时间：2022-10-02 21:39:45
关键词： 机电控制系统 机电一体化 产品设计
现代生产力的进步越来越快，技术水平越来越高，产值数量也日益增大，使现在的机电控制系统的用途越来越广泛，已经成为现代科技水平发展的一个标志性技术。
一、机电控制系统的涵义
在现有的科学技术里，所谓机电控制系统是指在无人控制的情况之下，利用自动控制设备，让生产设备或者机器按照预先编辑好的程序进行动作，还可以利用通讯设备组成一个完整的工作系统，实现特定的任务要求。其中机电控制系统里最主要的组成是控制方面。而从技术层面看，机电控制系统是单片机技术、电力电子技术、电机拖动技术、通信与信息技术等技术的结合体，而且这些技术并非是孤立的，而是这些技术互相结合、互相利用的综合性技术，并将这些技术整合而成，包括自动控制技术、传感器技术、通信与信息技术、伺服变频技术。机电控制系统的发展其实是依靠微机系统的飞速发展，以及相应的软件开发技术配套使用而慢慢发展的。现在这方面的技术已经在航空航天、生产实践的各个方面得到了非常广泛的应用。
机电控制系统的发展趋向于无线远程异地控制，可以使系统操作人员利用以太网络或者其他通信网络连接控制系统，实现本地上位机的计算处理去控制异地的智能机电控制系统。在已经实现的无线远程监控系统中，其中的一种系统是需要操作技术人员不断进行监控运行，且如果系统发生情况，则需要人员及时处置以恢复系统的稳定运行，这样的系统我们称为保持型远程控制。还有一种系统是不需要技术人员实时进行监控操作的，只需要等到该系统运行完成以后，通过网络向技术人员通告，这样的系统我们称为完成型控制系统。如果系统在进行的过程中，技术人员与系统可以实时进行通讯，则技术人员可以监控操作，也可以让系统自动运行，这样的系统我们称为人机交互型控制系统。
二、自动控制系统
自动控制系统的定义是操作控制器，让被控对象能够按照预先设定的程序任务操作执行。自动控制系统的分类中按照被控参数可以分成这几类：位移控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正控制等。自动控制系统具有很强的实用性能，它的工作主要是通过自身系统中的各个机械电子等部件的协调工作实现预先设定的程序任务，这是自动控制技术的主要内容。
自动控制系统分为经典控制理论和现代控制理论两类，其中经典控制理论讲的是在分析控制系统中利用拉普拉斯变换来建立自动控制系统在复数域中的数学模型，然后进行系统的动态和静态分析，一般来说，主要分析系统的稳定性、快速性和准确性三大性能，而且一般这样的系统都是负反馈闭循环系统，采用比例、积分、微分等算法的调节器，所以，这种控制理论我们称为自动调节原理。另一种现代控制理论主要研究的方式和前面所说的控制理论相比较，采用的分析方法是利用数学工具中的线性代数和矩阵，把自动控制系统的整个运行的状态采用状态空间法在时间域内用时域方程进行客观表述，可以利用这些方程和现在正在表现的状态把系统将要出现的下一种状态分析出来。其中分析的主要精髓就是最优控制、随机控制和自适应控制这三类。其实综合来看，以上介绍的这两类控制理论都有一个共同特点，就是对系统进行精确的分析和控制，都必须建立该系统的数学模型，当然数学模型的表述都是时域数学方程或者是复数域数学方程。
三、一体化的设计理念
我国经过这些年的发展，在制造业已经有了蓬勃发展，但是随着改革的深入，中国面临巨大挑战，高耗能高污染的产业逐渐被淘汰，中国的改革要继续就必须经历大的产业结构调整。其中的一些行业，如电子信息产业、数控机床的电气制造等都需要进行机电一体化改造。在这一行业中，日本走在了前面，他们率先提出把机械系统中的动力部分等其他部分与电子控制技术相结合，把机械运动与电子设计完美地融合在一起，并且在不断的发展过程中，不断吸收新的材料、新的技术。而机电一体化目前已成为一个专业、一个学科，要求设计者们对机电产品进行设计规划时，就把产品当做一个完整的自动控制系统进行分析，把机械、电子、自动控制加入进去以后完成的产品就是一个机电一体化的机电控制系统。当然在进行设计的过程中需要对产品进行不断完善和补充修改，最终形成一个能够高效运行并完成任务的系统，同时让该产品具有智能化、模块化网络化、微型化、绿色化和系统人格化等特点，这是机电一体化产品的设计目标。
四、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：
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。
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.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。
机电控制系统中机电一体化产品的设计是目前该类产品设计和开发的基本要求，也是未来发展的趋势。本文从机电控制系统的含义与控制方法与理念着手，介绍了现代机电一体化产品的设计思路。
参考文献：
[1]葛付存.现代机电控制技术的应用[J].机电信息，2010（12）：50.
