物聯網在機電一體化接口技術中的應用研究

楊建國

摘 ?要：在機電一體化系統中，接口技術是其中的核心內容。如何使接口技術不斷進步，學科融合是重要途徑之一。由于物聯網技術能夠覆蓋大部分機電設備，所以借助物聯網技術來推動機電一體化接口技術的發展是值得探究的。該文對機電一體化接口技術內涵和形式進行分析，結合對物聯網技術作用形式和方法的研究，提出了物聯網技術在機電一體化接口技術中的應用方法，以期提高整個機電系統的運行質量。

關鍵詞：物聯網;機電一體化;接口技術

中圖分類號：TH-39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

機電一體化技術是由機械技術、電子技術和計算機技術等技術有機結合起來的一門科學，各種技術彼此協同工作和集成，并向智能化方向發展。在機電一體化系統中，接口技術是其中的核心內容，是系統穩定和安全運行的關鍵。而物聯網技術是將各類設備通過網絡連接起來，并對輸入的信息進行分析、整理和運算后，軟件發出相應的指令控制負載動作，從而讓整個系統可靠運行。由此可見，物聯網技術是可以融合到機電一體化里的，特別是在機電一體化技術接口中的應用值得探究。

1 機電一體化接口技術的內涵和作用形式

1.1 一體化接口的功能

物聯網與機電一體化之間的接口功能包括2個方面：一是提供各類數據傳輸的物理通道，這一功能較容易理解。只有在物理通道能夠穩定運行的基礎上，才可保證機電一體化系統中的各類數據有條不紊的傳輸。二是完成對數據流的安全性檢測、資源調配等工作。在一體化接口的設計和運行中，目前的發展思路是減少接口數量，降低硬件的制造難度，通過其他方式完成對各類數據的分析和研究工作。當前的機電一體化技術中，已經開始大量應用無線網系統替代傳統物聯網中的有線網，為防止系統被破壞，要保證一體化接口具有安全檢測功能，讓整個系統高效穩定地運行。

1.2 一體化接口的構成

在機電一體化接口技術的開發與應用中，接口的構成包括硬件和軟件。其中硬件設備的作用是建成數據的物理傳輸通道。軟件系統主要是用于相關數據通道傳輸的信息分析等工作，同時根據分析結果，對設備發出控制指令。從整體上來看，軟件系統的運行質量從根本上決定了整個接口的運行狀態，當發現接口中的軟件系統存在運行問題時，則系統的穩定性必然大幅下降，對機電一體化系統的發展和運行不利。

2 物聯網在機電一體化接口技術中的應用方法

2.1 有線接口技術

在機電一體化接口技術的設計和應用中，網絡系統中的有線接口技術經過多年研究和使用已較為成熟，且已經大量應用于實際的控制系統中。

對于有線接口技術，設計過程中要明確接口硬件設備的應用特點，從而讓接口能夠更好地運行。在具體的設計和操作中，首先要分析整個機電一體化系統中需要的接口數量，并在此基礎上完成對整個系統的分析與完善工作，以提高整個系統的運行質量。并且在一些特殊環境中，接口的銜接強度還要滿足相關要求。其次需要完成軟件系統的配置，需要配置的軟件包括數據流的分析、驅動軟件和防火墻程序等。在系統的運行中，要求這類程序要發揮應有的作用，從而讓機電一體化接口具備應有的數據傳輸和安全防護能力。

2.2 無線接口技術

在目前的機電一體化技術中也已經開始應用無線接口技術，系統的運行可靠性和運行質量較好。無線接口技術常用的有藍牙、CDMA和LTE等技術。要注意的是，在無線接口技術的應用中，需要設置相應的安全防護軟件，尤其是對于直接與工作人員或移動設備對接的網關設備，更要在系統中通過編寫相關的安全防護程序，以提高接口的運行安全性。在具體的工作中，要結合物聯網的各種技術來提高安全防護效果。

對于機電一體化系統中的局域網接口，要應用專用的移動設備完成對這個系統的控制。由于當前的移動設備都具有獨一無二的IMEI碼，在網關設備中設置的安全防護程序為自動識別設備的IMEI碼，并與數據庫中存儲的安全設備號碼比較，發現某設備的號碼在數據庫中時，允許該設備接入系統，發現某設備的IMEI碼在數據庫中無存檔時，不但不允許該設備接入網絡系統，并且要向系統的管理人員發出警報。

2.3 經典控制技術應用于接口技術中

經典控制理論的概念是將控制系統的運行方式分為信號的單輸入和單輸出體系。經典控制技術有多種類型，象PID控制技術、PLC控制技術，后者的應用頻率較高。經典控制技術由于最終的作用對象為單個設備，不適宜和物聯網技術相結合。所以當前解決的方法是通過單片機或者計算機，借助物聯網技術，結合穩定的控制軟件，來完成對網絡資源的合理分配，并向控制中樞發送信息，以完成控制指令的制定和發送工作。

2.4 模糊控制技術應用于接口技術中

模糊控制技術基于模糊數學理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，提高控制算法的可控性、合理性和適應性，是現代智能控制技術的一個重要分支。與傳統的控制技術相比，應用模糊控制的系統魯棒性更強，尤其適用于非線性、時變和滯后系統的控制。模糊控制技術的這些特性，使其特別適合某些機電設備的控制，象PLC、模糊PID和液壓驅動系統等。

在具體的設計中，已經開始將模糊控制技術和物聯網技術相結合，以此來提高系統的控制質量。將模糊控制技術應用于端口中，要完成對各類數據和線纜的合理接入和配置，尤其是對于反饋系統，更要防止測速設備等控制器出現誤接和漏接等問題。實踐證明，通過將模糊控制技術應用到某些機電設備的接口中，可以讓整個系統更好地完成對相關數據的處理工作，系統運行更加穩定。

2.5 現代控制技術應用于接口技術中

現代控制技術是應用現代控制理論并結合計算機技術來進行系統設計。現代控制技術的核心特點為控制系統支持信號的多輸入和多輸出，由此開發出的技術類型包括神經網絡系統等多種控制模式。而由于計算機技術和物聯網技術密不可分，使現代控制技術和物聯網技術結合起來，更易于實現對機電一體化設備的精確控制。針對這類技術，接口的最主要設計思想是提高端口的數據輸送能力，尤其是對于一些中心控制端口來說，要能夠同時完成大量數據的傳輸，而這正是物聯網技術所擅長的。

由于信號的多輸入和多輸出特點，技術上多采用光纖信號傳遞信息。光纖線纜上存在的大量小型端口與光電轉換設備連接，完成對輸入信號的轉換，輸出過程中再次經過轉換，由控制中樞完成對輸入信號的處理，在此基礎上發出相應的控制指令去控制機電設備。

3 結論

綜上所述，在機電一體化接口技術中，接口的安全性、信息傳遞的可靠性等都直接影響系統的安全和穩定運行。而將物聯網技術融入機電一體化接口技術中，二者構成的新系統更能發揮各自的優勢，彼此協調，取長補短。接口技術的發展，亦使機電系統的信息傳輸能力、信息處理能力、接口的防攻擊能力等都得到很大提高，使整個系統的運行更加穩定、安全和高效，機電設備的潛能也得以釋放。相信隨著物聯網技術的不斷發展，可以更好地促進機電一體化系統的接口設計和研究工作。

參考文獻

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