淺談機(jī)電一體化中的接口問題

賈云春（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 大同 037003）

淺談機(jī)電一體化中的接口問題

賈云春
（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 大同 037003）

現(xiàn)階段，隨著我國社會(huì)科技的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)的深入健康發(fā)展，使原有的社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)生了很大的改變，其中機(jī)電一體化成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一種必然趨勢。機(jī)電一體化的發(fā)展，使機(jī)電接口技術(shù)也有了一定的進(jìn)一步。機(jī)電一體化中的接口技術(shù)，是機(jī)電一體化發(fā)展的組成內(nèi)容。在實(shí)際工作中，結(jié)合機(jī)電工作實(shí)際狀況，進(jìn)一步分析機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口技術(shù)設(shè)計(jì)以及內(nèi)涵，對于深入探究機(jī)電接口技術(shù)對機(jī)電一體化發(fā)展的影響，具有重要的意義。本文將將要分析，機(jī)電一體化中的接口問題方面的內(nèi)容，旨在更好的促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。

機(jī)電;一體化;接口;問題

0 前言

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前提下，極大的推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透發(fā)展，也進(jìn)一步促使工程領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)生了改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透發(fā)展，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式等都發(fā)生了一定的變化，機(jī)電一體化的發(fā)展獲得了空前的發(fā)展。機(jī)電一體化的發(fā)展，主要是在其機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、控制功能以及信息處理功能方面引進(jìn)電子技術(shù)，有效的促進(jìn)機(jī)械裝置和電子化的設(shè)計(jì)、軟件融為一體的總稱。如何在實(shí)際工作中，結(jié)合科技的發(fā)展，在機(jī)電一體化發(fā)展中，重視機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)問題的處理方式，能夠在一定程度上避免電子技術(shù)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題。

1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成分析

機(jī)電一體化作為對機(jī)械和電氣兩者進(jìn)行彼此統(tǒng)一的一種新技術(shù)產(chǎn)物，其的產(chǎn)生和發(fā)展是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和對于自動(dòng)化技術(shù)要求日漸提高的形勢所趨。在實(shí)際工作中，單純的機(jī)械技術(shù)通常只能形成單一的機(jī)械產(chǎn)品，機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等有效技術(shù)融合后，才能使其生產(chǎn)出具有機(jī)電一體化特點(diǎn)的多功能機(jī)電一體化產(chǎn)品。通常情況下，機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括動(dòng)力源、傳感器、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)五部分組成。同時(shí)由動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器進(jìn)一步組成驅(qū)動(dòng)反饋層，進(jìn)而有效的控制整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直行車。機(jī)電一體化系統(tǒng)中系統(tǒng)內(nèi)部之間的信息和能力的交互、傳遞主要是通過各種機(jī)電的接口來連接和實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，各種機(jī)電接口也有著各種相關(guān)的技術(shù)用途。機(jī)電接口主要是用來實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)設(shè)備相互連接運(yùn)行的作用，在優(yōu)化子系統(tǒng)功能發(fā)揮方面具有重要的影響。

因而，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用中，結(jié)合實(shí)際工作的情況，針對不同接口的不同作用，有效的處理接口的問題，能夠最大化的促使機(jī)電一體化系統(tǒng)的子系統(tǒng)功能發(fā)揮到最好的程度。因此，機(jī)電接口技術(shù)在機(jī)電一體化中占有很重要的地位。

2 機(jī)電一體化接口問題分析

機(jī)電一體化也可以稱之為機(jī)械電子工程學(xué)，是一個(gè)涉及信息技術(shù)、液壓技術(shù)、自控技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等多門學(xué)科的綜合性技術(shù)。在機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用中，此技術(shù)通常分為機(jī)械、微電子系統(tǒng)兩個(gè)部分，各個(gè)部分的連接都必須具有一定的條件，相關(guān)連接的條件就是所謂的多種機(jī)電接口。由于機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有比較大的差別，二者在工作中必須通過機(jī)電接口進(jìn)行調(diào)整、匹配、緩沖才能確保機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，探討機(jī)電一體化接口問題就非常重要。此外，機(jī)電一體化的各個(gè)分析由各個(gè)子系統(tǒng)組成。在機(jī)電一體化的接口一般被分為人機(jī)以及機(jī)電接口兩類。

