探討機電一體化系統(tǒng)設計方法

鄭念偉

摘要：在經濟社會發(fā)展的過程中，科學技術現(xiàn)代化發(fā)展的現(xiàn)階段。科學技術的發(fā)展對國家的影響是巨大的，而根據科學技術的研發(fā)，相關技術需要以科學技術成果為起點，開發(fā)出適合相關領域的技術系統(tǒng)，為自身的發(fā)展謀求生機。科技技術帶給社會的作用是多元化的，例如近年來興起的互聯(lián)網產業(yè)，顛覆了社會群眾對科學技術的認知，互聯(lián)網技術的通用性，在各行各業(yè)的技術范圍里，都產生了極大的影響。這種影響是正面的，好處是多樣化的，社會群眾在互聯(lián)網時代的普及下，對自身生活品質的要求發(fā)生了巨大的變化，過去傳統(tǒng)的技術已經無法滿足當今發(fā)展的需要，而機電一體化相關的技術系統(tǒng)，對機械制造技術的利用對現(xiàn)代的發(fā)展的影響是多面性的，如何利用智能微電腦技術提高機械制造的自動化技術，成為了機電一體化和機械制造業(yè)首先要研究的發(fā)展戰(zhàn)略，為帶給現(xiàn)代社會的技術應用，以及社會群眾的生活質量的提高，應合理地結合現(xiàn)代技術為自身的工業(yè)發(fā)展提供利好的條件，不斷地發(fā)展。

關鍵詞：機電一體化;系統(tǒng)設計;方法

1 機電一體化關鍵技術

機電一體化技術是符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要，對機械、電子等行業(yè)的發(fā)展起到重要技術支持，其主要關鍵技術有傳感器技術、電子控制技術。傳感技術在機電一體化系統(tǒng)中的應用對提高其產品的靈敏度等起到重要作用，比如在工業(yè)機器人中的應用傳感器技術，讓機器人的感覺和視覺都有進一步提升，提高了機器人在現(xiàn)代工業(yè)生產中的運輸能力，在機械操作的過程中，能更加科學有效的感覺機械零部件，能更加科學準確的完成工作。電子控制技術在數控機床等生產過程中常用的技術職業(yè)，利用現(xiàn)代電子技術對機床生產進行控制，改變傳統(tǒng)的人控制，大大提高了工作效率，同時對產品的質量提升也起到促進作用。

2 機電一體化的應用領域方向

2.1 應用于數控機床領域

自從世界上第一臺數控銑床問世以來，數控機床制造業(yè)就不斷向前發(fā)展。如今，數控機床在結構、功能、操作和控制精度上都有較大的優(yōu)勢，且大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計極大的提高數控機床的性能，使一臺機床能夠擁有同時完成多個不同的獨立加工作業(yè)任務。在數控機床中應用機電一體化，可使其生產產品的質量更高，效益更好，對于促進數控機床的發(fā)展和提升在該領域的發(fā)展水平具有重要意義。

2.2 應用于機器人領域

機器人在我國的工業(yè)領域應用非常普遍，特別是在汽車制造業(yè)、電子電氣行業(yè)以及鑄造行業(yè)發(fā)揮了重要的作用，它的廣泛應用極大地提高了生產效率，減少了經濟成本。由于大部分行業(yè)需要更加精密的產品，所以對工業(yè)機器人的設計精度要求較高，在工業(yè)機器人每一個制造過程中都對其精度有較高的要求，如今應用機電一體化技術，采用伺服電機并安裝編碼器對電機的旋轉角度進行檢測，將編碼器里的反饋數據發(fā)送至伺服驅動器，校對并使旋轉角度正確，保證了其運動精度[2]0此外，機器人控制也是機器人制造業(yè)的一項關鍵能力，為提高機器人的性能，降低機器人的成本，仍然需要進行大量的研究并引入新的功能。

2.3 應用于分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)，也被稱為集散控制系統(tǒng)，它可以對生產程序進行指揮和分別控制，它把器件的控制權下發(fā)到底層控制器，通過底層控制器和上位機的通訊來實現(xiàn)控制。如今，大型企業(yè)生產自動化能力越來越高，集散控制系統(tǒng)也應運而生，通過結合機電一體化技術，集散控制系統(tǒng)已經具有很高的可靠性、開放性、靈活性以及協(xié)調性，減少了不必要的信號損失。

