摘 要：近年來，國家經(jīng)濟和科學技術的高速發(fā)展使得機電控制系統(tǒng)自動控制技術得到了更大的推廣和普及，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。本文基于機電控制系統(tǒng)自動控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀，從機電控制系統(tǒng)的含義與控制方法理念著手，重點介紹了現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品的理念和設計思路，討論了機電控制系統(tǒng)與機電一體化產(chǎn)品設計方法和方案，并提出了一些觀點和建議供以參考。

關鍵詞：機電控制系統(tǒng) 機電一體化 設計方案

隨著現(xiàn)代技術水平越來越高、生產(chǎn)力也日益提高，機電控制系統(tǒng)的用途已經(jīng)越來越廣泛，成為現(xiàn)代科技水平發(fā)展的一個標志性技術。控制系統(tǒng)的自動控制技術在各行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代作用。根據(jù)我國可持續(xù)發(fā)展的國情和大眾需求，在發(fā)展機電一體化技術的同時，更重要的應體現(xiàn)出人性化、綠色化、智能化，既滿足生產(chǎn)要求又達到了保護環(huán)境的目的。

一、一體化設計理念

機電一體化是由日本率先研發(fā)提出的，我國從初步探索到現(xiàn)在已經(jīng)蓬勃發(fā)展。作為一個學科、一個專業(yè)，它要求設計者們對機電產(chǎn)品進行設計規(guī)劃時，就把產(chǎn)品當做一個完整的自動控制系統(tǒng)進行分析，把機械、電子、自動控制加入進去以后完成的產(chǎn)品就是一個機電一體化的機電控制系統(tǒng)。為了響應我國可持續(xù)發(fā)展的國情，在設計的過程中需要對產(chǎn)品進行不斷完善和補充修改，最終形成一個能夠高效運行并完成任務的系統(tǒng)，同時讓該產(chǎn)品具有智能化、模塊化網(wǎng)絡化、微型化、綠色化和系統(tǒng)人格化等特點，這是我國目前機電一體化產(chǎn)品的設計目標。

二、機電控制系統(tǒng)自動控制技術

在現(xiàn)有的科學技術里，所謂機電控制系統(tǒng)是指在無人控制的情況之下，利用自動控制設備，讓生產(chǎn)設備或者機器按照預先編輯好的程序進行動作，還可以利用通訊設備組成一個完整的工作系統(tǒng)，實現(xiàn)特定的任務要求。控制是該系統(tǒng)的最重要組成部分，它運用了計算機信息技術，電力電子、通信等相關領域的技術，各技術之間相互兼容，它的系統(tǒng)是伴隨著計算機與軟件技術的發(fā)展開發(fā)而來的，目前已經(jīng)被廣泛應用到航空航天等高端技術領域。機電控制系統(tǒng)不需要工作人員太多的參與，它是按照已經(jīng)設計完成的方式運行，把控制系統(tǒng)的特定裝置連接起來，完成生產(chǎn)任務。

機電控制系統(tǒng)里最主要的組成是控制方面。而從技術層面看，機電控制系統(tǒng)是單片機技術、電力電子技術、電機拖動技術、通信與信息技術等技術的結(jié)合體，而且這些技術并非是孤立的，而是這些技術互相結(jié)合、互相利用的綜合性技術，并將這些技術整合而成，包括自動控制技術、傳感器技術、通信與信息技術、伺服變頻技術。機電控制系統(tǒng)的發(fā)展其實是依靠微機系統(tǒng)的飛速發(fā)展，以及相應的軟件開發(fā)技術配套使用而慢慢發(fā)展的。

此外，機電控制系統(tǒng)可以用來生產(chǎn)制造的遠程控制，實現(xiàn)異地生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)督控制。技術管理工作人員利用計算機網(wǎng)絡在異地進行撥號，控制與被控制的雙方經(jīng)過網(wǎng)絡連接來控制計算機，在計算機網(wǎng)絡平臺上進行遠程控制業(yè)務。遠程控制分為保持型與完成型控制系統(tǒng)：保持型與遠程控制是指工作人員對控制的每個環(huán)節(jié)都給予高度的關注，在必要的時候?qū)ζ鋵嵤└深A;完成型是指在系統(tǒng)運行中，人機可以實現(xiàn)互動，因此又被叫做人機互動型控制系統(tǒng)。

