機電一體化點擊控制系統(tǒng)研究

張海

摘? ? 要：作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中重要的部分之一，電機一體化技術(shù)為我國機械工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多的機遇。目前機電一體化技術(shù)發(fā)展的越來越快，人們對機電一體化中電機控制也具有了越來越高的重視程度。然而目前我國的機電一體化中的電機控制水平盡管已經(jīng)具有較高的水平，但是由于受到技術(shù)限制等原因的影響，導(dǎo)致我國的機電一體化中的電機控制在實際的工作中仍然存在著較多的問題。

關(guān)鍵詞：機電一體化;電機控制

1? 前言

眾所周知，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代先進(jìn)生產(chǎn)加工技術(shù)的不斷完善，相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)的重要性不言而喻，因為執(zhí)行機構(gòu)在自動控制系統(tǒng)工作中起著至關(guān)重要的作用。但是當(dāng)前我國國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構(gòu)無論是在相關(guān)控制手段上還是在機械傳動機構(gòu)上都出現(xiàn)明顯落后和偏多的情況，同時電動執(zhí)行機構(gòu)中其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜且其可靠性能也相對較低。本文針對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)展的相關(guān)缺陷和不足，對如何采用機電一體化技術(shù)將閥門和控制器進(jìn)行有機融合進(jìn)行深度探究。

2? 機電一體化的發(fā)展

機電一體化在20世紀(jì)70年代是初始研究探索的時期，此階段研究者通過嘗試各種科學(xué)試驗來提高機電器械的運作效率和質(zhì)量。尤其在第二次世界大戰(zhàn)時期，戰(zhàn)爭促進(jìn)了電子技術(shù)與機械的相互滲透融合，當(dāng)時目的是為了戰(zhàn)爭服務(wù)，而戰(zhàn)爭結(jié)束后技術(shù)優(yōu)勢和特點逐漸轉(zhuǎn)為為民眾服務(wù)。加快了使用地區(qū)人民生產(chǎn)生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術(shù)發(fā)展的初級階段，性能和質(zhì)量并不是特別完善，而適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外在環(huán)境條件尚不充分，因此其進(jìn)一步發(fā)展受到局限。后來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制、傳播技術(shù)的推廣帶來微型計算機和集成電路等技術(shù)的使用等成為了電子技術(shù)和機械技術(shù)相融合的前提性條件甚至決定性條件，對促進(jìn)機電一體化事業(yè)功不可沒。

3? 機電一體化中電機的構(gòu)成及工作基理分析

3.1? 對電機構(gòu)成進(jìn)行分析

現(xiàn)階段，交流電動機在機電一體化中比較常用，包括單相交流電動機和三相異步電動機，前者在民用電器上的應(yīng)用次數(shù)較多，后者在工業(yè)上的應(yīng)用頻率較高;電機結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行驅(qū)動和控制，其中執(zhí)行驅(qū)動由位置傳感器及三相伺報電機組成，控制部分包括單片機，整流模塊，故障檢測，PWM波發(fā)生器以及輸入、出通道等等。

3.2? 對電機工作基理進(jìn)行分析

電機執(zhí)行系統(tǒng)使用電流傳感器、電壓傳感器及位置傳感器進(jìn)行相關(guān)檢測，在檢測完成后會成功獲取逆變模塊的三相輸出電流以及電壓、閥門的位置信號，使用A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機，單片機依靠PWM波發(fā)生器實現(xiàn)控制電機運行的目標(biāo)。380伏電源全橋整流為逆變模塊提供直流電壓信號，下面對三相異步電動機的工作基理進(jìn)行說明：在三相對稱電流進(jìn)入三相對稱繞組中會形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，之后轉(zhuǎn)子導(dǎo)體會對旋轉(zhuǎn)磁場的感應(yīng)電動勢及電流進(jìn)行切割處理，電磁力會對轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體產(chǎn)生一定的作用，在一定時間后會形成電磁轉(zhuǎn)距，進(jìn)而使電機中的轉(zhuǎn)子進(jìn)入轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

