機電控制系統下的自動控制一體化設計

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摘要:機電控制系統在工業生產中應用極為廣泛，極大地提升了工業生產效率，但是隨著社會的發展以及科技的進步，傳統的機電控制系統已經難以有效滿足現代化工業生產的需要，機電系統需要向智能化、一體化、自動化的方向發展，不斷提高控制精度。主要分析機電控制一體化、自動化系統的基本構成，并探討機電控制系統自動控制一體化設計。

關鍵詞:機電控制系統;一體化;自動化;設計;系統構成

引言

機電控制系統的應用使得整個行業呈現高效化、整體化的發展趨勢，技術上的優勢不僅提升了生產效率，降低了生產成本，同時也減少了工作人員的工作量以及人為操作造成的失誤。依托計算機對機電設備實施遠程操控，可以代替工作人員完成部分具有危險性的工作，確保工作人員的人身安全，同時還能對生產過程實施實時監控，一旦出現突發狀況可以及時作出應對，避免造成事故。總體而言，機電控制系統的自動化以及一體化的發展，對于工業發展具有極大的積極作用。

1機電控制系統自動控制一體化設計的基本方法

1.1組合法

組合法主要指的是先設計系統的各個模塊或者單元，然后將各個模塊或者單元進行組合，進而構成一個整體系統。為了有效確保系統各個模塊的質量，同時降低成本，在設計時要注意行業發展動態以及市場情況，運用多種組合方法進行系統設計，從而實現最優設計。

1.2整體法

整體法是以系統整體為出發點，關注系統整體的性能，從而確保系統各個模塊相互協調配合，使系統硬件與軟件設施有機融合，構成1個可控的整體系統［3］。采用整體法，可以突破固有的設計理念，最大限度地契合行業發展趨勢，滿足生產需求。

1.3取代法

取代法指的是在系統設計過程中將原有的某些構件進行替換，以提升系統的整體性能，比如以電子線路替代機械控制線路，采用靈敏性較高的電子元件和線路，可以有效提升系統的控制精度，相較于機械控制線路，不僅系統性能明顯提升，同時也能降低系統整體造價。

2自動控制一體化的機電控制系統基本構成

機電控制一體化、自動化控制系統主要由2部分構成，即系統硬件與系統軟件，二者是系統的核心構成部分。

2.1系統硬件

2.1.1單片機單片機是機電控制系統不可或缺的元件之一，其可靠性高、適用性高，在機電控制系統中廣泛應用。將單片機中的各個構件與總線進行連接，可以避免過多地占用用戶資源，即使用戶對硬件設施進行調整，也可以利用串行口執行系統仿真，確保系統的正常運行。此外，單片機的儲存量也比較大，可以支持系統正常運行，可靠性較高。

2.1.2A/D模數轉換器利用A/D模數轉換器可以實現串行控制，主處理器與外圍的串行口可以通過A/D模數轉換器串行的輸出端進行數據的傳輸，并且可以在外界對A/D模數轉換器施加差分高阻抗基準電壓，可以有效簡化比率的轉化過程，大幅提升轉換效率。此外，A/D模數轉換器的接口也比較簡單，可以直接與單片機進行連接。通過單片機與A/D模數轉換器對連接，確保系統運行的可靠性。

2.1.3電路設計在機電控制系統中，傳統機電控制系統主要是利用IC元件處理傳感信號，但是IC元件只能完成對電壓信號的處理，無法對電流信號進行處理，因此，在機電一體化、自動化控制系統設計中需要加入轉換電路。一般采用的主要是電壓調節器，當電流信號經過電壓調節器時，其可以將電流信號轉化為電壓信號，便于IC元件對其進行識別以及處理［1］。如當4mA電流經過電壓調節器時可以將其轉化為0V的電壓值，通過電壓調節器的信號轉化，IC元件可以準確進行識別，并驅動系統運行。

