于建立，張占福

（石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北　石家莊　051132）

工程技術(shù)

機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)探討

于建立，張占福

（石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北石家莊051132）

通過對機(jī)電一體化中電機(jī)控制原理進(jìn)行分析及其保護(hù)措施進(jìn)行探討，得出：電機(jī)是機(jī)電一體化中重點(diǎn)組成部件，是保障機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。并提出了對電機(jī)控制的保護(hù)理念。

機(jī)電一體化；電機(jī)控制；保護(hù)；探討

引言

機(jī)電一體化技術(shù)也叫機(jī)械電子技術(shù)，是電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。目前，機(jī)電一體化技術(shù)在不同生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，在煤礦機(jī)械產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。機(jī)電一體化主要發(fā)展的方向是自動(dòng)化與智能化，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化機(jī)械技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。該種技術(shù)是將電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及液壓技術(shù)充分融合，對煤礦的機(jī)械性操作具有更加實(shí)用性的意義。

1　機(jī)電一體化電機(jī)控制

1.1控制系統(tǒng)原理分析

對機(jī)電一體化中的電機(jī)控制原理進(jìn)行分析，以礦井提升機(jī)機(jī)電一體化電機(jī)控制為例，探究電機(jī)控制的作用。在礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)中，其核心的控制裝置就是西門S7-300PlC，該控制系統(tǒng)能夠?qū)μ嵘龣C(jī)整體系統(tǒng)控制，對所有的從屬系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行收集。在該系統(tǒng)中，PLC系統(tǒng)通過對高速計(jì)算模塊的計(jì)算，對編碼器傳輸過來的信號進(jìn)行處理。PlC處理信號的形式分別為繼電器接點(diǎn)輸出、過卷位置控制信號。在該控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的測速，從根本上保證了提升機(jī)系統(tǒng)的高度安全性［1］。

實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的收集，首先需要對全廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，其次，在數(shù)據(jù)支持下，進(jìn)行算術(shù)以及邏輯運(yùn)算，對系統(tǒng)中相應(yīng)的電氣設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行直接控制。當(dāng)提升機(jī)的司機(jī)發(fā)出指令時(shí)，控制系統(tǒng)首先需要根據(jù)線路中提升種類、當(dāng)前位置等數(shù)據(jù)的自動(dòng)判斷提升方向，向電氣傳動(dòng)裝置發(fā)出開車控制信號，在實(shí)際的提升環(huán)節(jié)中，控制系統(tǒng)還需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算，進(jìn)而能夠自動(dòng)的完成提升機(jī)的加速、減速以及停車的全過程。

1.2控制系統(tǒng)在礦井中的應(yīng)用

采煤中的機(jī)器就是電牽引采煤機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，實(shí)際工作效率較高。它是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中的典型代表，最早研制出的交流變頻調(diào)速M(fèi)G3442PWD型電牽引采煤機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。它的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較簡單，不僅質(zhì)量小，而且規(guī)格也適中，實(shí)際的傳送效率能達(dá)到99%，與液壓牽引采煤機(jī)相比具有性能上的優(yōu)勢。

電牽引采煤機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)更加可靠，在相同運(yùn)行環(huán)境中，它能夠減少機(jī)械設(shè)備維修的次數(shù)，不僅較少企業(yè)費(fèi)用投入，而且無形中增加了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。電牽引采煤機(jī)作業(yè)時(shí)間一旦增長，除了整流子和電刷有少量的磨損外，其他元件完好無損，由此可見，基于機(jī)電一體化技術(shù)的電牽引采煤機(jī)工作上可靠性較高，靈敏度較高，并且具有較好的動(dòng)態(tài)性能，電力控制系統(tǒng)能夠及時(shí)的調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，防止采煤機(jī)超載。能夠適用于大傾角的煤層中，牽引電機(jī)中軸端裝有制動(dòng)器，在傾角煤層中不需要安裝防滑裝置［2］。

2　機(jī)電一體化電機(jī)保護(hù)

2.1保護(hù)中裝置存在的問題

在機(jī)電一體化中，對于電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，實(shí)際上是對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)與保養(yǎng)。電機(jī)能否節(jié)能以及設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行，是機(jī)電企業(yè)必須要考慮的問題。電機(jī)保護(hù)中存在著一些問題，例如在井下的電機(jī)控制保護(hù)設(shè)備中，鼠籠式異步電機(jī)的故障出現(xiàn)頻率比較高，占據(jù)了電機(jī)故障中的一大部分。針對井下電機(jī)的控制與保護(hù)而言，具有可靠的控制保護(hù)裝置，是實(shí)現(xiàn)礦井工作安全的基礎(chǔ)。

