淺談機電一體化中的接口問題

王英

摘 要：隨著社會的不斷發展，傳統的機械技術已經無法滿足社會的需求，機電一體化技術是將機械技術和電子技術兩者相結合，很大程度上解決了傳統機械技術所難以完成的生產工作。在此背景下，本文簡要分析了機電接口技術的功能及意義，對于機電一體化系統中的接口技術進行了分類，最后對人機接口技術進行了簡要的探討。

關鍵詞：機電一體化；接口；功能；意義

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.158

0 引言

在當前多學科交叉發展的大環境下，眾多領域的技術發生了革命性的變化，機電一體化作為機械技術與信息技術的整合產物使得工程領域得到了飛速的發展。另一方面，機電一體化系統的價值在很大程度上取決于其各個子系統之間的接口，接口技術使得機電一體化各個子系統能夠相互密切配合，從而實現資源利用率的最大化，使機電一體化系統性能發揮最優，實現了各個子系統的功能“1+1>2”的效果。比如說多聯機中央空調是智能網絡中央空調，它可以一臺室外機帶動多臺室內機，并且可以通過它的網絡終端接口與計算機的網絡相連，由計算機實行對空調運行的遠程控制，滿足了現代信息社會對網絡家電的追求。

1 機電一體化系統構成

機電一體化系統主要由動力源、傳感器、控制系統、執行機構、驅動系統五大構件組成。其中，機電設備中的接口技術起著子系統之間信息傳遞以及能量交換的作用，因此我們有必要對其進行有效的研究，使得整個系統的功能能夠充分發揮。機電一體化系統的構成如圖1所示。

2 機電一體化中的接口技術分析

2.1 功能與意義

機電一體化系統中的接口技術主要是為了將各個子系統的功能整合在一起來進行信息的傳遞以及能量的轉換。其接口主要包括硬件部分和軟件部分兩類，其中硬件部分主要是指在機電一體化的各個子系統之間或者操作者和機電一體化系統之間進行連接的部件，為實現信息的及時傳遞以及能量的轉換扮演著“橋梁”的作用；軟件部分主要是將各個子系統之間的信息進行互聯互通，以實現“1+1>2”的功能并進行適當調整，使得機電一體化系統在實際生產運行過程中更加優化。

機電一體化系統的發展順應了時代發展的潮流，因此正在逐步代替了傳統機械技術，滿足了傳統技術難以達到的各種需求。這種結合了機械技術與電子信息技術所形成的一種功能強大的綜合系統成為了目前工業機械領域內的主流；與此同時，機電一體化系統的接口技術作為其核心技術隨著機電一體化系統的不斷發展也變得日趨復雜。如果我們單對子系統進行研究，是難以使整個系統取得跨越性進步的，在這里接口技術扮演著重要的角色，它整合了系統中的各個子系統，使這些具有不同功能的零件密切配合，進而將諸多功能發揮到最大化，也能夠使整個系統之間的信息數據相互交流與調整，促進生產效率與經濟效益的提高。

2.2 分類與信號輸入輸出

機電一體化系統主要可分為人機接口、動力接口、機電接口等類型。其中人機接口是指操作者和機電設備系統之間的雙向接口，操作者可以通過該接口對于機電設備系統進行實時的監管參數變化以及操控，使得機電設備能夠完全按照操作者的意圖進行；動力接口是指提供動力的源系統與驅動系統相連接的接口，主要作用是為系統驅動提供能量。這種接口一般能夠確保大功率的電流通過，從而保證機電系統的安全可靠性；智能接口主要的作用是將各個子系統中的信息進行收集，再將子系統中的不同技術進行整合做出相應調整， 接著按照系統的要求進行技術形式的變換從而滿足系統的需求；機電接口是指操作系統與驅動系統以及傳感器之間的接口，其主要作用是將驅動系統中的驅動信息變為操作系統中需求的信息，從而使得系統能夠正常有序運行。

作為機電系統的重要組成部分——輸入接口的模擬信號主要是指被控制對象在工作狀態下的信號，一般而言，這些信號就是設備中存在的電流信號或者模擬電壓。由于計算機設備只能收到數字信號，因此系統要獲得信息數據，就要對于目標進行控制從而獲得實時運行的信號，再將模擬電信號轉化為數字模擬輸入接口；輸出接口的模擬信號主要是指控制系統在生產過程執行器的信號，計算器通過輸出數字信號從而產生控制信號控制整個生產過程。

3 人機接口技術

人機接口技術是指人和機電系統之間交換信息的技術，其根據信號的傳遞方向可以將人機接口技術分為接口輸入和接口輸出兩大類。機電系統的輸出接口能夠顯示整個系統的實時運行情況以及相關數據信息，操作者可以根據相應的信息來及時對機電系統做出相關指示，從而保證機電系統的安全平穩運行，完成生產任務。

4 結語

綜上所述，機電一體化是多個機電子系統融合的產物，是現代生產領域內的重要工具，因此對其研究具有巨大的現實意義與社會意義。作為機電一體化技術的重要構成，接口技術的質量直接決定了整個系統運行能否流暢；同時接口技術可將各個子系統進行有機的整合，發揮各自的長處，將其優勢發揮到最大化。比如多聯機空調噪音控制越來越小，節能措施越來越有效，制造工藝和現場焊接等方面的要求提高。總之，機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上逐漸發展起來的，在未來會隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要，并且我們對機電接口技術的研究也必然會推動機電一體化理論的進程與發展。

參考文獻

[1]韋程.淺談機電一體化中的接口問題[J].廣西大學學報，2009，34（z1）.

[2]徐桂豐.探討機電一體化中的接口問題[J].城市建設理論研究，2014（14）.