關(guān)于機電一體化中電機控制與保護的探討

宋新勇

摘 要：機電一體化技術(shù)在我國起步于20世紀60年代，20年后進入了快速發(fā)展時期。由于逐步認識到這項技術(shù)廣泛的應用范圍，國家投入大量人力物力來進行研究，使其進入了一個發(fā)展的黃金時代，這項技術(shù)也由一開始的為軍事服務逐步轉(zhuǎn)化為民用。

關(guān)鍵詞：機電一體化；電機控制；問題；對策；發(fā)展

1.前言

我國機械制造行業(yè)快速發(fā)展，其控制系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，且重要性與日俱增。目前諸多領(lǐng)域的大型電機仍有不少缺陷，需要控制系統(tǒng)更加完善。

2.機電一體化的發(fā)展進程

“機電一體化”概念的提出推動了我國現(xiàn)代化經(jīng)濟的發(fā)展，帶動了工業(yè)化企業(yè)的發(fā)展和進步。但是，由于當時缺乏專業(yè)的技術(shù)，無法完善機電一體化中的電機設(shè)備。隨著社會的不斷發(fā)展，相關(guān)單位逐漸對機電產(chǎn)品的性能進行了改進和完善。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之后，人們開始關(guān)注機電產(chǎn)品的價值和重要性。戰(zhàn)爭的爆發(fā)促進了機電產(chǎn)品的發(fā)展，并且對經(jīng)濟的復蘇起到了一定的積極作用。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，控制技術(shù)和電子技術(shù)也在迅速發(fā)展。這為現(xiàn)代化機電一體化的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.機電一體化技術(shù)應用的領(lǐng)域

機電一體化技術(shù)在今天得到了極其廣泛的應用，但最主要的應用領(lǐng)域主要表現(xiàn)在兩個方面：一是數(shù)控機床；二是自動生產(chǎn)線。經(jīng)過幾十年的研究，數(shù)控機床與數(shù)控技術(shù)日臻完善，在精確度和有效性上大大提高。主要體現(xiàn)在：設(shè)計更加開放和人性，機械零件具有統(tǒng)一標準，最大限度滿足用戶需求。機械的控制方式更加多元，既可以選擇1臺機器控制多臺機床，也可以選擇1臺機器控制1臺機床。機電一體化技術(shù)可以通過PLC控制系統(tǒng)，將重復性高、人力耗費大的工作集成到系統(tǒng)中，使其變得更加簡單。機電一體化的另一重要應用領(lǐng)域為自動生產(chǎn)線，例如大型企業(yè)大批量商品生產(chǎn)的流水線、快遞行業(yè)的自動分撿生產(chǎn)線以及報紙、書刊的印制等方面，實現(xiàn)了無人值守。這項技術(shù)在我國研究人員不斷努力下，已經(jīng)取得了突飛猛進的成績，使我國在國際上處于領(lǐng)先水平，走在了前列。

4.機電一體化應用中電機控制與保護存在的問題

由于缺乏技術(shù)理論和實踐經(jīng)驗，我們在技術(shù)的具體推廣中也面臨著各種干擾因素，使得電機保護和控制工作無法順利進行。它們的存在明顯妨礙了電機的使用，使其價值不可能被反映出來，然后詳細描述了它所面臨的各種缺點。

4.1運用異步機電裝置時面對的各種干擾要素

在我國，很多行業(yè)和領(lǐng)域都使用機電設(shè)備。他們的存在為該國的經(jīng)濟進步貢獻了非常重要的力量。但在電機運行與控制工作的具體實施中，也存在一些干擾因素，導致設(shè)備無法發(fā)揮應有的價值。具體而言，眾所周知，對于電機控制工作而言，與異步電機有關(guān)的工作是一項意義非常重要的工作。一旦它有缺點，它將嚴重干擾電動機的運行并最終引發(fā)一系列反應。許多操作問題使設(shè)備無法發(fā)揮其應有的價值和意義。因此，在開展這項保護工作時，我們必須把重點放在異步電動機上，積極研究先進技術(shù)。

4.2電機控制保護裝置的使用難以達到需求

我們目前廣泛使用的電機保護設(shè)備的技術(shù)含量較低，不能適應當前的發(fā)展形勢，不能滿足技術(shù)發(fā)展的要求。同時，電流保護裝置大多采用電磁原理，利用熱繼電器和熔斷器的過載保護以及短路功能實現(xiàn)保護。然而，這部分本來就存在問題，不可避免地導致機電控制工作的失敗等等。因此，在未來的設(shè)計過程中，我們必須密切關(guān)注設(shè)計與控制的結(jié)合，確保保護裝置呈現(xiàn)出更加鮮明的色彩多樣性。

