物聯(lián)網(wǎng)在機電一體化接口技術(shù)中的應(yīng)用研究

楊建國

摘 ?要：在機電一體化系統(tǒng)中，接口技術(shù)是其中的核心內(nèi)容。如何使接口技術(shù)不斷進步，學(xué)科融合是重要途徑之一。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠覆蓋大部分機電設(shè)備，所以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來推動機電一體化接口技術(shù)的發(fā)展是值得探究的。該文對機電一體化接口技術(shù)內(nèi)涵和形式進行分析，結(jié)合對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作用形式和方法的研究，提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機電一體化接口技術(shù)中的應(yīng)用方法，以期提高整個機電系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);機電一體化;接口技術(shù)

中圖分類號：TH-39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

機電一體化技術(shù)是由機械技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)等技術(shù)有機結(jié)合起來的一門科學(xué)，各種技術(shù)彼此協(xié)同工作和集成，并向智能化方向發(fā)展。在機電一體化系統(tǒng)中，接口技術(shù)是其中的核心內(nèi)容，是系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運行的關(guān)鍵。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各類設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對輸入的信息進行分析、整理和運算后，軟件發(fā)出相應(yīng)的指令控制負載動作，從而讓整個系統(tǒng)可靠運行。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是可以融合到機電一體化里的，特別是在機電一體化技術(shù)接口中的應(yīng)用值得探究。

1 機電一體化接口技術(shù)的內(nèi)涵和作用形式

1.1 一體化接口的功能

物聯(lián)網(wǎng)與機電一體化之間的接口功能包括2個方面：一是提供各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ溃@一功能較容易理解。只有在物理通道能夠穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，才可保證機電一體化系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)有條不紊的傳輸。二是完成對數(shù)據(jù)流的安全性檢測、資源調(diào)配等工作。在一體化接口的設(shè)計和運行中，目前的發(fā)展思路是減少接口數(shù)量，降低硬件的制造難度，通過其他方式完成對各類數(shù)據(jù)的分析和研究工作。當(dāng)前的機電一體化技術(shù)中，已經(jīng)開始大量應(yīng)用無線網(wǎng)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中的有線網(wǎng)，為防止系統(tǒng)被破壞，要保證一體化接口具有安全檢測功能，讓整個系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運行。

1.2 一體化接口的構(gòu)成

在機電一體化接口技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用中，接口的構(gòu)成包括硬件和軟件。其中硬件設(shè)備的作用是建成數(shù)據(jù)的物理傳輸通道。軟件系統(tǒng)主要是用于相關(guān)數(shù)據(jù)通道傳輸?shù)男畔⒎治龅裙ぷ?，同時根據(jù)分析結(jié)果，對設(shè)備發(fā)出控制指令。從整體上來看，軟件系統(tǒng)的運行質(zhì)量從根本上決定了整個接口的運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接口中的軟件系統(tǒng)存在運行問題時，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性必然大幅下降，對機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展和運行不利。

2 物聯(lián)網(wǎng)在機電一體化接口技術(shù)中的應(yīng)用方法

2.1 有線接口技術(shù)

在機電一體化接口技術(shù)的設(shè)計和應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的有線接口技術(shù)經(jīng)過多年研究和使用已較為成熟，且已經(jīng)大量應(yīng)用于實際的控制系統(tǒng)中。

對于有線接口技術(shù)，設(shè)計過程中要明確接口硬件設(shè)備的應(yīng)用特點，從而讓接口能夠更好地運行。在具體的設(shè)計和操作中，首先要分析整個機電一體化系統(tǒng)中需要的接口數(shù)量，并在此基礎(chǔ)上完成對整個系統(tǒng)的分析與完善工作，以提高整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量。并且在一些特殊環(huán)境中，接口的銜接強度還要滿足相關(guān)要求。其次需要完成軟件系統(tǒng)的配置，需要配置的軟件包括數(shù)據(jù)流的分析、驅(qū)動軟件和防火墻程序等。在系統(tǒng)的運行中，要求這類程序要發(fā)揮應(yīng)有的作用，從而讓機電一體化接口具備應(yīng)有的數(shù)據(jù)傳輸和安全防護能力。

2.2 無線接口技術(shù)

在目前的機電一體化技術(shù)中也已經(jīng)開始應(yīng)用無線接口技術(shù)，系統(tǒng)的運行可靠性和運行質(zhì)量較好。無線接口技術(shù)常用的有藍牙、CDMA和LTE等技術(shù)。要注意的是，在無線接口技術(shù)的應(yīng)用中，需要設(shè)置相應(yīng)的安全防護軟件，尤其是對于直接與工作人員或移動設(shè)備對接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，更要在系統(tǒng)中通過編寫相關(guān)的安全防護程序，以提高接口的運行安全性。在具體的工作中，要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的各種技術(shù)來提高安全防護效果。

