基于机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进探讨

基于机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进探讨

贾景春

中国建筑第八工程局有限公司，北京100000

摘要：目前，随着人们对机械制造技术、电气控制技术、计算机技术研究的不断深入，很多技术都实现了融合应用，并在技术人员的计算研究下出现了大量的新型设备。机电一体化集成装置的出现则进一步体现了多种技术的融合应用，为了进一步提高机电一体化集成装配装置的设备性能，设备的电气系统优化改进已经成为主要的研究方向。在对机电一体化集成装配装置的电气系统进行优化之前，需要我们对设备的装配装置进行深入的了解，这样才能发现设备本身存在的问题，进而找到优化的切入点，实现机电一体化集成设备性能的提升。

关键词：机电一体化；集成装置；电气系统；优化

在我国工业建设发展的历程中，机电技术、电气技术起到了显著的促进作用，与此同时，我国技术人员也对各类工业生产技术进行了深度的研究，并提出了诸多具有明显融合性思维的技术应用方案，同时也创造出了一系列性能优越的工业生产设备，机电一体化集成装置则为代表之一。但是通过机电一体化集成装置应用范围的不断扩大，我们也发现这种设备的电气系统中仍然存在一定的缺陷和问题，因此我们需要着重对这些缺陷、问题进行优化，以期提高机电一体化集成装配装置的性能，保证设备运行的稳定性。

1机电一体化集成装配装置简介

将电子控制系统与机械设备相融合，这种设计思想则为机电一体化，在实际生产过程中，机电一体化设备的制造涉及到信息化技术和机械制造技术的融合，设备动作的控制依赖于数字信号的发出、传递以及接收。利用模拟机械制造的过程，运用数字信号对机械动作进行控制则是机电一体化的本质。所以，机电一体化技术发展离不开电子设备技术的发展，技术人员可以通过调整数据控制方式，进而完成机械零件的生产与制造[1]。

传统的机电一体化集成装配装置主要由以下部分构成：机械本体、工控机测量系统、控制系统、真空系统、力传感器系统、工装、气动系统。一般来说，西门子840D和FM-NC数控系统是控制系统主要采用的设备，这两个设备能够实现2个模拟轴和7个数字轴的控制，X、Y、Z、W以及C1、C2、C3轴的控制由西门子840D系统完成，并能够完成运动和处理力传感器的快速响应及相关实施控制，另外还能完成和工控机测量系统间的协调控制和通讯操作。W1、W2两个模拟轴的运动则通过FM-NC系统实现，并且该系统能够对调姿机构的运动进行控制，也能完成调整装配工件姿态的操作。通过对设备元件进行统计研究发现，C1、C2、C3轴属于旋转轴，其余轴则属于直线轴，其中W1、W2两个轴组成调姿机构，C1轴的旋转角度范围是0°~380°[2]。调姿机构的下端会装有真空吸盘和气动手爪，真空吸盘起到拾取工件的作用，气动手爪则起到工件保护作用。系统中加载机构的加载轴为W轴，该轴会在完成所有工件装配工作后，对整个产品进行下压加载操作。装配工位由C2轴承担，待装配工件放置工位装置为C3轴。SINUMERIK840D数控系统为装置的控制系统，其中包括人机界面、机床控制面板、数控装置模块、SIMODRIVE611D数字伺服驱动系统和SIMATICS7-300模块，松下伺服驱动系统是调姿机构的主要构成。通过CPU318-DP模块所提供的MPI总线接口，以及840D采用的MPI通信总线，能够让FM-NC数控系统可以与MMC103实现共享[3]。

2机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进思路和指导思想

2.1具体改进思路

通过分析原有装配装置我们可以了解到，设备的基本功能能够满足当初的设计要求，但是由于装配产品本身具有明确的特殊性，并且在实际试验过程中也暴露出了一些问题，所以我们需要对原有装置进行深入的改进与优化。

根据目前情况，我们采用的优化指导思想为在不影响原有装置功能的前提下，通过改进和优化设计手段，进一步提高装置设备的任务可靠性和服务安全性，并对控制系统结构进行必要的简化，实现硬件结构的紧凑化，简化控制过程[4]。

2.2具体的优化指导思想

采用的优化思路为，根据可靠性设计方法，在电力结构和电气控制系统上，采用适当的冗余设计或降额设计，实现任务可靠性的有效提高，同时在系统中适当增加安全检测部件，保证设备本身的安全性，必要的情况下需要在软件中加入故障诊断和报警信息的程序[5]。

通过优化设计，可以将原有装配装置中两套数控系统，简化为一套数控系统，并避免两套系统在数据交换过程中发生的错误信息，有效避免机械的动作隐患。

3机电一体化集成装配装置的电气系统优化方案

3.1冗余设计

将冗余设计应用在真空吸具的吸合以及气动手爪的张开闭合控制上，能够有效提高真空吸具和气动手爪动作的可靠性，并保证产品装配过程的安全性。这一技术能够有效避免气动手爪和真空吸具的错误动作，所以在电路设计上，采用双模块输出控制的方法对同一个信号进行控制。由于气动手爪闭合信号控制对于安全性的要求更高，所以采用的并联冗余设计的方法，对于需要输出信号控制的继电器，也可以采用并联冗余的设计方法对系统进行优化，另外，也可以采用并-串联设计或串-并联设计的方法对继电器触点控制电路进行优化[6]。

3.2电气系统抗干扰性能提升优化方案

由于机电一体化集成装置往往由大量不同电压强度的电气设备组成，为了保证集成设备的稳定运行，需要满足这些设备的电压强度要求。但是，如果在施工过程中不能实现标准化的装置中电流物理条件控制操作，那么在系统实际运行过程中，就会在不同装置中出现不同电磁频率的信号，进而导致设备之间的干扰。目前，我们经常采用对干扰信号进行屏蔽、接地技术、热设计等方法解决存在的问题。

如果信号屏蔽技术能够科学地应用在机电一体化集成装置中，那么将能够有效阻断能够干扰系统的电磁波信号的发送与传递，进而避免系统工作过程中受到干扰信号的不良影响。

制造电子元器件时所使用的材料有一定的温度极限，当超过这一个极限时，物理性能就会发生变化,元器件就不能发挥它预期作用。元器件还可能在额定温度上由于持续工作的时间过长而发生故障,故障率的统计数据表明电子元器件的故障与其工作温度有密切关系。

以上技术都能有效提升电气系统的抗干扰性能，同时也是机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进的首选方案。

总结

机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进技术对于提高设备的稳定性、安全性有着重要的意义，在实际优化设计过程中，需要技术人员从机电一体化集成装配装置基础信息入手，明确设备的设计方案以及问题所在，这样才能为后续优化方案的制定提供具体的参考资料。随后，需要技术人员明确改进思路和指导思想，进而从冗余设计、电气系统抗干扰性能提升优化方案等方面完成机电一体化集成装配装置的电气系统优化方案的制定。

参考文献：

[1]史海威.机电一体化集成装配装置的电气系统的优化和改进设计[J].中外企业家,2019(12):129.

[2]王宝成.机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进[J].科学技术创新,2019(01):132-133.

[3]郑兆权.机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进探讨[J].科技经济导刊,2017(17):93.

[4]曲秀君.机电一体化集成装配装置的电气系统优化改进[J].中国新技术新产品,2012(16):128.