【关键词】 计量泵；机电一体化；控制系统
计量泵是一种既具有介质输送又具流量调整功能的机械设备，很适于作执行元件在每种需进行液体介质输送的流程管理系统中运用。但传统的计量泵调整流量的精确度，难以满足现代化大规模生产工艺流程管理的自动化要求，尤其在对有害液体的计量、在危险条件下的调整等方面，传统设备更是爱莫能助。因此，对计量泵实现自动管理，实时监测，精确调整势在必行。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展，及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，其涵盖“技术”和“产品”两个方面。
流量控制是计量泵工作的核心内容，对流量实现机电一体化的控制能够促进企业技术进步、提高企业的现代化管理水平，达到对企业生产经营过程进行整体优化，增强市场地应变能力和竞争能力，从而获得更好的经济效益。当前计量泵流量的调整是经过人工对泵体上的手轮进行操作实现的.其调整流量的精确度难以满足现代化大规模生产工艺流程管理的自动化要求.对于这一问题，进行了计量泵机电一体化管理系统的研发，采用了一种对计量泵用步进电机驱动，用单片机进行管理，并对其流量进行闭环管理的办法。
1.机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：
1.1 机械本体技术。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
1.2 传感技术。传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
1.3 信息处理技术。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
1.4 驱动技术。电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件- 传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
1.5 接口技术。为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。自吸离心泵接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。
1.6 软件技术。软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
2.计量泵机电一体化控制系统设计
流量控制系统是集机电液为一体的自动控制系统，在工业领域中非常实用，它的准确控制在工业中得到了广泛应用，如加油系统的油量控制、水位的精确控制、化工企业中的有机物的投料控制，以及稀土萃取过程中的给料控制等。计量泵机电一体化控制系统设计主要包括以下几方面内容：
2.1 控制系统的总体描述。本控制系统是通过向步进电机发脉冲，以控制步进电机的转数。由于计量泵本身的精度是很高的，因此，它的控制也必须满足一定的精度要求。在本控制系统中，可以人工的输入所需要的流量值，也可以实现自动控制，也就是通过外部的模拟信号标准—经过转换后，来控制步进电机的脉冲数。当输入期望数据后，处理器将输入的数据与当前数据相比较，得到相应的动作值，计算出相应的脉冲数，通过正转或反转来达到期望值。在步进起动时，采用加速过程，在即将到达期望值时，采用减速过程，使得步进电机能不失步的稳定运行。在软件设计中，对控制装置采用了软件保护措施，如当步进电机处于运动状态和输入值超过系统的最大值时，所输入的数据命令是无效的。
2.2 系统硬件电路的基本组成。控制系统采用作为主控单元，通过与的串口通讯，实现对步进电机的远程控制。控制系统的硬件电路总体结构，包括转换电路、单片机系统、单片机系统、操作显示面板等。
2.3 系统硬件电路的设计原则。在进行硬件的总体方案设计时，所涉及的具体电路可借鉴他人在这方面工作，有些电路还需自己设计。在参考别人的电路时，需对其工作原理有较彻底的分析和理解，了解其适用范围，确定其移植的可能性和需要修改的地方。为使硬件设计尽可能合理系统的设计，应注意以下几点：尽可能选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵巧性。在条件允许的情况下，尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片。注意选择通用性强、市场货源充足的元器件，尤其对需要大批量生产的场合，更应注意这方面的问题。在对硬件系统总体结构考虑时，同样要注意通用性的问题。系统的扩展及各功能模块的设计，在满足应用系统功能要求的基础上，应适当留有余地以备将来修改、扩展之余，设计时尽可能地作些调研采用最新的技术。在电路设计时，要充分考虑应用系统各部分的驱动能力，要注意增加系统的驱动能力，或减少系统的功耗。在工艺设计时，包括机箱、面板、配线、接插件等，要充分考虑到安装、调试、维修的方便。