5.加強機電一體化中的電機控制策略

電機設(shè)備的組成主要有兩個單元：一是驅(qū)動單元；二是控制單元。驅(qū)動單元主要由傳感器、伺服電機等設(shè)備來完成；而控制單元則主要是靠PLC、變頻器等來完成。這兩部分互相協(xié)調(diào)，一起工作。

5.1對電機閥位與速度的控制

在電機運行過程中，不僅各個零部件之間要相互協(xié)調(diào)，對閥門的速率進行管控尤為重要。隨著我國在這個領(lǐng)域的不斷研究，相關(guān)的理論成果及現(xiàn)場經(jīng)驗的積累都有了一定程度的發(fā)展。在具體的速度控制方法上，主要是采用速度環(huán)與位置環(huán)相結(jié)合的雙環(huán)控制方法。在實際過程中，如果遇到閥門具有相對較大的流量，則需要去速度均勻，由于這些參數(shù)很難明確，對我們的控制工作造成一定的影響。因此，我們必須要根據(jù)閥門的實際情況，以點擊為參考，對閥門速率進行調(diào)節(jié)。

5.2對電能的精確審查

在電機控制過程中，對電能的審查主要抓住電機的電壓和電流等參數(shù)。對這些參數(shù)定期合理地進行檢測，記錄檢測結(jié)果并加以科學分析，確保電壓、電流達到指標，這有利于對故障進行判定。在檢測時，傳統(tǒng)的一些檢測工具包括電壓互感器以及電流互感器已經(jīng)無法滿足檢測要求，必須要使用專業(yè)的檢測工具。目前使用較為廣泛的是霍爾型電流互感器，優(yōu)勢體現(xiàn)在：一是保障數(shù)據(jù)的準確性；二是對實際情況的快速捕捉。

5.3電機保護裝置控制

從安全角度來看，有必要在機電設(shè)備中安裝電動機保護裝置。機電設(shè)備在運行中容易出現(xiàn)故障，主要是因為變頻器的輸出電流和電壓不穩(wěn)定。傳統(tǒng)的電流和電壓控制不能滿足機電一體化設(shè)備中的電機保護要求。因此，有必要啟動機電設(shè)備中的電機控制和保護功能，并使用它直觀地反映電機設(shè)備中的電流?；魻柺诫娏骰ジ衅饔糜跈z測IPM的三相電流的輸出，IPM模塊的輸出電壓用于檢測電機的控制和保護裝置，從而有效地控制電壓和電流頻率，并提高設(shè)備的工作效率和工作質(zhì)量。

5.4機電一體化中電機的運行維護

由于機械工業(yè)的快速發(fā)展，目前相關(guān)設(shè)備的操作規(guī)程也更為嚴格。例如，對電機操作的要求更高。但是，技術(shù)的發(fā)展也顯著提高了電機的保護能力。無論采用何種技術(shù)，其實施都必須依靠人類，因此電機的運行和維護是保證電機機電一體化技術(shù)性能優(yōu)越的重要前提。這里將電機維護分為三個方面。一個是前期準備，另一個是運行過程中的監(jiān)督，最后一個是和平時期的維護。在啟動之前檢查電源是否打開，并檢查啟動設(shè)備的性能。打開電源時，必須確保電機和其他設(shè)備正常運行。如果有任何異常，必須在第一時間關(guān)閉電源。在運行過程中，要做好監(jiān)測工作，確保設(shè)備電壓和電流正常，盡可能避免出現(xiàn)問題。除此之外，維護工作必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成。

6.電機控制技術(shù)未來發(fā)展探討

隨著我國的發(fā)展，機電一體化中電機的控制作用效果可見一斑，但并不是完美無缺，其自身仍存在著一些問題導致電機控制效果有時會差強人意。在未來發(fā)展中，電機保護裝置將會不斷的發(fā)展，不斷地會有新的技術(shù)投入到其中，例如故障建模、數(shù)值模擬以及紅外技術(shù)的運用將會使分析更加專業(yè)，機電一體化電機保護裝置必將會朝著效率更高、穩(wěn)定性更好、功能更多的多元化方向邁進。尤其是電機的控制問題與微電子技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮出光能的優(yōu)勢，對機電一體化中電機控制技術(shù)產(chǎn)生有利的結(jié)果?？茖W技術(shù)的不斷發(fā)展，會彌補電機保護裝置本身的缺陷，降低設(shè)備損壞率，推動我國機電一體化工程的發(fā)展。

7.結(jié)束語

綜上所述，針對機電一體化的電機控制技術(shù)是制約機電一體化深入發(fā)展的關(guān)鍵，我們要加強對電機的控制，進而推動機電一體化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

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