機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)探討

張文峰

(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215411)

0 引言

機(jī)電控制系統(tǒng)是融合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、材料工程等眾多學(xué)科的綜合性系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今在各行各業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用的同時(shí)，也間接推動(dòng)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。機(jī)電控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)和一體化技術(shù)包括控制、驅(qū)動(dòng)、信息、通信等眾多功能，逐漸呈現(xiàn)出多樣化、高效化、安全化的特點(diǎn)，在滿足工程需要的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)工程的控制能力，可以方便地管理各種電子設(shè)備，促使其發(fā)揮出最大能效，成為機(jī)械工程發(fā)展進(jìn)步的不竭動(dòng)力[1]。

1 機(jī)電控制系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)的概念

機(jī)電控制系統(tǒng)是使用接口實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，通過和主機(jī)設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)來控制整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)。傳統(tǒng)的機(jī)械電氣工作流程煩瑣，技術(shù)人員承受的工作壓力大，自動(dòng)控制技術(shù)和一體化技術(shù)的應(yīng)用可以使得對(duì)機(jī)械的操作不被環(huán)境、地理位置、時(shí)間等客觀條件所影響，簡化各種工作的流程，從而提高機(jī)械工作效率并降低控制成本。

1.1 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)化控制如今在人們生活的方方面面都有所呈現(xiàn)，從日常起居到工作、購物等，與傳統(tǒng)的人工控制的工作模式相比，自動(dòng)化控制技術(shù)只需要人員的簡單協(xié)助，就可以進(jìn)行復(fù)雜的生產(chǎn)工作。自動(dòng)控制技術(shù)使用控制器和控制裝置對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行預(yù)先程序設(shè)定，并按照相關(guān)法律法規(guī)和設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，將復(fù)雜的操作流程進(jìn)行簡化，提高操作的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和安全性。

1.2 一體化設(shè)計(jì)

機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)能夠突破時(shí)間和空間的限制，通過使用電子信息和控制設(shè)備進(jìn)一步縮減生產(chǎn)流程。一體化設(shè)計(jì)對(duì)于功能化、模塊化的要求更高，通過優(yōu)化的配置提高機(jī)電系統(tǒng)的性能，使得工作高質(zhì)、高效地完成

2 機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)的意義和優(yōu)勢

機(jī)電控制系統(tǒng)能夠使日常生活和工業(yè)生產(chǎn)更加智能化、高效化，通過借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的預(yù)判性能，遠(yuǎn)程控制設(shè)備的運(yùn)行和操作，可以降低人工操作時(shí)帶來的失誤和不穩(wěn)定，在提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率的同時(shí)減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，也進(jìn)一步減少了安全事故發(fā)生的可能性，創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益[2]。一方面，從自動(dòng)控制技術(shù)的角度來說，自動(dòng)控制技術(shù)可以使系統(tǒng)持續(xù)的輸入和輸出，即使在外界環(huán)境不穩(wěn)定的時(shí)候，系統(tǒng)也可以保持自己的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確判斷出各種操作節(jié)點(diǎn)并及時(shí)予以反饋，而不會(huì)因?yàn)檎鹗幍闹苓叚h(huán)境對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)造成影響。另一方面，從一體化設(shè)計(jì)的角度來講，一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展空間很大，可以對(duì)各種生產(chǎn)情況進(jìn)行統(tǒng)籌管理，整體一體化、分功能模塊化的特點(diǎn)有利于機(jī)電控制系統(tǒng)的升級(jí)和更新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和前進(jìn)?？偟膩碚f，機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用是機(jī)械電氣行業(yè)健康發(fā)展的源泉，有利于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的改革和創(chuàng)新。

3 自動(dòng)控制技術(shù)要點(diǎn)和應(yīng)用

3.1 自動(dòng)控制技術(shù)要點(diǎn)

自動(dòng)控制技術(shù)的任務(wù)有很多，其控制要點(diǎn)也不盡相同，下面將介紹幾種常見的技術(shù)任務(wù)。首先，在機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用的前期，需要對(duì)程序內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先錄入?？刂迫蝿?wù)的錄入是使用準(zhǔn)確的語法和語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)定，一般使用自然語言表達(dá)法，利用固定格式的文本將任務(wù)輸入，以保證系統(tǒng)能夠明確任務(wù)的內(nèi)容和效果[3]。其次，還需要選擇傳感器、PLC結(jié)構(gòu)，傳感器設(shè)備是機(jī)電控制系統(tǒng)工作的關(guān)鍵，可以用來獲取各種信息，再將信息傳輸?shù)狡渌O(shè)備上，一般有光敏傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等，可以將各種環(huán)境信息準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。PLC結(jié)構(gòu)能夠完成內(nèi)部存儲(chǔ)、邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等功能，經(jīng)濟(jì)實(shí)用而性能穩(wěn)定。最后，自動(dòng)控制計(jì)數(shù)還可以進(jìn)行伺服系統(tǒng)的連接、數(shù)據(jù)的自動(dòng)檢索等功能，進(jìn)一步提高機(jī)電控制系統(tǒng)的工作效率。

