機電一體化自動化精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇機電一體化自動化，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：礦井；機電一體化；信息集成；交互共享

隨著電力電子技術、計算機技術、網絡通信技術、自動控制技術等快速發展，其在煤礦機電一體化產品中的合理應用和技術升級，為煤礦數字化、智能自動化、網絡集成化的機電一體化產品的研發和應用提供了重要技術支撐，為信息智能化礦井動態安全管理奠定了良好的基礎。機電一體化水平較高的國家，其采煤系統從井下采煤工作面、掘進工作面、通風、供水、提升，到井上的視頻監控、可視化管理、集控中心等，均建立基于DSP數據處理為核心的采煤作業監控、監測、保護系統，確保煤礦機電一體化設備功能的高效、穩定、可靠發揮，工作效率得到大大提高，能耗大大降低[1]。我國在最近10多年的研發和應用過程中，煤礦機電一體化產品的性能、使用范圍均有了很大提高，基本覆蓋了整個采煤系統的全過程各環節，大大提高了采煤工作效率和安全可靠水平，但同國外發達國家相比，其機電一體化信息化自動化水平依然存在一定差距。因此，大力發展我國煤礦機電一體化、智能自動化、信息可視化水平，就顯得尤為重要。

1 發展煤礦機電一體化自動化水平的方向探討

煤礦機電一體化集成監控系統，是以運行環境數據、實時運行數據、圖像視頻等基礎數據智能自動化處理為核心，實現對煤礦機電一體化系統運行工況、周圍環境、安全隱患、人員操作、設備性能等進行在線實時檢測分析，避免機電一體化系統中由于某些自動化傳感器的局限性引起安全隱患或故障的漏報或誤報，有效彌補煤礦機電一體化監控系統在煤礦生產作業全過程中的監控盲區，降低事故發生率，確保工作人員及機電設備長期處于高效、安全的運行工況，有效提高機電一體化系統的綜合自動化、信息化水平。

1.1 建立本質安全的機電一體化無線通信系統

結合RFID無線射頻技術、WiFi無線終端通信技術、PDA手持式電話等為核心的機電一體化無線通信網絡技術，結合遠距離通信以太網、工業電視等光纖通信技術，對煤礦作業面上的機電一體化設備的運行工況、人員工作位置、作業環節等的實時數據信息進行采集，經遠距離傳輸到地面的集控中心，實現對作業面上機電一體化設備和人員的信息的動態采集、傳輸、運算分析和管理。但由于煤礦作業環境較復雜，需要監控點、面較多，這對無線通信和光纖通信網絡自身的綜合防爆性能提出了更高的要求。因此，研究監控內容豐富、系統集成化程度較高、極限功率本質安全的通信技術，是煤礦機電一體化監控系統發展的重要方向。

1.2 建立無人工作面遠程集中遙控系統

目前，煤礦井下采煤工作面已結合PLC、變頻器等機電一體化控制設備，實現了采煤工作面中有人巡視和操控條件下的順槽遙控和記憶割煤，但由于作業面工序較復雜、工藝內容較多，以及井下作業環節較復雜，還需要結合井下機械設備、電氣設備、通風系統、供水系統等，進一步提高操控系統運行的安全可靠性，實現無人工作面的地面遠程遙控，確保井下具有較高的瓦斯、供水、通風防護等系統的集成監控，提高作業環境的安全防護水平。

1.3 建立基于信息集成互享的煤礦機電一體化安全生產集成管理系統

目前，我國多數煤礦機電一體化設備和各種檢測、監測、保護子系統大多是獨立運行模式，不能實現系統間數據的相互集成共享和互操作，造成大量的機電一體化信息資源孤島產生，造成大量的數據信息資源的丟失和浪費。因此，建立具有統一通信網絡和數據處理平臺的煤礦機電一體化安全生產集成自動化管理系統，已成為煤礦機電一體化發展的重要方向。

2 基于信息交互的機電一體化集成自動化管理平臺的建立

在煤礦機電一體化信息集成自動化管理平臺系統建設中，統一數據傳輸網絡平臺和統一軟件及數據倉庫平臺，需要從系統硬件結構、軟件配置等方面確保信息化礦山中的機電一體化各檢測、監測、監控子系統模塊的集成統一。通過統一數據傳輸模式、統一數據表達形式、統一數據處理格式和統一數據管理方式等，實現數據信息的相互集成共享，避免數據孤島出現，提高數據的綜合利用效率水平。

