機電一體化優(yōu)化改進探討論文
1、機電一體化集成裝配裝置
機電一體化集成裝配裝置由機械本體、控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、力傳感器系統(tǒng)等組成，其中的電氣控制系統(tǒng)主要包括數(shù)字西門子840D級FN-NC數(shù)控系統(tǒng)控制的數(shù)字軸以及兩個模擬軸。此外840D控制的七個數(shù)字軸借助自身運動及力傳感器實現(xiàn)快速控制及實時控制[1]。此外工控機測量系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)資機構(gòu)的運動控制，以便達到對裝配工件的姿態(tài)調(diào)整。所有的裝配工作包括一個動作，即將一個零件裝配到另一個零件中，以便完成定位、抓取、移動、裝配等多種明顯不同的動作。為了實現(xiàn)這些工作，需要借助電氣系統(tǒng)控制來實現(xiàn)。
2、電氣系統(tǒng)優(yōu)化改進的指導(dǎo)思想及改進思路
機電一體化集成裝配裝置在研制出來后，經(jīng)過功能性試驗證明裝配裝置達到相關(guān)的要求，然而受裝配產(chǎn)品特殊性的影響，有必要對電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化及改進。在優(yōu)化及改進的指導(dǎo)思想及改進思路上，需要保持裝置原有的功能，并且適當(dāng)簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得各個硬件結(jié)構(gòu)更為緊湊，控制起來更加簡便。此外在電氣控制的電路結(jié)構(gòu)上，還可以適當(dāng)?shù)慕档皖~定電流設(shè)計或冗余設(shè)計，增加一些故障檢測及報警信息設(shè)備，這樣可以提高整個電路的安全性。優(yōu)化后的集成裝配系統(tǒng)，將繁瑣的兩套數(shù)控系統(tǒng)簡化為一套數(shù)控系統(tǒng)，這樣可以大大降低應(yīng)用軟件的開發(fā)難度，以使整個工藝程序靈活性提升，并且還可以有效避免兩套數(shù)控系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)隱患。
3、電氣系統(tǒng)優(yōu)化及改進
3.1 冗余設(shè)計。
在集成裝配裝置中，對氣動手爪張開及閉合采取工作冗余設(shè)計，這樣主要是為了提高真空吸具工作的可靠性及裝配的安全性。為了避免出現(xiàn)誤抓動作，氣動手爪在不應(yīng)該閉合的時候不應(yīng)做出閉合動作，因此針對每一個動作的輸出信號控制采取混合并聯(lián)冗余設(shè)計，并且觸電控制電路可采取串-并聯(lián)設(shè)計[2]。同時對這些電路還應(yīng)設(shè)置信號檢測電路，以便使各個指令信號都各個信號指令都能夠得到反饋。
3.2 抗干擾設(shè)計。
機電一體化電氣系統(tǒng)中，包括了高電壓及大電流的電氣設(shè)備，這些設(shè)備就是指強電設(shè)備。此外系統(tǒng)中還有低電壓、小電流控制設(shè)備，這些設(shè)備就是弱電設(shè)備。強電設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲往往會對弱電設(shè)備造成非常大的干擾，此外弱電設(shè)備之間也會相互干擾。因此可見，在電氣系統(tǒng)的優(yōu)化及改進上，要加入抗干擾設(shè)計，具體可以運用以下幾種抗干擾設(shè)計技術(shù)。第一是屏蔽技術(shù)，屏蔽技術(shù)能夠有效抑制電磁噪聲在空間上的傳播，以便隔斷自身信號對別的信號產(chǎn)生干擾。第二是接地技術(shù)，其中“地”主要為電力提供一個參考電位，使得系統(tǒng)中的電流能夠通過“地線”與“地平面”構(gòu)成電流回路。在裝置中，設(shè)計了保護地線、工作地線以及屏蔽接地。第三是濾波技術(shù)，濾波器主要是由電感、電容、電阻等構(gòu)成，這樣可以使不需要的頻率進行傳播，以便減少通過濾波器的頻率及通帶，并且有效抑制電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁噪聲以及對控制系統(tǒng)的影響。此外，濾波技術(shù)還能夠抑制電氣系統(tǒng)中弱電器件的相互干擾。
3.3 熱設(shè)計。
集成裝置的電子元件選用的材料有一定的溫度極限，如果超過這一極限，電氣元件的物理性能會發(fā)生較大的變化，使得電子元器件不能夠發(fā)揮它的預(yù)期作用[3]。元器件還能夠在額定溫度下持續(xù)長時間的工作，因此需要統(tǒng)計不同溫度下元器件的.故障率。一般情況下，在高溫以及低溫條件下，元器件及電纜容易發(fā)生故障，半導(dǎo)體元器件故障率往往會隨著溫度的上升而增加，相應(yīng)的電性能參數(shù)如耐壓值、放大倍數(shù)及允許功率都應(yīng)為溫度函數(shù)。在集成裝置中數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、邏輯控制器等模塊化的結(jié)構(gòu)都包含大量電子元器件。模塊中的電氣元器件在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，雖然系統(tǒng)中安裝了冷卻風(fēng)扇以及空氣對流散熱孔，但是由于控制柜位于一個封閉的環(huán)境中，這些冷卻分散并不能將模塊中的溫度及時排除。所以基于該原因，在進行控制柜及操作臺熱設(shè)計中，采取空調(diào)冷卻的方式，使得控制柜的溫度適中維持在一個合適的溫度。
4、結(jié)語
總之，機電一體化集成裝配裝置的質(zhì)量及安全性要想得到提升，就應(yīng)該對相應(yīng)的電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化以及改進。具體優(yōu)化及改進中，應(yīng)參照相應(yīng)的指導(dǎo)思想及改進思路，進行冗余設(shè)計、抗干擾設(shè)計、熱設(shè)計，以便使優(yōu)化后的集成裝置裝配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡化、緊湊，使得控制過程得到簡化，這樣不但能夠降低電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)難度，還能夠使產(chǎn)品的可靠性及安全性得到大大提升。
參考文獻：
[1]宋華偉.淺析機電一體化集成裝配裝置電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J].才智,2011,12（25）:75.
[2]張沖,呂風(fēng).基于機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀略議電氣系統(tǒng)的改良[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,6（15）:145.
[3]葉浩文,江國勝,周沖.裝配式建筑三個一體化的發(fā)展思考[J].建設(shè)科技,2016,8（Z1）:50-52.
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