淺談機電一體化中的接口問題

王英

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機械技術(shù)已經(jīng)無法滿足社會的需求，機電一體化技術(shù)是將機械技術(shù)和電子技術(shù)兩者相結(jié)合，很大程度上解決了傳統(tǒng)機械技術(shù)所難以完成的生產(chǎn)工作。在此背景下，本文簡要分析了機電接口技術(shù)的功能及意義，對于機電一體化系統(tǒng)中的接口技術(shù)進行了分類，最后對人機接口技術(shù)進行了簡要的探討。

關(guān)鍵詞：機電一體化；接口；功能；意義

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.158

0 引言

在當前多學科交叉發(fā)展的大環(huán)境下，眾多領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，機電一體化作為機械技術(shù)與信息技術(shù)的整合產(chǎn)物使得工程領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展。另一方面，機電一體化系統(tǒng)的價值在很大程度上取決于其各個子系統(tǒng)之間的接口，接口技術(shù)使得機電一體化各個子系統(tǒng)能夠相互密切配合，從而實現(xiàn)資源利用率的最大化，使機電一體化系統(tǒng)性能發(fā)揮最優(yōu)，實現(xiàn)了各個子系統(tǒng)的功能“1+1>2”的效果。比如說多聯(lián)機中央空調(diào)是智能網(wǎng)絡(luò)中央空調(diào)，它可以一臺室外機帶動多臺室內(nèi)機，并且可以通過它的網(wǎng)絡(luò)終端接口與計算機的網(wǎng)絡(luò)相連，由計算機實行對空調(diào)運行的遠程控制，滿足了現(xiàn)代信息社會對網(wǎng)絡(luò)家電的追求。

1 機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成

機電一體化系統(tǒng)主要由動力源、傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)五大構(gòu)件組成。其中，機電設(shè)備中的接口技術(shù)起著子系統(tǒng)之間信息傳遞以及能量交換的作用，因此我們有必要對其進行有效的研究，使得整個系統(tǒng)的功能能夠充分發(fā)揮。機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。

2 機電一體化中的接口技術(shù)分析

2.1 功能與意義

機電一體化系統(tǒng)中的接口技術(shù)主要是為了將各個子系統(tǒng)的功能整合在一起來進行信息的傳遞以及能量的轉(zhuǎn)換。其接口主要包括硬件部分和軟件部分兩類，其中硬件部分主要是指在機電一體化的各個子系統(tǒng)之間或者操作者和機電一體化系統(tǒng)之間進行連接的部件，為實現(xiàn)信息的及時傳遞以及能量的轉(zhuǎn)換扮演著“橋梁”的作用；軟件部分主要是將各個子系統(tǒng)之間的信息進行互聯(lián)互通，以實現(xiàn)“1+1>2”的功能并進行適當調(diào)整，使得機電一體化系統(tǒng)在實際生產(chǎn)運行過程中更加優(yōu)化。

機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展順應(yīng)了時代發(fā)展的潮流，因此正在逐步代替了傳統(tǒng)機械技術(shù)，滿足了傳統(tǒng)技術(shù)難以達到的各種需求。這種結(jié)合了機械技術(shù)與電子信息技術(shù)所形成的一種功能強大的綜合系統(tǒng)成為了目前工業(yè)機械領(lǐng)域內(nèi)的主流；與此同時，機電一體化系統(tǒng)的接口技術(shù)作為其核心技術(shù)隨著機電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展也變得日趨復雜。如果我們單對子系統(tǒng)進行研究，是難以使整個系統(tǒng)取得跨越性進步的，在這里接口技術(shù)扮演著重要的角色，它整合了系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，使這些具有不同功能的零件密切配合，進而將諸多功能發(fā)揮到最大化，也能夠使整個系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)相互交流與調(diào)整，促進生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益的提高。

2.2 分類與信號輸入輸出

機電一體化系統(tǒng)主要可分為人機接口、動力接口、機電接口等類型。其中人機接口是指操作者和機電設(shè)備系統(tǒng)之間的雙向接口，操作者可以通過該接口對于機電設(shè)備系統(tǒng)進行實時的監(jiān)管參數(shù)變化以及操控，使得機電設(shè)備能夠完全按照操作者的意圖進行；動力接口是指提供動力的源系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)相連接的接口，主要作用是為系統(tǒng)驅(qū)動提供能量。這種接口一般能夠確保大功率的電流通過，從而保證機電系統(tǒng)的安全可靠性；智能接口主要的作用是將各個子系統(tǒng)中的信息進行收集，再將子系統(tǒng)中的不同技術(shù)進行整合做出相應(yīng)調(diào)整， 接著按照系統(tǒng)的要求進行技術(shù)形式的變換從而滿足系統(tǒng)的需求；機電接口是指操作系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)以及傳感器之間的接口，其主要作用是將驅(qū)動系統(tǒng)中的驅(qū)動信息變?yōu)椴僮飨到y(tǒng)中需求的信息，從而使得系統(tǒng)能夠正常有序運行。

作為機電系統(tǒng)的重要組成部分——輸入接口的模擬信號主要是指被控制對象在工作狀態(tài)下的信號，一般而言，這些信號就是設(shè)備中存在的電流信號或者模擬電壓。由于計算機設(shè)備只能收到數(shù)字信號，因此系統(tǒng)要獲得信息數(shù)據(jù)，就要對于目標進行控制從而獲得實時運行的信號，再將模擬電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字模擬輸入接口；輸出接口的模擬信號主要是指控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號，計算器通過輸出數(shù)字信號從而產(chǎn)生控制信號控制整個生產(chǎn)過程。

3 人機接口技術(shù)

人機接口技術(shù)是指人和機電系統(tǒng)之間交換信息的技術(shù)，其根據(jù)信號的傳遞方向可以將人機接口技術(shù)分為接口輸入和接口輸出兩大類。機電系統(tǒng)的輸出接口能夠顯示整個系統(tǒng)的實時運行情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息，操作者可以根據(jù)相應(yīng)的信息來及時對機電系統(tǒng)做出相關(guān)指示，從而保證機電系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，完成生產(chǎn)任務(wù)。

4 結(jié)語

綜上所述，機電一體化是多個機電子系統(tǒng)融合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的重要工具，因此對其研究具有巨大的現(xiàn)實意義與社會意義。作為機電一體化技術(shù)的重要構(gòu)成，接口技術(shù)的質(zhì)量直接決定了整個系統(tǒng)運行能否流暢；同時接口技術(shù)可將各個子系統(tǒng)進行有機的整合，發(fā)揮各自的長處，將其優(yōu)勢發(fā)揮到最大化。比如多聯(lián)機空調(diào)噪音控制越來越小，節(jié)能措施越來越有效，制造工藝和現(xiàn)場焊接等方面的要求提高?？傊瑱C電接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，在未來會隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要，并且我們對機電接口技術(shù)的研究也必然會推動機電一體化理論的進程與發(fā)展。

參考文獻

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