机电一体化中的接口问题分析

机电一体化中的接口问题分析

苏莹旭

苏莹旭

身份证号码：130625198XXXX34319

摘要:本文通过对机电一体化概述的分析，针对机电一体化接口技术进行了分析研究。

关键词:机电一体化；接口技术

一、机电一体化接口技术的功能

1、传递信息和能量

传递信息和能量是机电一体化系统中的接口技术的基础和前提。在传递信息和能量的过程中接口技术的应用可以使系统中信息传递和能量转换更加流畅并且能够将各部分的系统有机的联系到一起，从而能够在此基础上形成较为完整的信息系统。除此之外，在传递信息和能量的过程中接口技术随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要，这意味着接口技术设计是极其重要的功能并且接口的好往往会直接涉及到机电一体化系统的控制性能同时影响系统运行的稳定性和可靠性。另外，在传递信息和能量的过程中工作人员应当注重将重要信息的各监控记录进行及时的保存，从而能够在发生故障的同时快速地切除故障并且达到快速地恢复供电，最终能够有效地提高电一体化系统自身的安全性和可靠性。

2、提升产品性能

提升产品性能对于机电一体化系统中的接口技术的重要性是不言而喻的。众所周知接口技术是我国机电一体化系统中的重要组成部分，这一技术往往能够涉及系统中自身的信息和能量的传递和转换是否顺畅，因此能够较大程度上的提升产品自身的性能。除此之外，在提升产品性能的过程中机电一体化系统工作人员还应当注重将机电接口技术和解决机电及相关领域技术难题进行有效的结合，即在技术应用的过程中解决技术难题，从而在此基础上促进机电一体化系统中的接口技术应用水平的持续提升。3、优化基本组成

优化基本组成是机电一体化系统中的接口技术的核心内容之一。通常来说在机电一体化系统的接口技术应用过程中工作人员应当注重基本的组成顺序来进行合闸，从而有效避免断路器就会再次跳开现象的出现。除此之外，在优化基本组成的过程中机电一体化系统工作人员应当将两侧线路断路器将故障点锁定断开，然后才能有效确保送电工作的成功进行。另外，在优化基本组成的过程中机电一体化系统工作人员应当确保在开关需要延迟一定时间后才进行合闸工作，并且在合闸工作后的一段时间内检测开的电流，并且在配电系统发生故障后，通过分段器与重合器供电来完成系统的修复和故障的有效处理，从而在此基础上促进机电一体化系统中的接口技术应用效率的不断进步。

二、机电一体化中的接口技术

1、人机接口

人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，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。

1.1输入接口

（1）拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备，若系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨盘较为方便，这种方式具有保持性。拨盘的种类很多，作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连，以BCD码形式输入信息。

（2）键盘输入接口。键盘是一组按键集合，向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有：

a.编码键盘，自动提供被按键的编码（如ASCII码或二进制码）；

b.非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断（“0”或“1”电位），而按键的扫描和识别，则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，便于设计。

1.2输出接口

在机电一体化系统中，发光二极管显示器（LED）是典型的输出设备，由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜，因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单，是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等，在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。

2、机电接口

由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：

（1）行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备则不一定，因此必须进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；（2）抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；

（3）进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。

2.1模拟信号输入接口

在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口--模拟信号输入接口。

2.2模拟信号输出接口

在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，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。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口--模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。

2.3开关信号通道接口

机电一体化系统的控制系统中，需要经常处理一类最基本的输入/输出信号，即数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开；指示灯的亮与灭；继电器或接触器的吸合与释放；电动机的启动与停止；阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中，对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态，此状态作为控制依据。

三、接口技术应用中需要注意的几点问题

可以说接口技术是在机电一体化这一基础之上发展起来的一门科学技术，换言之，机电一体化技术是接口技术的前提条件和基础。为此，在机电一体化系统当中运用接口技术时，必须对以下问题加以注意：

1、技术人员在运用接口技术对机电一体化系统中的各个子系统进行连接时，应当充分考虑接口技术与机电系统的匹配性问题。只有合理选用接口技术，才能使机电一体化系统的作用得以最大程度地发挥，若是选用的接口技术与系统不匹配，则会对系统的稳定、可靠运行造成影响。

2、无论任何技术在研发和应用过程中，均需要通过严格的调试，在确保技术可靠性和功能性的基础上，才允许应用到预设领域，当然接口技术也不例外。尤其在技术人员运用接口技术完成各个子系统的连接后，应当及时对该系统功能是否能够正常运行进行测试，与此同时还要重点测试各个接口的运行情况。做到及时发现问题，及时采取相应技术措施解决问题，从而充分发挥接口技术在系统中的作用。

3、人机接口是机电一体化系统中较为常用的接口类型之一，这种接口是按照实际的生产需要进行人工调整的接口，换言之，人机接口具有可调性。为此，技术人员在运用接口技术时，要对机电系统的生产能效予以充分考虑，并以此为依据对接口高效、稳定运行。

结束语

综上所述，机电一体化系统的接口技术是关系机电一体化的重要手段，也是关键性的影响因素，因此，在具体的工程中，一定要充分掌握机电一体化系统，把握其接口技术要点，促进机电一体化水平的进一步提高。

参考文献：

[1]叶志强.浅谈机电一体化中的接口技术[J].科技创新与应用,2012,01:56.

[2]刘宪武.接口技术在机电一体化中的运用研究[J].科技创新导报,2012,12:84.

[3]金丽敏,乔玉坛.机电一体化中接口技术的分析应用[J].科技传播,2012,19:144+161.