摘要：随着我国的经济发展的越来越快， 机电自动控制系统和一体化设计在生活中的使用也越来越广泛。机电自动化控制技术与一体化设计能够提高工业生产效率， 不仅节约了大量的人力物力， 还提高了产品质量。它促进了各个领域生产技术的不断进步， 带动了自动化技术欣欣向荣的发展。

关键词：机电自动化，控制系统，一体化设计

一，机电自动控制系统概述

机电自动控制系统是一种非人力的生产系统， 它是通过控制器使被控制对象或过程按照规定的规律运行， 需要依靠所设定的程序， 以及各个装置、机器等的相互配合。由于在生产过程中基本不需要人为的干预， 所以机电自动控制系统具有高效化、智能化、自动化三个特征。它借助了计算机、微电子等技术， 实现了对相关的信息进行分析和处理， 使得各种不同的生产设备能够在同一时间内完成不同的工作。机电在工作工程中需要根据很多数据来进行， 所用到的技术也很多， 自动化控制技术可以将所有的技术进行融合， 最终形成一套完整的控制系统。通过远程监控技术， 工作人员可以随时依靠计算机进行监控， 及时了解每一个生产过程的生产情况， 尽量保证机电工作的准确性。它不仅减少了工作人员的工作量， 避免人工失误， 还降低了工作人员的危险系数。从机电行业的角度来讲， 机电自动控制技术将整个生产过程连接成一个整体， 方便了管理控制， 提高了生产效率， 促进了自动化控制技术的发展。

二，机电控制技术与一体化设计

工厂里的工作人员只需要设定好程序并随时检查机器状况， 剩下的工作就靠机械来完成。自动化和一体化构造了工厂的灵魂， 机电控制技术和一体化设计对准确性的要求比较高， 在一体化系统进行设计期间， 相关的工作人员在考虑市场、产品性能等方面的因素时， 还要考虑最终产品的成本。一体化系统在设计完以后， 还要在实际生产中对其适用的可能性进行检测， 对产品自身存在的不足进行改进和补充， 最终形成一套可行的系统。在这个过程中， 自动化和一体化相互配合， 使得在生产的过程中能够更加顺利、准确。机电自动化控制系统是一个完整的系统， 将机械装备、生产装备以及自动化控制装备结合在一起， 大大促进了一体化的设计， 能够做到这样对机电师来说是个不小的考验， 工程师需要在这三者之间找到一个合适的平衡点， 在机电自动化控制系统中加入一体化设计， 优化了机电装置的整体性质。

三，机电自动化控制系统设计思路、原则与方案和测试结果

1设计思路

机电自动化控制系统设计目的主要体现在以下两个方面：第一，对机电一体化系统中的电源进行直接控制，间接地对机械设备启停状态进行控制;第二，对机械手臂的移动路径、位置准确性、复位进行直接控制，确保机电一体化系统的稳定运作。基于此，该系统设计思路也可以分为两个部分，首先，在电源处安装控制装置，装置具有接收开启、关闭信号的功能，接收信号后装置会进行连接、复位运动，连接则代表电源可以向某机械手臂输电，复位则代表电源与机械手臂电路断开，停止输电;其次，利用传感器技术对机械手臂、运输小车的移动路径、位置、复位情况等进行感应，获取其具体数据，该数据会被传输到控制终端，由控制终端根据标准参数判断机械手臂、运输小车当前状态是否正常，如果存在异常会保持输电状态，直至机械手臂或运输小车状态正常，如果长时间（3min）存在异常则控制终端会报错，停止输电，并通知人工来进行处理。

