機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計

盧世維 邊輯

【摘? 要】近些年我國生產(chǎn)力水平不斷提高，開始廣泛推廣自動化技術(shù)。利用自動化技術(shù)可以擴大企業(yè)的規(guī)模，保證技術(shù)的先進性。要想開展機電一體化設(shè)計，就要有效的綜合機電控制系統(tǒng)和自動控制技術(shù)，合理調(diào)整機電企業(yè)的經(jīng)濟效益，使機電生產(chǎn)效率不斷提高，實現(xiàn)機電生產(chǎn)的智能化。文章針對機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設(shè)計進行闡述，希望未來我國的工業(yè)有更大 的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機電控制系統(tǒng);自動控制技術(shù);一體化;設(shè)計

在制造業(yè)當(dāng)中利用機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)，在科學(xué)發(fā)展的支持下，人們對于機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)提出更高的要求，為了滿足時代發(fā)展要求，機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)開始進行一體化的設(shè)計。

1 概述機電控制系統(tǒng)和自動控制技術(shù)

1.1 機電控制系統(tǒng)

機電控制系統(tǒng)的核心元素是控制，在無人操作的狀態(tài)下，控制裝置可以根據(jù)設(shè)計方案指令控制管理機械設(shè)備，完成指定的任務(wù)。機電控制系統(tǒng)可以聯(lián)系控制器和設(shè)備等部件，在這個過程中利用了微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)以及通信技術(shù)等，因此機電控制技術(shù)融合各種技術(shù)。近些年我國不斷提升計算機信息技術(shù)水平，進一步發(fā)展了機電控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)制造領(lǐng)域廣泛利用機電控制系統(tǒng)。

1.2 自動控制技術(shù)

自動控制技術(shù)主要利用控制器控制設(shè)備和產(chǎn)品，使產(chǎn)品和設(shè)備可以根據(jù)規(guī)律進行運動。自動控制技術(shù)利用自動控制的原理，有效關(guān)聯(lián)機械和電器以及設(shè)備等，可以完成任務(wù)。傳統(tǒng)的自動控制技術(shù)利用精確數(shù)學(xué)模型，在信息化和智能化技術(shù)的支持下，智能控制系統(tǒng)開始占據(jù)主流，在多個方面領(lǐng)域都開始廣泛利用。自動控制技術(shù)的作用比較大，直接影響到產(chǎn)品的精度和加工效率等方面，此外機電控制技術(shù)居于工程化和實用化等特征，在未來具有良好的發(fā)展空間。

1.3自動控制原理

自動控制技術(shù)的應(yīng)用離不開自動控制原理。這是因為，自動控制技術(shù)只是技術(shù)上的一種方式，而自動控制原理則是自動控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)。從當(dāng)前自動控制原理的研究情況來看，主要包含兩種理論，分別是現(xiàn)代控制理論和經(jīng)典控制理論。經(jīng)典控制理論研究的是單變量、線性、不變量的系統(tǒng)。該理論的研究通常需要數(shù)學(xué)工具拉普拉斯變換、數(shù)學(xué)方法函數(shù)傳遞的支持，并以此對整個系統(tǒng)進行詳細的分析。而現(xiàn)代控制理論的研究通常針對的是非線性、多變量的系統(tǒng)。需要的數(shù)學(xué)工具包括線性代數(shù)、矩陣論和集合論。該理論的研究優(yōu)勢在于能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)的狀態(tài)進行詳細的分析，從而預(yù)測系統(tǒng)下一步可能發(fā)生的狀態(tài)，以此實現(xiàn)更強的系統(tǒng)控制，確保生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性。

1.4 機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)的應(yīng)用

在機電控制裝備當(dāng)中利用：自動控制技術(shù)利用控制程序，根據(jù)計算機的指令統(tǒng)一進行機電控制。其中自動控制器發(fā)揮著重要的作用，執(zhí)行設(shè)計的控制參數(shù)，動態(tài)跟蹤整體運行情況，實時輸送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了機電控制系統(tǒng)的自動化和智能化。因此當(dāng)今很多機電企業(yè)都開始廣泛利用PLC控制器，可以進一步提高工作效率和安全系數(shù)，縮小機電故障范圍，降低生產(chǎn)成本，保障產(chǎn)品的質(zhì)量，進一步擴大生產(chǎn)效益。

在機電微機計算機中應(yīng)用：自動控制尺寸不斷減小，機電產(chǎn)品的自重和體積隨之不斷減輕，同時也進一步提升了機電產(chǎn)品的運行效率，使其使用年限不斷增加。當(dāng)今計算機控制器不斷更新，為機電行業(yè)發(fā)展提供不竭的動力，雖然微型計算機控制器比較小，但是具有強大的功能，如果系統(tǒng)發(fā)生偏差，控制器就會立即發(fā)出警報，實施安全保護，使安全事故率不斷降低，在最大程度上降低損失，提高了系統(tǒng)的檢修率，同時也避免發(fā)生事故。微型計算機控制元件不斷發(fā)展，也會促進機電控制一體化的發(fā)展。

