浅谈机电一体化中的接口问题

叶福气

厦门泽胜电气科技有限公司（361000）

浅谈机电一体化中的接口问题

叶福气

厦门泽胜电气科技有限公司（361000）

在科技进步的今天，机电一体化技术日益成熟，接口技术的发展也与日俱进。本文把机电一体化控制系统当作研究对象，对该系统接口设计进行阐述，对其内涵作出研究，同时就机电接口技术对机电一体化的反作用进行分析，探讨人机、机电接口技术，为相关人员研究提供理论参考。

机电一体化；接口技术；人机接口；机电接口

要判断一个公司的综合实力，一个不可或缺的评价因素就是工业生产力。可以这样说，增强生产力就等于增强公司的综合实力。进一步增强公司生产力，必须大规模推进现代化生产，推广并普及机电一体化设备，运用现代技术管理企业。就这类设备而言，一个十分关键的技术就是接口技术。接口技术在企业生产经营管理中，发挥着枢纽作用。人们只有在同机电有机融合的基础上，方可进一步增强机电一体化设备的生产力，从而增强企业的综合实力，获得更大的市场份额。

1 机电接口

机电接口的作用基本上是进行信息、能量的输送或转换，把不同部件根据相应的基准原则有机融合起来，达到机电一体化目的。机电接口包括软、硬件。硬件是信息、能量进行传输和转换的重要载体。软件可以实现信息的交互，转换与调整，统筹管理，让不同的系统有机衔接起来，从而发展成拥有新功能的连接系统。

就生产实际来看，机械与微型电子这两个系统是不一样的，存在本质差异，所以，两者间一定要运用大量的机电接口来完成调整、匹配及缓冲功能。机电接口作用如下：

1）可以实现电平转换，并能够放大功率

通常而言，微型机械的I/O芯片基本上为TTL电平，但是控制设备的电平或许不完全相同。所以，一定要对电平进行转换处理。与此同时，如果出现负载较大的情况，则需进行放大功率处理。

2）抵抗干扰隔离

出于排除干扰信号的目的，能够运用变压器等设备，将微型计算机系统以及相应的控制设备在电器层面进行隔离。

3）能够实现A/D或D/A转换

对被控制对象而言，若通过模拟量进行检测及当作控制信号时，一定要在微型计算机与受到控制对象间进行A/D或D/A转换,从而确保微型计算机能够正常运转，实现数字量和受控制对象的模拟量相匹配。

1.1 模拟信号输入接口

对模拟信号传输而言，模拟信号输入接口十分关键。大家都清楚，线性传输时，信息输送的通道能够接受的方式有限，或者是二进制编码，或者是部分非常规符号。一般来说,用于传输的电子信息做不到直接传输送达，需通过模电转换装置来完成，把电子信息进行转换处理，变成相应的模拟信号，然后通过相应的接口，在相应的传输线路中完成信息输送过程。其工作原理并不复杂，与平时生活中大家普遍使用的电话、宽带的连接与传输道理相同。现实生活中，我们所使用的调制解调器就是一个模电转换器。

1.2 模拟信号输出接口

机电一体化系统中采用的信号通常都是和电压相关的信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。计算机对信号进行传输的时候，无法识别数字信号之外的其他信号，所以，我们要借助模电转换器，将信息转换成数字信号进行传送。模拟信号输出接口收到经过摸电转换器转换好的模拟信号，然后将信息传入网络。

1.3 开关信号通道接口

在机电一体化的控制系统中，常常会出现一种最基本的信号“开”和“关”，开关的闭合与断开就直接表现在指示灯上面,灯亮着表明开关是闭合状态，反之亦然。其实机电一体化系统当中还有很多类似的开关，开关的数量很庞大。如何才能够管理好这些开关，我们就可以借助开关信号通道接口。我们可以简单地将开关的两种状态用计算机上通用的二进制“0”和“1”来表示。有了二进制，我们可以很清楚地知道系统中开关的具体情况，以便于随时管理。

1）输入通道接口

开关信号输入接口是把来自设置开关信号传送给计算机，这些信号包括逻辑电平信号、开关信号和一些设置开关信号。开关信号输入通道又称数字输入通道(DI)。开关信号只有两种情况逻辑状态‘ON’和“OFF”即数字信号“1”和“0”。这些电平与计算机的数字电平不相同。计算机连接的接口需考虑逻辑电平的变换和过程噪声隔离的设计情况，由转换电路、电平隔离、输入缓冲器和地址译码电路等组成。

2）输出通道接口

输出通道接口是把计算机通过逻辑运算处理后，形成开关信号，传送给开关执行器(如报警指示器与继电器)。输出通道接口又称为数字输出通道接口(D0)。DO接口设计应考虑的是外部与内部公共地隔离及驱动开关执行器的功率。DO接口包括驱动器、输出锁存器和输出口地址译码电路等。

2 人机接口

人机接口是指操作者和整个机点系统之间进行信息传输和交换的接口，就是人通过此接口来了解并控制机电系统。按照信息的传递方向，人机接口可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。

2.1 输入接口

1）拨盘输入接口

拨盘是常见的一种输入设备，假如输入少量的参数，或控制目标、修正系数等，拨盘运用较为方便。拨盘有很多种类，最方便使用的是人机接口输入信息BCD码输出BCD码拨盘。BCD码拨盘直接与控制微机的扩展口或并行口相连，用BCD码形式输入信息。

2）键盘输入接口

向计算机提供被按键的一组按键集合代码是键盘。一般键盘有非编码键盘和编码键盘。仅仅提供按键的通或断。按键的识别和扫描是靠设计的键盘程序来实现。编码键盘能自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码)。非编码键盘便于设计，电路简单。编码键盘结构复杂，成本高，但使用方便。

2.2 输出接口

典型的输出设备是发光二极管显示器(LED)。LED显示器具有可靠性高、寿命长、结构简单、体积小、价格便宜的特点，广泛被使用。常用的LED显示器有点阵式LED显示器和7段发光二极管。点阵式LED显示器用来显示表格、字母及复杂符号等，显示大屏幕及智能化仪器。7段LED显示器原理是经过同名管脚上所加电平高低，控制发光二极管是否点亮，显示和形成不同字形方法。接口技术使系统中信息传递和能量转换更加流畅，把各部分有机地联系一起，形成完整的信息系统。接口技术随着机电一体化技术的发展而变得至关重要。从某种意义而言,接口技术设计是极其重要的功能，接口的好与坏直接涉及到机电一体化系统的控制性能，影响系统运行的稳定性和可靠性，因此，接口技术是机电一体化系统的关键环节。

3 结语

接口技术在机电一体化系统中起着重要的衔接作用，优良的接口技术可以加快系统信息和能量的传递，大大提高生产效率，并且让系统所有部分都能够有机结合在一起，形成一个完整的生产体系。随着机电一体化生产的快速发展，接口技术也有了长足的进步，而且在整个机电一体化系统中，地位越来越重要。接口技术的进步对于机电一体化系统来说，也有着促进作用。从机电一体化系统的设计方面来说，就是选取企业在生产过程中所需的设备，然后在各个设备之间添加接口,使得所有设备能够形成一个完整体系。由此可见，接口的重要性。接口的好坏直接影响着机电一体化系统的性能、效率以及稳定程度，企业应该对接口技术有一个新的认识，重视接口技术的发展。

[1]周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].才智, 2011(31).

[2]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用,2011(10).