機電一體化應用中的電機控制與保護路徑分析

顧欣

摘 要：自工業化革命完成之后，機械被作為人們生產生活中的重要工具而廣泛使用。在以往的傳統工業化生產過程中，機械的使用往往是通過人工進行具體的實際操作從而實現的。但隨著科學技術的進步，以及日益增長的物質生活對生產力的硬性要求，機械生產與社會所產生的供需關系正在逐漸增大。為了對人民日益增長的需求予以滿足，傳統的由人工方式進行機械操作的機械生產方式已經逐漸落后。將電子控制學，運用到機械的使用過程中使機械能夠通過電子設備進行更加完善的自運營，成為了現代工業化生產中的重要生產模式。而隨著機電一體化進程的飛速發展，其過程中也往往會出現諸多種類的問題。而對電機進行控制，并且對電機進行保護，是機電一體化諸多問題中亟待解決的重中之重。本文將從機電一體化的發展角度出發，對機電一體化所使用的科學技術進行詳細的闡述與分析，進而對機電一體化中對電機的控制與保護進行詳細的解析，為現代工業機電一體化提供參考。

關鍵詞：機電一體化;電機控制;電機保護

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0054-02

機電一體化專業在業界又有著機械電子學的別名。就機械電子學的研究角度來說，機電一體化技術是將計算機技術、現代通信技術、傳統機械技術與電子技術等諸多先進科學技術與工業技術進行融合。從而運用到工業生產中的一種具有科技性的工業生產技術。隨著近年來社會與生產之間供需關系的密切加深，對機械生產的要求與質量逐步提高，從而使得機械一體化的發展進程逐步加快。在機械化的發展中出于對機械性能的保護并降低機械維修的成本，越來越多的工業生產企業將目光放在對機械電機的控制與保護當中。為了使機電一體化在工業生產中有更加廣泛的用途，且使用效率更加高效，機械的電機必須要得到有效的保護。并且對自動化機械的電機要進行充分的系統控制。從而使機電一體化的生產模式從基本生產力上得到維護。此外對機電一體化中的電機進行有效的控制與保護，能夠使運用機電一體化的工業生產過程具有更加高效的生產速度。并且所生產的產品質量得以極大程度的提高。從而使整體生產流程成為以機電一體化為主導核心的先進工業化生產流程。

1機電一體化的概念與含義

1.1機電一體化中的機械技術

機電一體化的具體含義便是指在傳統的機械工業基礎上，將現代化的電子科學技術進行植入，從而使融合后的機械具有更加強大與高效的生產能力，并以該種機械為基礎，所形成的一體化先進工業生產模式。其中，整體技術的關鍵切入點，在于如何使機械技術與現代電子科學技術更加完美的進行融合。將電子技術運用到機械操控技術中，使整體電子操控過程更加高效且具有極高的穩定性，使整體生產流程從本質上得到性能的更新。而將電子操控技術融入到傳統機械技術的過程中，最常用的融合方式便是將計算機輔助技術植入傳統機械技術之內。

1.2機電一體化中的計算機技術與信息網絡通信技術

機電一體化技術從其本質概念上可分為兩大部分。其一為傳統機械技術部分;其二為現代電子科學技術部分。其中傳統機械技術部分可以理解為整體機械一體化的硬件條件。而現代電子科學技術可以理解為整體機電一體化技術中的軟件部分。而整體的機電一體化技術的軟件部分，便是由計算機技術與信息網絡通信技術進行系統集成而形成的。因此可以說，將計算機技術與通信網絡技術進行整體集成，使機電一體化技術與傳統機械生產技術所具有的本質性區別。同時該集成技術也是機電一體化技術的重要核心部分，是形成自動型現代工業生產及自動型智能生產的重要前提。

1.3機電一體化中的傳感檢測技術

傳感檢測技術從一定程度上可以理解為機械一體化技術的五官。通過傳感檢測技術可以實現機電一體化后的機械進行自我的控制與調節，傳感檢測技術在整體機電一體化中的功能性越強。整體一體化系統的運轉效率就越高。現代工業生產往往具有著極大程度的復雜性，因此對傳感檢測技術的精確性也有著更加高層次的要求。極高精確性的傳感檢測技術是整體機電一體化發展的重要保障。

