機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計研究

1、PAGE 10 -機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計研究施金宏摘要機械行業(yè)在現(xiàn)階段呈現(xiàn)出高效發(fā)展態(tài)勢，并且受到社會經(jīng)濟發(fā)展的積極影響，對行業(yè)的發(fā)展水平提出了較高的要求，需要機械行業(yè)能夠有意識、有目的提高自身生產(chǎn)效率。大眾對于機械設備的應用提出了較為嚴格的要求，需要保障機械設備的優(yōu)良質(zhì)量，還應在符合大眾需求的基礎(chǔ)上，使機械設備朝著多元化的方向轉(zhuǎn)型。機電制造企業(yè)需要對控制系統(tǒng)予以全方位的分析，借助自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)機電一體化發(fā)展目標，使機電制造企業(yè)能夠朝著規(guī)?；较蜓葑儯瑸闄C械行業(yè)的發(fā)展帶來積極作用。關(guān)鍵詞機電制造企業(yè);控制系統(tǒng);自動控制技術(shù);一體化建設;設計目標中圖分類號TP273文獻標志碼

2、A文章編號20956487（2022）030004ResearchonAutomaticControlTechnologyandIntegratedDesignofElectromechanicalControlSystemShiJin-hongAbstractAtThisStage，theMachineryIndustryPresentsanEfficientDevelopmentTrend，andisPositivelyAffectedbytheSocialandEconomicBackground.ItPutsForwardHigherRequirementsfortheDevelopm

3、entLeveloftheIndustry，WhichRequirestheMachineryIndustrytoConsciouslyandPurposefullyImproveItsProductionEfficiency.VolkswagenHasPutForwardRelativelyStrictRequirementsfortheApplicationofMechanicalEquipment，WhichNeedstoEnsuretheExcellentQualityofMechanicalEquipment，andMaketheTransformationofMechanicalE

4、quipmentintheDirectionofDiversificationontheBasisofMeetingtheNeedsofthePublic.MechanicalandElectricalManufacturingEnterprisesNeedtoAnalyzetheControlSysteminanAll-roundWay，andRealizetheDevelopmentGoalofMechanicalandElectricalIntegrationwiththeHelpofAutomaticControlTechnolog，SoThatMechanicalandElectri

5、calManufacturingEnterprisesCanTransformTowardsLarge-scaleDirectionandPlayaPositiveRoleintheDevelopmentofMachineryIndustry.Keywordselectromechanicalmanufacturingenterprises;Controlsystem;Automaticcontroltechnology;Integratedconstruction;designgoal1機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)一體化的設計原理與設計方法分析1.1設計原理在打造機電控制系統(tǒng)的過程中，需要在信息

6、處理技術(shù)和微電子技術(shù)的共同作用下，為技術(shù)人員提供充足的技術(shù)支持，使其可以使用遠程操作的形式，促進一體化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并優(yōu)化控制系統(tǒng)的綜合應用效果（圖1）。在使用自動化控制技術(shù)時，能夠加大對控制器的控制力度，使控制器能夠按照原有的既定程序，針對被控對象實施自動化的管理與監(jiān)控。工作人員需要在融合機電控制系統(tǒng)和自動化控制技術(shù)的過程中，將一體化目標作為首要標準，促進自動檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并加大對相關(guān)設備的控制力度，有助于提高這些設備的日常生產(chǎn)效率。在設計機電控制系統(tǒng)的過程中，除了需要包含大量的控制器、核心器件之外，還應將檢測器和執(zhí)行器等基礎(chǔ)設施包含在內(nèi)。在機電控制系統(tǒng)運作的過程中，由系統(tǒng)的中心