電機(jī)保護(hù)的原理比較簡單，一般情況下，就是電磁原理、電熱原理。當(dāng)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過熔斷器對電機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)，或者也可采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。這些技術(shù)在對于機(jī)電一體化中電機(jī)保護(hù)起到了重要的作用。隨著機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化程度逐漸增加，電機(jī)設(shè)備的運(yùn)用程度逐漸增加，電機(jī)在使用環(huán)節(jié)中，不合理的啟動(dòng)的時(shí)間、電壓以及設(shè)備開關(guān)等狀態(tài)下，對機(jī)器的損壞率提升。針對這樣的問題，電機(jī)設(shè)備研究人員，需要對電機(jī)所出現(xiàn)的比較常見問題進(jìn)行調(diào)查，并注意以下問題：

1）在電機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要對電機(jī)的后期維護(hù)問題進(jìn)行綜合分析，做好電機(jī)維護(hù)計(jì)劃。

2）對電機(jī)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，將保護(hù)裝置進(jìn)行創(chuàng)新［3］。

3）在實(shí)際的設(shè)備機(jī)電一體化運(yùn)行中，引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)字設(shè)備，采取數(shù)字化的監(jiān)管模式。

2.2保護(hù)裝置未來發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化中電機(jī)的保護(hù)裝置，在科技高速發(fā)展的未來社會中，具有更多功能、更高效率、更高可靠性，向著科技自動(dòng)化方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在未來電機(jī)保護(hù)方面發(fā)展趨勢主要有以下方面：

1）集成化與創(chuàng)新性。與機(jī)電一體化設(shè)備生產(chǎn)相關(guān)的生產(chǎn)廠家眾多，由于研制標(biāo)準(zhǔn)接口的機(jī)電一體化單元模塊，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。而集成化模塊的發(fā)展是在原有電機(jī)基礎(chǔ)上，對機(jī)電一體化電機(jī)功能進(jìn)行拓展，不僅便于用戶使用，還實(shí)現(xiàn)了設(shè)備應(yīng)用的不斷更新。

2）智能化。機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化。不僅在電機(jī)保護(hù)方式，在其他領(lǐng)域中，智能化也依然是機(jī)械技術(shù)的重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代機(jī)械控制理論中，隨著人工智能、模糊數(shù)學(xué)等都融入到了機(jī)電一體化的生產(chǎn)中，電機(jī)控制與保護(hù)所能夠?qū)崿F(xiàn)的控制目標(biāo)更加的精確。

3）機(jī)電一體化在電機(jī)控制與保護(hù)中的應(yīng)用，是控制技術(shù)與微電子技術(shù)之間的相互融合，同時(shí)也是多種高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，在機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)中，充分利用光學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，能夠產(chǎn)生很多附加價(jià)值。此外，機(jī)電一體中的系統(tǒng)化主要采用了開放式的總線結(jié)構(gòu)，隨著科技領(lǐng)域不斷拓展，系統(tǒng)化中實(shí)現(xiàn)了多子系統(tǒng)綜合控制與管理的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及。對于機(jī)電一體化電機(jī)控制與保護(hù)來說，基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督、遠(yuǎn)程控制。

3　結(jié)語

以礦井提升運(yùn)行為例，對電機(jī)控制的原理進(jìn)行分析，并提出電機(jī)控制與保護(hù)理念。隨著科技不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)水平的提升，對我國機(jī)電一體化發(fā)展帶來優(yōu)勢。機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化程度逐漸增加，電機(jī)設(shè)備的運(yùn)用程度逐漸增加，電機(jī)在使用環(huán)節(jié)中，不合理的啟動(dòng)時(shí)間、電壓以及設(shè)備開關(guān)等狀態(tài)下，對機(jī)器的損壞率提升。為此，需要對機(jī)電一體化中的電機(jī)進(jìn)行控制與技術(shù)保護(hù)。

［1］滕明建.思考機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)［J］.電子制作，2013（5）:199.

［2］董麗娟.論機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（5）:109.

［3］王曉輝.淺談機(jī)電一體化應(yīng)用中的電機(jī)控制與保護(hù)［J］.機(jī)電信息，2012（12）:179-180.

（編輯：苗運(yùn)平）

M otor Control and Protection of the Mechatronics

Yu Jianli，Zhang Zhanfu
（Shijiazhuang Railway Institute Quartet College，Shijiazhuang Hebei 051132）

Through the analysis of mechanical and electrical integration of motor control principle and mechanical and electrical integration ofmotor control and protectionmeasureswere discussed，it is concluded that:themotor is the key components inmechanical and electrical integration，is the foundation of security electromechanical integration implementation.And put forward the idea ofmotor control and protection.

mechatronics；motor control；protection；discussion

TM301.2

A

2095-0748（2016）11-0071-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.30

2016-04-28

于建立（1985—），男，河北石家莊人，本科，助理工程師，研究方向：自動(dòng)化。