機械制造電氣自動化控制可靠性問題研究

吳文龍

摘要：機械制造的工藝流程相對完整，不同制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)也較為清晰，在分析電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性時，技術(shù)人員應(yīng)將控制技術(shù)的應(yīng)用形式與機械制造過程中的不同環(huán)節(jié)對應(yīng)起來，并注意分析實現(xiàn)自動化控制過程的總線結(jié)構(gòu)的特點，以此為基礎(chǔ)強化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，并提高控制流程的針對性，這樣方可從底層控制單元出發(fā)，優(yōu)化電氣自動化控制的整體可靠性。

關(guān)鍵詞：機械制造;電氣自動化控制;模糊控制理論;可靠性;問題分析

引言

小型的機械零部件的生產(chǎn)加工周期一般較短，但對電氣自動化控制系統(tǒng)的響應(yīng)效能要求較高，大型的、具有復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的機械零部件制造過程較為復(fù)雜，實際的加工制造周期也比較長，對電氣自動化控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性要求更高。為此，技術(shù)人員在分析電氣自動化控制可靠性以及解決可靠性問題時，一定要結(jié)合實際的機械制造情況，這也是提高電氣自動化控制系統(tǒng)控制效能的基本要求之一。

1、機械制造電氣自動化控制可靠性問題分析

1.1響應(yīng)速率問題及原因分析

電氣自動化控制系統(tǒng)的運行過程基于有效的運行指令，此類運行指令的編輯過程并不復(fù)雜，現(xiàn)階段也形成了較為規(guī)范的動作指令集，但需要注意的是，由于機械制造的實際流程有可能具有個性化的特點，這就要求電氣自動化控制系統(tǒng)在執(zhí)行相應(yīng)的電氣動作時，需要完成一些相對個性化的控制動作，這就會對電氣自動控制系統(tǒng)的運行程序產(chǎn)生邏輯層面的影響，體現(xiàn)在系統(tǒng)控制層面即為系統(tǒng)控制的時序性，這種時序性會進一步導(dǎo)致電氣自動化控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間存在差別。機械制造系統(tǒng)一般會分為機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)，一些體積較大的機床還會有一些輔助系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)向機械系統(tǒng)傳遞控制信息需要一定的時間，如果這種響應(yīng)時間不能滿足機械加工的需求，則可能導(dǎo)致另加加工進度受損，嚴(yán)重時會引起工藝問題。

1.2準(zhǔn)確性問題及原因分析

此處所指的準(zhǔn)確性實際上指電氣自動化控制系統(tǒng)的動作執(zhí)行準(zhǔn)確性。一般而言，在機械制造中，電氣控制系統(tǒng)的運行動作會根據(jù)內(nèi)部指令出現(xiàn)變化，但這種變化也會產(chǎn)生一定的信息反饋，電氣自動化控制系統(tǒng)在接收到此種信息反饋之后，會對控制動作進行一定地調(diào)整，進而實現(xiàn)電氣控制動作層面的修正。但在出現(xiàn)這種變化時，如果電氣控制系統(tǒng)本身運行的準(zhǔn)確性存在問題，則可能導(dǎo)致后續(xù)的反饋信息不準(zhǔn)確，內(nèi)部的控制單元（PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)）在接收到此類信息之后，會根據(jù)這種不準(zhǔn)確的信息進行反饋調(diào)節(jié)，這就會導(dǎo)致動態(tài)反饋的效果與機械制造系統(tǒng)的運行要求相差甚遠(yuǎn)，影響機械制造質(zhì)量，甚至誘發(fā)機械制造安全問題。

1.3穩(wěn)定性問題及原因分析

穩(wěn)定性指的是機械結(jié)構(gòu)與電氣結(jié)構(gòu)之間的配合穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性與機械制造中電氣自動化控制系統(tǒng)的反饋機制相關(guān)，更與機械單元的運行穩(wěn)定性相關(guān)，但機械單元的運行穩(wěn)定性也需要電氣自動化控制技術(shù)進行調(diào)節(jié)，良好有效的電氣自動化控制技術(shù)不僅可提高電氣自動化控制穩(wěn)定性，還可確保機械組件的運行穩(wěn)定性，減少不規(guī)范的動作行為，提高機械加工的整體精度。機械結(jié)構(gòu)與電氣結(jié)構(gòu)進行配合的過程需要各類輔助設(shè)施的支持，包括一些常見的可編程控制器單元和連接組件等，此類輔助設(shè)施兼顧系統(tǒng)調(diào)節(jié)和系統(tǒng)反饋功能，也承載了部分的系統(tǒng)運行壓力。