2.4 控制系统软件的总体结构。软件程序一般都是由一个主程序，包括若干个功能模块和多个子程序构成，每一程序模块都能完成某一明确的任务，实现具体的功能。软件设计的目的，就是为了实现控制系统的各种功能。在满足基本功能要求的前提下，采用各种有效方式，使操作灵活、简便增强系统的稳定性、可靠性提高系统的抗干扰能力。就以上原则思想，本控制系统软件的总体构思如下：当由键盘或外部的—的信号输入单片机时，由其计算出步进电机所要走的步数，程序转入串行通讯子程序单片机，将电机所要走的步数传送给单片机，从而完成数据的输入和对电机控制功能的实现。
本系统将泵流量控制，转换为对步进电机的控制，通过对流量进行一定的运算，可得出相应的步进电机脉冲数。当流量变化时，步进电机的脉冲数，为此时步进电机的步距角被细分为度。这种控制方式是相对的控制系统从上一次的基础上运行，将当前的数据与上一次的数据相减，经过计算转换得出向步进电机所发的脉冲数和方向。方向是由所减结果的“正”、“负”来判断，结果为“正”则反转，结果为“负”则正转。接近开关信号是形轴的零位标志。单片机上电初始化电机正转到达零位时，接近开关发出信号触发的外部中断，进入外部中断程序，使电机停转。为增强本控制系统的可靠性和抗干扰能力，在软件设计时采取了一些措施。系统软件中设定了许多标志位，例如，有电机是否处于工作状态的标志单元、电机正反转的标志单元，以及程序内部需要的各种标志单元等。程序运行时，通过对标志位的查询和修改，从而进行对控制系统运行状态的监控管理。
总之，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。通过对计量泵的机电一体化实行研制开发，可改善计量泵的工作环境，实现自动控制，提高计量泵的工作效率。
参考文献
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[4] 梁俊彦，李玉翔；机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007年第9期
【关键词】机电产品;一体化设计;计算机辅助技术
机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术、传感技术、电子技术和伺服驱动技术等现代高新技术群体基础上的一种高新技术。它突出的特点是将机械产品中融入了过去所没有的新技术,将电子元件信息处理及自动控制功能整合到机械设备中,因此得到了一种在过去依靠单一技术无法实现的效果。
一、机电一体化工程
机电一体化设计要突出以下特点。在设计产品时,只依赖一种技术无法实现的情况下,要进行电子与机械技术有机的结合开展设计,在设计产品中实现了机电一体化时要对技术方案开展评估,在电子元件与机械设备匹配的情况下,选择最优的技术方案。
机电产品的性能必须通过机电配合才能实现这两种技术相互联系、相互补充。只依靠电子元件或者泪L械装置无法完成,要考虑机械装置和电子元件控制,即软、硬件相互结合,才能实现多种技术共存。另外,在设计产品的同时要考虑产品成本、可靠性、精度、市场需求情况等要求。
机电一体化的设计通常要经过开发设计阶段和适应性设计阶段等。开发设计是在没有任何参照的情况下开发设计产品,并满足性能要求,设计人员要有丰富的想象力和扎实的理论基础及市场经验。适应性设计阶段,对原有的产品设计,进行修改,完善功能和局部改进,使开发设计产品的性能、功能有所提高。另外,通过改变外型尺寸、速度、精度等参数来增加产品性能比,来满足用户的需要。在进行机电一体化设计时要充分利用计算机技术,如用Auto cad程序设计及借助计算,分析、模拟、优化等设计方案,来提高产品设计的效率及精度。在设计时要充分考虑产品的用途、性能、成本等因素,要设计出经济实用、可靠、技术新、消耗少的产品来满足市场需求。
二、机电一体化设计探讨
机电由于专业上的差异,因此在设计方法上有很大的不同。传统的机械设计往往是在前人的经验基础上,着重于形象思维。因而较多的工作是在图纸的设计上,并力求在图纸设计阶段不断论证完善。而电路设计建立在实验的基础上,组成线路的元器件比较规格化、标准化、并且在一个电路板上换几个元器件比较容易。决不象机械改变其中的零部件周期长、浪费大。因此机电设计有一定的灵活性,电设计更注重的是逻辑思维。
由于机电之间的差异,所以在现代科技迅猛发展的今天,特别是机电一体化产品的研制,传统的方法是很难适应的。因此讨论机电一体化设计方法有一定的现实意义。
1、相似物理模型
电子学、机械学都是建立在物理学的基础上,而纵观自然科学的发展过程两者之间有血缘关系。早期的力学研究推动了电路理论研究,电子学的许多概念都残留有机械学的痕迹。如MKB机械振动系统可以模拟成为LCR电路系统。此外旋转运动系统、热传导系统、液压系统等基本上也都能摸拟成LCR电路系统、其状态方程一致。所以对于机电一体化模型,我们可以据此相似原理把一个电系统或一个机系统均抽象成一个物理系统处理,这对实体系统的分析非常简便。再用状态变量法抽象出数学模型即状态变量方程。然后再借助于计算机分析、计算、处理或直接控制。
2、系统寻优原则