7、環(huán)節(jié)輸入相應的信號，并借助控制器的轉(zhuǎn)化作用，將輸入的信號轉(zhuǎn)化為控制信號的形式。此時，執(zhí)行器需要及時接收控制信號，隨即執(zhí)行與之相對應的命令，通過對過程對象的自動控制，為信號的輸出奠定基礎(chǔ)。待檢測器對輸出的信號進行檢測之后，能夠立即生成反饋信號的形式，并將其傳輸至控制器內(nèi)部，為下一次的操作提供助力支持。圖1機電自動控制系統(tǒng)1.2分析常用的設計方法1.2.1組合法在使用組合法過程中，需要明確機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計的相關(guān)思路，從機電系統(tǒng)入手對電子機械予以全面整合，從而形成整體性的形式，確保各整體之間銜接緊密，并將其融入到機電一體化設計過程當中，使產(chǎn)品的質(zhì)量得有效提升?；趦?yōu)良的產(chǎn)品性能，

8、形成新型的產(chǎn)品設計理念，在革新設計思路的基礎(chǔ)上，避免對原始產(chǎn)品相關(guān)原理進行改變，并突破原始設計模式在運行環(huán)節(jié)所帶來的局限性。1.2.2整體法以設計數(shù)控機床為例。需要結(jié)合數(shù)控機床的設計步驟予以全面分析，并采購與之相對應的設備，如伺服驅(qū)動裝置、專用數(shù)據(jù)控制裝置等等。同時，還需要配備與之相關(guān)聯(lián)的機械設備，確保車床能夠得到有效使用。還需要對各個部分進行整合，確保同一臺功能模塊能夠相互整合，并組成完整的機電一體化數(shù)控車床，使車床能夠為各項功能的使用奠定基礎(chǔ)。在使用上述方法時，可以為實踐操作帶來便利性支持，在機電一體化設計作業(yè)當中，當單一化的電子部分無法與整體性的機械結(jié)構(gòu)相符合時，需要引導工作人員構(gòu)建以整

9、體化為主的數(shù)據(jù)思路，保障系統(tǒng)的各項功能能夠達到預期的運行效果。1.2.3取代法通過對取代法的設計思路加以分析，在設計機電一體化產(chǎn)品的過程中，要借助控制機構(gòu)的形式，促進電子線路的穩(wěn)定運行，并保證思路的完善性，使機械的運行過程得以改變，從而實現(xiàn)預期的使用效果。一方面，在使用微型計算機或者控制器時，需要保障控制器能夠具備可編程的優(yōu)勢，加強機械控制機構(gòu)與電子線路之間的融合力度，基于有機結(jié)合的形式，促進機械的穩(wěn)定運行。另一方面，對于原始的機械機構(gòu)來說，在新型理念的作用下，應使用電子線路的形式，并及時摒棄原始的步進開關(guān)、薄碼盤和插銷板等控制器。由于上述控制器類型屬于接觸式，所以可將其換用為凸輪與變速結(jié)構(gòu)的

10、形式，不僅能夠優(yōu)化產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，還可以保障機械結(jié)構(gòu)的簡易性，從而滿足機電一體化設計的相關(guān)預想。2機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計分析2.1系統(tǒng)硬件設計2.1.1A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器在機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計作業(yè)的實施過程中，需要發(fā)揮出A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能優(yōu)勢，為其設置相應的接口，并將其與同單片機予以銜接，確保連接操作的便捷性與高效性，借助準確的接口操作，提高A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的運行水平。在12位的電容運行過程中，能夠逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且此類轉(zhuǎn)換器當中帶有11個輸入端，且串行控制端口與輸入端的數(shù)量相同。在開展模數(shù)轉(zhuǎn)換操作過程中，需要借助12位開關(guān)電容逐次逼近途徑，從而完成相應的

11、轉(zhuǎn)換操作。地址輸入端、輸入輸出時鐘以及片選屬于各個器件當中的關(guān)鍵組成部分，能夠同時串聯(lián)3臺左右的輸出端，并且以同外圍串行口的形式，使主處理器能夠與通信環(huán)節(jié)相連接，保證通信作業(yè)的順利進行。2.1.2單片機控制芯片在開展機電一體化產(chǎn)品設計作業(yè)的過程中，應確保功能設置具備多樣化的特點，且總體存儲量相對較大。在通常情況下，應將單片機作為主要控制芯片進行使用。在設置單片機控制芯片時，會涉及到數(shù)據(jù)存儲器、串行口、中央處理單元、I/O口以及程度存儲器，且上述基礎(chǔ)設施具有重要作用，屬于單片機中的關(guān)鍵組成部分。所以，在開展系統(tǒng)設計作業(yè)的過程中，應使用單片機內(nèi)部總線連續(xù)處理的方式，采取有效措施減少資源用量，并且可