2.1 行電平轉(zhuǎn)換和功率放大

機(jī)電一體化是一門跨很相對多種學(xué)科的綜合性技術(shù)，是由信息技術(shù)、液壓技術(shù)、自控技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)等互相結(jié)合而成的交叉技術(shù)學(xué)科。隨著社會(huì)的逐漸進(jìn)步，科技生產(chǎn)的技術(shù)不斷發(fā)展需求，對機(jī)電一體化的技術(shù)水平要求越來越高，進(jìn)而在一定程度上促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展改進(jìn)和技術(shù)完善。隨著科技生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展，在機(jī)電一體化中逐漸融入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)、智能技術(shù)等新功能技術(shù)，促使了機(jī)電一體化技術(shù)越來越完善。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，一般微機(jī)的芯片都是TTL電平，相對而言其控制設(shè)備就不會(huì)完全固定為一種模式，因而進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化成為一種必然的工作問題。其次，在進(jìn)行大負(fù)載的過程中，還需要工作人員考慮功率放大的問題。在進(jìn)行行電平轉(zhuǎn)換和功率放大問題處理的過程中，必須注意實(shí)際工作中存在問題，以有效的避免在處理行電平轉(zhuǎn)換和功率放大方面問題時(shí)，可能存在的潛在危險(xiǎn)性問題。

2.2 抗干擾隔離

在機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展中，抗干擾隔離處理問題方面，為了制止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、繼電器或者脈沖變壓器等微機(jī)系統(tǒng)以及部分控制設(shè)備，有效的在相關(guān)的電器上進(jìn)行隔離。抗干擾隔離問題的處理效果，也是影響整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)功能發(fā)揮的重要因素之一。在具體的機(jī)電工作中，相關(guān)工作人員必須結(jié)合實(shí)際的工作情況，進(jìn)一步研究抗干擾隔離問題產(chǎn)生的原因或者有效的處理措施，才能進(jìn)一步確保機(jī)電一體化系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮，并不斷的促進(jìn)企業(yè)更好的適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，處理抗干擾隔離問題時(shí)，必須相對全面的考慮處理措施。

2.3 進(jìn)行A/D或者 D/A轉(zhuǎn)換

在機(jī)電一體化系統(tǒng)工作中，進(jìn)行A/D或者 D/A轉(zhuǎn)換主要是當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)遇到被控對象的檢測以及控制信號為模擬量時(shí)，必須在微機(jī)系統(tǒng)和被控對象之間進(jìn)行A/D或者 D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)置，才能進(jìn)一步保障利用微機(jī)處理的數(shù)字量和被控模擬量之間的匹配問題。在具體的工作中，工作人員在進(jìn)行A/D或者 D/A轉(zhuǎn)換設(shè)置方面，應(yīng)重視相關(guān)參數(shù)的設(shè)定或者檢查工作，在必要的時(shí)候安排專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備或者標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的檢查，以防止進(jìn)行A/D或者 D/A轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)問題，影響整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。

2.4 模擬信號輸入接口

在機(jī)電一體化系統(tǒng)工作中，模擬信號輸入接口，主要是反映被控對象運(yùn)行狀態(tài)信號是傳感器或者變送器的輸出信號。傳感器或者變送器傳輸?shù)男盘枺悄M電壓或者電流信號，在計(jì)算機(jī)設(shè)備的輔助下對被控對象進(jìn)行的控制程序。一般而言，機(jī)電系統(tǒng)中位置檢測用的差動(dòng)變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻或者轉(zhuǎn)速用的測速發(fā)電機(jī)等設(shè)備，都會(huì)關(guān)系到模擬信號輸入接口處理的問題。在獲取反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信號條件下，計(jì)算機(jī)一般只能接受數(shù)字信號，為了更好的獲得準(zhǔn)確可靠的信息數(shù)據(jù)，將模擬電信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號接口處理的工作過程，就是模擬信號輸入接口問題處理的關(guān)鍵。

