仲偉峰

摘要：目前機(jī)電控制系統(tǒng)正受到現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的影響，不斷提高一體化設(shè)計(jì)，最終優(yōu)化生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。結(jié)合機(jī)電一體化控制系統(tǒng)概念，討論系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)控制任務(wù)錄入、傳感設(shè)備選擇、PLC結(jié)構(gòu)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)連接、數(shù)據(jù)自動(dòng)檢索、電子通信線路等要點(diǎn)，為推進(jìn)控制系統(tǒng)的順利應(yīng)用提供有利參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制;自動(dòng)化;一體化設(shè)計(jì)

機(jī)電系統(tǒng)的使用涉及很多學(xué)科知識(shí)，例如信息工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、物理學(xué)、材料工程學(xué)、電子工程學(xué)等，因其體積小、集成效果好，在制造業(yè)、工藝業(yè)以及社會(huì)其他行業(yè)中都得到了良好應(yīng)用。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)可以將信息通信與驅(qū)動(dòng)控制兩個(gè)大模塊綜合起來(lái)，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)變得更加現(xiàn)代化與智能化。

一、關(guān)于機(jī)電控制系統(tǒng)的相關(guān)概念

（一）機(jī)電控制系統(tǒng)的概念

機(jī)電控制系統(tǒng)指采用技術(shù)手段將設(shè)備工作的一系列內(nèi)容進(jìn)行整合連接，盡可能的將設(shè)備直接加工流程進(jìn)行有效連接形成一個(gè)一體化的生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)活動(dòng)的交接花費(fèi)從而提升工作生產(chǎn)的效率，而且還能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程的內(nèi)容進(jìn)行有效控制，減少一些不必要的失誤問(wèn)題。涉及到生產(chǎn)工作本身內(nèi)容以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、電力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，而且在實(shí)際的運(yùn)行中還需要不斷進(jìn)行改進(jìn)完善，提升機(jī)電控制系統(tǒng)在工作生產(chǎn)中的穩(wěn)定性與兼容性，一方面減少了工人的勞動(dòng)量，除去了工人勞動(dòng)在生產(chǎn)流程中的失誤率。另一方面機(jī)電控制系統(tǒng)可以大大提升生產(chǎn)效率，并且使生產(chǎn)企業(yè)從勞動(dòng)型生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型企業(yè)。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的的調(diào)整優(yōu)化。例如，工作人員僅僅使用計(jì)算機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工作的觀察與控制，而且機(jī)電控制系統(tǒng)也能夠進(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)量的準(zhǔn)確監(jiān)控，還能夠進(jìn)行問(wèn)題情況的及時(shí)預(yù)警，減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。目前生產(chǎn)企業(yè)中使用的主要還是人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，還是需要工作人員進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整，真正的遠(yuǎn)程機(jī)電控制系統(tǒng)還處于探索階段，也是機(jī)電控制系統(tǒng)以后的發(fā)展趨勢(shì)。

（二）自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)是在機(jī)電控制系統(tǒng)上進(jìn)行傳感器、控制器結(jié)合發(fā)展，根據(jù)工作生產(chǎn)過(guò)程中傳感器的數(shù)據(jù)機(jī)電系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行控制，按照預(yù)先設(shè)定的內(nèi)容進(jìn)行控制對(duì)象的自動(dòng)操作。自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合機(jī)電運(yùn)行、傳感接受、運(yùn)算操作等系統(tǒng)操作來(lái)完成自動(dòng)控制內(nèi)容，一直屬于機(jī)電控制系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)?；跈C(jī)電控制系統(tǒng)而產(chǎn)生的自動(dòng)控制系統(tǒng)，整個(gè)控制流程的目的就是通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的無(wú)人化操作。首先需要建立一個(gè)控制對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要操作的內(nèi)容建立控制對(duì)象的數(shù)據(jù)模型，然后嚴(yán)格設(shè)定控制對(duì)象的函數(shù)模型，現(xiàn)代自動(dòng)化控制理論中的時(shí)變、非線性系統(tǒng)進(jìn)行有效使用，將計(jì)算機(jī)使用的數(shù)據(jù)工具采用空間方法系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)分析，然后再將自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以函數(shù)方式經(jīng)營(yíng)輸出，做好機(jī)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的規(guī)律化運(yùn)行傳遞。最后根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行條件與狀態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)控制狀態(tài)的條件，主要調(diào)節(jié)內(nèi)容為優(yōu)化設(shè)計(jì)與自適應(yīng)控制。做好自動(dòng)操作與故障預(yù)警兩方面內(nèi)容，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與生產(chǎn)工作的質(zhì)量。