机电一体化的核心是如何融为一体因此机电一体化设计应从整体上研究,其总体指标、功能应力求以最简单的手法实现复杂的功能。亦即要从系统角度优化使机电有机结合到恰到好处。作为一门学科,二个单一技术有时也许是很平常的,但多种这样的技术的融合,往往会导致惊人的结果。如美国阿波罗登月计划,没有一项突破性技术,却是一项卓越的成功的系统工程。所以系统总体设计之初,总的功能指标的实现途径、保证方法的寻优是机电一体化设计的关键。机电一体化系统设计应把
3、相似简图分析法
无论是电路设计还是机械设计其主要表达形式都是工程图纸。分析两者之间的异同,显然电路注重功能分析,机械更注重结构分析。电路主要原理上亦即逻辑上能走通.参数的修改调整方便灵活。尤其是集成电路的发展更加明显。而机械是在形象思维的基础上大量结构的组合,修改比较麻烦。显然电路的这种两单符号的表达与功能分析法是比较有利的。其原因是其标准化工作好。如元器件都有一定的规范。尤其集成电路的发展使电路浓缩,使电路模块化,更利于设计与分析。而机械除了紧固件及其中某些液压与气动元件外,大都只是设计上的标准化。即便是其中的液压与气动元件也没形成系列化。因此笔者认为研究机电一体化设计方法有必要在逐渐促使机械部件标堆化的基础上创立一种类似电路元器件或液气元件的相似简图。这样便能简洁明了的表达机电一体化系统方案,易分析,修改,便于优化设计。
三、结束语
机电一体化技术和产品将是今后技术装备中十分重要的部分,微电子技术的突飞猛进带来了不少奇迹,但是这一新技术潜在的最大成就,将是机械技术与微电子技术的融合。从总体水平上看,我国机电产品设计、制造、测试水平与先进工业国家相比还有相当大的差距。尤其是产品的设计工作已成为整个生产体系中的薄弱环节,远远不能适应产品结构的改变、产品更新换代的周期缩短以及产品竞争加剧的趋势,许多技术密集型的机电产品难参与国际竞争。国外专家们曾预言,到了八十年代中期以后,若企业仍不在计算机辅助技术系统领域投资,则到了九十年代以后其产品将会完全丧失竞争能力。所以,我们必须充分利用对外开放的有利条件,引进国外先进技术,加速我国计算机辅助技术的发展,促进机电产品设计一体化技术的应用。
【参考文献】
【关键字】 机电一体化技术 要求设计原则
一、机电一体化系统设计技术要求
机电一体化系统设计要达到各项技术指标，力求做到系统功能相对齐全，性能指标比较合理，实用性强，安全可靠性高，经济效益好。同时，在开发新产品时，还应该与世界同类产品比较，注意他们的技术特点、先进性（费效比、节能节材、工作柔性等）以及社会效益等。
二、机电一体化系统设计原则
（一）首先确定一系列的设计指标，在进行机电一体化系统的设计，也就是说，对所设计的系统提出必须满足的技术要求，然后才能着手具体系统的设计。机械系统与微电子系统协同组合的原则。在采用机电一体化技术新概念进行工程设计时，为了提高系统的性能和柔性，要求广泛的物质和信息的集成。在整个机电一体化系统的设计过程中，都必须考虑机械技术与电子控制技术的集成，创造出机械、电子以及软件等有机结合的新产品。机电一体化系统设计往往伴随着机械系统的再设计，而且机械系统的再设计还不是全部。许多现代的机电一体化工程设计不是被动的依靠机遇来革新机电产品，而是预先精心计划应用，并充分集成电子技术和机械技术，有目的地创造出最优的新产品，以达到新的系统比它们的原有产品更便宜、更简单、更可靠以及更具有工作柔性。机电一体化技术方法将给产品设计带来各种发展机会。在进行机电一体化系统设计时，通常应遵循如下原则来处理“机”与“电”的关系：1.在极端情况下，机械的功能可以完全由微处理机和执行器取代，从而使电子产品替代机械产品。2.机械系统可采用机电一体化技术方法加以简化。依靠微处理机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能。3.将正常设计的机械与闭环控制回路相结合，可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性。在闭环回路中，固有的比例控制在部件上的应力，与终点急刹车的执行器相比较，要小得多，因此，有关的部件可以做得更轻、惯量更小。4.机电一体化技术设汁方法应在一开始就注意充分发挥机械和电子的综合优势，通过机电互补和集成，以求达到设计出最优的新产品，适应竞争日益激烈的世界市场。
三、机电一体化系统构成
机电一体化系统主要由传感器、调理电路、测量系统、系统动态响应、系统频率响应、控制器等等。
（一）传感器
传感器在机电一体化系统中起着重要作用。如果没有传感器对各种参数进行精确而可靠的自动检测，那么信号转换、信息处理、控制器的最佳控制等，都是无法进行和实现的。在机电一体化系统中常用的位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力、扭矩和压力传感器以及温度传感器。
（二）调理电路
传感元件将被测物理变化过程的信号转化成为各种电路性参数（如电阻、电容、电感等）或电源性参数（如电压、电荷等）形式的信号、但这些信号在种类和强度上一般不能直接地为后面的数据处理和显示等所利用，需要经调理电路进行中间处理。例如将电路性参数转换为电压、电流信号；弱小信号放大；减小噪声或选出有用信号等。主要讨论调理电路中常用的电桥电路、调制与解调、放大电路、滤波器电路。
