對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)探討

摘要：在信息化技術(shù)迅速發(fā)展的新時(shí)期，我國(guó)機(jī)電控制行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力在逐漸加強(qiáng)，由于多種因素的影響，我國(guó)以往單一、落后的技術(shù)應(yīng)用形式在悄然發(fā)生著變化。近些年，我國(guó)對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越重視，技術(shù)水平得到了迅速的提高。本文對(duì)機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)的類別和應(yīng)用情況進(jìn)行探討，并為將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)作簡(jiǎn)要的闡述。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng)；一體化設(shè)計(jì)；研究探討

一體化設(shè)計(jì)通過(guò)利用目前較為先進(jìn)的科學(xué)理論和有關(guān)的研究方法，不僅可以提高企業(yè)的工作效率，還可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。由于市場(chǎng)環(huán)境在逐漸發(fā)展，在實(shí)際工作過(guò)程中，機(jī)電控制系統(tǒng)也要進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，以利于技術(shù)水平在應(yīng)用過(guò)程中逐步提高。因此，為了使機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)更好的適應(yīng)市場(chǎng)的需求，相關(guān)政府部門和企業(yè)也加大資金和技術(shù)的投入，使機(jī)電控制系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大，繼續(xù)向市場(chǎng)化、經(jīng)濟(jì)化的方向發(fā)展。

一、機(jī)電控制系統(tǒng)的主要功能

高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積是很大的，一般都采用操作系統(tǒng)來(lái)控制分、合閘，特別是當(dāng)設(shè)備出了故障時(shí)，需要開關(guān)自動(dòng)切斷電路，要有一套自動(dòng)控制的電氣操作設(shè)備，對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。電氣設(shè)備與線路在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生故障，電流（或電壓）會(huì)超過(guò)設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測(cè)這些故障信號(hào)并對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的保護(hù)設(shè)備。電是眼睛看不見(jiàn)的，一臺(tái)設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無(wú)法分辨，這就需要設(shè)置各種視聽(tīng)信號(hào)，如燈光和音響等，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行電氣監(jiān)視。燈光和音響信號(hào)只能定性地表明設(shè)備的工作狀態(tài)，如果想定量地知道電氣設(shè)備的工作情況，還需要有各種儀表測(cè)量設(shè)備，測(cè)量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。在設(shè)備操作與監(jiān)視當(dāng)中，傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號(hào)等設(shè)備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代，但在小型設(shè)備和就地局部控制的電路中仍有一定的應(yīng)用范圍。這也都是電路實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。

二、機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用

1.自適應(yīng)控制

在進(jìn)行控制時(shí)，多數(shù)被控制對(duì)象都可以通過(guò)采用確定的方式，對(duì)相關(guān)重要的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)和調(diào)整，所以在使用一體化系統(tǒng)的過(guò)程中，可以直接通過(guò)應(yīng)用自適應(yīng)控制的方式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的性能進(jìn)行全面性的控制，從而獲取良好的機(jī)電控制效果。另外，在對(duì)非線性過(guò)程進(jìn)行判斷的時(shí)候，可以根據(jù)變化運(yùn)行的實(shí)際條件對(duì)已經(jīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和調(diào)度，這樣就可以給出其準(zhǔn)確的判斷，從而將控制器參數(shù)適應(yīng)性設(shè)置為V參數(shù)，在滿足相應(yīng)設(shè)計(jì)條件的基礎(chǔ)上完成各項(xiàng)控制工作。

2.故障診斷與監(jiān)控控制

一體化智能控制不僅具有自動(dòng)故障診斷功能，而且具有較為突出的監(jiān)控功能。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，不僅會(huì)自動(dòng)對(duì)外部故障所產(chǎn)生原因進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也會(huì)對(duì)內(nèi)部的相關(guān)情況進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)故障影響的實(shí)際情況進(jìn)行診斷，進(jìn)而直接對(duì)輸出變量進(jìn)行全面的檢測(cè)。一體化智能控制還可通過(guò)相應(yīng)信號(hào)評(píng)估完成檢測(cè)工作。當(dāng)測(cè)量的數(shù)值一直處于一個(gè)正規(guī)的狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)展開容差檢測(cè)，但如果容差數(shù)值超出了規(guī)定的范圍之內(nèi)，此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)的聲音，使相關(guān)人員可以及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

三、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向

模塊化的應(yīng)用在控制系統(tǒng)中起著決定性的作用，它直接決定系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展中的方向和趨勢(shì)。目前機(jī)械設(shè)備的樣式多種多樣，其來(lái)源于各個(gè)地區(qū)的供應(yīng)商或者生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的企業(yè)，容易因?yàn)樯a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不完全一致而對(duì)系統(tǒng)中比較重要的接口使用造成一定的影響。為此需要對(duì)多個(gè)接口根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其主要接口包括：訊號(hào)接口、連接接口、轉(zhuǎn)化接口等，在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)利用模塊化，使多種控制模塊可以直接應(yīng)用在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有利于企業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)也可作為企業(yè)之間溝通和交流的橋梁。

智能化是機(jī)電控制系統(tǒng)非常重要的設(shè)計(jì)方向。智能化給予了控制系統(tǒng)深入而全面的分析能力和控制能力，可對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行合理化的完善。除此之外，對(duì)于各行各業(yè)的不同需求，結(jié)合實(shí)際情況，加大終端設(shè)備和計(jì)算機(jī)的支持，充分發(fā)揮企業(yè)的實(shí)際效益，以此來(lái)提升工業(yè)生產(chǎn)力，也增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

四、對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)的全面闡述

機(jī)電一體化設(shè)計(jì)具有較為廣泛的覆蓋領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在機(jī)械、電子等領(lǐng)域，只有不斷強(qiáng)化機(jī)電一體化加工技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)的完善，加快機(jī)電智能化發(fā)展進(jìn)程。機(jī)電一體化的集中特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、智能化和微型化，尤其是模塊特征更加明顯。鑒于制造業(yè)的龐大規(guī)模，類型復(fù)雜，在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)生研發(fā)的時(shí)候，要注重模塊化，形成產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，注重新型機(jī)電產(chǎn)品的研發(fā)。微型化的特征主要立足信息技術(shù)的發(fā)展，不受時(shí)刻限制，較大程度地提升了機(jī)電一體化的影響力。

這一領(lǐng)域的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在電子線路方面。傳統(tǒng)的機(jī)電控制中，實(shí)現(xiàn)了線路與裝備的隔離，設(shè)備運(yùn)行中，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的全面、及時(shí)的了解，設(shè)備使用率不高。在應(yīng)用機(jī)電一體化之后，微型計(jì)算機(jī)和控制器作用于系統(tǒng)，工作效率提升。在一體化設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品質(zhì)量被優(yōu)化，工程流程被簡(jiǎn)化，因此，機(jī)電企業(yè)需要重視引進(jìn)，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行淘汰，發(fā)揮科技的力量，加快模塊經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這一應(yīng)用主要是指對(duì)整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)籌，將各個(gè)部分進(jìn)行聯(lián)結(jié)，借助控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)部分的控制。模塊一體化設(shè)計(jì)要立足整體，突破單一部分的功能，最大限度地發(fā)揮一體化的優(yōu)勢(shì)。要立足企業(yè)實(shí)際，選擇最佳機(jī)電組合，最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)歷：李向哲，遼寧省沈陽(yáng)市，本科，就讀于機(jī)械電子工程學(xué)院，研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器。

（作者單位：遼東學(xué)院 機(jī)械電子工程學(xué)院）