机电控制系统自动控制技术的一体化设计分析

机电控制系统自动控制技术的一体化设计分析

胡建军

北京实创电梯工程有限公司 北京 100096

摘要：机电控制系统是各类技术的综合体，在各个领域中都得到了运用，不仅提升了机械电气行业的发展，也推动了我国经济的提升，自动控制技术与一体化设计的相结合，为机电控制系统增加了多种功能的技术模块，使其具有多样化、高性能等特点，为生产控制、工程管理、设备远程控制发挥了最大功效，助推了机械工程的逐步发展。

关键词：机电控制系统；自动控制技术；一体化设计

1自动控制技术在机电控制领域应用的概述

1.1自动控制技术概述

该项技术具有预先设置相关工作程序的功能，可以使相关生产类设备按已经设置好的相关程序开展运行工作，进而节省了大量的生产时间，极大程度上提高了生产效率。同时，自动控制技术降低了对于工作人员技能和数量上的依赖程度，所涉及的具体工作主要是进行程序设置，在生产过程中需要相关工作人员对自动控制相关设备进行辅助性操作。自动控制技术出现于20世纪中期，后来随着我国经济的发展和科学技术的进步，其不断被应用于各生产线上，逐渐具有了集成化的特点，加强了不同行业领域间的融合。其中，自动控制技术在我国的交通运输领域和机电领域得到了更加有效的应用，并取得了丰硕成果。

1.2自动化机电控制技术的运行原理

自动化机电控制技术主要运行原理包括两个方面，即机电自动控制相关设备和机电控制器。机电自动控制是一门系统性的科学技术，其工作原理是通过自身的信息反馈和识别系统进行相关信息数据的分析和识别，以自身信息数据作为分析判断的依据，当输入量和输出量之间存在差别时，需要进行相关调节，而后将相关信息数据反馈至自动化控制系统中，通过其装置获取到相应的指令，进而使被控制对象开展一系列工作，并保证了其工作的精准性。

1.3自动控制系统

自动控制系统的关键组成部分就是控制器，其作用控制对象按照预先设定好的路线运行。自动控制的普及，使机电系统的各个部位能够实现自动化运行，同时各部位之间相互连接更加紧密，而该控制主要就是以实用性为目的而设立的。其理论基础分为两类：经典控制和现代控制。前者，局限于单输入单输出的线性定常系统；后者，属于多输入多输出系统，不限定于线性定常系统。两者在数学建模方面来看，系统控制中主要采取微分方程和差分方程，以实现系统的自动控制功能，前者是以传递函数进行分析，但仅限于输入输出的外部特性关系，无法满足内部动态变化的分析需求，后者主要以状态空间进行分析，可以将系统内发生情况进行全面的描述分析。前者已应用多年，理论基础扎实，经验丰富，后者是在前者的基础上发展起来的，具有其自身的优越特点^[1]。因此，自动控制系统结合两者的优势完成控制目的。结合两者的特点，不难看出，两者都有明确的控制目标，同时都是利用数学建模进行分析，以方程和函数来进行表达，实现控制系统的精准安全性能。

1.4自动控制技术在机电控制领域应用的特点

自动控制技术应用于机电控制领域具有更加稳定、快速和精准的特性。自动控制系统在进行交付使用过程中，其稳定特性是首要特点，也是基本要求。同时，其运行速度也是非常关键的特点之一，自动控制系统在工作过程中需要其对被控制信号有更加快速的反应动作进而提升整个系统的相应速度，且必须具备高精度特点，提升控制系统的精准性。