（三）测量系统的组成
测量系统或测量仪器是一种具有标定特性并用于测量的装置，它的输出量能够反映测量信息并直接通过显示装置力操作者所接受，它由若干个测量装置与辅助装置所组成。测量系统是由若干个测量变换单元所组成的，各个单元是以其在测量系统中所起的作用来划分的，所以这些单元可统称为功能单元。在对具体的测量系统进行分析时，常常可以将系统分解为按一定顺序连接起来的功能单元，各种不同用途的系统有白己所特有的功能单元和排列顺序。
（四）系统动态响应
机电控制系统的运行在时域中最为直观。当系统输入某些典型信号时，利用拉氏变换中的终值定理，我们可以了解当t时系统的输出情况，即稳态状况；但对动态系统来说，更重要的是要了解系统加上输入信号后其输出随时间变化的情况，我们希望系统响应满足稳、准、快。
（五）系统频率响应
时域瞬态响应法是分析控制系统的直接方法，比较直观，但是不借助计算机时，分析高阶系统非常繁琐。因此，发展了其他一些分析控制系统的方法。其中频域法是一种工程上广为采用的分析和综合系统的间接方法。另外，存机械工程中机械振动均频率特性有着密切的关系。
（六）控制器
所谓自动控制，就是指应用控制装置自动地、有目的地控制或操纵机器设备和过程，使之具备一定的状态和性能。自动控制的任务是控制某此物理量按照预先确定的规律进行变化。控制系统由控制器和控制对象组成，其中控制对象足指被控制的机器设备或物体，而所采用的控制装置就称力拧制器。
关键词：机电一体化系统设计；教学改革；实践
一、国内外相关研究现状分析
随着机械工业的蓬勃发展，世界各国对机械类专业的高等教育越来越注重实践性、应用性及前沿性。德国机电一体化专业课程体系建设是通过校企合作和工学结合的形式，以学习者专业能力、方法应用能力和适应社会能力等综合职业能力培养为本位，以市场需求为目标，以就业为导向，将学习和工作要素相结合，并通过分析与综合，把工作过程的各个部分按一定的顺序，导入课程体系中以构成一个有机的整体。美国宾夕法尼亚大学机械工程与应用力学系提出“机电一体化”课程改革思路，在学期项目中预定实验方案，根据实验方案决定课程内容。南京航空航天大学在机电一体化课程教学改革中，将科研成果引入课程的理论和实验教学中，自主研发教学实验系统平台，简化项目研究内容，研究一体化的系统教学法，培养学生的创新意识，提高学生综合素质。国内高校关于机电一体化专业人才的教育改革各有特色，但与国外教学水平相比，仍处于初级阶段，还没有形成系统的改革方案。建立适应机电一体化系统设计课程本身特点的教学模式任重而道远。
二、机电一体化系统设计教学改革研究
从机电一体化系统设计课程实践性、综合性特点出发，对其进行教学改革，是高校培养应用型机械类人才的关键。机电一体化技术课程教学改革主要包括教学内容改革、教学方法改革、实验内容改革及考核方式改革四个方面。
1.教学内容改革
以系统设计思想为主线，机电一体化的研究方法不能只是简单拼凑，应该从系统设计方案开始到各元部件选择到系统最终成形的全过程都要贯彻系统设计的思想。首先是从整体角度及可行性方面对系统进行多种整体方案设计；然后对其机械机构、执行元件、微机控制系统、检测传感装置等组成部分及相关接口进行细节设计；最后对系统性价比进行衡量，得出优化设计方案。选择原则是在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。在讲授每一部分内容时都结合该案例，并将系统设计方法融于其中，既利于学生对知识的掌握，又能起到举一反三的作用，便于学生分析和设计其他的机电一体化产品。
2.教学方法改革
充分运用现代化教学手段，不断提高教学效果，由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备（如数控机床、加工中心、机器人等）和自动化生产线（如柔性制造系统等），而学生基本未见过上述自动化设备和生产线，无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。另外，机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科，具有涉及面广、综合性强的特点。
3.实验内容改革
在实验教学环节开设的多为演示性、验证性实验，学生动手操作调试的机会少，学习积极性不高。机电一体化教学团队探索构建以学生为主体，以项目驱动为主线，通过项目任务引导理论教学和理论教学指导项目实践的互推互动的教学新模式。在剖析某几个典型机电一体化系统（项目）的结构组成、工作原理、设计过程中，串联讲解知识点并在实验环节进行知识点在项目中的具体应用实现，进而将项目实施和理论讲授有机融合，使学生所学知识得到利用，也提高学生对本课程的学习兴趣，将加强学生的工程实践能力、创新能力和工程意识培养与训练切实落实到每个教学环节中去。
4.考核方式改革
