電工技術在機電一體化中的應用

劉萬強

（山東理工大學 電氣與電子工程學院，山東 淄博 255049）

隨著我國綜合國力的不斷提升，電工技術在機電一體化中的應用已十分成熟，這對今后經濟社會發展、科技創新和發展的各個方面都起到了重大的推動作用。隨著電氣技術在機電設備集成應用領域的快速發展，可以最大限度地節約人力資源，減少污染物的合理排放，大大提高工人的正常工作效率，它極大地提高了電器產品的使用質量，在深層次上也改善了人們的財產、生活和工作環境，提高了人們生活的質量。

1 電工技術概述

電工技術工程是一種融合了電磁學、量子力學和流體力學等一系列電工相關技術學科的一種綜合性工程技術。隨著電子科技的不斷發展，電工工程技術與其他更多先進的國際現代化電子科學工程技術相互融合，被廣泛地應用到了更多的行業，在很大程度上有效改善了目前我國工業生產力不足的現狀，受到了越來越多的社會關注。電工技術的快速發展與廣泛應用，不僅能在一定程度上有效提高電工產品的使用效率，減少生產工作量，同時還能有效節省生產材料與所用能源的大量消耗，完全符合當前我國工業可持續發展的國家戰略方針，推動了當前我國國民經濟的快速發展，為改善人們的生產工作和日常生活方式帶來了更多新的便利。如今隨著社會科技的快速進步，電工技術愈發完善，將電工技術、生物工程電子技術等多種高端電工技術相互和融合，對現代電工工程技術來說無疑是一個很好的發展機遇，同時也是一個挑戰。

機電一體化應該根據企業的實際生產任務，結合機電設備日常運行時間，對機電維修管理環節制定全面的、科學的、系統的檢查維護計劃。通過定期維護和保養，盡可能的消除設備損壞的各種因素，從而降低員工的安全風險。

工業革命以后，人類原始社會勞動被電子機械勞動代替，隨著電子設備機械化技術水平不斷進步提高和現代計算機網絡技術、信息電子技術的廣泛應用，機電設備一體化的技術概念逐漸成熟。機電一體化是將微機電子技術、信息處理控制技術、機械過程控制等技術有機地結合運用起來，實現工業機械設備自動化過程控制的一種技術手段。機電融合一體化系統主要利用了微電子技術直接代替傳統人力勞動來控制各種機械，實現了無人化遠程操作，再加上利用計算機學和信息網絡技術來直接實現機械自動化遠程控制。在全新工業發展階段，機電設備一體化工程技術的主要研究發展方向主要包括如何提高工業資源綜合利用率、降低企業能耗、促進企業生態環境保護、提升企業生產管理效率、提高品質、保障企業生產安全等。[1]

2 電工技術在機電一體化中的應用

機電設備一體化技術是將傳統機械電子技術與人工電子技術相互融合的一種綜合性生產技術，隨著該電子技術的生產智能化與生產綠色化不斷發展，其未來發展應用空間越來越大，電工電子技術在機電設備一體化行業中的廣泛應用越來越普遍。電工工程技術的快速發展在一定程度上直接推動了機電工業一體化設備行業的發展，對機電設備一體化的行業整體發展趨勢也將具有重要影響。為確保機電設備在日常工作過程中可以安全地運行，就必須提高煤礦設備管理人員的專業性以及責任感。在設備管理機制中一定要通過構建系統平臺的方式，開展在線管理工作。現代社會的發展步伐是趨向于信息化角度的，設備管理人員可以通過公司內部的局域網，將各機電設備的實時參數通過服務器進行遠程監控。這一操作不僅可以節約管理員了解各設備運行情況的時間，也可以及時的發現各設備在運行過程中所存在的安全隱患，有效提升管理效率。

2.1 電機驅動

在機電結合一體化操作系統中，電機驅動是不可或缺的系統驅動與軟件執行重要部件，電機這種驅動方式是機電結合一體化操作系統中目前使用最為廣泛的一種驅動執行方式。

隨著我國電工行業電子技術的不斷發展，各種人工電流控制裝置、微處理器以及大型電子集成電路與不同應用類型的微電機元件相結合，并將其廣泛應用于機電結合一體化電工系統的控制驅動中，能在一定程度上大幅提升電工行業的系統工作效率與產品生產率，并顯著的改善其系統整體應用性能。如今，電工驅動技術快速進步發展，使其對驅動電機控制有了更加深入的技術研究，將電機控制電路與驅動電機融為一體，在充分保證其高效良好運動性能的前提下，同時又減少了控制電機的整體大小與運動重量，為機電結合一體化相關產品的開發設計與生產制造工作帶來了便利，更加充分符合新經濟時代機電結合一體化產品行業的發展趨勢。