（三）機(jī)電一體化控制技術(shù)的特征

機(jī)電一體化控制技術(shù)在應(yīng)用時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出幾個(gè)明顯特征。首先，為確保精準(zhǔn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)時(shí)要考慮到設(shè)計(jì)理念與實(shí)際操作之間的差異性，確保二者的平衡，為后期設(shè)計(jì)的質(zhì)量與控制效果提供保障，提高系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性，為內(nèi)部操作提供可靠的空間，避免產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。例如，一旦機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不完善，閉環(huán)運(yùn)作時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就很容易導(dǎo)致整體控制系統(tǒng)的運(yùn)作故障。另外，我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)設(shè)備性能與參數(shù)的要求越來(lái)越精細(xì)，一體化控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的精準(zhǔn)度會(huì)直接對(duì)生產(chǎn)效果產(chǎn)生影響。為了確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)，就需要保證設(shè)計(jì)指令與輸出指令的一致性，減少系統(tǒng)操作的誤差。1993年開(kāi)始，表面貼裝技術(shù)（Surface Mounted Technology，SMT）深刻地影響著電子設(shè)備的體積設(shè)計(jì)，全球范圍內(nèi)開(kāi)始有近50%的電子元件以片狀進(jìn)行生產(chǎn)，因此機(jī)電一體化控制系統(tǒng)也具有微型化的特點(diǎn)。

近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)憑借自身的高效率與高速度得到社會(huì)各行各業(yè)的一致認(rèn)可，在機(jī)電系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中，同樣要具備高效率與高速度的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)操作的便捷性。例如，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，機(jī)電系統(tǒng)能夠第一時(shí)間作出判斷與處理，縮短處理時(shí)間，以免系統(tǒng)運(yùn)作差值過(guò)大。作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，機(jī)電設(shè)備想要完成一體化控制，就必須保證內(nèi)部有充足的動(dòng)力，并實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制等操作。機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換和傳遞，動(dòng)力功能是向系統(tǒng)提供動(dòng)力，能量應(yīng)與動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換相匹配。

二、機(jī)電一體化技術(shù)

（一）設(shè)計(jì)構(gòu)想

隨著各種生產(chǎn)行業(yè)對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)需求提升，除了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展外，與自動(dòng)控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的機(jī)電一體化也迎來(lái)了更大發(fā)展空間，一些高精密的電氣工程、電氣產(chǎn)品制造對(duì)于一體化的機(jī)電系統(tǒng)尤為青睞，所以機(jī)電控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)也成為了機(jī)電行業(yè)發(fā)展的一大方向。一體化設(shè)計(jì)理念最早有日本機(jī)械整形研究協(xié)會(huì)提出，他們認(rèn)為在原有的控制系統(tǒng)上將各個(gè)功率原件、電子軟件進(jìn)行集成化安裝，對(duì)機(jī)電行業(yè)的生產(chǎn)工作也是一種集成化發(fā)展。隨著社會(huì)生產(chǎn)要求與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，一體化系統(tǒng)設(shè)備不管是在設(shè)備軟件與技術(shù)系統(tǒng)都已經(jīng)越來(lái)越成熟。一體化設(shè)計(jì)不管在機(jī)電設(shè)備還是在其他行業(yè)都已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。機(jī)電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化的同時(shí)還要發(fā)揮出產(chǎn)品設(shè)計(jì)與性能設(shè)計(jì)的雙重優(yōu)勢(shì)，將生產(chǎn)工作的內(nèi)容作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，然后以一體化為設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行延伸，并對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)與檢查，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制一體化設(shè)計(jì)的人性化、高效率、智能化的特點(diǎn)。將生產(chǎn)內(nèi)容模塊以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合形成物理的工作內(nèi)容以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)化進(jìn)行呈現(xiàn)。

