机电控制系统自动控制技术与一体化设计

机电控制系统自动控制技术与一体化设计

王彦伟

身份证号码：130121198110140032

摘要：随着生产规模的飞速增加，带动着自动化技术的蓬勃发展。自动化技术应用范围的逐步增加，为其发展带来了巨大的空间，使得其成为目前国内社会中举足轻重的先进技术。

关键词：机电控制；自动控制；一体化设计

机电控制系统中基本上都融入了自动化控制技术，使其机电产品性能发挥更大，但是传统的机电控制系统已无法满足市场需求，需要采用一体化设计理念，将多种功能融为一体。

一、机电控制系统与自动控制系统的含义

1、机电控制系统内涵

机电控制系统的含义是指在无人参与情况下，运用控制设备将设备机器按照生产流程进行自动化预定设计运行操作。通过全方位的系统控制将控制对象和控制器相连接完成规定的目标。在机电控制系统中核心环节就是控制。在技术层面上来讲，机电控制运用了传感检测、伺服传动、通信以及自动控制等多项综合性技术手段，在信息处理和计算机微电子等技术领域上也有相关的应用和涉及。通过涵盖各方面的技术领域和技术理论最终形成四位一体的综合性系统技术。机电控制系统通过远程操控，管理人员运用计算机等网络系统进行异地网络平台的实时操控。

2、自动控制系统

自动控制系统是指让被控制对象按照预定的运行原理通过控制器的控制来进行自动的规律性运行。自动控制技术的核心是它所具有的实用性以及协调有效性等特征。自动控制系统依照控制内容分为不同的方面，高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断和校正控制等方面。

二、一体化设计的理想

机电一体化随着社会的发展而不断增加新的内容，目前已经形成一个学科，其要求在进行产品设计时，对设计的产品进行系统分析，将分析之后的结果综合起来，最终所形成的产品就是机电一体化系统，这个分析与综合是需要反复进行的，只有在反复进行的基础上，才能对设计进行修改完善，最终使之成为可以有效实现的目标。从系统的角度出发，使产品具有智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化和系统人格化等特点，具有无可比拟的优越性，这是机电一体化设计的理想。把机械技术、微电子技术、自动控制技术有机的结合起来，将系统功能化和优化，合理地配置各个单元，保证其特殊功能的实现，使系统成为最优化的系统，完成所要求的功能，这样的产品就是机电一体化的产品。

三、机电一体化产品设计方案

1、取代法。取代法通常应用于电子线路取代机械式的控制中的机械类电子化产品的设计中。机械控制机构用电子线路来代替，在设计机电一体化的产品的过程中，控制机构通常依靠电子线路来完善。在纯机械运行中，通常情况下只有单一的机械控制在进行控制。用电子线路进行替代先要利用计算机或者控制器将机械控制与电子线路有机结合，原先的步进开关和相关的插销板等接触式控制器也相应由变速装备取代。不仅提升了产品的整体质量和实用性，还简化了机械结构，将机电一体化的设计凸显了出来。取代法更加接近原先的产品应用结构原理，所以较为容易进行改善，但由于原产品的固有限制在全新改革开放上仍然具有一定局限性。

2、整体设计法。整体设计法就是整合电子部分和机械部分，将其整合成一个密不可分的有机整体。所设计的产品想要取得高性价比，设计全新的产品，就要将机械部分和电子部分进行整体性连接设计。全新的产品设计理念不是改变与原产品有关的一切原理，而是跳出固有思维，创造使得产品性能和质量都有质的飞跃性提升的设计模式。

3、组合法。组合法就是将各种标准功能模块进行整合，从而形成机电一体化系统。例如在设计数控车床时就要先进行采购伺服驱动装置和专用数据控装置以及相关的机械装置，其次就是整合各个部分，经过这两部分的准备整合，就能实现数控车床的自动调速、自动进给、多种切削的多重功能。在机电一体化的设计中单一的整合不能实现预期的效果，就需要将各个功能的模块整合成一体化系统。经过系统的全方位设计最终实现一体化设计，达到预期的最佳效果。采用组合法进行机电一体化设计不仅周期时间短、质量安全有保障，而且节约了制造成本更加便于后期生产管理维修。

四、电一体化产品的设计

1、电子线路代替机械控制机构

在单纯的机械运行中，出现的控制往往都是单一的机械控制机构，而在机电一体化的产品设计中，可以采用电子线路来改进这样的控制机构，从而改变机械的运行过程，从而达到预期的效果。第一步，采用可以编程的控制器或者微型计算机，将电子线路与机械控制结构有机的结合起来。第二步，用变速机构、凸轮来代替原有的插销板、薄码盘、步进开关等接触式的控制器，用电子线路代替原有的机械结构，不仅能简化机械结构，而且能提高产品的性能和质量，实现机电一体化的构想。

2、机械部分与电子部分的有机整合

机电一体化的设计，最为关键的部分是打破原有的产品设计模式，实现一种全新思路的产品设计理念，但是与产品相关的原理没有变动，只是采用了一种全新的思路去完成设计理念来提高产品的质量与性能，也就是将电子技术与机械技术有机的整合，使之成为一个不可分割的有机整体。例如，在电液比例控制系统中，将比例电磁铁与液压阀这两个部分有机的整合，形成了一体化的比例阀，该有机整体的设计理念就是机电一体化的理念；将直线伺服电动机的定子绕阻埋藏在机床导轨中，也是践行机电一体化的理念。

3、功能模块的整合

在机电一体化的设计过程中，当采用简单的机械与电子整合不能达到预期效果时，我们需要将各个功能模块进行精心整合，使之成为一体化的系统，而这个系统是一个多功能模块的综合系统，通过系统设计方能达到想要的效果。比如数控车床的设计采用的就是这种方式，首先采购可供车床使用的专用数控装置、伺服驱动装置、以及相关的各种机械装置各一套，然后再将各个部分实行整合，就能组成一台功能模块相整合的机电一体化数控车床，完成多种切削功能。这样功能模块的整合能够保证质量可靠，同时节省了设备费用，便于生产的管理、实用和维修。

结语

机电控制系统自动控制技术一体化是集合电子技术、计算机技术等多领域技术为一体的系统，也是提高我国生产力的关键之一。随着我国的不断发展以及各个领域的不断进步，该类技术的优势将会更加凸显，也将为制造业的发展提供不竭的源动力。

参考文献：

[1]梁治河。机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J]科技风，2011

[2]葛付存。现代机电控制技术的应用[J].机电信息，2011