淺談機電一體化中的接口問題

葉福氣

廈門澤勝電氣科技有限公司（361000）

淺談機電一體化中的接口問題

葉福氣

廈門澤勝電氣科技有限公司（361000）

在科技進步的今天，機電一體化技術日益成熟，接口技術的發展也與日俱進。本文把機電一體化控制系統當作研究對象，對該系統接口設計進行闡述，對其內涵作出研究，同時就機電接口技術對機電一體化的反作用進行分析，探討人機、機電接口技術，為相關人員研究提供理論參考。

機電一體化；接口技術；人機接口；機電接口

要判斷一個公司的綜合實力，一個不可或缺的評價因素就是工業生產力。可以這樣說，增強生產力就等于增強公司的綜合實力。進一步增強公司生產力，必須大規模推進現代化生產，推廣并普及機電一體化設備，運用現代技術管理企業。就這類設備而言，一個十分關鍵的技術就是接口技術。接口技術在企業生產經營管理中，發揮著樞紐作用。人們只有在同機電有機融合的基礎上，方可進一步增強機電一體化設備的生產力，從而增強企業的綜合實力，獲得更大的市場份額。

1 機電接口

機電接口的作用基本上是進行信息、能量的輸送或轉換，把不同部件根據相應的基準原則有機融合起來，達到機電一體化目的。機電接口包括軟、硬件。硬件是信息、能量進行傳輸和轉換的重要載體。軟件可以實現信息的交互，轉換與調整，統籌管理，讓不同的系統有機銜接起來，從而發展成擁有新功能的連接系統。

就生產實際來看，機械與微型電子這兩個系統是不一樣的，存在本質差異，所以，兩者間一定要運用大量的機電接口來完成調整、匹配及緩沖功能。機電接口作用如下：

1）可以實現電平轉換，并能夠放大功率

通常而言，微型機械的I/O芯片基本上為TTL電平，但是控制設備的電平或許不完全相同。所以，一定要對電平進行轉換處理。與此同時，如果出現負載較大的情況，則需進行放大功率處理。

2）抵抗干擾隔離

出于排除干擾信號的目的，能夠運用變壓器等設備，將微型計算機系統以及相應的控制設備在電器層面進行隔離。

3）能夠實現A/D或D/A轉換

對被控制對象而言，若通過模擬量進行檢測及當作控制信號時，一定要在微型計算機與受到控制對象間進行A/D或D/A轉換,從而確保微型計算機能夠正常運轉，實現數字量和受控制對象的模擬量相匹配。

1.1 模擬信號輸入接口

對模擬信號傳輸而言，模擬信號輸入接口十分關鍵。大家都清楚，線性傳輸時，信息輸送的通道能夠接受的方式有限，或者是二進制編碼，或者是部分非常規符號。一般來說,用于傳輸的電子信息做不到直接傳輸送達，需通過模電轉換裝置來完成，把電子信息進行轉換處理，變成相應的模擬信號，然后通過相應的接口，在相應的傳輸線路中完成信息輸送過程。其工作原理并不復雜，與平時生活中大家普遍使用的電話、寬帶的連接與傳輸道理相同。現實生活中，我們所使用的調制解調器就是一個模電轉換器。

1.2 模擬信號輸出接口

機電一體化系統中采用的信號通常都是和電壓相關的信號,如交流電動機變頻調速、直流電動機調速器、滑差電動機調速器等。計算機對信號進行傳輸的時候，無法識別數字信號之外的其他信號，所以，我們要借助模電轉換器，將信息轉換成數字信號進行傳送。模擬信號輸出接口收到經過摸電轉換器轉換好的模擬信號，然后將信息傳入網絡。

1.3 開關信號通道接口

在機電一體化的控制系統中，常常會出現一種最基本的信號“開”和“關”，開關的閉合與斷開就直接表現在指示燈上面,燈亮著表明開關是閉合狀態，反之亦然。其實機電一體化系統當中還有很多類似的開關，開關的數量很龐大。如何才能夠管理好這些開關，我們就可以借助開關信號通道接口。我們可以簡單地將開關的兩種狀態用計算機上通用的二進制“0”和“1”來表示。有了二進制，我們可以很清楚地知道系統中開關的具體情況，以便于隨時管理。