一般認為分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展大概分為四個階段。第一個階段的典型產品是在1975年到1980年期間美國霍尼韋爾公司研發(fā)的TDC2000，由過程控制單元、數據采集裝置、CRT操作站、監(jiān)控計算機和數據高速公路五部分組成;第二個階段的典型產品則是在1980年到1985年期間由霍尼韋爾公司研發(fā)的TDC3000，由局部網絡LAN、多功能控制器、增強型操作站EOS、通用操作站US、網間連接器GW、系統(tǒng)管理模塊SMM和主計算機HC組成;而在1985年到1990年，分布式控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，在硬件更新了許多新技術，采用了制造自動化協(xié)議（MAP）標準，解決了一直存在的自動化孤島問題，將分布式控制系統(tǒng)發(fā)展推向第三階段;1990年以后，霍尼韋爾公司推出更加智能的TPS控制系統(tǒng)，采用了更加開放的硬件工作站，實現(xiàn)了更為高級的集中管理能力解決方法，分布式控制系統(tǒng)也進入現(xiàn)在的第四階段。

2.4 關于機電一體化系統(tǒng)設計方向

關于機電一體化系統(tǒng)的研發(fā)，在專業(yè)的設計理念上來講，運用實際的專業(yè)技術知識，對技術設計入員的設計工作邏輯來講，是相當復雜具有挑戰(zhàn)性的，因此，在實際的研究范圍里，先要切入簡單的內容，以充分掌握基礎性內容為基礎，才能更清晰地對復雜的環(huán)節(jié)、設計流程的方向，運用在實際的設計工作里，設計工作一般分為：橫向方塊方法和縱向分層法。橫向分塊法的大概含義就是：針對不同的系統(tǒng)板塊按照一定的標準幅度劃分到統(tǒng)一模塊的范圍里進行規(guī)劃設計，在當下的模塊下完成相關的設計工作之后，會進行相連的模式，對板塊進行區(qū)分，系統(tǒng)會自動生成設計模塊。這種化整為零的方法非常直觀并且易于操作進行。在考慮機械系統(tǒng)與電子技術有機結合的設計中，通常會通過替代法、融合法、組合法。所謂的縱向分層法也是立足于系統(tǒng)整體，按照相關的技術標準要求進行設計，將機電一體化系統(tǒng)的結構層次設計與相關的企業(yè)組織結構相應對應，根據不同技術領域的設計任務，都必須要交給專業(yè)的部門來完成操作，使用客觀的設計理念以及保持微觀的戰(zhàn)術思維設計方法，對科學技術的有機利用，開展出專業(yè)的設計方案。

3 機電一體化技術系統(tǒng)的開發(fā)思維

通過對目前的機械工程技術和自動化軟件工程理論的了解，采用相關的生命周期算法實現(xiàn)對機電一體化系統(tǒng)技術的工程研發(fā)工作。機電一體化自動化系統(tǒng)開發(fā)的總體設計流程、元器件的細節(jié)設計和零件設計，技術改革設計和工藝效果設計，這些與設計工作密不可分的細節(jié)步驟分為：（1）方案落實和測試過程;（2）初期建設設計;（3）細節(jié)的設計。

4 機電一體化技術的發(fā)展趨勢

行業(yè)的發(fā)展需要科技的支持，機電一體化技術的發(fā)展是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，同時其它行業(yè)的快速發(fā)展需要機電一體化技術不斷更新，以適合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需要。人工智能技術的應用，現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展都需要向智能化方向發(fā)展，智能化方向發(fā)展是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展根本，機電一體化技術在機械、電子行業(yè)的發(fā)展，尤其現(xiàn)代工業(yè)機器人的應用，讓工業(yè)發(fā)展越來越智能化，符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要。機電一體化技術的發(fā)展前景美好，為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展提供了技術支持，同時根據行業(yè)發(fā)展需要，機電一體化技術向智能化、微型化、模塊化方向發(fā)展。

總之，機電一體化技術是未來制造業(yè)發(fā)展的一大突破點，也是未來機械行業(yè)發(fā)展重要著力點，結合現(xiàn)代人工智能、物聯(lián)網等智能技術的機電一體化技術有著非常廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1]邊繼寧.淺析機電一體化技術的應用及發(fā)展趨勢[J].山東工業(yè)技術，2017（23）：202.

[2]楊光雄.論機電一體化技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].低碳世界，2018（3）：368-369.