機(jī)電一體化點(diǎn)擊控制系統(tǒng)研究

張海

摘? ? 要：作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中重要的部分之一，電機(jī)一體化技術(shù)為我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多的機(jī)遇。目前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的越來越快，人們對(duì)機(jī)電一體化中電機(jī)控制也具有了越來越高的重視程度。然而目前我國的機(jī)電一體化中的電機(jī)控制水平盡管已經(jīng)具有較高的水平，但是由于受到技術(shù)限制等原因的影響，導(dǎo)致我國的機(jī)電一體化中的電機(jī)控制在實(shí)際的工作中仍然存在著較多的問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;電機(jī)控制

1? 前言

眾所周知，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代先進(jìn)生產(chǎn)加工技術(shù)的不斷完善，相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要性不言而喻，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)控制系統(tǒng)工作中起著至關(guān)重要的作用。但是當(dāng)前我國國產(chǎn)大流量電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無論是在相關(guān)控制手段上還是在機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上都出現(xiàn)明顯落后和偏多的情況，同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜且其可靠性能也相對(duì)較低。本文針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展的相關(guān)缺陷和不足，對(duì)如何采用機(jī)電一體化技術(shù)將閥門和控制器進(jìn)行有機(jī)融合進(jìn)行深度探究。

2? 機(jī)電一體化的發(fā)展

機(jī)電一體化在20世紀(jì)70年代是初始研究探索的時(shí)期，此階段研究者通過嘗試各種科學(xué)試驗(yàn)來提高機(jī)電器械的運(yùn)作效率和質(zhì)量。尤其在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，戰(zhàn)爭促進(jìn)了電子技術(shù)與機(jī)械的相互滲透融合，當(dāng)時(shí)目的是為了戰(zhàn)爭服務(wù)，而戰(zhàn)爭結(jié)束后技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)為為民眾服務(wù)。加快了使用地區(qū)人民生產(chǎn)生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段，性能和質(zhì)量并不是特別完善，而適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外在環(huán)境條件尚不充分，因此其進(jìn)一步發(fā)展受到局限。后來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制、傳播技術(shù)的推廣帶來微型計(jì)算機(jī)和集成電路等技術(shù)的使用等成為了電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)相融合的前提性條件甚至決定性條件，對(duì)促進(jìn)機(jī)電一體化事業(yè)功不可沒。

3? 機(jī)電一體化中電機(jī)的構(gòu)成及工作基理分析

3.1? 對(duì)電機(jī)構(gòu)成進(jìn)行分析

現(xiàn)階段，交流電動(dòng)機(jī)在機(jī)電一體化中比較常用，包括單相交流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)，前者在民用電器上的應(yīng)用次數(shù)較多，后者在工業(yè)上的應(yīng)用頻率較高;電機(jī)結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行驅(qū)動(dòng)和控制，其中執(zhí)行驅(qū)動(dòng)由位置傳感器及三相伺報(bào)電機(jī)組成，控制部分包括單片機(jī)，整流模塊，故障檢測(cè)，PWM波發(fā)生器以及輸入、出通道等等。

3.2? 對(duì)電機(jī)工作基理進(jìn)行分析

電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)使用電流傳感器、電壓傳感器及位置傳感器進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，在檢測(cè)完成后會(huì)成功獲取逆變模塊的三相輸出電流以及電壓、閥門的位置信號(hào)，使用A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)依靠PWM波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)運(yùn)行的目標(biāo)。380伏電源全橋整流為逆變模塊提供直流電壓信號(hào)，下面對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作基理進(jìn)行說明：在三相對(duì)稱電流進(jìn)入三相對(duì)稱繞組中會(huì)形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，之后轉(zhuǎn)子導(dǎo)體會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流進(jìn)行切割處理，電磁力會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體產(chǎn)生一定的作用，在一定時(shí)間后會(huì)形成電磁轉(zhuǎn)距，進(jìn)而使電機(jī)中的轉(zhuǎn)子進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

4? 機(jī)電一體化電機(jī)控制與保護(hù)

