【摘要】目前,以现代水平所包含在内的工业加工以及生产和机电一体化设备是密切相关的,生产部门对机电一体化的加工需要和电机设备控制保护之间的问题也日益清晰化,所以需要更加注重机电一体化中电机设备的控制及保护措施.在分析机电一体化应用设备时,应增强对电机设备控制和防护.
【关键词】机电一体化电机设备控制保护问题分析
伴随经济的发展和进步,我国工业技术也在日渐创新,企业生产经营所需生产要素供给量和产品市场需求量对机电一体化应用范畴的扩增使电子机械设备的投置运用率大领域提高,但是却忽略了电子机械设备的控制及相关保护措施.机电一体化中电机设备的控制及保护措施主要以电子装置来延伸机械工作时间,而在控制方面及保护方面有技术以及工作人员技能等相关问题的阻碍,所以需要我们采取相关措施来针对现有问题去解决.
一、關于机电一体化发展路程的概述
机电一体化技术是有机械技术和微电子技术等融合而成的新型科学技术,是现代自动化生产设备不可或缺的一部分.机电一体化的理念在我国现代化技术发展中起着重要推进作用,引领工业化企业走向发展巅峰.但是,由于技术设备缺乏专业性管理,导致机电一体化电机设备在控制和保护方面都存在问题.随着经济发展的不断推进,相关事业经营场所对机电产品的功能特性也在不断进行完备.在经历过两次世界性战争以后,人们发掘出了电子产品的应用价值,此次战争的发生扩大了机电产品的使用范围,而且在经济繁荣层面上也起到了推进效果.随着电子技术和通信产品的不断研发,控制技术产品以及电子技术产品也在日益走向发展趋势.这种发展形式为现代科技产品机电一体化的成长铺垫了稳定基石.
二、电机设备的控制和保护问题
(一)电机设备控制保护装备问题
在机械电子一体化中,关于电机控制和保护措施需要我们不断探究问题来研究相关解决方式.科学技术的不断创新给电机设备也会带来相关阻碍.例如电机控制保护设备中电机多次发生技术故障,其中以井下电机为例,它是对井下工作人员安全问题的窥测,从技术层面探究,电机出现技术故障的主要因素在于电机的磁电功能以及热电功能存在故障问题.随着经济的发展和时代推移,电子机械化设备逐渐代替了廉价劳动力,一些生产过程都离不开电子机械产品的辅助,所以关于机械电子设备的安全要素应引起相关管理部分的重视并对相关保护工作做到完善处理.如果机械设备中的电流以及电压出现变动时,就会引发电子机械设备相关安全隐患问题,这样就减少了设备的使用时间值.
(二)电机设备耗电问题
在现代化工业生产及加工中所采用的自动化电子机械设备比较容易存在设备线路中断以及电子机械设备功率过大而导致出现超负荷工作的相关故障问题.而这种故障问题,在大部分工业生产经营活动中企业缺乏相关重视程度,只是关注电子机械运作过程中的受损程度,而忽视电子机械的耗电功能作用.在工业化加工生产过程中对电子机械耗电量的忽略会造成大量电能的耗损,这样使企业生产利润遭受损失,对企业的发展进步是有阻碍性的,因此关于企业电子机械设备耗电问题应得到企业相关注重,例如企业安装一些节约电能的设备或者利用技术改革在电子机械设备中得到运用研发节电设备从而降低电能消耗,保证公司及企业生产利润的问题.
三、电机设备的控制和保护措施
(一)电机开关和速度控制
电子机械设备的控制部分包含单片工作机、波声发生器、输入输出通道、整流板块以及转换板块、检测故障设备和警报电路设备组合而成的.在电子机械设备一体化形式中,关于设备应用过程,是需要以电压和开关的地方将三相电子路径通过转换板块转化后,由单片机输出才能够正常使用,在此过程中,电流需要经过波声发生器来控制电流进入的过程,使波声在光电作用中向外输出,来达到对应板块中.对此电机开关和速度需要相关措施进行控制,例如电机的双环是指速度以及位置.速度方面主要以电子机械设备的运作速度和位置定位预想速率进行的相关比对,并依靠速度转换器来对波音发生器的频率进行控制,来实现对电子机械转动速度进行控制并和转换；位置方面是以电子机械设备的位置速率进行调节,并依靠波音发生器对预测的速率进行调节.由于电子机械设备中流量开关在正常运作形态中分为速度下降、速度均匀以及速度增加这三个阶段,而且在每个过程中关于速度及速度时间和速度位置的调节都有变动特征,所以关于电子机械设备的开关机速度的相关调节,需要对现实开关和预测开关进行横向方位的对照.这种方式方法对电子机械设备中固定速度和下降速度进行调节,从而增强电子机械设备的运行速率.
