机电一体化中的接口问题

摘 要本文从机电一体化的简介入手,对机电接口技术的类型特点进行详细分析,并在此基础上对接口技术在机电一体化系统中的具体应用及应用过程中需要注意的几点问题进行论述.期望通过本文研究,能够对促进接口技术的推广应用和机电一体化技术的发展有所帮助.

【关 键 词】机电一体化接口技术功能

1机电一体化简介

机电一体化是指电子技术、电子化软件与机械装置相结合的系统总称,用以优化和实现机械装置信息处理、动力、控制等功能.近些年来,随着各个相关技术领域的发展和进步,推动了机电一体化技术的完善,其现已形成了一个较为完善的学科体系.就机电一体化系统而言,它融合了多种技术,其中比较典型的有接口技术、计算机技术、自动控制技术等等,通过确立系统功能目标,指导各功能单元的优化配置和合理布局,有利于降低系统能源消耗、提高系统可靠性、拓展系统使用功能,这些种种为系统功能最优化目标的实现奠定了坚实的基础.从本质的角度上讲,可将机电一体化视作为两个方面：一方面是技术,另一方面是产品.以技术而论,机电一体化不是几种技术简单结合到一起而形成的,它是以诸多技术作为前提,并在基础上对这些技术进行有机融合,使之形成一个整体,由此获得具有综合性特点的技术.除此之外,它与机械电气化也存在十分明显的区别,这些区别体现在以下方面：机械电气化是对传统机械技术的延伸和拓展,而机电一体化是对传统机械技术的变革和创新,它的诸多新功能完全可以替代机械装置的原有功能,如自动调节、控制、信息处理、检测、保护以及自动记录存储等功能,这些功能也促使了机电一体化逐步实现智能化、现代化.

2机电接口技术的类型特点分析

从机电一体化系统的角度上讲,其各个子系统间的接口具有非常重要的作用.业内的一些专家学者认为,可将机电一体化系统的设计等同于接口设计,这一观点也在大量的实践中获得了验证.接口技术是随着科学技术发展而新兴的一种机电技术,其主要应用于机电一体化系统中各个子系统模块的有效连接,通过接口的连接作用实现系统中各类信息数据与能量传递的交互,进而为优化系统设计、提高系统运行可靠性提供技术保障.大体上可将机电接口技术分为以下几个种类：

2.1人机接口

所谓的人机接口具体是指操作人员与机电系统间进行信息交互的接口.根据信息传递方式的不同,可将人机接口分为输入和输出两类.

2.1.1输入接口

利用该接口可以向机电系统输入各种相关的控制指令和参数,以此来实现对系统的有效控制.输入接口主要包括控制开关、键盘和拨码码盘等设备.

2.1.2输出接口

借助该接口能够向操作人员反映系统的各种运行状态与参数等信息.输出接口主要包括LED显示屏、状态指示灯、微型打印机、发光二极管等设备.

人机接口的特点具体体现在以下几个方面上：其一,专用性.通常情况下,人机接口的设计方案都是按照产品的实际要求进行确定,可采用控制开关作为二值性的控制参数,而对少量的数值参数则可采用拨码码盘,如果系统要求输入的控制指令与参数相对较多,则可采用行列式键盘；其二,低速性.由于人机接口的工作运行速度比控制微机低很多,所以在设计人机接口时,必须对速度匹配方面的问题予以充分考虑；其三,高性能.机电结合最大的优势在于机械系统的各种功能获得了进一步强化,这使得整个机电系统具有了高性能的比.为此,在对人机接口进行设计时,输入与输出设备的选择应当遵循小型化、微型化和质优价廉的原则.

2.2机电接口

所谓的机电接口具体是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机之间的接口.根据信息传递方向的不同,可将机电接口大体分为传感器接口和控制量输出接口两类.

2.2.1传感器接口

机电一体化系统常用的传感器有很大一部分是以模拟量作为输出信号的,如检测位置用的差动变压器、温敏电阻、检测温度用的热电偶等等,而控制微机则属于数字系统.

2.2.2控制量输出接口

在机电一体化系统中,大部分被控制对象都需要以模拟量作为控制信号,较为典型的有交流和直流电动机变频调速器等,而计算机系统是数字系统.

