機電一體化中的電機控制與保護探討

于建立，張占福

（石家莊鐵道大學四方學院，河北　石家莊　051132）

工程技術

機電一體化中的電機控制與保護探討

于建立，張占福

（石家莊鐵道大學四方學院，河北石家莊051132）

通過對機電一體化中電機控制原理進行分析及其保護措施進行探討，得出：電機是機電一體化中重點組成部件，是保障機電一體化實現(xiàn)的基礎。并提出了對電機控制的保護理念。

機電一體化；電機控制；保護；探討

引言

機電一體化技術也叫機械電子技術，是電子技術、機械技術和信息技術有機結(jié)合的產(chǎn)物。目前，機電一體化技術在不同生產(chǎn)領域中應用廣泛，在煤礦機械產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。機電一體化主要發(fā)展的方向是自動化與智能化，實現(xiàn)了自動化機械技術與計算機技術以及傳感器技術的有機結(jié)合。該種技術是將電子技術、機械技術以及液壓技術充分融合，對煤礦的機械性操作具有更加實用性的意義。

1　機電一體化電機控制

1.1控制系統(tǒng)原理分析

對機電一體化中的電機控制原理進行分析，以礦井提升機機電一體化電機控制為例，探究電機控制的作用。在礦井提升機的控制系統(tǒng)中，其核心的控制裝置就是西門S7-300PlC，該控制系統(tǒng)能夠?qū)μ嵘龣C整體系統(tǒng)控制，對所有的從屬系統(tǒng)設備的狀態(tài)進行收集。在該系統(tǒng)中，PLC系統(tǒng)通過對高速計算模塊的計算，對編碼器傳輸過來的信號進行處理。PlC處理信號的形式分別為繼電器接點輸出、過卷位置控制信號。在該控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了電氣傳動系統(tǒng)發(fā)電機的測速，從根本上保證了提升機系統(tǒng)的高度安全性［1］。

實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的收集，首先需要對全廠的數(shù)據(jù)進行調(diào)查，其次，在數(shù)據(jù)支持下，進行算術以及邏輯運算，對系統(tǒng)中相應的電氣設備運行進行直接控制。當提升機的司機發(fā)出指令時，控制系統(tǒng)首先需要根據(jù)線路中提升種類、當前位置等數(shù)據(jù)的自動判斷提升方向，向電氣傳動裝置發(fā)出開車控制信號，在實際的提升環(huán)節(jié)中，控制系統(tǒng)還需要進行實時的數(shù)據(jù)計算，進而能夠自動的完成提升機的加速、減速以及停車的全過程。

1.2控制系統(tǒng)在礦井中的應用

采煤中的機器就是電牽引采煤機，結(jié)構設計比較簡單，實際工作效率較高。它是煤礦機電一體化技術中的典型代表，最早研制出的交流變頻調(diào)速MG3442PWD型電牽引采煤機在實際生產(chǎn)中應用廣泛。它的機械傳動結(jié)構比較簡單，不僅質(zhì)量小，而且規(guī)格也適中，實際的傳送效率能達到99%，與液壓牽引采煤機相比具有性能上的優(yōu)勢。

電牽引采煤機在實際運行時更加可靠，在相同運行環(huán)境中，它能夠減少機械設備維修的次數(shù)，不僅較少企業(yè)費用投入，而且無形中增加了機械設備的使用壽命。電牽引采煤機作業(yè)時間一旦增長，除了整流子和電刷有少量的磨損外，其他元件完好無損，由此可見，基于機電一體化技術的電牽引采煤機工作上可靠性較高，靈敏度較高，并且具有較好的動態(tài)性能，電力控制系統(tǒng)能夠及時的調(diào)整運行參數(shù)，防止采煤機超載。能夠適用于大傾角的煤層中，牽引電機中軸端裝有制動器，在傾角煤層中不需要安裝防滑裝置［2］。

2　機電一體化電機保護

2.1保護中裝置存在的問題

在機電一體化中，對于電機進行保護，實際上是對機電設備運行的維護與保養(yǎng)。電機能否節(jié)能以及設備能否穩(wěn)定運行，是機電企業(yè)必須要考慮的問題。電機保護中存在著一些問題，例如在井下的電機控制保護設備中，鼠籠式異步電機的故障出現(xiàn)頻率比較高，占據(jù)了電機故障中的一大部分。針對井下電機的控制與保護而言，具有可靠的控制保護裝置，是實現(xiàn)礦井工作安全的基礎。

