)的發(fā)展外，與自動控制系統(tǒng)相對應(yīng)的機電一體化也迎來了更大發(fā)展空間，一些高精密的電氣工程、電氣產(chǎn)品制造對于一體化的機電系統(tǒng)尤為青睞，所以機電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計也成為了機電行業(yè)發(fā)展的一大方向。一體化設(shè)計理念最早有日本機械整形研究協(xié)會提出，他們認為在原有的控制系統(tǒng)上將各個功率原件、電子軟件進行集成化安裝，對機電行業(yè)的生產(chǎn)工作也是一種集成化發(fā)展。隨著社會生產(chǎn)要求與計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，一體化系統(tǒng)設(shè)備不管是在設(shè)備軟件與技術(shù)系統(tǒng)都已經(jīng)越來越成熟。一體化設(shè)計不管在機電設(shè)備還是在其他行業(yè)都已經(jīng)成為一種趨勢。機電控制系統(tǒng)實現(xiàn)一體化的同時還要發(fā)揮出產(chǎn)品設(shè)計與性能設(shè)計的雙重優(yōu)勢，將生產(chǎn)工作的內(nèi)容作為設(shè)計基礎(chǔ)，然后以一體化為設(shè)計目標進行延伸，并對控制系統(tǒng)的結(jié)果進行反復(fù)實驗與檢查，最終實現(xiàn)機電控制一體化設(shè)計的人性化、高效率、智能化的特點。將生產(chǎn)內(nèi)容模塊以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行聯(lián)合形成物理的工作內(nèi)容以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)化進行呈現(xiàn)。

（二）共性關(guān)鍵技術(shù)

機電一體化設(shè)計中的共性關(guān)鍵技術(shù)主要分為兩個方面：機械控制技術(shù)與計算機輔助技術(shù)，將機械控制技術(shù)與計算機輔助技術(shù)進行結(jié)合實現(xiàn)控制人員的遠程操作。其中機械技術(shù)是機電一體化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，機械基礎(chǔ)為了實現(xiàn)智能化、高效化也就出現(xiàn)了一體化的設(shè)計理念，采用計算機輔助技術(shù)可以將很多人為操作工作采用傳感、掃描等方式進行計算機操作，很多電子產(chǎn)品功能可以在機電控制中進行應(yīng)用，帶動機械制造業(yè)的全面發(fā)展，例如一些在一些生產(chǎn)制造環(huán)境要求比較高的機電制造，一體化的機電設(shè)計提供了一種可行的解決方案。計算機輔助技術(shù)在其中承擔了操作對象的數(shù)據(jù)收集、生產(chǎn)要求的數(shù)據(jù)處理、人力交互的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?nèi)容。并且還具備了故障問題的預(yù)警分析。有效實現(xiàn)一體化設(shè)計與人員信息交流。但是在一些復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用兼容還需要探索改進，才能減少一體化設(shè)計對認為因素的依賴程度。

（三）機電一體化產(chǎn)品設(shè)計方法

機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方面可以從以下三個方面進行展開，以原有的機電產(chǎn)品的功能模塊為基礎(chǔ)結(jié)合生產(chǎn)要求與設(shè)計目標要求進行展開。第一，整體設(shè)計法，整體設(shè)計法將原有在實際工作中將機電設(shè)計的內(nèi)容與機電設(shè)備進行結(jié)合，從一體化設(shè)計的全局方面進行人手，對于一體化的產(chǎn)品設(shè)計最為有效，但需要花費大量的設(shè)計功夫與調(diào)試環(huán)節(jié)，屬于產(chǎn)品重新開發(fā)的一個流程。第二、組合法，這種設(shè)計方法最為快速、高效，將原有的機電控制的功能模塊進行拆分，然后進行一體化的包裝組合，由于每個功能模塊都比較成熟所以設(shè)計花費比較少，但對于一體化的設(shè)計理念不夠完善，功能模塊的結(jié)合一體化不足，一些控制操作還需要人員操作的輔助。第三、取代法將機電控制設(shè)備中的一些流程或者人為工作采用計算機輔助技術(shù)進行取代。從技術(shù)上能夠有效實現(xiàn)一體化的設(shè)計要求，可以起到節(jié)約資源優(yōu)化生產(chǎn)的效果。進行設(shè)計時可以根據(jù)不同設(shè)計內(nèi)容進行三個方法的結(jié)合使用，能夠發(fā)揮機電一體化產(chǎn)品的智能化、全面化、高效化即可。

三、結(jié)語

綜上所述，隨著工業(yè)化程度的不斷加深，機電控制系統(tǒng)中自動控制技術(shù)的應(yīng)用以及一體化設(shè)計必不可少。而要想進一步強化一體化設(shè)計，首先需要了解的就是自動控制技術(shù)的相關(guān)理論知識，同時，在進行一體化設(shè)計時，企業(yè)一定要根據(jù)自身的實際情況，包括運營狀況、生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)產(chǎn)品等來挑選合適的一體化設(shè)計方案。這樣才能確保機電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計真正發(fā)揮作用，有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，讓企業(yè)能夠在市場上獲得更多的經(jīng)濟利潤，以此促進企業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

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