煤礦井下中的機電設備硐室、空壓風機房、中央供水系統、水泵房、膠帶、運輸帶、工作面等作業面上的無人值守，遠程監控，自動操作，是煤礦機電設備安全穩定生產急需解決的問題。當礦井工作面有人巡視的條件下，通過順槽遙控技術已是較為成熟的技術，但是發展無限遠程遙控依然還需要進一步加深研究。通過信息集成互相平臺的建設，可以對井下作業面上的機械設備、供電設備、運輸設備、供水設備、通風設備、采掘設備、檢測保護系統等系統信息的統一采集、集成統一，并可以結合視頻技術、3D GIS技術等，實現三維可視化直觀表達和智能運算分析[2]，形成礦井全過程的動態監測、控制、管理的集成一體化管理，有效提高礦井機電一體化系統的綜合運行安全可靠水平和生產管理的效率效益水平?；谛畔⒔换サ臋C電一體化集成自動化管理系統，其邏輯組成結構如圖1所示。

圖1是某煤礦機電一體化集成自動化管理系統的邏輯組成結構，其包含了環境監測分站（瓦斯、粉塵等）、中央變電所、采區變電所、中央泵房（供水系統）、采煤機、給煤機、通風系統、傳輸膠帶等子系統。通過工業現場總線，將底層（機電設備）的一體自動化操控保護系統與地面上的集控中心有機互聯，便于地面作業人員進行遠程運作管理和操控。通過大屏幕，工作人員可以可視化了解井下機電設備的實時運行工況狀態，便于其根據實際情況制定高效合理的調控策略，有效提高采煤作業的工作效率和作業安全。機電信息一體集成化，是煤礦機電設備研究發展的重要方向，同時也是一個不斷提高和深化的過程，需要在工作實踐中不斷優化改進。

3 結束語

煤礦機電一體化設備種類和性能的不斷完善，尤其是具有防爆性能的礦用傳感器技術的進一步提高，能夠檢測到礦井作業面上更多機電設備的運行工況狀態和周圍環境信息，增加了煤礦機電一體化產品的信息化、智能自動化、網絡集成化功能水平。結合PLC、變頻器、RFID、3D GIS、視頻監控等技術，建立信息交互的機電一體化集成自動化管理系統，可以實現對整個礦井作業面的全面、完整地信息采集、遠程傳輸、運算分析和智能決策生產，確保煤礦機電一體化設備系統功能的高效穩定發揮，提高工作面作業效率和安全水平。

參考文獻

篇2

一、機電一體化專業自動化生產線教學改革的目標

在一些與國防工業有關的院校中，為機電一體化專業的學生開設的核心課程是“自動化生產線的安置安裝和調整調試”，教授這門課程的教師所用的教學方法通常以學科體系為基礎，教學內容偏離實際運用，實際操作與理論知識的關聯很少，導致在相關工作崗位中出現了人才匱乏的現象，這樣的課程知識讓學生感到單調、籠統，進而對學習沒有了當初的向往和興趣。為了填補高技能崗位的人才缺失，現階段完成培養“工學結合”的機電一體化人才的目標后，就要改革從工作過程中得到的項目課程，高職院校要把培養的核心放在學生實踐能力的培養上，不斷加強學生的職業素養和能力，重新安排技能培養與理論教學的內容，建立以項目化為主導的，將理論知識與實踐操作相結合的教學方式。

二、機電一體化專業自動化生產線教學改革的內容

在進行項目化教學時教師要在工作的過程中開發教學的項目，在設計教學項目時要把基礎定在較經典的工作任務中。在教學過程中，教師要將課堂講解和學生的實踐操作結合在一起，改變傳統的教學方式，選擇課程時要以培養學生“自動化生產過程中的安置安裝、調整調試、維修保養”的這些能力為重點，并將這些安排成七個步驟。學生剛開始學習時要清楚自己的任務，在完成工作任務的時候需掌握理論知識并培養未來工作中必須具備的能力，利用課程當中涉及的教學項目，讓學生學習并熟悉自動化生產線安置安裝、調整調試、維修保養的知識技能。進行項目化教學的時候，教師必須要求學生掌握自動化生產線所涉及的電氣、氣動、機械等的安裝、試調以及相應程序的設計和試調，還要讓學生學會對機械故障的檢查和維修，對相關文件的編排和歸檔，通過這些加強學生的職業能力，例如動手操作能力、團隊合作能力、學習能力以及與人交往的能力。

