机电控制系统自动控制技术与一体化设计

2020-02-15董亮

建材与装饰 2020年22期

董亮

（沈阳现代制造服务学校，辽宁沈阳 110148）

0 引言

我国的科学技术水平一直处于不断发展的状态，机电一体化以其对工业产业的巨大推动作用，越来越受到的重视，并在工业研发生产活动中起到重要作用，除了传统的机械技术的经典理论和工艺技术等，相关研究人员还应考虑利用人工智能等方式，使机电技术更加智能，减轻工厂人员的工作量，降低手动出错的可能性；进入二十一世纪后，人与自然的和谐发展成为我国乃至全世界的关注重点，“绿水青山”和“金山银山”还计入了党的十九大报告中，因此，在大力推动现代机电技术发展的同时，相关人员还应该注意环境保护的要求，让机电技术变得“绿色化”，适应新时代的发展需求。

1 机电控制系统一体化设计理念

目前，随着经济深化改革的不断发展使得中国成为世界机械制造大国之一，并且随着经济结构的不断调整，使得电子产品制造业、电控电器等机电控制系统也逐渐增多，也逐步提高了对机电控制系统一体化的重视程度。机电控制系统一体化的概念指的是在电子产品设计的过程中把电子设计、接卸装置和软件设计混合为一体。随着机电控制系统一体化的快速发展，要求在对电子产品进行设计的过程中要对其产品的结构进行全面的、系统的分析，并将所获得的结果进行综合，最终实现机电控制系统一体化。但是，电子产品进行设计的过程中，需要分析和综合的过程是反复的，只有经过反复的分析才能够发现产品在设计过程中存在的问题并进行改善，最终才能够实现一体化的目标。从一体化的设计角度来出发，所设计的产品具有智能化和人格化等特点，这样不仅可以体现出机电控制系统一体化的设计理念，而且还使得所设计的机电装置具有高度的科技性。

2 机电控制系统一体化的设计方法

机电控制系统一体化的设计过程是一个对精密度要求较高的设计过程。在设计开展的过程中，不仅需要考虑产品综合的经济性，还需要考虑到市场上对该产品的需求量。如果所设计的机电控制系统不能够按照预期的情况去开展工作，就需要在机电控制系统一体化设计的过程中加入相应的电子元件来加强队，该系统的控制。在机电控制系统一体化设计的过程中采用的是硬软件结合的方法。所以机电控制系统一体化设计过程在开展过程中需要经历两个阶段，分别是开发阶段和适应性阶段。开发阶段是为了能够满足市场对机电控制系统一体化的要求，使得所设计的机电控制系统能够满足各个产品性能需求；而适应性阶段主要是交所设计的产品进行逐步的完善和修改，使得机电控制系统一体化的产品的局部不断进行优化和完善。一般来讲，机电控制系统一体化在设计的过程中常采用三种方式，分别是电子线路代替机械控制结构、电子部分与有机部分的整体结合、功能模块的整合。

3 机电控制系统自动控制技术简述

机电控制系统自动控制技术由机电控制和自动控制两个系统结合组成，这两个系统也是整个机电技术的基石，是机电技术最基础也是最重要的组成。最早期的控制系统可以追溯到20 世纪初，仅能进行开、关等精度较差、速度较慢的简单非连贯控制操作；到30 年代，控制系统从断续进步到连续，并提高了原有技术的精度和速度；在40 年代和50 年代，水银整流器控制技术为机电控制系统技术取得了长足的发展；50 年代末，水银整流器被晶闸管、晶体管取代，它们以其高效率、反应敏捷、使用期限长、容易护理等特点，将机电控制系统迈向更高的层次。如今的机电控制系统与计算机应用结合在一起，为机电控制系统打开了新世界的大门。

3.1 机电控制

“控制”，指的是为达到目的而对对象进行的操作，大部分情况下，“控制”的主体都是人。机电控制系统也离不开人的参与，但它综合了计算机技术、通信技术、电子技术等不同行业，将它们融合在一起，利用设置好的程式，将控制系统的节点连接，使用少量的人力即可完成大量的工作，大大提高工作效率。

