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浅谈机电控制系统自动控制技术与一体化设计陈积珠

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：陈积珠

[导读] 随着社会经济的快速发展，工业规模日益扩大，这使得人们对机电控制系统的要求不断提高。自动控制技术和集成设计已被广泛应用于提高工作效率和加快工业发展进程。在机械管理和机械设计领域，机电一体化技术发挥着重要作用。

身份证号码：51372319870******4 陈积珠

摘要：随着社会经济的快速发展，工业规模日益扩大，这使得人们对机电控制系统的要求不断提高。自动控制技术和集成设计已被广泛应用于提高工作效率和加快工业发展进程。在机械管理和机械设计领域，机电一体化技术发挥着重要作用。提高机械管理质量，应充分发挥自动控制技术的优势，设计可靠的机械设备，进一步加快技术的发展和进步。因此，主要讨论机电控制系统和自动化控制技术，并对系统进行集成设计，以提高机电一体化产品的性能，促进机电一体化的发展进程。
关键词：机电控制系统；自动化控制技术；一体化设计
        引言：
        提高机电控制的准确性，可以充分发挥自动控制技术的优势，有助于进行机电控制系统的设计，减少错误，便于管理人员借助自动控制技术有效地执行机电控制任务。一方面可以减少机电控制工作的安全问题，另一方面可以为管理者提供安全保障。综合是机电控制技术最明显的优势，在应用过程中需要多种技术的配合。进行机电一体化设计可以实现人性化管理和智能化管理的目标，显著提高机电控制系统的功能。分析和研究机电控制系统的自动控制技术和集成设计，对有效推动机电控制技术的发展具有重要意义。
        1机电控制系统自动控制技术发展趋势分析
        智能控制是自动化控制的常规发展方向。依托物联网技术和人工智能技术的不断发展，机电自动化控制系统逐步实现高智能化是必然的发展趋势。目前，人工智能技术突破了传统机电自动化系统软硬件配置结构的限制，利用物联网技术实现各种硬件的高效信息交换，最终形成智能机电控制系统。虽然我国的智能机电控制系统还处于探索阶段，但未来有很大的发展空间。因此，相关部门也应该认识到机电一体化从自动化到高智能化的必然趋势，人员可以在技术和实际应用的高智能化方向投入更多的成本。同时，提高新型智能机电一体化系统的性能，不断提高新型机电一体化系统的智能化程度。
        2机电控制系统与自动化控制系统
        2.1机电控制系统
        随着计算机技术的广泛应用，机电控制系统越来越普及。机电控制系统可以有效地连接控制对象和控制装置。在用不同的控制设备管理和控制设备的过程中，需要预先设定机器流程，以便高效、快速地控制目标。控制是机电控制系统的关键。控制过程涉及多种技术，包括传感检测、信息处理和微电子技术。机电控制系统可以借助集成技术提供系统和流量控制服务。机电控制系统采用远程控制方式，不需要工作人员进行现场控制。借助网络遥控器，在网络控制模式下实现控制目的，主要可以采用三种模式：保持模式、完成模式和交互模式。
        2.2自动化控制系统
        自动控制系统主要使用控制器按照设定的步骤运行控制对象，主要应用现代控制和经典控制两种理论。这两种控制理论使用不同的数学工具，都具有控制对象明确的特点。前者的主要特点是适应性和随机性，后者借助自动调节器控制反馈闭环。在建立数学模型时，他们会应用函数和数学方程的概念。结合差异化的内容，他们可以将自动控制系统分为不同的类型，包括自调整和校正、自诊断、自适应和高精度定位。自动控制技术的应用为机械化生产提供了极大的便利。自动控制系统的结构如图1所示。

        3机电控制系统自动控制技术与一体化设计分析
        3.1系统硬件设计
        3.1.1单片机控制芯片
        在机电一体化产品设计过程中，要选择功能多样、存储容量大的单片机控制芯片。数据存储器、中央处理器、串口、度数存储器和I/O口是单片机的主要组成部分。系统设计一般采用单片机内总线连接的方式，降低了资源占用率，不需要改变硬件，在串口进行系统仿真操作。因此，选择稳定可靠的单片机非常重要。
        3.1.2A/D模数转换器
        在自动控制技术和机电控制系统集成设计过程中，A/D模数转换器的接口可以方便地与单片机连接。12位电容逐次逼近型模数转换器，即A/D模数转换器，有11个输入端和串行控制。在模数转换中，它将采用12位开关电容的逐次逼近法。地址输入端、输入输出时钟和芯片选择是每个器件的关键部分。三个串行输出终端可以与外围串口和主处理器通信。
        3.1.3接口设计
        在系统显示模块接口的设计过程中，需要保证字符型LCD控制器能够有效地将控制器和驱动器集成在一起，从而实现控制和驱动集成电路。系统显示模块中的芯片可以存储字符发生器。在设计系统单片机和显示模块之间的接口时，需要使用8位数据总线作为数据输入端口，以便有效地发送和接收数据。通过机电一体化自动控制系统，可以使用无编码键盘设置双向插装阀的开启和关闭延迟以及压力反馈值，可以高效控制控制器的冲击频率。在机电自动控制系统的基础上，利用单片机的P1接口，用无编码键盘构成接口电路(4×4)，通过定时扫描，在规定的时间间隔内完成键盘的自动扫描操作。通常单片机的定时器有中断，大概是10ms左右。响应定时器溢出中断请求，CPU可以快速响应并扫描键盘[3]。单片机和键盘相互配合，可以有效结束命令。
        3.1.4电路设计
        在传统的机电自动控制系统中，传感器信号主要由集成电路元件处理，一些传感器的输出信号在4 ~ 20 mA DC范围内，而传统的集成电路元件只能处理和输出电压信号。在自动控制技术和机电控制系统的一体化设计中，需要科学设计电流电压转换电路，选择稳压器，利用电阻实现电流到电压的转换，去除参考电压得到输出电压值。因为4m A和20m A电流分别对应0V和5V输出电压，所以可以知道208.33ω的电阻值。在设计机电自动控制系统时，固定电阻200ω和微调电阻10ω可以串联[4]。在设计驱动电路时，也可以施加12V电压来控制电源。机电自动控制系统驱动电路如图2所示。
        结语：
        随着时代和科技的不断进步，加强机电一体化技术不仅有利于工程机械的现代化，而且对提高工程机械的生产效率和节约生产资源也起着非常重要的作用。因此，机械制造加工行业和大型机械设备制造企业应准确把握机电一体化技术的发展趋势，提高企业机电控制系统的智能化和集成化程度。使企业机械系统的产品设计满足现代工业加工和工程建设的基本要求，积极尝试应用节能、高效、高精度、优质、安全等优势的高科技人工智能技术和物联网技术，稳步开展机电工程控制系统设计的软硬件配置结构创新发展。
参考文献：
[1]机电一体化技术在汽车制动系统中的应用探讨[J]. 魏春. 时代汽车. 2020(22)
[2]机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J]. 程尤亚，王明月. 南方农机. 2020(20)
[3]PLC设备在机电一体化设计中的合理应用研究[J]. 龚君，王丽. 科技经济导刊. 2020(30)
[4]基于计算机技术的机床机电一体化数控系统设计[J]. 王凯. 粘接. 2020(09)
[5]机电一体化工程技术与设计的相关问题分析[J]. 韩文斗. 电子世界. 2020(11)