2.3智能接口

随着机电一体化系统逐步向智能化、数字化方向发展,接口技术也获得了相应的发展,智能接口便是在这一背景下应运而生的,这种接口全部都是利用软件来控制完成的,可将其归属于现代化技术的范畴.

2.4动力接口

这种接口主要应用于机电一体化驱动系统与系统动力源之间的连接,具备为驱动系统提供能量的重要作用.为满足驱动系统的运行需要,动力接口必须提供足够大的动力,因此需要在接口处通过更大的功率.动力接口具体包括以下几类：气动、液压、直流电和交流电等等.

3接口技术在机电一体化中的应用问题分析

3.1机电一体化系统中接口技术的具体应用

在机电一体化中应用接口技术,不仅可以连接各个子系统模块,而且还可以实现对系统运行情况的实时监控,对提高系统性能、促进技术发展有着极为重要的作用,其具体应用主要体现在以下三个方面：

（1）连接各子系统模块.想要实现对机电一体化系统中各个子系统的统一控制,就必须确保各个子系统之间的有效连接,也就是说,子系统之间的相互连接是实现统一控制的前提.通过接口技术,可以为子系统之间的有效连接提供一个可靠的途径,当这些子系统相互连接到一起之后,操作人员便可以利用开关执行装置对各个子系统进行统一控制.

（2）人机接口的应用.在控制机电一体化系统运作时,操作人员可根据工作需求对接口进行手动操作,这种接口就是人机接口.人机接口由输入和输出接口构成,在操作人机接口时,操作人员只要在硬件输入系统中输入相关指令,系统便会自动生成对应的信息数据,并将信息数据传送到各个子系统模块中,输出与信息数据相应的运行参数和运行状态,为监控系统运行提供依据.所以说,人机接口的应用在一定程度上满足了操作人员的工作需求.（3）提高系统输出信号质量.在以往的机电一体化系统中,由于接口技术尚未发展到成熟阶段,从而造成机电一体化系统输出信号质量和显示数据质量偏差.随着接口技术的不断改进,将其应用于机电一体化系统中,在提高信息数据输出质量方面起到了重要作用.操作人员不仅可以对输出的信息数据质量加强控制,而且还可以根据工作需求对输出的信息数据中的运行参数进行适当调整,从而在生产过程中实现对机电一体化系统的运行监控.

3.2接口技术应用中需要注意的几点问题

可以说接口技术是在机电一体化这一基础之上发展起来的一门科学技术,换言之,机电一体化技术是接口技术的前提条件和基础.为此,在机电一体化系统当中运用接口技术时,必须对以下问题加以注意：

（1）技术人员在运用接口技术对机电一体化系统中的各个子系统进行连接时,应当充分考虑接口技术与机电系统的匹配性问题.只有合理选用接口技术,才能使机电一体化系统的作用得以最大程度地发挥,若是选用的接口技术与系统不匹配,则会对系统的稳定、可靠运行造成影响.

（2）无论任何技术在研发和应用过程中,均需要通过严格的调试,在确保技术可靠性和功能性的基础上,才允许应用到预设领域,当然接口技术也不例外.尤其在技术人员运用接口技术完成各个子系统的连接后,应当及时对该系统功能是否能够正常运行进行测试,与此同时还要重点测试各个接口的运行情况.做到及时发现问题,及时采取相应技术措施解决问题,从而充分发挥接口技术在系统中的作用.

（3）人机接口是机电一体化系统中较为常用的接口类型之一,这种接口是按照实际的生产需要进行人工调整的接口,换言之,人机接口具有可调性.为此,技术人员在运用接口技术时,要对机电系统的生产能效予以充分考虑,并以此为依据对接口高效、稳定运行.

4结论

综上所述,在对机电一体化技术进行研究的过程中,接口技术是关键性问题.近年来,随着机电一体化技术逐步向智能化、系统化、绿色化、微型化方向发展,更彰显出了对接口技术进行研究的紧迫性和必要性.在未来一段时期,应当将重点放在对接口技术的完善上,并对接口技术在实际应用中出现的各种新问题进行深入具体地研究,这对于促进机电一体化的发展具有非常重要的现实意义.

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作者简介

王友权（1978―）,男,四川省荣县人,现为济宁职业技术学院讲师.博士研究生.研究方向：机电一体化.

作者单位

济宁职业技术学院山东省济宁市272000