三、機電一體化專業自動化生產線教學改革策略探究

現如今社會發展的愈來愈快，對每一個行業人才的要求愈來愈高，對機電一體化專業的自動化生產線人才的要求也不例外，因此，高職院校在對課程進行改革的時候，必須要做到“核心是改革，主導是創新”，確保教學的質量。

1.教學內容的設計符合機電一體化專業自動化生產線學生特點

院校在為機電一體化專業的學生開設自動化生產線的課時不能在一個基點上停滯不前，院校與教師要根據學生的思維進行教學，要運用靈活多樣的方法，針對學生的學習情況進行相應的教學；在教學中還要體現學生的主體地位，引導學生去學習，培養學生積極的學習態度，完美銜接所有課程，以課本為中心延伸教學內容，擴寬學生的視野，還要鼓勵學生自主創新。

2.提升學生理論與實踐相互為用的能力

機電一體化專業的學生需要有較強的實踐操作能力、在實踐過程中靈活運用理論知識的能力。從專業的要求來看，院校得把培養學生獨立完成任務的能力與動手操作能力作為目標，要為學生提供實踐機會，要求學生在實踐過程中運用理論知識、深入理解理論知識，讓學生在實踐過程中總結并積累工作經驗；給學生搭建平臺，組織及舉辦關于專業與職業的各類比賽，動員學生積極參加活動，讓學生在比賽過程中，提高學習效率。當機電一體化專業的學生在進行自動化生產的實踐時，教師要引導學生，讓學生獨立進行實踐操作，并讓學生獨立對相關設備進行保養與維修，若是有能力較強、知識學得較扎實的學生，教師就可以讓他們改造及研發其他相關的項目。

3.提升學生學習的主觀能動性和學習積極性

在以往的教學過程中，教師是課堂的主體，機電一體化專業的學生在學習自動化生產的時候幾乎沒有機會動手操作、實地鍛煉，教師在很多情況下只注重自己教的過程，忽視了學生的學習情況，導致學生在學習的過程中完全是被動的。目前有一種項目教學方法，這種方法指的是在教學之前先進行一項項目，后期再利用完整的項目對學生進行教學，換句話說就是教師對學生進行適當的引導把操作項目的事物交給學生。這樣既加強了學生的動手能力，又實現了在實踐中融入理論知識的目的。機電一體化專業的學生只有將傳感器、觸摸屏、伺服系統、變頻器、PLC等技術熟悉掌握并可以將這些技術融為一體時才算掌握了機電類的知識以及自動化生產的學習，在進行項目教學時，學生可以利用完成的項目深入理解自動化生產線中涉及的電氣原理，也能學到設計PLC程序的要領。

篇3

在當前的機電控制領域，機電一體化和自動化控制應用愈加廣泛，能夠有效發揮對機電產品質量的優化，切實提升生產效率，推動機電企業發展模式的改革，在根本提升行業智能化水平，促進整個經濟和社會的進步。為此，機電企業需要重視自動化和一體化新的發展形勢。本文闡述了機電控制系統和自動化控制技術的涵義，分析了自動控制技術在機電控制系統中的價值，與當前機電領域發展實際相結合，探討了機電一體化在機電控制系統中的應用方式，以期實現機電一體化的持續、長遠發展。

關鍵詞：

機電控制系統;自動化控制技術;一體化設計

0前言

隨著科技的不斷進步，自動化控制技術應用更加廣泛，在整個社會發展中必不可少。借助自動化生產控制技術，能夠實現生產規模的合理擴大，技術先進性突出。生產力的提升對機電制造業提出了了更高的標準和要求，需要滿足多層次機電標準，借助自動化控制系統，切實提升生產效率。因此，機電一體化發展迅速，在整個行業發展中意義重大。