2.2 電源技術

電源控制是以一些大型電力專用電子和元器件系統為主要基礎設計而組成的一種電子能量自動轉換控制裝置，能將其他各種形式的電子能量經轉換轉化為其他電能，是機電結合一體化電子產品的基本組成部分。隨著原子電工與微電子技術的快速進步發展，電子電源半導體控制器具被廣泛應用于多種現代原子電源控制技術中，并充分結合了電子自動控制、計算機控制技術以及原子電磁控制技術等多種跨學科創新技術，大幅度提升了我國現代原子電源控制技術的生產質量、效率與使用安全性等，并朝著高頻化、模塊化以及電源綠色化的發展方向快速發展。在機電設備一體化制造技術的不斷發展過程中，高效、小巧、安全的驅動電源控制技術為其發展提供了安全可靠的技術保障。

2.3 電磁兼容技術

機電一體化工業產品主要是指利用微電子控制器對工業信息系統進行遠程控制和信號處理。微電子控制器作為機電一體化工業產品的重要核心部件，極易受到外界電磁干擾，大多數機電一體化工業產品都會受到外界電磁干擾的嚴重影響。機電一體化產品中有許多小型電機和電子驅動器用于驅動和控制，在這些器件中存在著一些高頻干擾源，它們與一些微電子器件相互作用，干擾頻帶較寬。在機電一體化技術的產品設計、開發和制造過程中，如何有效地解決元器件間的電磁干擾控制問題顯得尤為重要。

隨著我國電子電氣技術的飛速發展，電磁兼容控制技術可以解決電子設備間相互干擾的復雜問題，使機電一體化器件中器件間電磁干擾的物理特性和控制參數可以精確測量或自動預測。智能化測量數據輔助設計可以實現電磁兼容，廣泛應用于機電一體化設備中，可以有效解決機電一體化設備中的相互干擾問題。電氣技術的快速發展和電磁兼容技術的廣泛應用，在很大程度上直接推動了機電設備集成制造技術的快速發展。[2]

3 電工技術應用展望

電工技術仍處于快速發展階段，在此從自動控制技術、可編程控制器以及運動控制卡三個方面展望電工技術的未來應用。

3.1 自動控制技術

目前，自動控制技術主要包括開環模式和閉環模式，實現對機電設備的多次測量和連續測量效果，并獲取正確的測量數據，作為判斷機電設備狀態的重要依據。針對反饋數據中出現的偏差，對機電設備進行必要調整，保證機電設備恢復到正常狀態，最大限度消除偏差現象對機電設備的影響。在機電設備控制體系中使用的積分控制器就應用到自動控制理念，反饋的數據信息精確并具有參考價值。

在自動控制技術的推動下，能實現電工技術的發展效應，并對機電一體化提出更高要求。機電一體化設備的控制組件性能明顯提升，使其適用于更廣闊的范圍。例如目前出現的全閉環伺服系統，充分體現自動控制理念的優勢，反饋的數據信息更加精準可靠，系統的調節性能也在逐步提升，真正實現自動控制理念與機電一體化的融合效應，指明了機電一體化未來的發展方向。

3.2 可編程控制器

可編程控制器將PC 控制功能與機電一體化融合在一起，實現對機電設備的計數、計時等功能。在集成電路應用逐步廣泛的背景下，對機電設備性能的提升也有促進作用。在可編程控制器模式不斷發展的同時，與觸屏技術逐步融合，加強對機電設備的控制能力。在PC 控制設施的參與下，機電控制部分由軟件參與，發揮現代技術的作用并降低操作難度。應用PC 裝置控制機電設備的優勢在于簡化操作、保證安全，在降低對硬件控制模式依賴度的基礎上，通過操作軟件就可以控制機電設備；軟件執行編制完畢程序后，就可實現控制機電設備的效果，控制效率明顯提升；即便要變更其中部分功能，修改程序就可以實現功能變更效果，機電設備控制過程更加靈活。將可編程控制器與計算機控制系統整合，還能夠實現自我檢修控制以及多個任務并行處理的效果，程序控制過程更加簡便靈活；在觸屏技術逐步普及的背景下，可編程控制器的操作更加簡便。