2设计原则

出于自动化系统质量考虑，该系统设计要遵从效率原则、精度原则、稳定原则三大原则，各原则具体内容如下。

a效率原则。

效率原则指的是系统响应速度，在机电一体化系统运作中自动化控制系统应尽可能快地根据现实情况生成指令，同时保障机械手、运输小车等设备也尽可能快地执行指令，这样自动化的上、下料环节才能有效率地完成，且如果遇到异常也能及时应对，避免异常情况恶化。因此，该系统需遵循效率原则进行设计。效率原则下，该系统的响应速度要保持在1s～3s（遭遇异常情况时，响应速度从3min之后算起，区间同样是1s～3s），越快越好。

b原则。

在自动化的上、下料环节中，如果控制系统不能精确识别机械手臂、运输小车的位置、移动等信息，则很可能出现误判、误动等现象，这必然导致该环节运作出现质量问题。如果机械手臂在自动化控制系统控制下未能复位到标准位置，则其在抓取时就不能抓取标准位置的物料，导致该环节受阻后无法正常运作。因此，该系统设计要遵从精度原则，以免不良事项的发生。

3设计方案

文章自动化控制系统采用层次化方案进行设计，该方案中系统可以分为感应层、通信层、决策层、控制层四层，下文将对各层设计内容与相互之间的关系进行论述。

a感应层。

感应层主要由传感器来实现，首先，传感器是一种感应设备，同时具备信号发出功能，因此感应层可以作为通信层的发出端。其次，感应层设计大体分为三个步骤：①传感器选型，不同类型的传感器能够感应到的数据是不同的，因此在感应层设计中必须做好传感器选型，根据现实需求选择电力传感器、信号传感器;②传感器安装，电力传感器安装在电源处，用于感应电力输出情况、生产电力是否正常输出数据。信号传感器安装在机械手臂、运输小车的复位点、移动路径及机械手臂的“掌心”处，通过信号可知机械手臂、运输小车是否精确复位、是否正常移动，且机械手臂下方是否有物料，以免机械手臂误动;③传感器调试，为了保障感应层中各传感器精度，在各传感器安装完成后需要对传感器进行调试，确保其符合标准参数。

b通信层。

通信层主要采用PLC总线技术（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）与信号传输来实现。首先，在PLC总线技术设计应用中，将所有安装在机械手臂、运输小车、电源等位置的传感器全部集成，形成PLC总线，再将PLC总线与控制终端连接，这样控制终端就能高效率地接收所有信号，由此做出准确判断，也能将信号中包含的数据绘制成数据趋势图供人工查阅。其次，在信号传输技术设计应用中，该项技术是连接PLC总线与控制终端的“纽带”，两者正是借助信号传输通道来实现的，以接收PLC总线传输而来的信号。值得注意的是，为了体现稳定性原则，该系统针对信号传输技术进行了抗干扰设计，主要采用了降噪技术、温度补偿设施，以保持信号传输稳定，能够最大限度避免噪声干扰与温度干扰。此外，因为传感器传输信号的原始格式为电信号，而该格式信号并不能被控制终端读取，所以必须在PLC总线与控制终端的信号通信中段设置换能器，换能器可使电信号格式转化为可以被控制终端读取的数字信号，由此解决这一问题，同时数字格式信号还能被后续人工端计算机读取。

四，测试结果

为了校验该自动化控制系统是否符合以上三大原则，掌握其性能，在设计完成后对其进行了测试。根据测试可知，该自动化控制系统性能良好，满足设计要求，符合三大原则，因此可以投入实际应用。

结语

文章进行了机电自动化控制系统的一体化设计，在上、下料机电一体化系统基础上提出了相关设计方案。该设计方案根据设计思路，遵从三大原则提出，共分四层展开设计，设计后可得机电一体化自动化控制系统，笔者对该系统进行了测试，结果显示该系统可投入实际应用。同时，该系统具有良好的人工控制模式切换机制，说明该系统可操作性强，在实际应用中能实现良好的人机交互。

参考文献

[1]顾中夏.机电自动化控制系统的一体化设计[J].机电元件，2021，41（06）：18-19+53.

[2][1]罗昕.机电自动化控制系统的一体化设计[J].南方农机，2020，51（24）：145-146.

[3][1]牛晓玲.机电控制系统与自动化控制系统一体化设计及应用[J].自动化技术与应用，2018，37（10）：125-128.