1對機電控制系統和自動化控制技術涵義的闡述

1.1對機電控制系統涵義的分析

對于機電控制系統，主要是借助計算機進行生產程序的設置，實現對裝備的遠程控制，達到對生產過程的掌握，其主要特征是自動化、智能化和高效化。立足機電控制系統自身的性質，自動化是其突出的特點，與通信領域的能力進行結合，達到對整個過程的全面監控，同時，強化對細節的檢測，及時解決生產中的問題。立足機電工作人員，其智能化的特點能夠有效降低工作壓力，減少人工失誤，一旦遇到機械生產環境威脅，能夠借助智能機電控制系統對人的操作的替代，有力維護工作人員的安全。立足機電行業自身，在機電控制系統的應用下，整個行業更具整體性，能夠高效地提升生產效率，綜合控制能力得以增強。

1.2對自動化控制技術的闡述

自動化控制技術依賴的是控制裝置和控制器，先行進行生產程序的設定，在無需人力協助的情況下，遵守生產規程，與人力控制相比，其優勢十分明顯，如借助硬盤驅動，能夠實現伺服系統的精準定位，即使運行環境比較復雜，也能實現較為穩定的工作狀態。

2自動控制技術在機電控制系統中應用途徑的分析

2.1對自動控制技術在機電控制裝備中應用的介紹

對于自動控制而言，其核心和關鍵性的內容就是裝備和控制器，簡言之，就是如果需要進行裝備運轉速度的記錄，借助控制器測試就能夠實現。很多機電企業都關注新型自動控制技術的應用，例如，PLC技術。將控制器置于機電控制裝備中，能夠實現整個生產系統的有效合成，在生產監控中，能夠有效、快速地發現問題所在，防止出現較大程度的損失，實現了對產品的全面優化。在整個自動化進程中，控制器的作用是實現了對人工的替代，借助精密儀器，避免誤操作的產生。

2.2對自動控制技術在機電微型計算機領域的應用的介紹

這一應用主要是借助控制裝備實現模型的構建，通過微信計算機，實現對生產程序的有效控制，其優勢十分突出，首先，實現了對自動控制和機電規模管理的調整和協調，使得單元性的技術得到有效結合，生產價值巨大，產品科技含量提升，生產時間被顯著縮短，對產品使用壽命也產生了正面影響，給企業減少了相對一部分投入。立足這些優勢，需要研發人員不斷進行新機電模型的研發，切實滿足生產需要。其次，立足安全，將自動化融入微型計算機，對危險的感知和反應能力增強，能夠及時發現生產漏洞，有效控制機器的運行狀態，降低損失。再次，立足機電一體化，自動化技術為機電一體化奠定了技術基礎，主要體現在傳感檢測領域。

3對機電控制系統一體化設計的全面闡述

機電一體化設計具有較為廣泛的覆蓋領域，主要體現在機械、電子等領域，只有不斷強化機電一體化加工技術，才能實現對整個機電控制系統的完善，加快機電智能化發展進程。機電一體化的集點是網絡化、模塊化、智能化和微型化，尤其是模塊特征更加明顯。鑒于制造業的龐大規模，類型復雜，在進行機電一體化產生研發的時候，要注重模塊化，形成產品標準，注重新型機電產品的研發。微型化的特征主要立足信息技術的發展，不受時刻限制，較大程度地提升了機電一體化的影響力。

3.1對機電線路中一體化設計的分析

這一領域的設計主要體現在電子線路方面。傳統的機電控制中，實現了線路與裝備的隔離，設備運行中，很難實現對產品的全面、及時的了解，設備使用率不高。在應用機電一體化之后，微型計算機和控制器作用于系統，工作效率提升。在一體化設計中，產品質量被優化，工程流程被簡化，因此，機電企業需要重視引進，對傳統機電設備進行淘汰，發揮科技的力量，加快模塊經濟的發展。

3.2對機械裝置中一體化設計的介紹

對于機電控制而言，系統性突出，能夠實現對機械、控制、生產裝備的有效統籌，加快一體化設計，因此機電工程師需要平衡三者之間的關系，融入一體化設計理念。要善于運用創造性思維，深入進行探討，引進機電人才，重視實踐活動，營造協作氛圍，借用科技改變一體化模式，提升綜合實力。

3.3一體化設計在機電功能模塊中的發展

這一應用主要是指對整個機電控制系統和自動化控制技術進行統籌，將各個部分進行聯結，借助控制器實現對各個部分的控制。模塊一體化設計要立足整體，突破單一部分的功能，最大限度地發揮一體化的優勢。要立足企業實際，選擇最佳機電組合，最大限度地實現經濟效益。

4結束語

綜上，對于機電一體化而言，其是在機電控制系統和自動化控制技術相互融合的基礎上產生的，能夠有效實現對企業投資和收益的關系的調整，切實提升生產效率，推動智能化發展速度。因此，對于機電企業，需要重視研發機電一體化產品，加大信息使用，發揮自動化的優勢，促進經濟模式的轉變，節約投資，提升人員素質，強化人才建設，形成機電一體化的整體營銷戰略，樹立企業品牌。

參考文獻：

[1]王亞.機電控制系統的自動控制技術與一體化設計[J].科學大眾(科學教育),2015(03):178.