2機械一體化技術在實際生產過程中的應用范圍

在工業生產過程中今天體化有著極其廣泛的應用性。在現代的工業生產過程中，機電一體化生產模式幾乎可覆蓋全部的生產環節，并且可作為全部機械的主要運作系統在實際生產過程中進行應用。以下將列舉幾種比較常見的機電一體化集成案例，并對機電一體化集成案例進行相應的解析與分析。

2.1機電一體化技術在機器人行業的應用

機電一體化在實際集成中的最高表現形式便是機器人。機器人往往具備極高的物體識別能力，并具有一定程度的實際工業工作能力。由機器人所代表的機電一體化是將整體機械技術與現代科學計算機技術進行精密的結合，并在其中融入精密的檢測傳感技術以及無線通信技術。同時機器人往往有著較強的電機可以帶動整體機械以高負荷的形式進行實際運轉，從而完成一些較高難度的機械操作。

2.2機電一體化技術在數控機床技術中的應用

在目前的工業生產實踐過程中，數控機床技術被廣泛的應用在整體工業生產流程中。傳統的機床技術是由人工進行操作與控制。因人工所具有的不確定性，從而導致所生產的機械零部件無法保證其具有極其精密的精確度，因此在進行一些高難度高精密度的零件生產時。由人工進行的機床控制，往往無法對相關部件進行生產。傳統的人工機床控制技術對社會發展造成了生產力角度上的阻礙，而機電一體化的數控機床技術，能夠由計算機進行詳細的數據計算，從而使機械在工作中能夠對高精密度高強度的零件進行加工，保證加工零件的整體質量，同時保證高精密零件的生產效率[1]。

3 在機電一體化技術中對電機的控制與保護方面所存在的問題

目前我國所運用的機電一體化電機保護技術及保護裝置，主要是電路短路保護裝置及熔絲熔斷裝置。電路短路保護裝置是以電磁理論學科作為基礎的，而熔絲阻斷裝置則是以電熱理論學科作為實踐基礎的。雖然隨著科學技術的發展，電路短路保護裝置及熔絲熔斷保護裝置在具體工業生產中已具有一定程度的完善性，均代表現今社會中工業生產的先進科技前沿。但就具體生產實踐保護效果來說，還具有一定程度的欠缺。其主要原因是兩種保護裝置的零件不具備高效的靈敏性，因此使整體電機保護過程缺乏一定程度的有效性。在因機械一體化電機故障所導致的事故當中，其巨大事故原因均為機電一體化設備的電機控制失靈。而電機控制失靈，將使自動化機不能對操作允許所下達的執行命令進行有效的實施。并且經常因此而導致操作人員在實際生產過程中受到一定程度的傷害。同時，電機故障也將導致整體流水線的中斷，使整體生產過程進入停滯狀態。電機發生故障的主要原因，經常是因為電機自身處于高負荷狀態，從而導致電機過熱而產生的。電機過熱往往是由于電機未完成高強度的生產需求，而長期處于開機狀態，無法讓電機得到一定程度的休整，將對整體生產流程造成安全隱患。而在電機出現故障時，最終事故產生的原因往往不是因為電機失控本身，而是當電機出現故障時，熔斷裝置或短路保護裝置在接收到故障信號后，對電機的保護過程存在著一定時間的系統延時，從而使安全事故發生在系統延遲時間內。因此，電機由于控制所導致的安全事故，大部分原因可歸結于電機本身在硬件系統的完善上存在著一定程度的差距，使整體的電機控制與保護裝置無法滿足一體化機器在現代工業的高速化生產下所進行的高強度工作[2]。

