关于机电控制系统自动控制技术与一体化设计的研究

仲伟峰

摘要：目前机电控制系统正受到现代化生产模式的影响，不断提高一体化设计，最终优化生产效率与生产质量。结合机电一体化控制系统概念，討论系统设计时控制任务录入、传感设备选择、PLC结构应用、伺服系统连接、数据自动检索、电子通信线路等要点，为推进控制系统的顺利应用提供有利参考。

关键词：机电控制;自动化;一体化设计

机电系统的使用涉及很多学科知识，例如信息工程学、机械学、物理学、材料工程学、电子工程学等，因其体积小、集成效果好，在制造业、工艺业以及社会其他行业中都得到了良好应用。机电一体化控制系统可以将信息通信与驱动控制两个大模块综合起来，使机械运动变得更加现代化与智能化。

一、关于机电控制系统的相关概念

（一）机电控制系统的概念

机电控制系统指采用技术手段将设备工作的一系列内容进行整合连接，尽可能的将设备直接加工流程进行有效连接形成一个一体化的生产流程，减少生产活动的交接花费从而提升工作生产的效率，而且还能够对生产过程的内容进行有效控制，减少一些不必要的失误问题。涉及到生产工作本身内容以及计算机网络应用、电力网络技术等，而且在实际的运行中还需要不断进行改进完善，提升机电控制系统在工作生产中的稳定性与兼容性，一方面减少了工人的劳动量，除去了工人劳动在生产流程中的失误率。另一方面机电控制系统可以大大提升生产效率，并且使生产企业从劳动型生产企业转变为技术型企业。实现产业结构的的调整优化。例如，工作人员仅仅使用计算机就能够实现生产工作的观察与控制，而且机电控制系统也能够进行生产质量的准确监控，还能够进行问题情况的及时预警，减少企业的经济损失。目前生产企业中使用的主要还是人机交互式的控制系统，还是需要工作人员进行监控调整，真正的远程机电控制系统还处于探索阶段，也是机电控制系统以后的发展趋势。

（二）自动控制系统

自动控制系统是在机电控制系统上进行传感器、控制器结合发展，根据工作生产过程中传感器的数据机电系统能够进行自动运行控制，按照预先设定的内容进行控制对象的自动操作。自动控制技术结合机电运行、传感接受、运算操作等系统操作来完成自动控制内容，一直属于机电控制系统的发展重点。基于机电控制系统而产生的自动控制系统，整个控制流程的目的就是通过计算机的运算处理实现对控制对象的无人化操作。首先需要建立一个控制对象的数据库，根据需要操作的内容建立控制对象的数据模型，然后严格设定控制对象的函数模型，现代自动化控制理论中的时变、非线性系统进行有效使用，将计算机使用的数据工具采用空间方法系统进行状态分析，然后再将自动控制系统的运行状态以函数方式经营输出，做好机电自动控制系统的规律化运行传递。最后根据系统的运行条件与状态，进行自动控制状态的条件，主要调节内容为优化设计与自适应控制。做好自动操作与故障预警两方面内容，保证系统运行稳定与生产工作的质量。

（三）机电一体化控制技术的特征

机电一体化控制技术在应用时会呈现出几个明显特征。首先，为确保精准性，在设计机电系统时要考虑到设计理念与实际操作之间的差异性，确保二者的平衡，为后期设计的质量与控制效果提供保障，提高系统运作的稳定性，为内部操作提供可靠的空间，避免产品出现严重的质量问题。例如，一旦机电控制系统的设计不完善，闭环运作时出现数据异常，就很容易导致整体控制系统的运作故障。另外，我国现代化工业生产对设备性能与参数的要求越来越精细，一体化控制系统运行时的精准度会直接对生产效果产生影响。为了确保产品符合标准，就需要保证设计指令与输出指令的一致性，减少系统操作的误差。1993年开始，表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）深刻地影响着电子设备的体积设计，全球范围内开始有近50%的电子元件以片状进行生产，因此机电一体化控制系统也具有微型化的特点。