電機保護的原理比較簡單，一般情況下，就是電磁原理、電熱原理。當電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，可以通過熔斷器對電機進行短路保護，或者也可采用熱繼電器進行過載保護。這些技術在對于機電一體化中電機保護起到了重要的作用。隨著機電設備自動化程度逐漸增加，電機設備的運用程度逐漸增加，電機在使用環(huán)節(jié)中，不合理的啟動的時間、電壓以及設備開關等狀態(tài)下，對機器的損壞率提升。針對這樣的問題，電機設備研究人員，需要對電機所出現(xiàn)的比較常見問題進行調(diào)查，并注意以下問題：

1）在電機設計環(huán)節(jié)，需要對電機的后期維護問題進行綜合分析，做好電機維護計劃。

2）對電機設備的養(yǎng)護，將保護裝置進行創(chuàng)新［3］。

3）在實際的設備機電一體化運行中，引進先進的數(shù)字設備，采取數(shù)字化的監(jiān)管模式。

2.2保護裝置未來發(fā)展趨勢

機電一體化中電機的保護裝置，在科技高速發(fā)展的未來社會中，具有更多功能、更高效率、更高可靠性，向著科技自動化方向發(fā)展。機電一體化技術在未來電機保護方面發(fā)展趨勢主要有以下方面：

1）集成化與創(chuàng)新性。與機電一體化設備生產(chǎn)相關的生產(chǎn)廠家眾多，由于研制標準接口的機電一體化單元模塊，是一項非常復雜的工作。而集成化模塊的發(fā)展是在原有電機基礎上，對機電一體化電機功能進行拓展，不僅便于用戶使用，還實現(xiàn)了設備應用的不斷更新。

2）智能化。機電一體化中的電機控制與保護逐漸實現(xiàn)了智能化。不僅在電機保護方式，在其他領域中，智能化也依然是機械技術的重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代機械控制理論中，隨著人工智能、模糊數(shù)學等都融入到了機電一體化的生產(chǎn)中，電機控制與保護所能夠?qū)崿F(xiàn)的控制目標更加的精確。

3）機電一體化在電機控制與保護中的應用，是控制技術與微電子技術之間的相互融合，同時也是多種高新技術發(fā)展的基礎。因此，在機電一體化中的電機控制與保護中，充分利用光學技術的優(yōu)勢，對機電一體化系統(tǒng)進行改進，能夠產(chǎn)生很多附加價值。此外，機電一體中的系統(tǒng)化主要采用了開放式的總線結(jié)構，隨著科技領域不斷拓展，系統(tǒng)化中實現(xiàn)了多子系統(tǒng)綜合控制與管理的發(fā)展。網(wǎng)絡技術的普及。對于機電一體化電機控制與保護來說，基于網(wǎng)絡信息技術能夠?qū)ο到y(tǒng)電機在實際運行中的狀態(tài)進行監(jiān)督、遠程控制。

3　結(jié)語

以礦井提升運行為例，對電機控制的原理進行分析，并提出電機控制與保護理念。隨著科技不斷發(fā)展，電力電子技術水平的提升，對我國機電一體化發(fā)展帶來優(yōu)勢。機電設備自動化程度逐漸增加，電機設備的運用程度逐漸增加，電機在使用環(huán)節(jié)中，不合理的啟動時間、電壓以及設備開關等狀態(tài)下，對機器的損壞率提升。為此，需要對機電一體化中的電機進行控制與技術保護。

［1］滕明建.思考機電一體化中的電機控制與保護［J］.電子制作，2013（5）:199.

［2］董麗娟.論機電一體化中的電機控制與保護［J］.科技創(chuàng)新與應用，2013（5）:109.

［3］王曉輝.淺談機電一體化應用中的電機控制與保護［J］.機電信息，2012（12）:179-180.

（編輯：苗運平）

M otor Control and Protection of the Mechatronics

Yu Jianli，Zhang Zhanfu
（Shijiazhuang Railway Institute Quartet College，Shijiazhuang Hebei 051132）

Through the analysis of mechanical and electrical integration of motor control principle and mechanical and electrical integration ofmotor control and protectionmeasureswere discussed，it is concluded that:themotor is the key components inmechanical and electrical integration，is the foundation of security electromechanical integration implementation.And put forward the idea ofmotor control and protection.

mechatronics；motor control；protection；discussion

TM301.2

A

2095-0748（2016）11-0071-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.30

2016-04-28

于建立（1985—），男，河北石家莊人，本科，助理工程師，研究方向：自動化。