2.5 模擬信號輸出接口

模擬信號輸出接口，大部分是用于機(jī)電一體化處理工作中，用于控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號，通常指的是交流電動(dòng)機(jī)變頻速度、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器等模擬電壓或者電流信號。在計(jì)算機(jī)設(shè)備的輔助作用下，通過計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號以及有效的控制信號，進(jìn)一步達(dá)到有效控制生產(chǎn)過程的發(fā)展目的。在處理模擬信號輸出接口問題時(shí)，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口，就是所謂的模擬信號輸出接口。模擬信號輸出接口的主要任務(wù)是將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為電流信號或者一定的模擬電壓。在此基礎(chǔ)上，就可以有效的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的執(zhí)行器，達(dá)到控制機(jī)電設(shè)備的目的。

2.6 開關(guān)信號通道接口

在機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展中，開關(guān)信號通道接口的主要任務(wù)是在一定的時(shí)間內(nèi)有效的處理一類最基本的輸入或者輸出的信號，通過自身的數(shù)字量或者開關(guān)量信號處理數(shù)據(jù)分析的問題。其中主要包括開關(guān)的斷開與閉合、繼電器或者解除其的釋放與吸合、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止等環(huán)節(jié)的工作。開關(guān)信號通道接口問題的處理，直接關(guān)系著機(jī)電一體化系統(tǒng)功能是否能夠有效的發(fā)揮。開關(guān)信號通道接口的 處理問題，通常會(huì)被工作人員忽略。進(jìn)一步防止開關(guān)信號通道接口處理問題的產(chǎn)生，是做好機(jī)電一體化工作的基礎(chǔ)之一。因此，在處理開關(guān)信號通道接口問題時(shí)，相關(guān)的工作人員應(yīng)時(shí)刻注意相關(guān)數(shù)據(jù)的分析。

2.7 輸入通道接口

輸入通道接口，主要是在機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作中，將來自控制程序的開關(guān)信號、邏輯電平信號、系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)設(shè)置等信息在最短的時(shí)間內(nèi)，傳輸給計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。機(jī)電系統(tǒng)中存在的大部分信號，其實(shí)質(zhì)都是一種電平各異的數(shù)字信號。進(jìn)行輸入通道接口數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照專業(yè)處理設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題，必須及時(shí)進(jìn)行處理。因此，在輸入通道接口程序分析中的一些數(shù)據(jù)，都應(yīng)結(jié)合實(shí)際工作進(jìn)行詳盡的分析。

2.8 輸出通道接口

為了更好的發(fā)展機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作，輸出通道的接口，主要涉及開關(guān)信號輸出通道的作用。輸出通道接口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由輸出鎖存器、驅(qū)動(dòng)器以及輸出口地址譯碼電路等構(gòu)件組成。是為了確保內(nèi)部與外部公共地隔離以及驅(qū)動(dòng)開關(guān)執(zhí)行器的功率不存在嚴(yán)重的問題。其主要工作程序是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯運(yùn)算的處理后，使開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器的過程不受無關(guān)信號的干擾。其次，輸出通道接口的過程，實(shí)質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道的工作性質(zhì)，也被人們形象的稱為數(shù)字輸出通道。因此，輸出通道接口問題的處理，也會(huì)直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高機(jī)電系統(tǒng)工作的效率，關(guān)注輸出通道接口問題，是相對重要的一項(xiàng)工作。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化的發(fā)展水平也隨之提高，機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢越來越明顯。接口技術(shù)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的銜接作用。技術(shù)接口作為研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中接口問題的基本技術(shù)，是促使機(jī)電一體化系統(tǒng)中信息和能量傳遞以及轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且能夠使機(jī)電一體化系統(tǒng)的各個(gè)組成部分協(xié)調(diào)的進(jìn)行工作。在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要的相關(guān)設(shè)備，在各個(gè)設(shè)備之間適當(dāng)?shù)奶砑右欢ǖ慕涌冢垢鱾€(gè)設(shè)備能夠形成相對完整的體系。因此，機(jī)電一體化的接口問題的處理效果，會(huì)很大程度的影響整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定程度。

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