远程控制即是一种高效便捷的控制系统，监管人员可以通过网络，将不同地方的计算机连接在一起，对在异地的工作人员进行指导和监督。监管人员既可以选择实时追踪每个控制环节，随时对相关状况进行干预，也可以运用完成性控制系统，利用人机互动的方式达成工作目的。远程控制对于工作人员来说，减少了路途的奔波；对于企业来说，减少了人员在路途上的资金成本，同时工作人员可以实时沟通交流，互相掌握彼此的工作状态，在经济和效率上都获得提升。

3.2 自动控制

作为与我们生活密不可分的自动控制技术，它的重点在于“自动”，即根据预设的程序，利用控制器等让系统按照一定的规律自动运行，而不需要再进行人工控制，降低总体成本。设计良好的自动系统，可以让系统的各个部分互相合作，并较之人工控制更加准确，排除人为出错的可能性，从而更高效率高质量地实现控制目标，如硬盘驱动这一典型的自动控制技术，它可以在喧闹恶劣的环境中，保持着稳定的生产状态。

自动控制技术广泛地应用于生产活动中，它的核心技术“控制器”可以准确地记录控制装备的转速，以可编程逻辑控制器为例，它兼具灵活性和可靠性，适用范围广，同时易维护、易携带、价格低，这些特点使其成为目前最广泛地运用于工业环境中的电子系统之一。自动控制技术往往还可以自动发现系统使用中的问题，使得其管理和应用更具有针对性，让生产活动更为规律安全，产品质量更加有保障。

4 一体化设计

机电一体化一词最早出现在日本，我国在20 世纪80 年代初才开始对机电一体化的系统研发，之后机电一体化事业蓬勃发展，后来居上，获得了广泛的运用。机械技术是机电一体化的基础，机械技术对机电一体化的成果起着决定性的作用；而计算机技术作为对数据处理的必要技术，同样是机电一体化不可获取的一部分，两者有机结合，共同发展，才能让现代机电化一体设计取得更大的发展。

4.1 模块化

我国拥有联合国产业分类目录中全部41 个大类、191 个中类、525 个小类的工业门类，产品种类极多，难以归类，因此通过模块化的归类方式，对小微企业进行统筹安排，达到共同发展的目的；对于中型企业鼓励其继续研发，做大做强；对于大型企业引领其继续发展，走向世界，让整个机电制造业的蓬勃发展，让整个机电一体化事业不断前进，从而又加快制造业的成长，让我国从“制造业大国”向“制造业强国”迈进，形成理论和实践的良性循环。

4.2 专业性

机电一体化在设计实施之前，必须有完整的方案，为整个机电一体化设计提供一个指引；而机电一体化结合了机械和电子的要素，对于设计人员的专业提出更高的要求，设计人员需要处理好机械、自动化控制、生产之间的关系，让三者处于平衡状态，而不可有失偏颇，这就要求设计者要以系统的、整体的眼光来看待整个设计过程及相关要素。

只有具备足够专业知识储备、具有扎实的机电基础、拥有丰富的机电一体化项目经验的技术人员才可以达到机电一体化设计的要求，实现机电一体化的目标。因此机电行业必须注重对人才的培养，通过系统科学的培养机制，建立充足的人才储备机制：在新人培养方面，要给予他们机会，参与到机电一体化设计项目的各个环节中，积累实际经验；要加强人员的专业知识素养，通过继续教育、内部培训等方式，利用考试、竞赛等方式考察学习结果，从实践和理论两方面对从业人员的水平进行提升。并且机电一体化是一门综合性的学科，设计人员必须具有充足的知识储备，除了机械技术，对电子计算机、微电子、通信等方面都要有涉猎。设计人员如果仅仅依靠自己一人，很难做到尽善尽美，因此要集思广益，从更多方面、更多角度来考虑设计方案，同时还要积极与外部专家进行沟通交流，接纳他人的有效建议，提高项目的整体质量。

4.3 多样性

机电一体化设计有多种设计方法，最经典的有整体设计法、组合法、取代法三种，由于产品的个体差异，设计者要选择适合产品类型的方式，以免无法顺利投入生产。因此在设计之前，设计者需要先判断产品的类型，如对电子线路采用让电子线路取代机械式控制的取代法，简化生产环节；对适用的成套产品系统采用将各种标准功能模块组合起来的组合法，既缩短生产周期，又保障产品质量；而产品电力与机械部分，则可以采用整体设计法，将两者结合起来，取长补短，保障产品的质量和性能。