4.1? 電機(jī)控制保護(hù)裝置存在的缺陷

其實(shí)現(xiàn)階段在電機(jī)控制保護(hù)裝置中，各種非期待的狀況都有待處理。比如井下電機(jī)控制保護(hù)設(shè)備中，鼠籠式異步電機(jī)的故障率就比較高，占整個(gè)電機(jī)設(shè)備總故障率的一半以上，所以對(duì)于井下電機(jī)控制而言，可靠的控制保護(hù)裝置是保證礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。通常電機(jī)保護(hù)裝置的原理不外電磁原理或者電熱原理，比如通過熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)，或者用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)等，都是這應(yīng)用這些原理的典型技術(shù)。隨著機(jī)械自動(dòng)化程度漸漸顯現(xiàn)出來，電機(jī)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)使用率高，人工的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)嫁于機(jī)械設(shè)備，而由于啟動(dòng)時(shí)間，電壓，設(shè)備開機(jī)狀態(tài)等影響下機(jī)器的損壞率，壽命變短等問題逐漸凸顯出來。電機(jī)設(shè)備研究人員希望通過長期的調(diào)查和試驗(yàn)找到保護(hù)電機(jī)保護(hù)技術(shù)前景何在，得到以下結(jié)論：第一，設(shè)計(jì)之初便要考慮日后的維護(hù)保護(hù)工作，提前做好計(jì)劃安排，從頭到尾進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。第二，拓展設(shè)備養(yǎng)護(hù)問題胡思路，創(chuàng)新保護(hù)裝置，使其發(fā)展規(guī)模發(fā)展思路更加多樣。第三，轉(zhuǎn)變管理觀察方式方法，在設(shè)備運(yùn)行過程中根據(jù)實(shí)際情況一切以更好更快為目標(biāo)，及時(shí)將出現(xiàn)的問題處理完，在此，數(shù)字化的監(jiān)管模式因?yàn)槠涓咚俸腿媸悄壳鞍l(fā)展的主要方向。

4.2? 電機(jī)保護(hù)控制裝置發(fā)展趨勢(shì)及前景

電機(jī)控制保護(hù)現(xiàn)狀是缺乏思路創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，近幾年針對(duì)這些問題提出一些新的理論方法，期望推進(jìn)該事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。通過仿真計(jì)算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對(duì)電機(jī)故障敏感的檢測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護(hù)控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破進(jìn)展提供依據(jù)。新技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)也是電機(jī)控制保護(hù)裝置的一個(gè)重要方面。利用新的技術(shù)產(chǎn)品和理論對(duì)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)各種裝置輸出的信息通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷，把反射的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，通過科學(xué)的分析和比對(duì)確定故障類型和嚴(yán)重程度，最后再采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施等，這樣不僅能實(shí)現(xiàn)以上各種電機(jī)保護(hù)控制功能，更重要的是能在故障之前發(fā)出預(yù)警，達(dá)到提前防止故障發(fā)生，防患于未然。

電機(jī)控制與保護(hù)裝置還有一項(xiàng)很重要的發(fā)展前景就是積極配套出廠電機(jī)保護(hù)控制裝置，根據(jù)國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平發(fā)現(xiàn)自己的不足和缺陷，并根據(jù)我國現(xiàn)實(shí)狀況具體設(shè)計(jì)規(guī)劃，力求適應(yīng)中國國情。國外一些國家在電機(jī)產(chǎn)出后營銷階段會(huì)相應(yīng)贈(zèng)送或追加配套輔助設(shè)施，這種做法對(duì)于短期可能會(huì)產(chǎn)生效益低下等印象，但長遠(yuǎn)說來使購買者得到真正實(shí)惠，保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)效率和質(zhì)量，提高機(jī)械使用壽命，降低資源浪費(fèi)，我國在這方面明顯做得不夠，致使整個(gè)行業(yè)發(fā)展過慢。所以說我國在這一方面應(yīng)該像國外積極學(xué)習(xí)，發(fā)展配套運(yùn)行機(jī)制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當(dāng)引起機(jī)器損毀，耐用率低下而花費(fèi)高昂，一方面使出產(chǎn)者的口碑提高和產(chǎn)品進(jìn)一步推廣全國乃至世界打下基礎(chǔ)。所以說電機(jī)與其保護(hù)設(shè)備的配套不但能夠促進(jìn)彼此的使用效果，拓寬了電機(jī)事業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的道路，對(duì)整個(gè)機(jī)電事業(yè)的科學(xué)化、人文化、世界化都是一個(gè)不小的促進(jìn)。

5? 結(jié)束語

總而言之，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子電力技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的機(jī)電一體化技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且也獲得了良好的應(yīng)用效果。然而當(dāng)前在機(jī)電控制與保護(hù)方面還存在著一些問題，這也在一定程度上影響了我國機(jī)電一體化事業(yè)的發(fā)展。所以，必須要合理地分析與解決相關(guān)問題，努力降低電機(jī)控制與保護(hù)故障的發(fā)生率，并且要采取有效的措施，合理地排除相關(guān)的故障，從而充分保障機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，進(jìn)而有效推動(dòng)我國機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展。

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