3.3 運動控制卡

運動控制卡的作用同樣在于“控制”，負責機電設備的控制任務，控制方式在于發出脈沖的速度和數量。機電設備運行速度與運動控制卡發出脈沖的頻率有關，運動速度與脈沖頻率成正比，機電設備運行方向和路徑則與發出的脈沖數量有關。控制步進電機的工作體系中充分應用運動控制卡，借助運動控制卡發出的脈沖和方向信號，實現對目標組件的工作控制效果，使得目標組件按照既定的計劃運動并開展工作。運動控制卡與計算機控制方式有較多融合點，借助計算機技術實現對機電設備運動狀態的精確控制效果，使得機電設備按照人們想要的速度和方向開展工作。在數控系統不斷升級的背景下，對運動控制卡的要求也在逐步提升。

需要注意的是，運動控制卡技術仍然有較大改進空間，在不斷改進完善的基礎上，運動控制卡與數控系統適配性明顯提升。在機床數控體系中已經開始應用運動控制卡，例如在機床產品銜接體系中，需要找準插補的位置，實現產品之間的順暢銜接。借助運動控制卡可以計算固定間距之內的輪廓范圍，工業自動化生產中使用的插補方法核心就在于此。在自動化產品包裝體系以及自動打印體系中，也可以使用運動控制卡方式，結合運動控制卡的原理開發相關設備，提升產品包裝、文字打印的運行效率。

4 結語

總之，隨著我國電氣技術的快速進步和發展，人們享受到了與過去截然不同的優質服務，認識到了各行各業優秀電氣技術人員的優勢和作用。可見，電氣技術已逐漸成為現代人日常生活的重要組成部分，為改善人們的生活提供了諸多優質服務。對此，各國必須不斷加強理論研究和探討，從傳統的理論應用走向實際應用，做好理論知識和實踐經驗的總結，才能提高相關技術應用的效率。

機電一體化應該根據企業的實際生產任務，結合機電設備日常運行時間，對機電維修管理環節制定全面的、科學的、系統的檢查維護計劃。通過定期維護和保養，盡可能的消除設備損壞的各種因素，從而降低員工的安全風險。除此之外，還必須要注重對機電設備的定期更新換代工作，根據實際生產需求，合理的安排停產時間，以此增長機電設備的使用壽命，確保使用效率得到有效的提高。對于機電設備的管理以及維修，首先員工要具備較高的工作素質，同時也要有一定的責任心。

隨著近年來我國科學技術的飛速發展，在機電設備領域逐漸出現了多種新型設備。因此，應該根據實際生產需求，加大資金的投入，以確保更多先進設備的引入，并且對相關操作人員開展有效的專業知識和操作技能的培訓工作。除此之外，企業可以為員工提供特色的培訓基地開展定期的培訓指導。在企業經濟范圍許可的前提下，可以聘請機電設備方面的專家開展相關的工作原理講座，讓員工更加深刻的了解機電設備的操作和日常管理應如何開展才能更有效率，以此確保煤礦可以進行安全的生產。投資的完善會促使員工在工作中以及設備維修中可及時展開工作，避免由于技術水平而造成無法及時修復設備，對于生產來講會受到很大影響。

為確保機電設備在日常工作過程中可以安全的運行，就必須提高設備管理人員的專業性以及責任感。在日常開展的機電設備維護工作中，對整體生產線、整機設備以及設備中的零部件進行質量的把控和檢修，確保設備可以發揮其有效功能。在設備管理機制中一定要通過構建系統平臺的方式，開展在線管理工作。現代社會的發展步伐是趨向于信息化角度的，設備管理人員可以通過公司內部的局域網將各機電設備的實時參數通過服務器進行遠程監控。這一操作不僅可以節約管理員了解各設備運行情況的時間，也可以及時的發現各設備在運行過程中所存在的安全隱患，有效提升管理效率，還可以完善機電一體化的順利開展。