机电一体化系统中关于机电控制的研究

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  • 更新时间2019-06-04
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  摘要:机电一体化通俗上来讲即将电子技术应用于传播控制、信息生成与流通,能源组织等,从构成上来说即是将电子技术和机械相融合,让二者的优势共同促进共同发展,变成统一体。科技水平进一步提高以来,机电一体化作为一门新型的学科,其将各种自动控制技术、电力电子技术以及接口技术和机械技术等群体技术集于一体,使得系统工程技术高质、低耗、多用及可靠的特定价值得以实现。本文就针对机电一体化系统中电机的控制与保护展开讨论。


  作者:张海滨


  关键词:机电一体化;电机控制


  1机电一体化的发展


  机电一体化在20世纪70年代是初始研究探索的时期,此阶段研究者通过尝试各种科学试验来提高机电器械的运作效率和质量。尤其在第二次世界大战时期,战争促进了电子技术与机械的相互渗透融合,当时目的是为了战争服务,而战争结束后技术优势和特点逐渐转为为民众服务。加快了使用地区人民生产生活回归正常轨道。但由于尚处于技术发展的初级阶段,性能和质量并不是特别完善,而适合产业发展的外在环境条件尚不充分,因此其进一步发展受到局限。后来网络通信技术和控制、传播技术的推广带来微型计算机和集成电路等技术的使用等成为了电子技术和机械技术相融合的前提性条件甚至决定性条件,对促进机电一体化事业功不可没。90年代以后,机电一体化的发展出现新的进程,有一下两点:第一,学术界同仁始进一步关注机电一体化进程的研究,由此扩展出新的相关学科和研究重点,如出现了光机电一体化以及微机电一体化等等;第二神经网络技术、光纤技术等新的研究对象兴起后为机电一体化技术的推广传播提供了技术等方面的支持。


  2机电一体化技术的主要应用领域


  目前机电一体化技术应用最广泛的领域即数控机床和自动机与自动生产线这两方面。数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在功能、操作、结构和控制精度上都有迅速提高,具体表现有:机电一体化采用开放性设计,即硬件体系结构和功能模块为符合接口标准,应具有兼容性、层次性,能最大限度地提高用户的收益;机电一体化能实现多过程、多通道控制,即同一台机床能同时控制或独立加工多种机床的和多台机床的能力;机电一体化的应用最终可以将物料搬运、机械手等控制、刀具破损检测都集成到系统中去;以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置;系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。当前机电一体化技术应用的又一具体体现主要为在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动化设备、自动机械及自动生产线等。如:邮政信函自动分捡处理生产线;各种印刷包装、高速香烟、易拉罐生产线等;这些自动机或生产线中广泛应用了传感技术与现代电子技术。近十年来,我国技术水平迅猛增长,已超过了发达国家的水平。


  3机电一体化中的电机控制与保护


  电机控制与保护针对的是机电相关设施的维护和保养。它是机电事业强大的后盾和不能忽略的组成部分,它的开发使用是时代发展的需要也是各国政府大力提倡和推进的一项措施。它的节省能耗的优点使其在各个领域都能发挥作用,并成为经济发展必须考虑必须重视的重要环节,对它的倡导和规划符合国情和民生需要,也是我国事业国际化的一项推进因素。


  3.1电机控制保护装置存在的缺陷


  其实现阶段在电机控制保护装置中,各种非期待的状况都有待处理。比如井下电机控制保护设备中,鼠笼式异步电机的故障率就比较高,占整个电机设备总故障率的一半以上,所以对于井下电机控制而言,可靠的控制保护装置是保证矿井安全生产的重要因素之一。通常电机保护装置的原理不外电磁原理或者电热原理,比如通过熔断器进行短路保护,或者用热继电器进行过载保护等,都是这应用这些原理的典型技术。随着机械自动化程度渐渐显现出来,电机设备的运动使用率高,人工的负担转嫁于机械设备,而由于启动时间,电压,设备开机状态等影响下机器的损坏率,寿命变短等问题逐渐凸显出来。电机设备研究人员希望通过长期的调查和试验找到保护电机保护技术前景何在,得到以下结论:第一,设计之初便要考虑日后的维护保护工作,提前做好计划安排,从头到尾进行统筹规划。第二,拓展设备养护问题胡思路,创新保护装置,使其发展规模发展思路更加多样。第三,转变管理观察方式方法,在设备运行过程中根据实际情况一切以更好更快为目标,及时将出现的问题处理完,在此,数字化的监管模式因为其高速和全面是目前发展的主要方向。


  3.2电机保护控制装置发展趋势及前景


  电机控制保护现状是缺乏思路创新和科技创新,近几年针对这些问题提出一些新的理论方法,期望推进该事业的进一步发展。通过仿真计算和故障建模,并引入突破量、相位量、谐波份量、阻抗量、序份量等多种对电机故障敏感的检测量进行数据分析,并作相应判断和分析,把这些工作量提前做好的话,不但可以大大提高保护控制装置的精度和灵感度,还可以为以后的理论研究提供依据,为今后的突破进展提供依据。新技术的应用与开发(例如在线监测保护控制装置的应用等)也是电机控制保护装置的一个重要方面。利用新的技术产品(例如高频电磁波、位移、振动、红线、机械、电、热、光、声等)和理论对电机的运行进行实时监测,然后根据各种装置输出的信息通过计算机进行判断,把反射的数据进行分类,通过科学的分析和比对确定故障类型和严重程度,最后再采取相应的补救措施等,这样不仅能实现以上各种电机保护控制功能,更重要的是能在故障之前发出预警,达到提前防止故障发生,防患于未然。


  电机控制与保护装置还有一项很重要的发展前景就是积极配套出厂电机保护控制装置,根据国际质量标准水平发现自己的不足和缺陷,并根据我国现实状况具体设计规划,力求适应中国国情。国外一些国家在电机产出后营销阶段会相应赠送或追加配套辅助设施,这种做法对于短期可能会产生效益低下等印象,但长远说来使购买者得到真正实惠,保证机械运转效率和质量,提高机械使用寿命,降低资源浪费,我国在这方面明显做得不够,致使整个行业发展过慢。所以说我国在这一方面应该像国外积极学习,发展配套运行机制,使得购买效率和使用效率都提高,避免了使用者配置不当引起机器损毁,耐用率低下而花费高昂,一方面使出产者的口碑提高和产品进一步推广全国乃至世界打下基础。所以说电机与其保护设备的配套不但能够促进彼此的使用效果,拓宽了电机事业长远发展的道路,对整个机电事业的科学化、人文化、世界化都是一个不小的促进。