12、以避免對硬件進行改變。在串行口的區(qū)域，為系統(tǒng)仿真操作的落實奠定了有力基礎(chǔ)，并且可以保障單片機的穩(wěn)定性和可靠性。2.1.3電路設計對于傳統(tǒng)形式的機電自動控制系統(tǒng)來說，在通常情況下需要借助IC元件形式，對傳感器信號予以妥善處理。對于部分傳感器所輸出的信號，通常對于電流范圍提出了明確的要求，應將其控制在420mA。若使用的IC元件屬于傳統(tǒng)類型時，則只能完成電壓信號處理、輸出等作業(yè)任務。在開展機電控制系統(tǒng)自動控制技術(shù)與一體化設計作業(yè)時，應堅持科學化的原則，促進電流和電壓轉(zhuǎn)換電路設計作業(yè)的有序進行，及時篩選出電壓調(diào)節(jié)裝置，保障裝置的適宜性。同時，還應使用電阻操作的形式，使電流能夠順利轉(zhuǎn)化，并向電壓方向加

13、以轉(zhuǎn)化，從基準電壓入手，及時取出其中的輸出電壓值。為此，在使用4mA和20mA電流的過程中，需要將其與0V和5V的輸出電壓一一對應。此時，可以得出電阻值為208.33。在設計機電自動控制系統(tǒng)的過程中，需要將固定電阻數(shù)值設置為200，并且應將固定電阻與微調(diào)電阻進行串聯(lián)，此時微調(diào)電阻數(shù)值為10。在設計驅(qū)動電路時，需要將電壓數(shù)值保持在12V以上，并充分的發(fā)揮出開關(guān)閥驅(qū)動的功能與效用，加大對電源的控制力度。2.1.4接口設計在設計系統(tǒng)的顯示模塊接口時，需要保障控制器篩選的合理性，通常是以字符型液晶控制器為主，應在使用此類控制器時，使其能夠與驅(qū)動器進行結(jié)合，保障整合環(huán)節(jié)的有效性，順利完成驅(qū)動集成電路控制

14、工作目標。通過對系統(tǒng)顯示模塊內(nèi)部的芯片加以分析，可以看出應在芯片的使用階段，為字符發(fā)生器的儲存奠定基礎(chǔ)。在設計系統(tǒng)單片機時，還應對單片機與顯示模塊之間的聯(lián)系加以分析，并確保兩者之間接口設計作業(yè)的有效落實，借助8位數(shù)據(jù)總線形式，將PO作為數(shù)據(jù)的主要輸出口，保障數(shù)據(jù)信息發(fā)送和接收環(huán)節(jié)的有效性。在機電一體化自動控制系統(tǒng)的運行階段，可以使用以非編碼為主的鍵盤形式，確保二通插裝閥起閉延時量設置的合理性，采取有效措施控制壓力反饋數(shù)值，堅持高效化的管控措施，確?？刂破鳑_擊頻率控制作業(yè)的嚴格性。在機電自動控制系統(tǒng)的運行過程中，還需用使用單片機接口的形式，使其與非同編碼鍵盤之間建立聯(lián)系，在有效銜接的基礎(chǔ)上，構(gòu)建

