机电控制系统下的自动控制一体化设计

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摘要:机电控制系统在工业生产中应用极为广泛，极大地提升了工业生产效率，但是随着社会的发展以及科技的进步，传统的机电控制系统已经难以有效满足现代化工业生产的需要，机电系统需要向智能化、一体化、自动化的方向发展，不断提高控制精度。主要分析机电控制一体化、自动化系统的基本构成，并探讨机电控制系统自动控制一体化设计。

关键词:机电控制系统;一体化;自动化;设计;系统构成

引言

机电控制系统的应用使得整个行业呈现高效化、整体化的发展趋势，技术上的优势不仅提升了生产效率，降低了生产成本，同时也减少了工作人员的工作量以及人为操作造成的失误。依托计算机对机电设备实施远程操控，可以代替工作人员完成部分具有危险性的工作，确保工作人员的人身安全，同时还能对生产过程实施实时监控，一旦出现突发状况可以及时作出应对，避免造成事故。总体而言，机电控制系统的自动化以及一体化的发展，对于工业发展具有极大的积极作用。

1机电控制系统自动控制一体化设计的基本方法

1.1组合法

组合法主要指的是先设计系统的各个模块或者单元，然后将各个模块或者单元进行组合，进而构成一个整体系统。为了有效确保系统各个模块的质量，同时降低成本，在设计时要注意行业发展动态以及市场情况，运用多种组合方法进行系统设计，从而实现最优设计。

1.2整体法

整体法是以系统整体为出发点，关注系统整体的性能，从而确保系统各个模块相互协调配合，使系统硬件与软件设施有机融合，构成1个可控的整体系统［3］。采用整体法，可以突破固有的设计理念，最大限度地契合行业发展趋势，满足生产需求。

1.3取代法

取代法指的是在系统设计过程中将原有的某些构件进行替换，以提升系统的整体性能，比如以电子线路替代机械控制线路，采用灵敏性较高的电子元件和线路，可以有效提升系统的控制精度，相较于机械控制线路，不仅系统性能明显提升，同时也能降低系统整体造价。

2自动控制一体化的机电控制系统基本构成

机电控制一体化、自动化控制系统主要由2部分构成，即系统硬件与系统软件，二者是系统的核心构成部分。

2.1系统硬件

2.1.1单片机单片机是机电控制系统不可或缺的元件之一，其可靠性高、适用性高，在机电控制系统中广泛应用。将单片机中的各个构件与总线进行连接，可以避免过多地占用用户资源，即使用户对硬件设施进行调整，也可以利用串行口执行系统仿真，确保系统的正常运行。此外，单片机的储存量也比较大，可以支持系统正常运行，可靠性较高。

2.1.2A/D模数转换器利用A/D模数转换器可以实现串行控制，主处理器与外围的串行口可以通过A/D模数转换器串行的输出端进行数据的传输，并且可以在外界对A/D模数转换器施加差分高阻抗基准电压，可以有效简化比率的转化过程，大幅提升转换效率。此外，A/D模数转换器的接口也比较简单，可以直接与单片机进行连接。通过单片机与A/D模数转换器对连接，确保系统运行的可靠性。

2.1.3电路设计在机电控制系统中，传统机电控制系统主要是利用IC元件处理传感信号，但是IC元件只能完成对电压信号的处理，无法对电流信号进行处理，因此，在机电一体化、自动化控制系统设计中需要加入转换电路。一般采用的主要是电压调节器，当电流信号经过电压调节器时，其可以将电流信号转化为电压信号，便于IC元件对其进行识别以及处理［1］。如当4mA电流经过电压调节器时可以将其转化为0V的电压值，通过电压调节器的信号转化，IC元件可以准确进行识别，并驱动系统运行。

2.2系统软件

2.2.1调节软件在系统软件设计方面，需要综合考虑系统应用的实际情况，可以在程序当中提前设置好时间组，这样利用键盘即可进行调用，更加方便快捷［2］。如可以将非编码键盘分为3类:停止键、档位键以及启动键。操作人员通过键盘按键即可操控机电设备。启动键可以让系统进入运行状态，档位键可以调节运转速度，而停止键可以使系统停止运转，但是保持开机状态，随时可以重新启动。

2.2.2工作软件工作软件主要是针对工作人员。根据机电控制系统的实际需要，添加相应的工作软件，便于工作人员对设备进行操控，重点在于提升控制精度以及系统控制的自动化程度。如信息采集软件、信息处理软件以及驱动软件等，以计算机为核心，可以实现对机电设备的自动化、一体化控制。

3基于机电控制系统自动控制一体化设计的关键点

3.1任务录入功能

任务录入功能是系统流畅运行的关键，在长期的实践过程中，技术人员总结出了自然语言表达这种录入方法，其适用性比较强，符合人类的操作习惯以及思维模式。但是在实际应用过程逐渐发现，不同的设计人员在语言表达方面存在一定的差异，缺乏规范化和标准化，因此，系统在运行过程中，易出现失误。鉴于此，为了确保系统指令的准确性，需要以自由格式文本作为主要的任务录入手段，并提供一些固定的格式作为自由文本的补充，确保系统指令的准确性，保障系统流畅运行。所以在任务录入功能的确定上，一定要保证合理性与可靠性。

3.2传感设备的选择

在机电控制系统中，传感器是核心元件之一，通过传感器可以获取目标设备的运行动态，并且可以通过对数据的分析获取设备运行的规律，便于工作人员及时了解设备运行状况。目前，传感器逐渐向信息化、数字化以及网络化发展，在机电控制系统中发挥着重要作用，在选择传感器设备时，需要根据机电控制系统的实际需求合理选择［4］。传感器的选择一定要对软件及硬件进行综合的分析。目前，传感器主要分为绝对型以及增量型2种，以增量型为例，增量型传感器主要是获取设备的位移信息，测算设备的位移速度，其基本原理是通过光电转化，将主轴内的信号转化为脉冲信号，通过脉冲信号获取设备总位移量，进而测算位移速度。

3.3PLC的应用

PLC可以通过内部存储的程序实现对目标设备的控制，在获取到系统的指令后，通过编程操作执行系统指令，控制设备完成相应的动作［5］。PLC可以执行包括逻辑运算、计数定时以及顺序调整等多种系统指令。并且PLC的抗干扰性能优良，在恶劣环境下可靠性较高，因此，极为适合工业生产环境，并且操作比较便捷，操作人员通过PLC的编程程序即可实现相应的控制操作。

4结语

机电控制系统自动控制一体化设计需要考量多方面的因素，根据实际情况，可以采用组合法、整体法及取代法进行设计，确保各个子系统以及模块相互协调配合，在控制系统整体造价的基础上实现最优化设计。设计人员要勇于突破传统，积极创新，有效提升系统的自动化、智能化程度。

参考文献:

［1］马荣鸿，李清坤，袁俊川．机电控制系统自动控制技术与一体化设计［J］．电子技术与软件工程，2016(24):140．

［2］马逸然．基于智能技术的电气自动化控制系统［J］．电子技术与软件工程，2017(10):142．

［3］唐元恒，张玎，王占勇，等．PLC技术及其在机械电气控制装置中的分析［J］．电子世界，2017(9):133．

［4］许斌．传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用［J］．科学技术创新，2017(2):137．

［5］王朋宇，焦海峰，张清妹，等．浅析电气工程及自动化控制系统的应用［J］．中小企业管理与科技，2019(14):165－166．

作者：王艳蓉 周小琴 杨艺 单位：陕西广播电视大学中德机电工程学院