机电一体化优化改进探讨

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1机电一体化集成装配装置

机电一体化集成装配装置由机械本体、控制系统、真空系统、力传感器系统等组成，其中的电气控制系统主要包括数字西门子840D级FN-NC数控系统控制的数字轴以及两个模拟轴。此外840D控制的七个数字轴借助自身运动及力传感器实现快速控制及实时控制[1]。此外工控机测量系统还能够实现调资机构的运动控制，以便达到对装配工件的姿态调整。所有的装配工作包括一个动作，即将一个零件装配到另一个零件中，以便完成定位、抓取、移动、装配等多种明显不同的动作。为了实现这些工作，需要借助电气系统控制来实现。

2电气系统优化改进的指导思想及改进思路

机电一体化集成装配装置在研制出来后，经过功能性试验证明装配装置达到相关的要求，然而受装配产品特殊性的影响，有必要对电气系统进行优化及改进。在优化及改进的指导思想及改进思路上，需要保持装置原有的功能，并且适当简化系统结构，使得各个硬件结构更为紧凑，控制起来更加简便。此外在电气控制的电路结构上，还可以适当的降低额定电流设计或冗余设计，增加一些故障检测及报警信息设备，这样可以提高整个电路的安全性。优化后的集成装配系统，将繁琐的两套数控系统简化为一套数控系统，这样可以大大降低应用软件的开发难度，以使整个工艺程序灵活性提升，并且还可以有效避免两套数控系统运行过程中出现隐患。

3电气系统优化及改进

3.1冗余设计。在集成装配装置中，对气动手爪张开及闭合采取工作冗余设计，这样主要是为了提高真空吸具工作的可靠性及装配的安全性。为了避免出现误抓动作，气动手爪在不应该闭合的时候不应做出闭合动作，因此针对每一个动作的输出信号控制采取混合并联冗余设计，并且触电控制电路可采取串-并联设计[2]。同时对这些电路还应设置信号检测电路，以便使各个指令信号都各个信号指令都能够得到反馈。3.2抗干扰设计。机电一体化电气系统中，包括了高电压及大电流的电气设备，这些设备就是指强电设备。此外系统中还有低电压、小电流控制设备，这些设备就是弱电设备。强电设备产生的电磁噪声往往会对弱电设备造成非常大的干扰，此外弱电设备之间也会相互干扰。因此可见，在电气系统的优化及改进上，要加入抗干扰设计，具体可以运用以下几种抗干扰设计技术。第一是屏蔽技术，屏蔽技术能够有效抑制电磁噪声在空间上的传播，以便隔断自身信号对别的信号产生干扰。第二是接地技术，其中“地”主要为电力提供一个参考电位，使得系统中的电流能够通过“地线”与“地平面”构成电流回路。在装置中，设计了保护地线、工作地线以及屏蔽接地。第三是滤波技术，滤波器主要是由电感、电容、电阻等构成，这样可以使不需要的频率进行传播，以便减少通过滤波器的频率及通带，并且有效抑制电网系统产生的电磁噪声以及对控制系统的影响。此外，滤波技术还能够抑制电气系统中弱电器件的相互干扰。3.3热设计。集成装置的电子元件选用的材料有一定的温度极限，如果超过这一极限，电气元件的物理性能会发生较大的变化，使得电子元器件不能够发挥它的预期作用[3]。元器件还能够在额定温度下持续长时间的工作，因此需要统计不同温度下元器件的故障率。一般情况下，在高温以及低温条件下，元器件及电缆容易发生故障，半导体元器件故障率往往会随着温度的上升而增加，相应的电性能参数如耐压值、放大倍数及允许功率都应为温度函数。在集成装置中数控系统、驱动系统、逻辑控制器等模块化的结构都包含大量电子元器件。模块中的电气元器件在工作时会产生大量的热量，虽然系统中安装了冷却风扇以及空气对流散热孔，但是由于控制柜位于一个封闭的环境中，这些冷却分散并不能将模块中的温度及时排除。所以基于该原因，在进行控制柜及操作台热设计中，采取空调冷却的方式，使得控制柜的温度适中维持在一个合适的温度。

4结语

总之，机电一体化集成装配装置的质量及安全性要想得到提升，就应该对相应的电气系统进行优化以及改进。具体优化及改进中，应参照相应的指导思想及改进思路，进行冗余设计、抗干扰设计、热设计，以便使优化后的集成装置装配系统的结构更加简化、紧凑，使得控制过程得到简化，这样不但能够降低电气控制系统的开发难度，还能够使产品的可靠性及安全性得到大大提升。

作者:郑兆权 单位:广东意菲尼环境科技有限公司

参考文献：

[1]宋华伟.浅析机电一体化集成装配装置电气控制系统的优化[J].才智,2011,12（25）:75.

[2]张冲,吕风.基于机电一体化的发展现状略议电气系统的改良[J].科技创新与应用,2015,6（15）:145.

[3]叶浩文,江国胜,周冲.装配式建筑三个一体化的发展思考[J].建设科技,2016,8（Z1）:50-52.