(二)电机设备保护装备的控制
依照安全问题来考虑电子机械设备的装置,需求安装电子机械一体化设备中的电子机械保护装备.例如机械电子设备在运用过程中特别容易出现机械损坏等相关故障问题,其主要因素在于变频器的输出电流以及电压的变换移动.在正常情况下电流和电压调节都不足以适应机械电子设备一体化当中对于保护措施的需求,所以装置需要运用机械电子一体化设备中的保护性能作用,并要依靠其对电子机械设备中电流的流动大小值来应对反应效果.例如使用电流感应器对三相电流做检验和测量,并依靠输出电压对电子机械的控制和保护装备做出检验和测量,来实现对电压和电流频率的高效调节,从而加强电子机械设备的工作效果.
四、结语
通过本文的分析,现代科技水平中的工业化加工及生产是以机电一体化为主的,因此我们应该更加注重对机电设备的防护及控制.为了能够高效的体现机电一体化设备的应用效果,我们需要以先进的科学技术做指导对机电一体化电子机械设备不断进行改革并加以完备,以避免电子机械出现安全隐患,价值应用不足,能量消耗过大以及环境污染等问题.注重机械设备保护控制问题,有利于机电一体化技术的实施和发展,能够促进企业的成长,对社会利益也有所关联.所以希望相关企业要广泛重视对机电一体化的控制及保护问题,也希望本文所提出的相关针对性对策能够对企业发展有所帮助.
机电一体化8000字论文摘要：结合矿用刮板输送机使用过程中出现的问题，以电控系统工作原理为理论基础，开展了刮板输送机电控系统的改进设计，并对该系统进行了运行测试。测试结果表明：该系统各项功能运行正常、稳定，可针对出现故障问题，采取对应的报警提示和保护措施，满足了矿用刮板输送机的使用要求。
关键词：煤矿;刮板输送机;电控系统;
引言
刮板输送机由于其工作时间的特殊性及井下环境的恶劣性，在使用过程中经常出现跑偏、堆煤、超温、烟雾较高等故障，目前主要采用人工方式进行事后解决，大大增加了设备的故障率和作业成本。而刮板输送机电控系统可对输送机的运行状态进行实时监控和故障检测，变事后解决故障为事前预防。因此，本文对刮板输送机电控系统进行探讨。
1电控系统工作原理
矿用刮板输送机电控系统主要由控制台、人机界面、各类传感器、保护装置等部分组成，负责对输送机运行过程中的运行速度、温度、损坏程度、井下作业环境等方面的监控和多台设备的同步控制，以提高输送机井下作业效率和生产安全。目前，电控系统主要采用了主从式结构设计，其工作原理为：通过从站中PLC和传感器采集相关数据，利用RS485总线传递至主站中的主PLC和显示屏进行故障诊断和信号显示，主站再利用RS232总线将控制系统上传至上机位和主操作台，由上位机并向刮板输送机发出响应命令；经操作人员对故障进行确认后做出相应的操作，在自动控制下，主站PLC通过计算后，发出对应的动作和传达指令，并发送至从站PLC执行进一步的操作和监测，电控系统工作原理简图如图1所示[1,2]。同时，在该系统可针对同一故障类型进行了精准定位，通过自动控制，来阻止故障的进一步扩大。以此来实现对刮板输送机的控制。
2电控系统主要功能设置
通过电控系统人机界面，可对刮板输送机的工作现场环境、带速、轴温等主要参数进行实时显示，该系统主要功能包括[3,4]：
1）连锁功能。该功能集成了手动、自动、检修、闭锁、就地等多种控制方式，可对电机的启动、停止等过程进行有序操作，属于软启动或软停止方式，能有效防止刮板输送机过程中出现堆煤现象；同时，该软启动或停止方式，能满足超负荷启动和低加速度时平稳启动，保证多级刮板输送机之间的有序运行；
2）动态显示功能。该功能主要通过人机显示界面，将输送机运行过程中的工作温度、打滑、堆煤、纵撕、烟雾等运行环境参数及故障信号进行实时显示，当故障发生时，可通过声光报警方式，实现对各类故障的报警和提示；同时，可对设备的运行状态进行动态图形化检测，并将其运行数据进行记录、保存；
3）故障保护功能。当设备运行时出现打滑、超速、堆煤等故障时，可通过该控制系统对输送机进行停车控制；同时，针对输送机运行过程中的温度过高、烟雾、着火等故障类型时，可自动启动洒水装置，甚至启动停车命令，以此来保障输送机安全运行。
3电控系统设计
3.1主站控制模块设计
主站控制模块包括继电器控制、PLC控制、工控控制、单片机控制等，其中，PLC控制是电控系统中的核心部分，采用了KC02系统设计的梯形图编辑与监控环境，其内核主要是基于windows操作系统进行开发，能通过梯形图进行快速编写程序，具有通用性强、操作方便、功能强大等特点，能在较短时间内实现程序的编写。其框架结构图如图2所示[5]。
3.2硬件连接设计
硬件连接的方式主要包括供电系统连接和可编程控制器的I/O连接，硬件的连接正常，是保证电控系统正常运行的关键。其中，PLC控制采用了人机界面COM1和COM2进行连接，PLC与从站之间的通讯线采用了RS485口进行连接，电源线通过动力输出线向PLC和上机位进行直流供电，其硬件连接图如图3所示。在硬件连接过程中，需注意以下几点：连接线应避免铺设在受电磁干扰影响较强的地方；低电平电源信号和通讯信号需与其他线路进行分开连接和铺设；针对关键线路，应按照标准要求，对线路进行接地处理；针对保护电路、紧急制动电路、、正反转等互锁电路连接时，需在PLC控制外部设置安全线路，保障系统内部出现故障问题时，电控系统能正常、安全的运行。
图3电气控制系统硬件接线图
4电控系统运行测试
4.1I/O端子测试
该电控系统中，各类传感器、指示灯、按键等连接均对应着I/O端子。故采用了手动方式代替现场输入信号，对输入端子进行逐一检查和验证。在测试过程中，PLC输入端子指示灯显示正常，表明运行正常；同时，将传感器进行强行操作，其对应的I/O端子指示灯亮起，此时，主站和从站均出现了故障报警提示。另外，对系统中的RS485通讯口进行了测试，当主站和从站通电正常时，I/O端子和RS485通讯口的指示灯均亮起，并出现不停的闪烁现象，证明该端口运行正常，而一旦不闪烁，则表明通讯出现了故障。由此，完成了系统中各端子的测试，经测试，各I/O端子均运行正常、能针对各类情况发出不同类别的提示，可保证控制系统的运行正常。
4.2系统联调测试