改变以理论考核为主、实践技能考核为辅的做法，加大实践技能考核的比例，探寻能够锻炼学生书面表达能力，提高学生独立动脑能力及实际动手能力，激发学生创新动力，提高学生针对实际工程问题的分析能力、解决工程问题的能力的考核方案。采用闭卷考试与平时作业相结合的形式，平时作业由教师根据课堂内容制定，形式为幻灯片汇报，针对一个题目，提倡小组成员合理分工，合作完成，目的在于鼓励学生阅读参考书，查找资料，拓宽和加深对理论知识的理解认识。同时注重考试内容的灵活性，增加了分析能力、创新能力的考题，重点考核学生的知识应用和知识迁移能力，适当地将实践环节成绩、论文写作成绩和平时成绩以适当的比例计算到总成绩中去，构建新的教学评价体系，科学分析评价教学效果。
众所周知，制造业是我国的支柱产业，也是自动化程度较高的行业。如今为提高产品质量与生产效率，制造企业越来越多地采用自动化生产设备和制造技术，而自动化生产制造的核心技术是机电一体化技术。通过多年的机电一体化专业教学实践及对走上工作岗位的机电一体化专业毕业生的访谈，了解到目前机电一体化专业毕业生的瓶颈所在，即学校学习的理论知识较多用不上，能用得上的理论知识又不知如何应用于实践，普遍动手能力较差。结合目前机电一体化人才市场对毕业生的具体需求情况，对机电一体化系统设计的教学改革进行研究与探索。对该课程的教学改革提出思路，目的在于提高学生的动手能力，以尽可能地减少理论与实践脱节的现象。
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【关键词】计算机技术；辅助；机电产品；一体化技术；设计研究
在当前的设备制造与工程建设领域内，机电一体化设计理念的出现为设备技术发展提供了技术支持。机电一体化理论的技术基础，就是将机械工程与电子工程理论进行组合配置，实现设备自动运行的设计理念。随着这一技术的不断发展与进步，其对我国各类生产技术水平的提高，发挥出了突出的技术支持。在其技术发展过程中，计算机辅助技术的应用在一体化设计过程中占据着重要的技术地位。所以在实践研究中，针对一体化设计中计算机辅助应用开展研究，对其技术发展有着良好的支持作用。
1 一体化概念及发展过程探析
开展计算机辅助技术应用作用研究前，技术人员首先对机电一体化技术概念以及发展过程开展了设计研究。这是这一技术研究的重要基础。
1.1 一体化理念概念分析
在技术研究实践中我们将机电产一体化设计理念了总结，将一体化理念的概念总结为以下内容。机电一体化理念就是将机械工业与电子技术进行结合，实现设备运行中自动化与信息化的设备设计理念。在这一设计理念中，其核心技术因素包括了以下3点。机械工业技术、信息化电子工程技术以及计算机辅助技术的应用。所以做好一体化设计中计算机辅助技术实践研究，对于一体化技术发展与设计水平提高有着不可忽视的作用。
1.2 计算机辅助技术在设计中的实践作用探析
在社会技术发展领域，提高机械设计过程中的自动化与信息化含量，使之可以适应现代化生活与生产要求，是机电产品技术发展的新形势。在这一理念指引下，将机械工程与电子工程进行技术结合开展技术研究工作就成为了技术研究者的重要课题。但是在机电一体化设计中技术人员主要的主要问题就是，传统机械设计理念其管理系统理念与电子工程技术有所冲突，进而造成设计工作遇到了较大困难。而在设备研究体系中，计算机辅助技术的应用既可以保证机械工程管理系统的运行，同时也符合电子工程设计理念，所以这类辅助技术的应用成为了一体化技术设计中主要组成部分。特别是在一体化设计深入研究过程里，计算机辅助技术的应用可以发挥出更加有效的技术支持作用。
2 一体化设计中辅助技术实践应用研究
21世纪是计算机技术高速发展的时代，而在机电一体化设计体系中，计算机辅助技术的应用主要集中在计算机辅助设计、制造、工艺设计层面、以及一体化设计中的集成系统、柔性制造系统、计算机集成制造系统等技术体系中。下面我们分别针对这些技术应用进行实践研究。
2.1 一体化设计中计算机辅助基础技术
一体化设计过程中计算机辅助技术的基础应用包括了设计、制造与工艺设计三项重要的辅助工作。这三项辅工作分别有着以下作用。
首先，辅助设计技术的应用。计算机辅助设计的开展，是机电一体化设计中必不可少的技术支持内容。在其实际应用过程中，包括了狭义与广义两个层面工作内容。狭义的辅设计，主要表现为平面与模型设计软件的应用，其工作只集中独立的设计过程中。而广义的辅助技术，除了平面与模型的实际外，还包括其他设计工作内容。如在设计中进行设计资料与数据的检索、制定高质量的一体化设计方案、对设计数据进行科学计算分析等，都属于广义辅助设计工作的主要内容。广义辅助设计理念的提出，对于一体化设计过程自动化设计模式的实现，有着重要的促进作用。
其次，辅助制造技术的应用。计算机辅助制造在一体化设计体系中发挥着制造技术的支持作用。在其辅助作用下，技术人员可以在设计中可以保证一体化设备在制造过程中自动化与信息化水平的提高。如在设备设计中，技术人员通过计算机智能系统的应用，完成对设备制造的自动化控制，保证一体化设备在制造过程中，实现制作、安装、检测等过程的自动化处理。在实践技术调研中我们发现，这种辅助技术在一体化设计中的应用，会大幅提高企业产品质量，降低管理成本。
最后，辅助工艺设计技术的应用。计算机辅助工艺设计是设计过程的重要组成部分。在设计过程中，工艺设计主要就是对设备制造中工艺技术进行合理的配置与管理。计算机辅助工艺设计就是通过计算机系统，对设备设计方案以及实际生产情况开展工艺分析，合理的配置材料、工具以及顺序等生产工艺因素，在达到技术数据指标的前提下，实现工艺效益最大化。实践生产中我们，计算机辅助工艺设计技术的应用，对于一体化设备生产效率与质量都有着重要的提升作用。
