機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的可靠性分析

吳曉莉

【摘 要】機(jī)電一體化也就是把電子技術(shù)融合到機(jī)械之中，主要涵蓋有信息的處理功能、動力功能以及傳播控制功能等等，換句話來說也就是把機(jī)械裝置和電子技術(shù)相互融合在一起。當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步使得該技術(shù)被應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域之中。基于此，本文主要探討了機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;控制系統(tǒng);可靠性

引言

機(jī)電一體化的效果得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，同時(shí)任何技術(shù)的發(fā)展都是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，存在問題是在所難免的，只要我們能夠正視機(jī)電一體化中存在的問題，降低事故的發(fā)生率，確保機(jī)電一體化應(yīng)用的安全性，就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化的長久發(fā)展。

1機(jī)電一體化技術(shù)的概述

機(jī)電一體化也可以稱為機(jī)械電子技術(shù)，從國外逐漸傳遞到國內(nèi)，它是機(jī)械工程與自動化技術(shù)相結(jié)合后的產(chǎn)物。因此可以說機(jī)電一體化技術(shù)既離不開機(jī)械工程技術(shù)作為載體，也離不開自動化技術(shù)將其升華。雖然機(jī)電一體化技術(shù)所結(jié)合的技術(shù)種類比較清晰，但是該技術(shù)所涵蓋的領(lǐng)域卻十分廣泛，除了依靠機(jī)械工程技術(shù)和自動化技術(shù)以外，要想達(dá)到真正的自動化目的還要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電子信息技術(shù)，近年來，人工智能技術(shù)也快速興起，有關(guān)于人工智能技術(shù)研究成果頻出，因此機(jī)電一體化技術(shù)的下一發(fā)展階段必將結(jié)合人工智能技術(shù)。

有關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的機(jī)械設(shè)備距離人們的生活并不遙遠(yuǎn)，除了工廠和農(nóng)場中的機(jī)械設(shè)備以外，汽車中的安全氣囊、防滑剎車系統(tǒng)以及自動售票機(jī)都應(yīng)用到了機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是由：機(jī)械技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、接口技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動控制技術(shù)等等許多高新技術(shù)組合而成的^[1]。

2機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

在現(xiàn)代工程項(xiàng)目施工中，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用水平，以成本工程施工是否合理的重要依據(jù)。在未來科技的進(jìn)步中，工程機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)將得到不斷的發(fā)展，電子控制機(jī)械將成為未來工程機(jī)械的主流，其功能將更加強(qiáng)大，所適用的范圍更加廣泛，而機(jī)械的復(fù)雜程度也將越高，這也對整個(gè)機(jī)電一體化行業(yè)提出了新的要求。由此可見，應(yīng)用機(jī)電一體化的工程機(jī)械，具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括在節(jié)省能源上，提高生產(chǎn)效率、減少能耗;工程質(zhì)量上，保證施工質(zhì)量、提高精確度;性能上，更加趨于穩(wěn)定、安全、方便可靠;智能化方面，能自動監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、故障預(yù)警、報(bào)警^[2]。

3提升機(jī)電一體化控制系統(tǒng)可靠性的措施

3.1定期對其設(shè)備進(jìn)行檢修

電機(jī)是機(jī)電一體化應(yīng)用中提供動力的裝置，這也就說明電機(jī)會長期處于高負(fù)荷的工作狀態(tài)中，在這樣的工作強(qiáng)度下，對電機(jī)的磨損消耗很大。磨損的產(chǎn)生會導(dǎo)致電機(jī)處于異常的工作狀態(tài)，加大了發(fā)生生產(chǎn)事故的幾率，所以需要定期的對系統(tǒng)內(nèi)的電機(jī)進(jìn)行全面的檢查。包括電機(jī)，傳導(dǎo)軸承和其他的制動部件等等，對需要修理的部件進(jìn)行維護(hù)，對損耗嚴(yán)重的部件進(jìn)行更換，確保能夠排除所有可能導(dǎo)致電機(jī)工作異常的因素。

在電機(jī)停運(yùn)后首先要進(jìn)行外殼清掃，接線盒清掃，對斷路器和接觸器等進(jìn)行檢查;在準(zhǔn)備工作完成后首先進(jìn)行電機(jī)的解體和抽轉(zhuǎn)子，在清理檢查的過程中，要根據(jù)檢修記錄卡的要求將本次檢查數(shù)據(jù)和上次檢修結(jié)果進(jìn)行對比，確認(rèn)零件是否有惡化的趨勢，隨后進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，通過試驗(yàn)后將所有的零件重新組裝，試轉(zhuǎn)后確認(rèn)無誤方可結(jié)束本次的檢修工作^[3]。