该控制系统联调测试前，首先将系统中硬件进行了连接和平台搭建，通电无误后，将PLC程序进行导入，并通过手动方式对传感器进行控制，此时观察系统运行效果。结合实际使用情况，电控系统运行过程中出现的故障问题，以控制程序为主，可通过以下步骤进行排查：将PLC接口指示灯进行单独检测；检测程序问题，对硬件和程序进行检查、更改。通过对系统的联调测试，系统运行稳定，主站和从站的各项指示灯均能正常显示，各按键功能操作正常，主显示屏能直观的将各类信号进行数字或曲线显示，且PLC能快速的对信号进行接收、处理并及时发出指令，满足了刮板输送机使用要求。目前，该系统已在煤矿企业的现场投入应用。
5结论
1）该系统各项功能运行正常、稳定，能针对不同工况环境，采取对应的控制措施，针对出现故障问题，可启动对应的报警提示功能和保护措施，较好地满足了矿用刮板输送机的使用要求。
2）该系统的改进应用，对提高输送机井下运行状态的实时监控能力和故障检测具有重要意义，也促进了刮板输送机电气控制系统的自动化控制程度和水平的提高。
参考文献
[1]吝柏.刮板输送机智能控制系统在煤矿综采工作面中的应用[J].技术与市场，2018,25(2):141;143.
[2]王宝琳.PLC技术在煤矿皮带运输集控系统设计中的应用[J].机械管理开发，2017,32(5):123-124.
[3]詹敏华.基于PLC的矿用皮带机电气控制系统应用研究[D].淮南：安徽理工大学，2016.
[4]王亚滨.重型刮板输送机可控启动装置控制系统研究[D].太原：太原理工大学，2016.
[5]祁国平，马雪静.世界首套智能控制刮板输送机成功研制[J].机械制造，2015,53(5):8.
机电一体化8000字论文电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。
培养德、智、体全面发展，具有良好的科学素养和创新精神，培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域工作的宽口径复合型高级工程技术人才。
本专业主要学习电子技术、电工技术、信息控制、电气测量、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和专业知识。
本专业主要特点是强电弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程与自动化领域技术问题的基本能力。
该专业是强电和弱电、计算机技术与电气控制技术交叉渗透的综合型专业学科。
电气工程及其自动化专业培养出的毕业生，以理论基础扎实、专业知识面宽广、实践动手能力强、适应性强在国内有较好的声誉
主干课程电路原理、电子技术基础、计算机技术(语言、软件基础、硬件基础、单片机)、信号与系统、电磁场理论与应用、自动控制原理、电机学、电力电子技术、电气测量、电力拖动与控制等。
就业方向适合到国民经济各部门从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发等方面的工作，也能在科研院所、高等学校从事电气信息与自动化技术相关的研究开发、技术引进与改造及教学工作。
a)自动控制与自动控制系统
一、自动控制的基本概念
在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。
所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。
如图1-1所示。
图中，控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。
自动控制系统由控制装置和受控对象构成。
对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。
给定值
控制装置
受控对象
被控量
图1-1自动控制示意图
二、自动控制系统的基本构成及控制方式
1.开环控制
控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。
开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。
2.闭环控制
控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。
闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。
闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。
此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道;由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。
闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。
自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。
3.复合控制
反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。
前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部作用共同作用的结果，使被控量基本不受影响，即在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制。
在这种控制方式中，由于被控量对控制过程不产生影响，故它也属于开环控制。
前馈补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。
复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制，如图：
控制器
前馈控制
检测元件
受控对象
给定值被控量
(a)按输入前馈补偿的复合控制
前馈控制
受控对象
检测元件
控制器
扰动
给定值
被控量
(b)按扰动前馈补偿的复合控制
自动控制系统的分类
自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。
2)线性系统和非线性系统
由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统为线性系统;由非线性方程所描述的系统称为非线性系统。
查看全文