2.2 一体化设计中集成系统应用
在一体化设备设计过程中，计算机集成系统的应用也是计算机辅助技术的主要内容。集成系统的应用合理的将技术、制造、工艺设计三项基础性辅助技术内容进行了结合起来，继而发挥出三项辅助技术的组合性优势，保证一体化设计技术含量提升。
在集成系统的应用过程中，柔性制造系统的采用是其技术发展的主要趋势。这一计算机辅助技术的应用，对于一体化设备设计中灵活性与智能化水平的提升有着重要的促进作用。这主要是因为柔性制造系统技术就是通过信息化分析与处理技术，对设备生产过程中各项实践数据进行处理，提高生产管理中的柔性因素，实现初步的智能化生产要求。如在设备技术换代较快的设备生产过程中，柔性制造系统技术的应用可以使生产线在最短时间内完成技术与生产转换过程，提高设备生产效率。
在一体化设计发展领域里，技术人员利用技术手段经集成系统与柔性制造系统进行结合，通过其对自动化生产设备的控制技术发展，完成了计算机集成制造系统的设计研究及应用实践。这一系统的控制下，一体化设备的生产实现了从设备设计、制造到成型的整体工作中，计算机辅助技术的全面应用，继而充分的发挥出计算机辅助技术的作用。
3 一体化技术设计未来趋势研究
随着计算机辅助技术在一体化设计中的广泛应用，机电一体化设计技术有着显著提升。其未来的发展趋势应集中在以下几点。
3.1 集成与微型化趋势
随着计算机集成技术的发展，未来的机电一体化设计中集成技术的应用将更加广泛。这种集成化趋势的发现，一方面可以很好地降低设备的制造成本，另一方面为设备的微型化发展提供了支持。可以预测的是，集成化与微型化设计理念将是未来机电一体化设计的重要趋势。
3.2 数字、智能与环保化趋势
随着计算机数字技术的不断发展，机电一体化设备控制必将向数字化控制理念发展。同时数字化控制的应用，设备管理中的智能化水平也会全面提高。如在生产中智能化机械臂的应用，就是数字控制与智能化控制共同作用的结果。同时我们还需要注意，智能化控制可以很好地降低设备运行中的能源消耗，避免资源浪费问题的出现。这些技术因素的实现，促进了一体化设备环保化趋势发展。
4 结束语
在机电一体化技术特别是在其技术设计领域中，计算机辅助技术的应用发挥着重要的促进作用。在实践研究体系内，技术人员以计算机辅助技术在一体化设计中的作用、实践应用内容以及发展趋势开展了全面研究，为其技术发展提供有效支持。
【参考文献】
关键词：机电一体化 园林 设计
中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：
机电一体化的发展及现状
日本企业界在1970年左右最早提出机电一体化技术的概念，结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，总体分解成相互关联的若干成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容，首先是机械技术，机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时 其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。其次是系统技术，系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从 出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
第三是动控制技术，由于其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。第四是传感检测技术，传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术，它是机电一体化系统达到高水平的保证。最后是伺服传动技术，包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
机电一体化设计在园林学中的发展
机电一体化工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的园林设计的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机电一体化工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。
人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。
人工智能与机电一体化之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机电一体化工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。