2机电控制系统自动控制技术的一体化设计

2.1一体化的设计构想

随着市场经济的不断发展，工业制作业也面临着转型扩增等发展形势，同时各类新兴行业的不断崛起，对一体化进程的呼声越来越高。最早提出一体化理念的是日本，最初的构想是利用电子信息技术统一控制机构内的各项功能，同时能够将软硬件相结合，形成一个整体。而这一构想以在现代社会实现并已经发展成为一门学科，结合现代科学发展技术，不断的提升自身的功能价值^[2]。而使用一体化设计的各类产品，在市场中更具有竞争性，其智能化、简便化、流程化等特点深受各行各业的喜爱，而且全面功能化的服务，能够完成对其提出的所有要求。

2.2三种常规设计方法

2.2.1组合法

组合法的设计思路为，机电系统中的电子与机械整合，形成一个整体，而其性能与质量都会得到有效的提升，同时不会改变产品原理，实现一体化设计。

2.2.2取代法

取代法设计想法是利用电子线路控制机械运行过程，实现计划结果，相较于传统机械单一控制，更具灵活性。首先，利用微型计算机，将电子线路与机械控制相组合；其次，电子线路取代了原有机械控制的开关、插销板等，使用了凸轮与变速机构，简化了机械结构，实现了一体化设计的构想。

2.2.3整体法

首先，利用控制器将各类相关的机械装置进行组合，形成一整套设备；其次，将各项功能模块进行一体化组合，实现一套设备多种功能。而这样的设计，在实际应用中，不仅节省时间，使用上更加方便^[3]

。而机电一体化的设计构想中，如遇到单一部分与机械整体无法达到要求，就需要组合建造出一个整体，利用多功能模块实现预期效果。以上三种设计方法，有其各自的优势，对其进行比较：组合法其优点为功能多、设计时间短、成本低，应用的领域是数控机床方面；取代法的优势是优化了机械结构，使其大多数应该在电子产品上；整体法的表现点在与创新性和完整性，使其能够应用在机电一体化的全领域。

2.3软件设计

对于液压冲击器的软件设计，需要考虑两个方面：其一，软件方面进行有机调节，首先，在程序内预设时间组，上文中提到的非编码键盘不仅可以控制开光，同时能够科学调动时间组。而在系统设计中，需要满足机电一体化产品受工作人员的控制，能够利用停止运行案件对冲击器实施相应的控制命令，确保系统的安全运行。其次，对于主程序，需设施初始化操作功能，在其进行初始化后，对存储单元进行彻底清理，使主程序对子系统进行全面监控并能够及时准确的进行控制。子系统对时间组进行操作，需要打开定时器，完成循环操作后，子系统能够自动关闭或者开启定时器。最后，系统能够对键盘中断，进行抖动消除的操作，同时根据其闭合状态，判断其是否需要处理，最终结束工作流程返回即可^[4]。其二，智能化工作软件，对于控制系统设计时，压力变送器的使用要求较高，以此判断压力信号的传输情况来控制开关阀的开启关闭时间。而控制系统中的控制模块，主要执行命令是对系统进行初始化，对制定模块进行驱动，并执行处理接口命令等。对于系统中的A/D子系统，对其转换通道规范化设置，然后进行片选通道，同时，对其转换器设置为自动开启和延时操作。完成转换则转换结束，如未完成，需进行延时处理，结束后再进行全部转换，方可完成。

总结：

总之，工程机械在生产领域的应用价值非常大，现阶段的技术、工艺不断发展，机电一体化技术中包含的技术种类越来越多，这些技术大大提升了工程机械的性能和功能。机电自动一体化的设计是根据其发展前景与市场需求而变化的，随着建筑业和工业对其需求的逐步增大，而机电一体化技术需要不断的创新发展，使其发挥最大功效，为企业发展提供助力，推动工业技术不断发展。

参考文献：

[1]张卫华.试析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].中国新通信,2020,22(07):141-142.

[2]朱进.关于机电控制系统自动控制技术与一体化设计的研究[J].现代盐化工,2019,46(06):55-56.

[3]赖俊鸿.机电一体化设计理念与自动控制技术应用分析[J].产业科技创新,2019,1(22):53-54.

[4]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.