對于機電一體化系統(tǒng)中的局域網(wǎng)接口，要應(yīng)用專用的移動設(shè)備完成對這個系統(tǒng)的控制。由于當(dāng)前的移動設(shè)備都具有獨一無二的IMEI碼，在網(wǎng)關(guān)設(shè)備中設(shè)置的安全防護程序為自動識別設(shè)備的IMEI碼，并與數(shù)據(jù)庫中存儲的安全設(shè)備號碼比較，發(fā)現(xiàn)某設(shè)備的號碼在數(shù)據(jù)庫中時，允許該設(shè)備接入系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)某設(shè)備的IMEI碼在數(shù)據(jù)庫中無存檔時，不但不允許該設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且要向系統(tǒng)的管理人員發(fā)出警報。

2.3 經(jīng)典控制技術(shù)應(yīng)用于接口技術(shù)中

經(jīng)典控制理論的概念是將控制系統(tǒng)的運行方式分為信號的單輸入和單輸出體系。經(jīng)典控制技術(shù)有多種類型，象PID控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)，后者的應(yīng)用頻率較高。經(jīng)典控制技術(shù)由于最終的作用對象為單個設(shè)備，不適宜和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。所以當(dāng)前解決的方法是通過單片機或者計算機，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合穩(wěn)定的控制軟件，來完成對網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配，并向控制中樞發(fā)送信息，以完成控制指令的制定和發(fā)送工作。

2.4 模糊控制技術(shù)應(yīng)用于接口技術(shù)中

模糊控制技術(shù)基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，提高控制算法的可控性、合理性和適應(yīng)性，是現(xiàn)代智能控制技術(shù)的一個重要分支。與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比，應(yīng)用模糊控制的系統(tǒng)魯棒性更強，尤其適用于非線性、時變和滯后系統(tǒng)的控制。模糊控制技術(shù)的這些特性，使其特別適合某些機電設(shè)備的控制，象PLC、模糊PID和液壓驅(qū)動系統(tǒng)等。

在具體的設(shè)計中，已經(jīng)開始將模糊控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，以此來提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于端口中，要完成對各類數(shù)據(jù)和線纜的合理接入和配置，尤其是對于反饋系統(tǒng)，更要防止測速設(shè)備等控制器出現(xiàn)誤接和漏接等問題。實踐證明，通過將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到某些機電設(shè)備的接口中，可以讓整個系統(tǒng)更好地完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的處理工作，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。

2.5 現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于接口技術(shù)中

現(xiàn)代控制技術(shù)是應(yīng)用現(xiàn)代控制理論并結(jié)合計算機技術(shù)來進行系統(tǒng)設(shè)計。現(xiàn)代控制技術(shù)的核心特點為控制系統(tǒng)支持信號的多輸入和多輸出，由此開發(fā)出的技術(shù)類型包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多種控制模式。而由于計算機技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密不可分，使現(xiàn)代控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來，更易于實現(xiàn)對機電一體化設(shè)備的精確控制。針對這類技術(shù)，接口的最主要設(shè)計思想是提高端口的數(shù)據(jù)輸送能力，尤其是對于一些中心控制端口來說，要能夠同時完成大量數(shù)據(jù)的傳輸，而這正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所擅長的。

由于信號的多輸入和多輸出特點，技術(shù)上多采用光纖信號傳遞信息。光纖線纜上存在的大量小型端口與光電轉(zhuǎn)換設(shè)備連接，完成對輸入信號的轉(zhuǎn)換，輸出過程中再次經(jīng)過轉(zhuǎn)換，由控制中樞完成對輸入信號的處理，在此基礎(chǔ)上發(fā)出相應(yīng)的控制指令去控制機電設(shè)備。

3 結(jié)論

綜上所述，在機電一體化接口技術(shù)中，接口的安全性、信息傳遞的可靠性等都直接影響系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。而將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入機電一體化接口技術(shù)中，二者構(gòu)成的新系統(tǒng)更能發(fā)揮各自的優(yōu)勢，彼此協(xié)調(diào)，取長補短。接口技術(shù)的發(fā)展，亦使機電系統(tǒng)的信息傳輸能力、信息處理能力、接口的防攻擊能力等都得到很大提高，使整個系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定、安全和高效，機電設(shè)備的潛能也得以釋放。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以更好地促進機電一體化系統(tǒng)的接口設(shè)計和研究工作。

參考文獻

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