[2]王印束.基于動力傳動系統一體化的雙離合器自動變速器控制技術研究[D].吉林大學,2012.

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關鍵詞：機電控制系統 自動控制技術 一體化設計

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國經濟形式在不斷改革的新局勢下，國民生產力及其相應的生產技術也得到了發展，因此，生產制造領域的規模也隨之不斷地擴大，這樣以來自動化控制技術就得到了廣泛的應用，同時自動化控制技術也是當今人類科學技術發展的基礎。從目前的發展現狀來看，自動化技術的應用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動化技術愈來愈受到人們的重視。

1 機電控制系統與自動控制系統的概述

1.1 機電控制系統

機電控制系統是指沒有人為的因素，只是憑借一些設定好的程序代碼，讓各個部位的機器順利運轉。對于機電控制系統來講，整個系統中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機電控制系統的技術層面來講，機電控制系統的技術主要包括計算機、微電子等先進技術[1]?？偠灾?，在整個機電控制系統中涉及著許多先進技術，同時把這些技術有效地結合在一起，最后構成了一套完整的機電控制系統。當機電系統工作時，主要依靠遠程遙控來進行操作，操作人員只是利用計算機，在互聯網上對相應的控制系統進行遠程遙控即可。

1.2 自動控制系統

自動控制系統主要是依靠操作遠程控制器對整個系統進行控制，系統整個工作形式是按照事先設置好的程序來運行。自動控制的主要形式可以分為系統的速度控制、自我診斷、系統校正等，對于整個機電控制系統中的自動控制技術來講，自動控制系統是一個比較完善的應用系統，目前在科學技術領域受到了人們的廣泛關注。因為它可以有效地把各個子系統聯合起來，完成設定的工作任務，這也是自動控制系統中的主要技術。自動控制系統這一理論主要是由傳統控制理論和現代控制理論相互結合而產生的新理論。傳統控制理論主要是利用數學工具，計算傳遞函數，利用相關數據分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統中得以體現。而現代控制理論主要是以線性代數為數學工具，并在傳統的線性代數基礎上發生了一系列變化，首先線性代數主要是以矩陣及集合作為分析數據的依據，其次求解的狀態方程會在矩陣中表示出來，再構建相關的數據模型即可?，F代控制理論的主要優點是可以尋找出最優的控制系統、適應控制及隨機控制，控制目的也比較明確。

2 機電一體化設計構想

我國機械制造業在世界機械市場占據著巨大的份額，基于此，我國機械制造效率將面臨著嚴峻的考驗。隨著一體化制造理念的產生，機械制造業隨之也發生了重大的變革，利用機電一體化可以提高機械制造效率。所謂的機電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機電一體化為理論基礎，研究制造出了功能一體化的機械設備，最具有代表性的一體化設備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯合起來，這樣以來將會使得機電設備的功能更加強大。隨著科學技術的不斷發展，這個新理念也逐漸被各國科學家所認可，同時在此基礎上還對這一理念作出了合理的改進，隨后就形成了現在的機電一體化系統?？萍脊ぷ髡邔C電一體化系統進行的邏輯分析，他們表示目前機電一體化系統具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機械技術和自動化控制技術，這樣以來就可以優化機電一體化系統，使得整個自動化控制系統變得更科學、更人性化。在建立機電一體化系統時，工作人員先要對機電一體化系統有一個全面的認識，隨后按照相關的技術分析得出其方案的優缺點，再通過各種方案之間的對比選取一個比較合理的方案，確定方案之后還需要經過一段時間的實際應用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統能不能滿足工作需求，這還要看這個系統是不是實現了具體的目標，如果沒有完成設定的具體目標那么這個系統還需要完善[2]。