4 機電一體化應用中的電機控制與電機保護的方法

4.1強化對整體機電一體化機械的電流與電壓管控

在機電一體化集成系統中，最重要的機械部件便是整體機械的電機。而電機的動力來源于電力的輸入。通過對電機進行電力的注入，從而使電機內的電磁發生轉化，或者使電機內的電熱進行轉化，從而使整個一體化機械系統能夠正常的運作。而當電力作為整體電機的驅動力時。需要從兩個角度對電機的驅動力進行考慮，其一為輸入電力的電流，其二為輸出的電壓。而電流和電壓的輸入將直接的影響電機的整體功率輸出，不同規格種類及功率的電機都有不同輸入大小的電壓與電流。當電機處于正常工作狀態時，其輸入的電壓與電流值，也將趨于正常，因此可將電機處設置電機電流電壓的檢測系統，從而對輸入電機的電流與電壓進行實時的監測。當電機發生問題時往往會造成電壓的升高。從而由電壓的升高帶動整體電機保護機制進行短路處理，進而達到保護電機的作用。而當電機線路存在短路與斷路狀況時，電機的電壓與電流檢測裝置，能夠第一時間對電機故障的問題點，基于明確的排查方向。并使電機能夠盡快的通過相關的維護與修復工作投入到正常的生產使用當中。

4.2對機電一體化設備進行定期檢查

由于現代工業化的飛速發展與社會日趨增多的工業化產品需求，機電一體化的電機往往由于機械的滿工時工作負荷，而導致其無法進行正常的保養與維護。而機電一體化電機從其本質上來講屬于機械設備，在長時間的高負荷運轉下，機械設備一定會存在一定程度的磨損與老化。而磨損與老化出現之初并不會對電機造成影響，但經過長時間的高負荷運轉后，電機可能導致自身溫度升高，從而與機械的磨損與老化點相結合。同時成為一體化設備電機出現故障的誘因。因此為保證整體工業生產具有更高的效率。在生產過程中應積極的對一體化設備電機進行定期的保養與維護工作。并安排專業檢修人員對電機設備進行定期的檢查。對整體電機的傳導裝置及制動零部件等以后易損部分進行更加細致的故障排查。對于已經磨損或即將磨損的電機零部件，要進行及時的修復與更換。使一體化設備的電機，始終處于保持高效生產的優良工作狀態。從而保證整體工業生產線的正常運轉。而機電一體化機械的電機，也是具備一定時長的使用壽命。從當前社會工業生產的生產強度進行考慮，大部分電機的使用壽命約為5萬～9萬工時。對于超出使用壽命期限的一體化機械電機應予以更加頻繁的檢測與檢查。無特殊條件應及時對超出使用壽命范圍的電機進行及時更換。以避免在生產過程中由電機故障而導致生產事故的發生，進而對生產企業造成更大程度的利益損害。

4.3對機電一體化機械的電機作業環境進行及時的清理

對機電一體化機械的電機作業環境進行及時的清理，是整體電機保護與維護過程中重要的一部分。機電一體化電機所處的工作環境往往具有一定程度的不確定性。其工作環境可能處于粉塵暴露環境下，也可能處于潮濕且不利于散熱的井下環境。因此要對整體機電一體化電機的作業環境進行及時的清理，使電機始終在干燥與清潔的環境下作業[3]。

5 結語

機電一體化設備的電機控制與保護工作是保證機電一體化設備正常運行的重要先決條件。隨著我國科學技術與經濟條件的飛速發展，機電一體化設備的應用范圍將越發廣泛，而作為機電一體化設備的核心部分，電機的安全性與可靠性有至關重要的地位。相關工業生產企業須時刻做好對機電一體化設備的電機控制與保護，從而使整體工業生產流水線始終處于高效與高質量的工作狀態。

參考文獻

[1] 金磊.基于電機在機電一體化技術中的保護分析[J].價值工程，2020，39（7）：236-237.

[2] 劉遠.基于機電一體化中的電機控制與保護[J].數字通信世界，2020（3）：80.

[3] 李宗敏.機電一體化應用中的電機控制與保護路徑簡述[J].中國設備工程，2018（15）：197-198.