2、機械制造電氣自動化控制可靠性提高措施分析

2.1優(yōu)化電氣控制指令集，提高響應(yīng)速率

為了解決電氣自動化控制中的響應(yīng)速率問題，首先，技術(shù)人員在編寫電氣自動化控制系統(tǒng)的內(nèi)部運行指令時，可廣泛借鑒成熟的系統(tǒng)控制方案，將機械制造與電氣自動化控制的過程從系統(tǒng)層面聯(lián)系起來，并分析和總結(jié)此類控制方案的優(yōu)勢和缺點，進而可結(jié)合具體的機械制造要求和機械制造環(huán)境，進行適應(yīng)性的變化;其次，從內(nèi)部控制運行指令的內(nèi)容角度分析，技術(shù)人員在編輯控制指令時，一定要注意不同控制語段前后的邏輯關(guān)系，從指令執(zhí)行時序性的角度分析此類指令內(nèi)容的合理性;再者，技術(shù)人員應(yīng)在運行此類指令之前，應(yīng)用計算機模擬手段對電氣自動化控制系統(tǒng)的運行可靠性進行模擬分析，從動作響應(yīng)速率的角度分析數(shù)據(jù)模型的合理性，針對其中出現(xiàn)的問題及時進行指令層面的修改，進而切實提高電氣自動化控制系統(tǒng)的響應(yīng)速率。

2.2正確應(yīng)用模糊控制技術(shù)，消除PID動態(tài)控制滯后性

從系統(tǒng)調(diào)節(jié)趨勢的角度分析，比例控制更注重對電氣自動化系統(tǒng)當(dāng)運行狀態(tài)的控制，可輸出與系統(tǒng)運行參數(shù)相關(guān)的實時監(jiān)控內(nèi)容，而積分控制注重對電氣自動化系統(tǒng)運行過程的評定，分析的數(shù)據(jù)其實為歷史數(shù)據(jù)。與此相對應(yīng)為微分控制注重對電氣自動化系統(tǒng)運行誤差趨勢的預(yù)測，進而可對系統(tǒng)運行的后續(xù)過程的穩(wěn)定性進行動態(tài)調(diào)節(jié)。從此角度分析，技術(shù)人員在選擇PID動態(tài)反饋機制時，如果電氣自動化控制系統(tǒng)需要完成對既定機械制造項目的反饋控制，則應(yīng)使用PID聯(lián)合控制模式。但在此模式下，系統(tǒng)控制會表現(xiàn)出一定的滯后性，此時，技術(shù)人員應(yīng)重視應(yīng)用模糊控制技術(shù)，與PID控制技術(shù)相比，此類語言形式的控制技術(shù)具有較好的系統(tǒng)響應(yīng)速度，并且由于模糊控制器避開了數(shù)字類型的控制結(jié)構(gòu)，而是建立起了系統(tǒng)性的語言控制結(jié)構(gòu)，促使其系統(tǒng)抗干擾能力更強，對非線性系統(tǒng)的控制效果更好。

2.3積極調(diào)整PLC調(diào)節(jié)邏輯，適應(yīng)控制理論和控制系統(tǒng)要求

PLC調(diào)節(jié)的具體形式應(yīng)適應(yīng)模糊控制或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制要求，并可從硬件設(shè)備上為系統(tǒng)控制流程的正常運行提供有效支持，這就要求技術(shù)人員應(yīng)深化應(yīng)用控制理論，明確各類控制系統(tǒng)的特點，以此為基礎(chǔ)積極調(diào)節(jié)PLC結(jié)構(gòu)的運行邏輯，進而強化硬件應(yīng)用水平。若要提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，則技術(shù)人員應(yīng)重視分析系統(tǒng)運行的各環(huán)節(jié)的邏輯關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，選擇可編程控制器對不同環(huán)節(jié)的邏輯關(guān)系進行調(diào)節(jié)。PLC在電氣自動化控制的過程中的較為常見，但其實際的控制效果存在較為明顯的差異。如果機械制造的整體周期較長，執(zhí)行的動作也相對較為復(fù)雜，則其內(nèi)部的反饋機制也會相對復(fù)雜，更為明顯的是，邏輯控制部分的整體結(jié)構(gòu)性會更加突出。此間，技術(shù)人員需要將機械制造與電氣控制聯(lián)系起來，從而整體上分析影響穩(wěn)定性的元素，并將這種控制元素與邏輯控制部分聯(lián)系起來，加入到PLC可編程控制器中，以此提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

3、結(jié)束語

總之，電氣自動化控制的可靠性可從系統(tǒng)的響應(yīng)時間以及系統(tǒng)的運行準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性等角度進行分析，若要實現(xiàn)長期穩(wěn)定的運行，除了要有質(zhì)量較好的機械組件單元之外，還需要有適應(yīng)性較好電氣自動化控制系統(tǒng)，其中包含的數(shù)據(jù)處理單元以及命令執(zhí)行結(jié)構(gòu)需要適應(yīng)不同類型的機械制造流程的特點，這樣方可提高控制過程的可靠性。

參考文獻：

[1]李瀚饒.機械制造電氣自動化控制可靠性問題研究[J].河北農(nóng)機，2021（03）：109-110.

[2]劉明.機械制造電氣自動化控制可靠性問題研究[J].南方農(nóng)機，2020，51（03）：116.