（二）共性關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中的共性關(guān)鍵技術(shù)主要分為兩個(gè)方面：機(jī)械控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，將機(jī)械控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行結(jié)合實(shí)現(xiàn)控制人員的遠(yuǎn)程操作。其中機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，機(jī)械基礎(chǔ)為了實(shí)現(xiàn)智能化、高效化也就出現(xiàn)了一體化的設(shè)計(jì)理念，采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以將很多人為操作工作采用傳感、掃描等方式進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作，很多電子產(chǎn)品功能可以在機(jī)電控制中進(jìn)行應(yīng)用，帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的全面發(fā)展，例如一些在一些生產(chǎn)制造環(huán)境要求比較高的機(jī)電制造，一體化的機(jī)電設(shè)計(jì)提供了一種可行的解決方案。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在其中承擔(dān)了操作對(duì)象的數(shù)據(jù)收集、生產(chǎn)要求的數(shù)據(jù)處理、人力交互的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?nèi)容。并且還具備了故障問(wèn)題的預(yù)警分析。有效實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)與人員信息交流。但是在一些復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用兼容還需要探索改進(jìn)，才能減少一體化設(shè)計(jì)對(duì)認(rèn)為因素的依賴(lài)程度。

（三）機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)，以原有的機(jī)電產(chǎn)品的功能模塊為基礎(chǔ)結(jié)合生產(chǎn)要求與設(shè)計(jì)目標(biāo)要求進(jìn)行展開(kāi)。第一，整體設(shè)計(jì)法，整體設(shè)計(jì)法將原有在實(shí)際工作中將機(jī)電設(shè)計(jì)的內(nèi)容與機(jī)電設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，從一體化設(shè)計(jì)的全局方面進(jìn)行人手，對(duì)于一體化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)最為有效，但需要花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)功夫與調(diào)試環(huán)節(jié)，屬于產(chǎn)品重新開(kāi)發(fā)的一個(gè)流程。第二、組合法，這種設(shè)計(jì)方法最為快速、高效，將原有的機(jī)電控制的功能模塊進(jìn)行拆分，然后進(jìn)行一體化的包裝組合，由于每個(gè)功能模塊都比較成熟所以設(shè)計(jì)花費(fèi)比較少，但對(duì)于一體化的設(shè)計(jì)理念不夠完善，功能模塊的結(jié)合一體化不足，一些控制操作還需要人員操作的輔助。第三、取代法將機(jī)電控制設(shè)備中的一些流程或者人為工作采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行取代。從技術(shù)上能夠有效實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)要求，可以起到節(jié)約資源優(yōu)化生產(chǎn)的效果。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行三個(gè)方法的結(jié)合使用，能夠發(fā)揮機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化、全面化、高效化即可。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著工業(yè)化程度的不斷加深，機(jī)電控制系統(tǒng)中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用以及一體化設(shè)計(jì)必不可少。而要想進(jìn)一步強(qiáng)化一體化設(shè)計(jì)，首先需要了解的就是自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)，在進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)時(shí)，企業(yè)一定要根據(jù)自身的實(shí)際情況，包括運(yùn)營(yíng)狀況、生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)產(chǎn)品等來(lái)挑選合適的一體化設(shè)計(jì)方案。這樣才能確保機(jī)電控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)真正發(fā)揮作用，有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，讓企業(yè)能夠在市場(chǎng)上獲得更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，以此促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳琦.機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2020（02）：157+159.

[2]何廣添.關(guān)于機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)的研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019，48（06）：179-181.