浅谈机电一体化产品设计

浅谈机电一体化产品设计
摘要：机电一体化是指机械和电力电子结合所形成的一门专业化学科方向，现
如今各学科相互交叉，形成了复杂的知识运用系统。

而机电一体化就是其中最普
遍且重要的。

机电一体化技术涉及到机械、电气电子、自动化控制、计算机技术
等专业技术。

具体的机电一体化产品在生活中比比皆是，比如我们的手机，汽车
等等。

机电一体化的发展趋势是智能化，网络化，模块化。

随着信息化不断发展，机电一体化逐渐成为基础性的重要技术，未来它将是智能科技的地基。

关键词：机电；控制系统；机电一体化
1机电控制系统的现状及发展趋势
可编程控制装置在机械控制系统中所发挥的作用极为重要，该装置是利用微
型机芯片，依照具体的生产流程以及要求，不断得以改进与完善的一种控制装置。

可编程控制装置拥有非常优良的抗干扰性能，在工业生产过程中适用性更强，遇
到故障可以实现掉电保护以及故智能诊断等功能。

该控制系统利用功能化模块结
构所构建，能够依照不同要求对控制系统加以重新组合或扩充。

可编程控制装置
拥有独立编程器元件，整个编程过程较为简单，而且便于学习与掌握，所需成本
也较低。

现阶段，我国已经研发出了拥有智能模块的PLC控制装置，其能够实现
将顺序控制与过程控制相互融合，确保对整个生产流程进行全面控制。

功能进一
步优化的PLC装置作为未来通用的控制装置，已经广泛的被应用到了工业自动化
控制系统之中。

从目前PLC现状以及发展方向来看，未来PLC的发展趋势主要体
现在几个方面：不断朝着高速化以及大容量化发展；PLC产品更为多元化，尤其
是朝着超大型化以及超小型化的方向不断发展；PLC可用编程语言越来越丰富化；智能化模块不断被开发、应用，使得PLC的信息处理功能以及控制功能得以显著
提升；不断的通信以及联网功能，促进通信标准化进一步发展。

2机电一体化概述
2.1机电一体化概念
机电一体化是一门典型的现代化交叉学科，它涉及到机械、电气等诸多技术。

它是研究将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中的一种复合
化技术。

就传统来说，它是机械制造和电子技术的功能集成，就现代化来说，它
是人工智能的重要手段之一，尤其是其控制和执行机构。

机电一体化现在的基本
思路是智能化的集成各个行业的有效功能于一体，以满足人工智能日益增长的需求，在实现方式上，现阶段最常用的是数控机床和工业机器人，他们是衡量一个
国家工业实力的标志。

现代工业机器人需要集成感知、控制、操作等诸多方面的
技术，需要很高的机电一体化技术支持，尤其对于现代计算机不断信息化的局面，具体实现方式也是不断更新，集成越来越智能化同时也越复杂化。

2.2机电一体化发展历程
机电一体化于20世纪后期就已经被提出，当时随着电子技术与传统工业关系的不断紧密化，人们开始研究简单的机械电子交叉技术，从而奠定了机电一体化
的基础。

后来在日本召开了第一届国际机电一体化学术会议，机电一体化正式走
上舞台，从而正式拉开了其帷幕。

临近21世纪，凭借计算机信息化和电子技术
的发展，机电一体化快速成长，发展为集光、电、机、通信等于一体的现代化技术。

迅速渗透入机械制造、智能控制等技术领域。

而近些年来，人工智能成为时
代科技新宠，机电一体化又迎来新的发展机遇，尤其是以工业机器人为代表的机
电一体化智能产品，还有智能化的机电光结合技术等。

它们为机电一体化提出了
新的要求，例如网络化、微型化、模块化等。

现如今机电一体化技术已经成为人
工智能得以实现的关键技术之一，它直接决定着人工智能是否具备可操作性，未
来它可能会发挥更为重要的作用。

3机电一体化产品的设计方法
机电一体化的产品设计在设计过程中需要非常高的准确度，机电控制系统的
任务实现必须依靠机械和电子的相互协调才可以实现。

所以在设计中这两者就需
要紧密联系，当机械装置无法单独实现预定的目标时，就需要融入电子电气控制，让更多的技术加入产品设计开发中，软件硬件相配合。

同时设计开发的过程要兼
顾该产品的成本、准确度、市场的需求等多个因素。

根据以上开发过程，我们总
结出机电一体化的控制系统设计一般需要经过两个过程，开发阶段和产品试运行
阶段。

开发阶段的任务是达到设计目标，而产品试运行阶段的任务是对产品进行
修改，让该产品更加适应和满足客户的需求。

对机电一体化的产品设计，我们认
为可以采取以下几种方法：
3.1利用电子控制代替机械结构控制
如果采用单独的机械结构，则采用的控制方式一般是简单的机械控制结构，
如果采用机电一体化产品的设计，则可以使用电子电气控制对简单机械控制进行
改进，这样可以改变机械运行过程，还可以实现预期目标。

首先可以使用可编程
控制器件（PLC）或者单片机控制器件，将电子控制与机械控制相结合，其次可
以使用变速器件替代机械控制中的接触器等老式控制方式，这种设计理念，不但
可以整体提高设计产品的性能，而且可以提高该产品的质量，实现机电一体化的
设计理念。

3.2让电子控制部分与机械控制部分完美的结合
机电一体化产品的设计过程中，非常重要的一步就是改变原先旧的产品设计
理念，打造一种全新的设计思路。

而实现产品功能的原理性东西没有动，只是采
用一个新的方法创造该产品，也就是让电子控制部分与机械控制部分完美结合，
两者成为一个不可分割的有机整体。

3.3功能模块的整合
如果在设计过程中发现机械控制与电子控制的结合没有实现需要达到的功能，就需要采取别的方法，就是对产品中的各个功能性的模块进行功能性整合，让它
们成为一个有机整体，构成一个完整的系统。

这样的系统是一个由多种模块构成
的大综合系统，从而实现客户或者设计者的预期目标。

现在所使用的数控机床就
是这种设计方法的一个很好例子，在设计时，购买好供机床装备的电子电器模块，包括伺服模块、电机模块、CNC模块等和各种机械模块装置，再对这些模块进行
有机整合，使之成为一个可靠的数控机床机电一体化产品。

这样的设计方式节约
了设计时间和设计成本，而且方便维修和管理。

4结束语
综上所述，机电控制自动化控制技术通过将大量的前沿技术进行了整合实现
最优控制，在满足大众需求的同时对于工业产业的可持续良性发展也起着至关重
要的作用。

在产品设计和开发的基本要求满足的同时将技术的运用转化成着显著
的社会和经济效益，将成为未来机电一体化的普遍发展趋势。

参考文献
[1]曹武青.机电控制技术现状和发展趋势[J].科技风，2014（18）
[2]王涛.论机电一体化与我国的经济发展[J].中国经贸导刊，2010（15）
[3]梁治河.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].科技风，2011（09）
[4]张广生.机电控制技术应用问题[J].科技致富向导，2011（09）。