15、規(guī)格為44的接口電路，使用定時類的掃描手段，使系統(tǒng)能夠在既定的時間之內(nèi)，對鍵盤的自動掃描操作予以間隔處理。在通常情況下，單片機的定時器會存在中斷的現(xiàn)象，且實際的中斷時間大概為10ms。為此，需要對定時器的溢出中斷請求予以分析，促進中央處理器的穩(wěn)定運行，并及時對中斷請求作出響應，確保響應環(huán)節(jié)的高效性，通過對鍵盤的全面掃描，使單片機能夠與鍵盤相互配合，發(fā)揮出結(jié)束命令操作環(huán)節(jié)的實效性。2.2分析系統(tǒng)軟件設計2.2.1調(diào)節(jié)軟件在設計系統(tǒng)的過程中，需要結(jié)合系統(tǒng)的運行情況，分析程序的實際運作時間，保障時間設置的合理性，在預設的同時使用鍵盤進行操作，確保按鍵操作環(huán)節(jié)的科學性，實現(xiàn)對時間工作組的充分調(diào)用。例如

16、：可以應用非編碼鍵盤的形式，將停止鍵、檔位建和運行鍵包含在內(nèi)，實現(xiàn)對按鍵的全面管控。工作人員在使用系統(tǒng)的過程中，應加大對產(chǎn)品的控制力度，確保停止鍵、運行鍵按下操作的及時性，使設備能夠盡快進入到“停止”“運行”等狀態(tài)當中。隨著主程序的不斷運行，使其能夠及時完成系統(tǒng)初始化處理等操作，并保障此類處理模式的高效性，對存儲單元進行清除處理，確保清除操作的全面性。此時，系統(tǒng)會采用顯示形式，使執(zhí)行人員能夠明確系統(tǒng)的總體監(jiān)控狀態(tài)，并確定開放外部沖擊或者中斷子控制程序等操作任務。其中，在沖擊子程序的過程中，可以采用開回的形式，在上述操作完成之后，應對工作時間組予以確定，保障時間組設置的合理性，并打開定時器實現(xiàn)錐

17、閥的開回或者關(guān)閉等操作目標。2.2.2總體設計在設計系統(tǒng)軟件的過程中，由于此類軟件當中包括了控制程序和人機交互等兩方面的內(nèi)容，需要對上述內(nèi)容進行逐一設計。一方面，控制程序需要與主站進行銜接，并與多個傳感器保持聯(lián)通。對傳感器當中的動態(tài)化數(shù)據(jù)進行全面采集，加大對動態(tài)數(shù)據(jù)的處理力度，為人機交互環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)查詢作業(yè)提供便利性支持，并確保存儲作業(yè)的有效實施。另一方面，需要根據(jù)工作階段對所需用的數(shù)據(jù)信息加以整合，并采取自動化的系統(tǒng)調(diào)控形式，實現(xiàn)自動操作運行目標，為產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)的開展提供適宜化的條件支持。在人機相互配合的過程中，使用戶能夠采取手動控制的形式，加大對執(zhí)行單元的控制力度，并根據(jù)實際的生產(chǎn)需求，篩選

18、出合適的原材料，并保障原材料用量和生產(chǎn)溫度控制的有效性。2.2.3智能化工作軟件在設計機電自動化控制系統(tǒng)的過程中，應對開關(guān)閥啟閉時間進行控制，以高速形式的開關(guān)閥為主，確保時間控制方式的合理性。同時，還應結(jié)合壓力變送器對所輸出的壓力信號加以分析，明確信號的實際輸出情況，將此類輸出狀況作為主要參考依據(jù)。隨著機電自動控制系統(tǒng)的持續(xù)運行，應從模塊軟件的層面入手，設置有針對性的控制措施，確保系統(tǒng)中所執(zhí)行的命令，能夠?qū)⒊跏蓟到y(tǒng)驅(qū)動指定模塊等內(nèi)容包含在內(nèi)，并促進處理對接口命令的同步落實。在系統(tǒng)A/D采樣子程序的運行階段，還應遵循規(guī)范化的運行原則，加大對A/D轉(zhuǎn)換通道地址的控制力度，確保地址設置的合理性。結(jié)合通道的實際情況，設置與之相對應的采樣通道，在片選環(huán)節(jié)順利結(jié)束之后，需要設置AINO等通道。與此同時，還需要在開啟A/D轉(zhuǎn)換器的同時，采取自動化的開啟形式，保障開啟作業(yè)的及時性，促進延時處理操作的有序進行。2.2.4工作軟件在自動化控制系統(tǒng)運行的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)