機電控制系統(tǒng)的發(fā)展趨向于無線遠程異地控制，可以使系統(tǒng)操作人員利用以太網(wǎng)絡或者其他通信網(wǎng)絡連接控制系統(tǒng)，實現(xiàn)本地上位機的計算處理去控制異地的智能機電控制系統(tǒng)。在已經(jīng)實現(xiàn)的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，其中的一種系統(tǒng)是需要操作技術人員不斷進行監(jiān)控運行，且如果系統(tǒng)發(fā)生情況，則需要人員及時處置以恢復系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，這樣的系統(tǒng)我們稱為保持型遠程控制。還有一種系統(tǒng)是不需要技術人員實時進行監(jiān)控操作的，只需要等到該系統(tǒng)運行完成以后，通過網(wǎng)絡向技術人員通告，這樣的系統(tǒng)我們稱為完成型控制系統(tǒng)。如果系統(tǒng)在進行的過程中，技術人員與系統(tǒng)可以實時進行通訊，則技術人員可以監(jiān)控操作，也可以讓系統(tǒng)自動運行，這樣的系統(tǒng)我們稱為人機交互型控制系統(tǒng)。

三、機電一體化的設計方法

機電一體化的產(chǎn)品設計在設計過程中需要非常高的準確度，機電控制系統(tǒng)的任務實現(xiàn)必須依靠機械和電子的相互協(xié)調(diào)才可以實現(xiàn)。設計開發(fā)的過程要兼顧該產(chǎn)品的成本、準確度、市場的需求等多個因素。

機電一體化的控制系統(tǒng)設計一般需要經(jīng)過兩個過程，開發(fā)階段和產(chǎn)品試運行階段：開發(fā)階段的任務是達到設計目標，而產(chǎn)品試運行階段的任務是對產(chǎn)品進行修改，讓該產(chǎn)品更加適應和滿足客戶的需求。對機電一體化的產(chǎn)品設計，我們認為可以采取以下幾種方法：

1、利用電子控制代替機械結(jié)構(gòu)控制。如果采用單獨的機械結(jié)構(gòu)，則采用的控制方式一般是簡單的機械控制結(jié)構(gòu)，如果采用機電一體化產(chǎn)品的設計，則可以使用電子電氣控制對簡單機械控制進行改進，這樣可以改變機械運行過程，還可以實現(xiàn)預期目標。首先可以使用可編程控制器件或者單片機控制器件，將電子控制與機械控制相結(jié)合，其次可以使用變速器件替代機械控制中的接觸器等老式控制方式，這種設計理念，不但可以整體提高設計產(chǎn)品的性能，而且可以提高該產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)機電一體化的設計理念。

2、讓電子控制部分與機械控制部分結(jié)合。機電一體化產(chǎn)品的設計過程中，非常重要的一步就是改變原先舊的產(chǎn)品設計理念，打造一種全新的設計思路。而實現(xiàn)產(chǎn)品功能的原理性東西沒有動，只是采用一個新的方法創(chuàng)造該產(chǎn)品，也就是讓電子控制部分與機械控制部分完美結(jié)合，兩者成為一個不可分割的有機整體。

3、功能模塊的整合。如果在設計過程中發(fā)現(xiàn)機械控制與電子控制的結(jié)合沒有實現(xiàn)需要達到的功能，就需要采取別的方法，就是對產(chǎn)品中的各個功能性的模塊進行功能性整合，讓它們成為一個有機整體，構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)是一個由多種模塊構(gòu)成的大綜合系統(tǒng)，從而實現(xiàn)客戶或者設計者的預期目標。現(xiàn)在所使用的數(shù)控機床就是這種設計方法的一個很好例子，在設計時，購買好供機床裝備的電子電器模塊，包括伺服模塊、電機模塊、CNC模塊等和各種機械模塊裝置，再對這些模塊進行有機整合，使之成為一個可靠的數(shù)控機床機電一體化產(chǎn)品。這樣的設計方式不僅節(jié)約了設計時間和設計成本，而且方便維修和管理。

結(jié)束語

綜上所述，機電控制自動化控制技術通過將大量的前沿技術進行了整合實現(xiàn)最優(yōu)控制，在滿足大眾需求的同時對于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展也起著至關重要的作用。在產(chǎn)品設計和開發(fā)的基本要求滿足的同時將技術的運用轉(zhuǎn)化成著顯著的社會和經(jīng)濟效益，將成為未來機電一體化的普遍發(fā)展趨勢。

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作者簡介：李鑫洋（1991—），性別男，民族漢，籍貫遼寧遼陽，職稱無，學位無，研究方向機電一體化技術，畢業(yè)院校：北京信息科技大學。