近几年，计算机技术凭借自身的高效率与高速度得到社会各行各业的一致认可，在机电系统优化过程中，同样要具备高效率与高速度的特点，强调操作的便捷性。例如，在系统发生故障时，机电系统能够第一时间作出判断与处理，缩短处理时间，以免系统运作差值过大。作为一个完整的系统，机电设备想要完成一体化控制，就必须保证内部有充足的动力，并实现检测、控制等操作。机电一体化系统的主要功能是实现动力和运动的转换和传递，动力功能是向系统提供动力，能量应与动力和运动的传递和转换相匹配。

二、机电一体化技术

（一）设计构想

随着各种生产行业对于机电控制系统需求提升，除了自动控制技术的发展外，与自动控制系统相对应的机电一体化也迎来了更大发展空间，一些高精密的电气工程、电气产品制造对于一体化的机电系统尤为青睐，所以机电控制系统的一体化设计也成为了机电行业发展的一大方向。一体化设计理念最早有日本机械整形研究协会提出，他们认为在原有的控制系统上将各个功率原件、电子软件进行集成化安装，对机电行业的生产工作也是一种集成化发展。随着社会生产要求与计算机网络应用的发展，一体化系统设备不管是在设备软件与技术系统都已经越来越成熟。一体化设计不管在机电设备还是在其他行业都已经成为一种趋势。机电控制系统实现一体化的同时还要发挥出产品设计与性能设计的双重优势，将生产工作的内容作为设计基础，然后以一体化为设计目标进行延伸，并对控制系统的结果进行反复实验与检查，最终实现机电控制一体化设计的人性化、高效率、智能化的特点。将生产内容模块以网络系统进行联合形成物理的工作内容以网络数据化进行呈现。

（二）共性关键技术

机电一体化设计中的共性关键技术主要分为两个方面：机械控制技术与计算机辅助技术，将机械控制技术与计算机辅助技术进行结合实现控制人员的远程操作。其中机械技术是机电一体化技术发展的基础，机械基础为了实现智能化、高效化也就出现了一体化的设计理念，采用计算机辅助技术可以将很多人为操作工作采用传感、扫描等方式进行计算机操作，很多电子产品功能可以在机电控制中进行应用，带动机械制造业的全面发展，例如一些在一些生产制造环境要求比较高的机电制造，一体化的机电设计提供了一种可行的解决方案。计算机辅助技术在其中承担了操作对象的数据收集、生产要求的数据处理、人力交互的数据传输等内容。并且还具备了故障问题的预警分析。有效实现一体化设计与人员信息交流。但是在一些复杂环境下的应用兼容还需要探索改进，才能减少一体化设计对认为因素的依赖程度。

（三）机电一体化产品设计方法

机电一体化产品的设计方面可以从以下三个方面进行展开，以原有的机电产品的功能模块为基础结合生产要求与设计目标要求进行展开。第一，整体设计法，整体设计法将原有在实际工作中将机电设计的内容与机电设备进行结合，从一体化设计的全局方面进行人手，对于一体化的产品设计最为有效，但需要花费大量的设计功夫与调试环节，属于产品重新开发的一个流程。第二、组合法，这种设计方法最为快速、高效，将原有的机电控制的功能模块进行拆分，然后进行一体化的包装组合，由于每个功能模块都比较成熟所以设计花费比较少，但对于一体化的设计理念不够完善，功能模块的结合一体化不足，一些控制操作还需要人员操作的辅助。第三、取代法将机电控制设备中的一些流程或者人为工作采用计算机辅助技术进行取代。从技术上能够有效实现一体化的设计要求，可以起到节约资源优化生产的效果。进行设计时可以根据不同设计内容进行三个方法的结合使用，能够发挥机电一体化产品的智能化、全面化、高效化即可。

三、结语

综上所述，随着工业化程度的不断加深，机电控制系统中自动控制技术的应用以及一体化设计必不可少。而要想进一步强化一体化设计，首先需要了解的就是自动控制技术的相关理论知识，同时，在进行一体化设计时，企业一定要根据自身的实际情况，包括运营状况、生产状况、生产产品等来挑选合适的一体化设计方案。这样才能确保机电控制系统一体化设计真正发挥作用，有效提高企业的生产效率和生产质量，降低企业的生产成本，让企业能够在市场上获得更多的经济利润，以此促进企业发展。

参考文献：

[1]陈琦.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].现代制造技术与装备，2020（02）：157+159.

[2]何广添.关于机电控制系统自动控制技术与一体化设计的研究[J].机电工程技术，2019，48（06）：179-181.