1）輸入通道接口

開關信號輸入接口是把來自設置開關信號傳送給計算機，這些信號包括邏輯電平信號、開關信號和一些設置開關信號。開關信號輸入通道又稱數字輸入通道(DI)。開關信號只有兩種情況邏輯狀態‘ON’和“OFF”即數字信號“1”和“0”。這些電平與計算機的數字電平不相同。計算機連接的接口需考慮邏輯電平的變換和過程噪聲隔離的設計情況，由轉換電路、電平隔離、輸入緩沖器和地址譯碼電路等組成。

2）輸出通道接口

輸出通道接口是把計算機通過邏輯運算處理后，形成開關信號，傳送給開關執行器(如報警指示器與繼電器)。輸出通道接口又稱為數字輸出通道接口(D0)。DO接口設計應考慮的是外部與內部公共地隔離及驅動開關執行器的功率。DO接口包括驅動器、輸出鎖存器和輸出口地址譯碼電路等。

2 人機接口

人機接口是指操作者和整個機點系統之間進行信息傳輸和交換的接口，就是人通過此接口來了解并控制機電系統。按照信息的傳遞方向，人機接口可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統通過輸出接口向操作者顯示系統的各種狀態、運行參數及結果等信息;另一方面,操作者通過輸入接口向機電系統輸入各種控制命令,干預系統的運行狀態,以實現所要求的功能。

2.1 輸入接口

1）撥盤輸入接口

撥盤是常見的一種輸入設備，假如輸入少量的參數，或控制目標、修正系數等，撥盤運用較為方便。撥盤有很多種類，最方便使用的是人機接口輸入信息BCD碼輸出BCD碼撥盤。BCD碼撥盤直接與控制微機的擴展口或并行口相連，用BCD碼形式輸入信息。

2）鍵盤輸入接口

向計算機提供被按鍵的一組按鍵集合代碼是鍵盤。一般鍵盤有非編碼鍵盤和編碼鍵盤。僅僅提供按鍵的通或斷。按鍵的識別和掃描是靠設計的鍵盤程序來實現。編碼鍵盤能自動提供被按鍵的編碼(如ASCII碼或二進制碼)。非編碼鍵盤便于設計，電路簡單。編碼鍵盤結構復雜，成本高，但使用方便。

2.2 輸出接口

典型的輸出設備是發光二極管顯示器(LED)。LED顯示器具有可靠性高、壽命長、結構簡單、體積小、價格便宜的特點，廣泛被使用。常用的LED顯示器有點陣式LED顯示器和7段發光二極管。點陣式LED顯示器用來顯示表格、字母及復雜符號等，顯示大屏幕及智能化儀器。7段LED顯示器原理是經過同名管腳上所加電平高低，控制發光二極管是否點亮，顯示和形成不同字形方法。接口技術使系統中信息傳遞和能量轉換更加流暢，把各部分有機地聯系一起，形成完整的信息系統。接口技術隨著機電一體化技術的發展而變得至關重要。從某種意義而言,接口技術設計是極其重要的功能，接口的好與壞直接涉及到機電一體化系統的控制性能，影響系統運行的穩定性和可靠性，因此，接口技術是機電一體化系統的關鍵環節。

3 結語

接口技術在機電一體化系統中起著重要的銜接作用，優良的接口技術可以加快系統信息和能量的傳遞，大大提高生產效率，并且讓系統所有部分都能夠有機結合在一起，形成一個完整的生產體系。隨著機電一體化生產的快速發展，接口技術也有了長足的進步，而且在整個機電一體化系統中，地位越來越重要。接口技術的進步對于機電一體化系統來說，也有著促進作用。從機電一體化系統的設計方面來說，就是選取企業在生產過程中所需的設備，然后在各個設備之間添加接口,使得所有設備能夠形成一個完整體系。由此可見，接口的重要性。接口的好壞直接影響著機電一體化系統的性能、效率以及穩定程度，企業應該對接口技術有一個新的認識，重視接口技術的發展。

[1]周華昌.智能控制在機電一體化系統中的應用[J].才智, 2011(31).

[2]董勇,謝士敏.機電一體化系統中智能控制的應用體會[J].數字技術與應用,2011(10).