3 機電一體化的設計

3.1 設計構想

目前，我國的產生模式不斷地進行改革，政府部門開始重視科技創新的發展，機電一體化的設計思想也被人們廣泛應用到綠色化、網絡化及智能化的新興產業之中，從而代表著“中國創造”的機電一體化系統正在制造出高質量的產品。

3.2 設計方案

機電一體化的設計根本就是設計方案，制定一個科學的設計方案是一項非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎知識儲備，同時還需要豐富的工作經驗并且還要對機電產品技術、計算機技術、電力電子技術都要有一定的了解。

3.3 機電一體化共性關鍵技術

（1）機械技術。由于機電一體化技術主要是以機械基礎為根本點，主要是根據機械技術的發展而做改進，因此，機電一體化技術在機械工程領域受到了工作人員的青睞。機電產品的許多功能都是由機械技術所決定，并且與電子技術相結合，從而推動科學技術的發展[3]。在新的經濟發展格局下，隨著生產水平的不斷提升，對機械技術的發展提出了更高的標準。通過機電一體化領域的專家學者進行不斷地探索，我國現代機械發展水平得到了快速的提升。（2）對于計算機輔助技術來講。計算機輔助技術主要是對機電一體化系統中的信息數據進行全面的分析。主要是使用計算機來完成信息的交換及其數據分析運算。

3.4 產品的設計方法

（1）取代法是一種常見的設計方法，設計者們經常把電子線路取代為機械式控制機構，這是一種機械電子化的產品設計。比如：機械式調速機構和凸輪機構就可以用編程控制器或者微型計算機來代替，還可以替代液壓控制系統、氣動，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進開關、時間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個機械結構變得簡單，同時還可以提升產品的質量。按照這種方法所設計出來的產品與傳統方法設計出來的產品結構相似，這種設計方法簡單，可是依舊擺脫不了原產品的缺點，不利于產品的創新。（2）整體法。整體法可以讓生產出來的產品具有不錯的性價比，以便工作人員開發出更新的產品。當設計者利用整體法設計產品時，首先要把機械部分和電氣部結合在一起，隨后從整體上對改產品進行設計。比如：在電液比例控制系統中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當對伺服電動機設計時，定子繞組放置在機床導軌中這些都是采用了整體設計法。（3）組合法。這種方法主要是把產品的標準功能組合成為機電一體系統。比如：當把車床改造為數控車床時，首先購買一套車床數據設備、一套伺服動力系統、一整套位移測量設備及其主軸電機相配合變頻設備，利用這些設備就可以改造出一臺具備自動調速、自動給進，同時還可以完成多種切削的數控機床。利用組合法建立機電一體化，不僅周期很短、質量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產。

4 結語

機電控制系統自動化技術是由電子技術、計算機技術等多種科學手段相結合的一體化系統，這一系統的誕生有效的促進了我國生產力的發展。該文主要介紹了機電控制和自動控制系統，簡要的敘述了機電一體化這個新概念，并以這些為基礎簡要分析了三種機電一體化的設計方法。傳統的機械結構由電子系統代替，這樣以來完全實現了機電一體化、功能及模塊的相互結合，有效的提升了我國機電一體化的發展水平。

參考文獻

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關鍵詞：機電控制系統；自動控制系統；機電一體化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.151

0 前言

機電控制系統是制造業，特別是機械制造業順利完成相關項目的重要基礎和保障，而制造業的不斷發展對機電控制系統的結構、性能和作業精度等提出了更高的要求，傳統的機電控制系統已難以滿足產業進一步發展的需求。在此背景下，如何在了解機電控制與自動控制系統內涵的基礎上，加強對機電一體化產品的設計，已成為當前制造領域及有關專業人員需要著重開展的關鍵工作。

1 機電控制與自動控制系統概述

1.1 機電控制系統

機電控制系統是指，在無人參與的情況下，借助相關控制設備將設備機器按照事先預定的生產流程進行自動化設計，并采用全方位控制系統連接控制器與控制對象，從而完成規定的控制目標的系統。機電控制系統的核心，即控制，從技術角度來看，機電控制系統是通過借助傳感檢測、自動控制、伺服傳動以及集電極、微電子等相關技術來達到對設備遠程操控目的的綜合性技術系統。從控制形式來看，機電控制系統主要以遠程控制為主，即管理人員在異地或遠程也能夠借助計算機網絡實現對相關機械設備的控制[1]。但需要說明的是，在遠程控制過程中，若相關人員需要對系統的每個運行步驟進行控制，并在必要時實現隨時干預，此時，機電控制系統的控制形式即為保持型遠程控制，保持型遠程控制更有利于實現設備的實施、精確控制。