4? 機電一體化電機控制與保護

4.1? 電機控制保護裝置存在的缺陷

其實現(xiàn)階段在電機控制保護裝置中，各種非期待的狀況都有待處理。比如井下電機控制保護設(shè)備中，鼠籠式異步電機的故障率就比較高，占整個電機設(shè)備總故障率的一半以上，所以對于井下電機控制而言，可靠的控制保護裝置是保證礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。通常電機保護裝置的原理不外電磁原理或者電熱原理，比如通過熔斷器進(jìn)行短路保護，或者用熱繼電器進(jìn)行過載保護等，都是這應(yīng)用這些原理的典型技術(shù)。隨著機械自動化程度漸漸顯現(xiàn)出來，電機設(shè)備的運動使用率高，人工的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)嫁于機械設(shè)備，而由于啟動時間，電壓，設(shè)備開機狀態(tài)等影響下機器的損壞率，壽命變短等問題逐漸凸顯出來。電機設(shè)備研究人員希望通過長期的調(diào)查和試驗找到保護電機保護技術(shù)前景何在，得到以下結(jié)論：第一，設(shè)計之初便要考慮日后的維護保護工作，提前做好計劃安排，從頭到尾進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。第二，拓展設(shè)備養(yǎng)護問題胡思路，創(chuàng)新保護裝置，使其發(fā)展規(guī)模發(fā)展思路更加多樣。第三，轉(zhuǎn)變管理觀察方式方法，在設(shè)備運行過程中根據(jù)實際情況一切以更好更快為目標(biāo)，及時將出現(xiàn)的問題處理完，在此，數(shù)字化的監(jiān)管模式因為其高速和全面是目前發(fā)展的主要方向。

4.2? 電機保護控制裝置發(fā)展趨勢及前景

電機控制保護現(xiàn)狀是缺乏思路創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進(jìn)該事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破進(jìn)展提供依據(jù)。新技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)也是電機控制保護裝置的一個重要方面。利用新的技術(shù)產(chǎn)品和理論對電機的運行進(jìn)行實時監(jiān)測，然后根據(jù)各種裝置輸出的信息通過計算機進(jìn)行判斷，把反射的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，通過科學(xué)的分析和比對確定故障類型和嚴(yán)重程度，最后再采取相應(yīng)的補救措施等，這樣不僅能實現(xiàn)以上各種電機保護控制功能，更重要的是能在故障之前發(fā)出預(yù)警，達(dá)到提前防止故障發(fā)生，防患于未然。

電機控制與保護裝置還有一項很重要的發(fā)展前景就是積極配套出廠電機保護控制裝置，根據(jù)國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平發(fā)現(xiàn)自己的不足和缺陷，并根據(jù)我國現(xiàn)實狀況具體設(shè)計規(guī)劃，力求適應(yīng)中國國情。國外一些國家在電機產(chǎn)出后營銷階段會相應(yīng)贈送或追加配套輔助設(shè)施，這種做法對于短期可能會產(chǎn)生效益低下等印象，但長遠(yuǎn)說來使購買者得到真正實惠，保證機械運轉(zhuǎn)效率和質(zhì)量，提高機械使用壽命，降低資源浪費，我國在這方面明顯做得不夠，致使整個行業(yè)發(fā)展過慢。所以說我國在這一方面應(yīng)該像國外積極學(xué)習(xí)，發(fā)展配套運行機制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當(dāng)引起機器損毀，耐用率低下而花費高昂，一方面使出產(chǎn)者的口碑提高和產(chǎn)品進(jìn)一步推廣全國乃至世界打下基礎(chǔ)。所以說電機與其保護設(shè)備的配套不但能夠促進(jìn)彼此的使用效果，拓寬了電機事業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的道路，對整個機電事業(yè)的科學(xué)化、人文化、世界化都是一個不小的促進(jìn)。

5? 結(jié)束語

總而言之，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子電力技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的機電一體化技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且也獲得了良好的應(yīng)用效果。然而當(dāng)前在機電控制與保護方面還存在著一些問題，這也在一定程度上影響了我國機電一體化事業(yè)的發(fā)展。所以，必須要合理地分析與解決相關(guān)問題，努力降低電機控制與保護故障的發(fā)生率，并且要采取有效的措施，合理地排除相關(guān)的故障，從而充分保障機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行，進(jìn)而有效推動我國機電一體化的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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