3.2 自動(dòng)控制技術(shù)的具體應(yīng)用

目前，自動(dòng)控制技術(shù)在各行各業(yè)都有所應(yīng)用，最廣泛的是在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，機(jī)械電氣工程要想更加科技化和創(chuàng)新化，必須融入并充分利用自動(dòng)控制技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)可以使機(jī)械設(shè)備更為智能化、穩(wěn)定化，挖掘出機(jī)械電氣工程更深層次的潛在應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)降低了人為操作的失誤性和不安全性。在日常生活中，服務(wù)行業(yè)也開始使用自動(dòng)控制技術(shù)，比如自助結(jié)賬、自助點(diǎn)餐等功能的推廣，都是自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)，自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。此外，在一些專業(yè)性比較強(qiáng)的系統(tǒng)中，自動(dòng)控制技術(shù)也不斷融入，比如各種監(jiān)測系統(tǒng)中，加入了自動(dòng)控制技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，比如醫(yī)療、汽車領(lǐng)域，自動(dòng)控制技術(shù)可以幫助人們監(jiān)督危險(xiǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中監(jiān)測對(duì)象存在的問題，分析問題原因并給出合理的解決建議，必要時(shí)候采取強(qiáng)制的報(bào)警或求救措施，以此來充分發(fā)揮自動(dòng)控制技術(shù)的作用和優(yōu)勢。

4 一體化設(shè)計(jì)思路和應(yīng)用

4.1 一體化設(shè)計(jì)的思路

一體化設(shè)計(jì)通常采用組合法、取代法、整體法等設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)造。首先，機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的材料和功能進(jìn)行創(chuàng)新，通過更全面的考慮來選擇更合適的產(chǎn)品材料，比如綜合試驗(yàn)材料的抗壓性、抗腐蝕性、抗震性等，以保證機(jī)電控制系統(tǒng)的質(zhì)量。對(duì)功能的創(chuàng)新是指結(jié)合系統(tǒng)所使用的位置、環(huán)境、市場需求等信息，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行定制化創(chuàng)造，通過優(yōu)化功能來提高一體化設(shè)計(jì)的管理。然后，一體化設(shè)計(jì)通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)掌握機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，有利于全面排查設(shè)備的故障信息，掌握各種元件的使用情況，通過與以往數(shù)據(jù)或正常運(yùn)行時(shí)候的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比來判斷設(shè)備是否需要整改或維修，以降低故障發(fā)生率或者設(shè)備損失率。最后，對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化、系統(tǒng)化的整合，考慮到機(jī)電控制系統(tǒng)的使用范圍廣，需要對(duì)不同應(yīng)用場景的系統(tǒng)功能進(jìn)行明確劃分，此時(shí)模塊化開發(fā)至關(guān)重要，而系統(tǒng)化設(shè)計(jì)可以是控制系統(tǒng)在整體上處于一種開放、包容的特色，各個(gè)系統(tǒng)之間可以協(xié)調(diào)統(tǒng)一地進(jìn)行合作，提高系統(tǒng)的精確性，以使機(jī)械電氣工程的效益最大化。

4.2 一體化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

一體化設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制技術(shù)相輔相成，在控制系統(tǒng)、機(jī)械裝置中普遍存在。在控制系統(tǒng)中，一體化設(shè)計(jì)突破了固有的設(shè)計(jì)局限，使機(jī)械電氣工程更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化。一體化的設(shè)計(jì)使得硬件和軟件元素更加和諧統(tǒng)一，提高了產(chǎn)品的競爭力。在機(jī)械裝置中，一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)特性使得裝置的流程銜接更為嚴(yán)密，保證了各部分元件功能性更強(qiáng)的同時(shí)，互相之間的聯(lián)系更為自然、便捷。比如傳感系統(tǒng)和信息系統(tǒng)由于接口的存在，可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸?？傊惑w化設(shè)計(jì)的應(yīng)用使得機(jī)電控制變得更加簡單而高效，是現(xiàn)代科技理念最好的體現(xiàn)。

5 結(jié)語

工業(yè)的發(fā)展對(duì)國家經(jīng)濟(jì)水平的增強(qiáng)至關(guān)重要，工業(yè)化程度決定了一個(gè)國家的硬實(shí)力。在機(jī)電控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的今天，自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)作為其中最重要的技術(shù)類型，需要結(jié)合目前的發(fā)展明確未來的發(fā)展方向，對(duì)理論和技術(shù)進(jìn)行同步的革新和深化。相關(guān)行業(yè)的工作者應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，不斷探索科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合目前節(jié)能減排、綠色管理的大趨勢，將自動(dòng)控制技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)的能效最大化，不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，以推動(dòng)我國工業(yè)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。