1.2 自動控制系統

自動控制系統，即在控制器的控制下，使被控對象按照事先預定的原理實現自動規律性運行的系統。以控制內容為依據，可將自動控制系統劃分為速度控制系統、高精度控制系統以及自診斷控制系統和自適應控制系統等。自動控制系統的核心技術主要體現在其自身的實用性方面，即通過協調機械和電器的各個部分從而確保其能夠順利、高效地完成預先設定的內容。

2 機電一體化設計的基本思路

現階段，我國已成為世界制造業大國，而市場經濟的不斷發展和產業結構的逐漸調整使得業內對機電一體化產品設計、交易和運用的呼聲越來越高。目前，機電一體化已成為了一門新的學科，其要求相關設計人員在對產品進行設計時，應對產品的功能、結構進行全面、系統的分析，并結合具體的分析結果設計出與理想預期相符合的機電一體化產品。從系統層面來看，應確保所設計的機電一體化系統兼具模塊化、智能化、網絡化以及微型化和人格化的特點，提高所設計系統的各項技術性能[2]。具體來說就是，通過將機械技術、自動控制技術和微電子技術等相關技術進行有機結合，并通過對各模塊單元的合理配置，使系統能夠實現所要求的各項功能。

3 機電一體化產品的設計方法

3.1 以電子線路取代機械控制機構

對傳統的機電控制系統進行分析可知，其相關控制大都是以單一機械控制結構為依托的，對于機電一體化產品的設計，可引入電子線路對此種機械控制機構予以改進，從而改善系統整體的機械運行過程，獲取預期的控制效果。具體方法如下：（1）采用可編程控制器或利用微型計算機，將電子線路與系統固有的機械控制結構有機結合；（2）引入變速機構、凸輪，使其代替系統中原有的插銷板和步進開關等傳統接觸式控制器，從而完成電子線路對機械控制接口的取代，在簡化機械結構的基礎上，提高機電一體化產品的性能與質量。

3.2 電子與機械部分的有機整合

電子與機械部分的有機整合是機電一體化產品設計的另一主要方法。對機電一體化設計進行分析可知，設計過程中最為關鍵的步驟則為打破產品傳統原有的設計模式，從而提高控制系統的控制精度和運行效率。但需要說明的是，一體化設計過程中，同產品本身相關的原理并未發生改動，而相關設計也只是為了提高產品自身的質量和性能，即實現電子技術和機械技術的有機整合，使二者成為不可分割的整體，共同完成相關控制工作。以電液比例控制系統為例，可將液壓閥同比例電磁鐵進行整合，使二者共同構成一體化比例閥，而這一整合設計的設計理念便是機電產品的一體化設計理念[3]。

3.3 相關功能模塊的整合

在對機電一體化產品進行設計時，采取相對簡單的機械構件與電子線路整合方法若不能達到預期設計效果，相關設計人員還應對系統的各個功能模塊予以整合，從而在確保各模塊功能得以順利實現的基礎上，使各模塊共同構成一體化的機電系統。例如，數控車床采用的便是各部分功能模塊相整合的設計方式。首先，應對可供車床使用的專用數控裝置以及伺服驅動裝置和其他相關機械裝置的種類、功能進行明確和劃分，并予以采購；其次，將所采購的各部分模塊裝置進行整合，最終設計出集各個功能模塊于一體的數控車床，確保其相關切削任務的順利完成。由此，各部分功能模塊通過整合既能夠確保機電一體化產品的質量，同時，又能夠節省設備生產費用，有效提高了機電一體化產品的技術經濟性。

4 結論

本文通過對機電控制系統與自動控制系統的相關概念進行闡述和分析，并結合機電一體化系統設計的基本思路，分別從以電子線路取代機械控制機構、電子與機械部分的有機整合和相關功能模塊的整合等方面對機電一體化產品的設計方法做出了系統探究。研究結果表明，通過機電一體化設計，能夠有效提高機電控制系統和自動控制系統的整合效果與控制精度，對于提高系統作業效率和促進制造產業的健康、穩定發展具有重要的作用和意義。

參考文獻：

[1]黎洪洲.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].信息系統工程，2013，08（15）：36-37.