2.2系統軟件

2.2.1調節軟件在系統軟件設計方面，需要綜合考慮系統應用的實際情況，可以在程序當中提前設置好時間組，這樣利用鍵盤即可進行調用，更加方便快捷［2］。如可以將非編碼鍵盤分為3類:停止鍵、檔位鍵以及啟動鍵。操作人員通過鍵盤按鍵即可操控機電設備。啟動鍵可以讓系統進入運行狀態，檔位鍵可以調節運轉速度，而停止鍵可以使系統停止運轉，但是保持開機狀態，隨時可以重新啟動。

2.2.2工作軟件工作軟件主要是針對工作人員。根據機電控制系統的實際需要，添加相應的工作軟件，便于工作人員對設備進行操控，重點在于提升控制精度以及系統控制的自動化程度。如信息采集軟件、信息處理軟件以及驅動軟件等，以計算機為核心，可以實現對機電設備的自動化、一體化控制。

3基于機電控制系統自動控制一體化設計的關鍵點

3.1任務錄入功能

任務錄入功能是系統流暢運行的關鍵，在長期的實踐過程中，技術人員總結出了自然語言表達這種錄入方法，其適用性比較強，符合人類的操作習慣以及思維模式。但是在實際應用過程逐漸發現，不同的設計人員在語言表達方面存在一定的差異，缺乏規范化和標準化，因此，系統在運行過程中，易出現失誤。鑒于此，為了確保系統指令的準確性，需要以自由格式文本作為主要的任務錄入手段，并提供一些固定的格式作為自由文本的補充，確保系統指令的準確性，保障系統流暢運行。所以在任務錄入功能的確定上，一定要保證合理性與可靠性。

3.2傳感設備的選擇

在機電控制系統中，傳感器是核心元件之一，通過傳感器可以獲取目標設備的運行動態，并且可以通過對數據的分析獲取設備運行的規律，便于工作人員及時了解設備運行狀況。目前，傳感器逐漸向信息化、數字化以及網絡化發展，在機電控制系統中發揮著重要作用，在選擇傳感器設備時，需要根據機電控制系統的實際需求合理選擇［4］。傳感器的選擇一定要對軟件及硬件進行綜合的分析。目前，傳感器主要分為絕對型以及增量型2種，以增量型為例，增量型傳感器主要是獲取設備的位移信息，測算設備的位移速度，其基本原理是通過光電轉化，將主軸內的信號轉化為脈沖信號，通過脈沖信號獲取設備總位移量，進而測算位移速度。

3.3PLC的應用

PLC可以通過內部存儲的程序實現對目標設備的控制，在獲取到系統的指令后，通過編程操作執行系統指令，控制設備完成相應的動作［5］。PLC可以執行包括邏輯運算、計數定時以及順序調整等多種系統指令。并且PLC的抗干擾性能優良，在惡劣環境下可靠性較高，因此，極為適合工業生產環境，并且操作比較便捷，操作人員通過PLC的編程程序即可實現相應的控制操作。

4結語

機電控制系統自動控制一體化設計需要考量多方面的因素，根據實際情況，可以采用組合法、整體法及取代法進行設計，確保各個子系統以及模塊相互協調配合，在控制系統整體造價的基礎上實現最優化設計。設計人員要勇于突破傳統，積極創新，有效提升系統的自動化、智能化程度。

參考文獻:

［1］馬榮鴻，李清坤，袁俊川．機電控制系統自動控制技術與一體化設計［J］．電子技術與軟件工程，2016(24):140．

［2］馬逸然．基于智能技術的電氣自動化控制系統［J］．電子技術與軟件工程，2017(10):142．

［3］唐元恒，張玎，王占勇，等．PLC技術及其在機械電氣控制裝置中的分析［J］．電子世界，2017(9):133．

［4］許斌．傳感器與檢測技術在機電一體化系統中的應用［J］．科學技術創新，2017(2):137．

［5］王朋宇，焦海峰，張清妹，等．淺析電氣工程及自動化控制系統的應用［J］．中小企業管理與科技，2019(14):165－166．

作者：王艷蓉 周小琴 楊藝 單位：陜西廣播電視大學中德機電工程學院