3.2保證電機(jī)的作業(yè)環(huán)境

保證電機(jī)的作業(yè)環(huán)境，有利于電機(jī)控制和保護(hù)工作，也是相關(guān)工作的最佳途徑。有些作業(yè)環(huán)境相對惡劣，由于長期的通風(fēng)不暢，會導(dǎo)致惡劣環(huán)境下有大量灰塵的堆積，這種情況下會導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部堆積灰塵，在電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)的散出，嚴(yán)重的阻礙電機(jī)輸出效率;由于有些工作環(huán)境比較復(fù)雜，想要對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和維護(hù)的難度較大，因此需要改善作業(yè)環(huán)境來保證電機(jī)控制，保護(hù)工作能夠進(jìn)行。比如可以定期的對電機(jī)作業(yè)通道中的灰塵行進(jìn)清理，延長電機(jī)堆積灰塵后需要清潔的周期;改善電機(jī)的通風(fēng)路徑，加強(qiáng)空氣的循環(huán)流通，讓電機(jī)在作業(yè)時(shí)能夠有效的散熱。再或者，為了保證設(shè)備設(shè)施作業(yè)的安全性而設(shè)計(jì)的環(huán)境檢測系統(tǒng)，在部分礦山開采企業(yè)試用后證實(shí)了該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，工作人員能夠通過服務(wù)器的端口實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)了解作業(yè)環(huán)境，為工作人員的安全提供保證，都可以應(yīng)用到實(shí)際中去。

3.3電機(jī)的速度控制

在對電機(jī)的速度的控制上，我國目前采用的是雙環(huán)控制方案。內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)對電機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，可以使用速度調(diào)節(jié)器，對PWM 波發(fā)生器的載波頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)可以達(dá)到這一目的;位置環(huán)的主要作用是為速度環(huán)提供速度設(shè)定值的參考，主要是根據(jù)位置環(huán)的當(dāng)前位置速度設(shè)定，使用速度給定發(fā)生器實(shí)現(xiàn)^[4]。

4探索機(jī)電一體化在未來的發(fā)展方向

4.1系統(tǒng)化

當(dāng)前，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，主要基于開放性、模式化特征進(jìn)行總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過將系統(tǒng)進(jìn)行任意剪裁、組合，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)子系統(tǒng)的控制與管理，借助光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感系統(tǒng)、動力系統(tǒng)與信息處理系統(tǒng)的改造，確保系統(tǒng)有充足冗余，允許系統(tǒng)生成信息、改變行動，彰顯顯著的系統(tǒng)化、集成化趨勢。

4.2 環(huán)保化

當(dāng)前，環(huán)境污染問題是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中一個(gè)亟待解決的問題，為促進(jìn)社會穩(wěn)步及可持續(xù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也應(yīng)該面向環(huán)保化的方向發(fā)展。可以從材料方面入手，采用一些健康的、綠色環(huán)保的材料，同時(shí)提倡節(jié)能減排，以減少機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成的破壞。

4.3 模塊化

模塊化生產(chǎn)的最初形式體現(xiàn)在分工作業(yè)方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在機(jī)電一體化當(dāng)中模塊化的生產(chǎn)方式得到了廣泛的運(yùn)用。利用此種方式，不僅能夠提高企業(yè)生成的效率，還可以是企業(yè)產(chǎn)生成本得以有效降低，在滿足市場新需求的同時(shí)，還能夠獲取更豐厚的利潤^[5]。

4.4 微型化

就目前而言，在信息技術(shù)發(fā)展背景下，微型化技術(shù)在各行業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用。而作為現(xiàn)代新型的機(jī)電一體化技術(shù)，勢必也會在未來產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過程中融入微型化技術(shù)，通過這樣的方式，使產(chǎn)品在運(yùn)輸及移動的過程中更為便捷，從而減輕人們的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)工作效率的提高。

4.5 智能化

機(jī)電一體化的理論基礎(chǔ)為控制理論，而生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在其應(yīng)用于不同領(lǐng)域的過程中起到了重要的支持作用，通過模擬人類的智能、情感等構(gòu)建人與機(jī)器間的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而利用人工智能取代人力從事生產(chǎn)活動，以此實(shí)現(xiàn)最高控制目標(biāo)。當(dāng)前人工智能技術(shù)已深入滲透機(jī)電一體化，如智能機(jī)器人、智能生產(chǎn)線等產(chǎn)品的研發(fā)力度正不斷加大，進(jìn)一步為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新奠定了良好的基礎(chǔ)^[6]。

結(jié)束語

機(jī)電一體化就是把電子技術(shù)應(yīng)用到信息的溝通上、傳播控制方面等等，從其構(gòu)成內(nèi)容上分析就是電子技術(shù)和機(jī)械的相互融合，以此保證兩者之間的優(yōu)勢能夠互為一體共同促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的提升機(jī)電一體化漸漸變成了一門專業(yè)的學(xué)科，它將電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及各項(xiàng)機(jī)械技術(shù)全部集成在一起，使得最終的工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗、高質(zhì)量。該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展使得電機(jī)使用效率大大提升，但是很多人卻忽視了對該設(shè)備的控制，因此對其進(jìn)行詳細(xì)分析具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉國平.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制的探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013.

[2] 王濤.論機(jī)電一體化與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010.

[3] 胡素梅.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與控制[J].電子制作，2014，1：54.

[4] 羅俊.淺談機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)和控制[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，13：156.

（作者單位：咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院）