2 機電一體化設(shè)計措施

2.1 設(shè)計方案

機電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計對于提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì) 量有著十分重要的作用。因此，工業(yè)化改革必須要強化一體 化設(shè)計。而機電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計并不是隨意就能夠完 成。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要對機電系統(tǒng)本身特性、系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品功能等有深入的了解，并充分考慮到生產(chǎn)的實 際需求，這樣才能設(shè)計出對生產(chǎn)有利的一體化系統(tǒng)。除此之 外，整個系統(tǒng)必須要具備模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化 以及人格化的特點。這樣一來，才能保障機電控制系統(tǒng)的正 常工作，同時進一步提高系統(tǒng)性能。最后，設(shè)計人員一定要 注重功能模組的優(yōu)化配置，確保不同功能板塊不會產(chǎn)生矛 盾沖突。只有這樣，才能保障系統(tǒng)的一體化、整體化，為生產(chǎn) 提供更多幫助。

2.2 設(shè)計方法

取代設(shè)計法：利用電子線路控制電子產(chǎn)品。在傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品控制過程中，通常都是利用機械式控制方式，這種任務(wù)完成方式比較單一，無法全面的掌握產(chǎn)品情況，導(dǎo)致產(chǎn)品的使用率比較低。利用電子線路可以利用計算機和控制器等，結(jié)合電子線路和機械控制，利用變速裝備取代原有的控制器，這樣一來機械結(jié)構(gòu)和工作程序可以變得更加簡單，也實現(xiàn)了一體化設(shè)計，可以提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，突出產(chǎn)品的實用性，因此機電企業(yè)需要大力引進這種新技術(shù)，進一步發(fā)展企業(yè)經(jīng)濟。

整體設(shè)計法：結(jié)合電子方面和機械設(shè)備，利用二者結(jié)合實現(xiàn)整體化設(shè)計，順利落實機電的一體化設(shè)計。在機電一體化設(shè)計當(dāng)中需要注重新型理念，保障機電產(chǎn)品的整體質(zhì)量，提高其使用性能。利用整體設(shè)計法可以整合機械設(shè)備技術(shù)和電子技術(shù)，形成整體結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新機電產(chǎn)品設(shè)計過程，利用創(chuàng)新的設(shè)計理念，促進機電行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

組合設(shè)計法：有效組合機械產(chǎn)品的各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，利用控制器對于各個模塊的關(guān)系進行協(xié)調(diào)，形成一體化的機電系統(tǒng)。例如在設(shè)計數(shù)控機床的過程中，需要分析伺服驅(qū)動和數(shù)控以及相關(guān)機械裝置，將各個部分有效整合，可以實現(xiàn)數(shù)控車床多項功能于一體。在設(shè)計機電一體化的時候，不能單純考慮一體化設(shè)計的優(yōu)勢，還要注重企業(yè)的投資成本。例如某個機電企業(yè)引進了新型機電設(shè)備，但是控制器卻沒有因此更換，這樣是無法提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的，因此在設(shè)計過程中，需要根據(jù)企業(yè)情況，選擇最佳組合方式，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。利用整體組合方式具有更大的優(yōu)勢，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以保障產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省企業(yè)成本，對于后期的維修和使用等都會提供很大的便利。

3種一體化設(shè)計法的差異：從3種一體化設(shè)計法的實際應(yīng)用情況來看，3種方法存在不同的優(yōu)勢，能夠應(yīng)用在不同領(lǐng)域。組合法的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)不同的功能，同時由于是不同的現(xiàn)有功能模塊組合而成，因此相比其他設(shè)計法所需的時間較短，比較適合應(yīng)用于數(shù)控機床方面。而取代法的優(yōu)勢則在于能夠簡化傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，在提高機械運行效率和質(zhì)量的同時也能夠降低機械維護成本，以此為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。相比起組合法與整體法，取代法比較適合應(yīng)用于電子化產(chǎn)品的生產(chǎn)。與組合法和取代法不同的是，整體法從整個技術(shù)和設(shè)計上來說，更加新穎并且富有創(chuàng)新精神。整體法適合用于各個領(lǐng)域的生產(chǎn)，對于改善工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，提高社會生產(chǎn)力有著十分重要的作用。當(dāng)然，在實際的應(yīng)用過程中還需要根據(jù)實際的生產(chǎn)狀況來挑選合適的一體化設(shè)計方法，這樣才能進一步加強機電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計工作。

3 結(jié)束語

機電控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分。而一體化設(shè)計與機電控制系統(tǒng)有著十分緊密的聯(lián)系，并且直接關(guān)系 到企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此機電企業(yè)需要深入了解機電一體化設(shè)計，將自身的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，積極轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，全面開展機電生產(chǎn)工作，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和施工效率，節(jié)省企業(yè)成本。

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