机电一体化的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。随着机电一体化技术的发展和知识总量的增长，机电一体化开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。
由于机电一体化的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。
机电一体化在园林设计中的应用
中国园林历史悠久，是我国古代建筑艺术的珍宝，造园艺术更是源远流长，早在周武王时期就有建宫苑的活动，她的形成主要受统治阶级的思想及佛道、绘画、诗词的艺术影响，如在魏、晋、南北朝时期，统治阶级争夺激烈，国家呈分裂状态，加之道、佛盛行的影响，产生了玄学，这时的士大夫，或人欲享乐，或洁身自好，或遨游山水，导致了自然审美观的形成，治园特点也多为自然情趣的田园山水。中国古典园林的构造，主要是在自然山水基础上，铺以人工的宫，廊、楼、阁等建筑，以人工手段效仿自然，其中透视着不同历史时期的人文思想，特别是诗、词、绘画的思想境界。
机电一体化是许多科学技术发展的结晶, 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。现代化技术的广泛应用下园林设计也离不开机电一体化的技术的渗透。中国古典传统园林所讲求的意境经过2000多年的历史发展，已经到了登峰造极的地步，以后可能会有更好的作品出现，但从大趋势来看，机电化以及成了一个明确的发展趋势。更多的光影照明等元素会融入到园林设计中。按照这个思路，造就一流园林的必要条件，应该是创造园林的传统意境和科技文明对园林现代化的普遍需求相结合。我们目前对园林现代化的普遍需求还正在建立之中，但还处在较浅的层次和较简单的基础上。在这样的情况下，我们要想有所长进、有所作为，就必须认真学习和研究古今中外一切有益的经验，提高创造园林机电一体化的能力，以适应社会对园林文化日益普遍、日益深刻的需求。
参考文献：
[1] 翟涛.浅谈机电一体化技术的现状与发展趋势[J]. 科技信息. 2012(26)
[2] 黄恩勇.浅谈机电一体化技术的应用与发展趋势[J]. 科技与企业. 2012(04)
本文通过对职业技术教育的研究，以电机与变压器课程为例，从对学习对象分析到具体教学过程设计，对一体化教学给予了完整呈现。通过电机与变压器课程的一体化教学设计，提高教学效率，满足受教育者就业的综合能力需要，实现了素质教育目标。
关键词：
职业教育；电机与变压器；一体化；教学设计
作为职业教育者，我们要对自己的工作性质有正确的理解。职业教育区别于其他各类教育的本质特征，就在于其目的是满足受教育者就业的需要。众所周知，当今社会是竞争的社会，更是终生学习的社会。如何使学生在就业方面，在日后的进一步发展中更具有竞争优势，是我们每一个职业教育者必须思考的问题。笔者读了全国职业教育先进个人蒋乃平先生主编的《“宽基础、活模块”的理论与实践》一书，很受启发。他说：“宽基础”的“宽”不但是面对一个职业群的“宽”，而且是为受教育者奠定继续学习基础的“宽”；“活模块”的“活”不但是提高就业能力的“活”，而且是更新学习内容的“活”。笔者努力把这一观点用在教学上，在不断扩充自己的知识面、关注本专业最新发展情况、了解用人单位对技术工人要求的同时，注重把这些信息及时传递给学生；在严格要求学生学习基本知识锻炼基本技能的同时，注重培养学生的自学能力和自主创新能力。
一、教材分析
《电机与变压器》是由劳动和社会保障部教材办公室组织编写的全国中等职业技术学校电工类专业通用教材。其中变压器共四个单元的内容，分别是：变压器的分类结构和原理，变压器绕组的极性测定与连接，变压器并联运行维护和检修，特殊用途的变压器。电机包括六个单元的内容，分别是：电动机的基础知识，三相异步电动机的运行，单相异步电动机，直流电动机，三相同步电动机，特种电机。通过学习，要求掌握变压器、异步电动机、直流电动机的结构、原理、主要特性、使用和维护知识，并对同步电机和特种电机要有一定的了解。作为一体化改革课程，该课程学习中要求能够理论联系实际，注重对电机故障的分析、判断和检修能力的培养，为解决实际技术问题奠定理论和技能基础。
二、教学设计
在具体的教学活动中，笔者认为首先应充分了解学生的学习接受能力，正所谓知己知彼。职业院校的学生可能文化课差一些，但在技能性、社会性和思维活动及发散性方面的素质有明显的优势。教师要对自己的学生有信心，他们的这些优势完全可以通过教育焕发出来、培养出来。就电机与变压器这门课程而言，其基础性、专业性都很强，并且其理论与操作联系相当紧密。对于一点基础都没有的高中生，直接灌输大堆理论知识的做法显然是不可取的。笔者认为，应首先培养学生对这门课程的兴趣，使其树立自信心。从最简单的儿童玩具到遥控小车，每一个知识点的讲解和操作无不令他们欢欣雀跃，让他们感受到了成功的喜悦并且增强了求知的欲望。有了好的开始，接下来的教学工作也就会顺利地进行下去了。明确教学目标，做到有的放矢。认真对待每一个课题，包括教学内容、教学方式、教学用具的课前研究和准备。不但明确自己的教学目标，还要引导学生制定学习目标，明确学习任务。在学生操作过程中应注意学生的每一点进步，及时表扬，发现不足立刻纠正，形成在学习和技能方面你追我赶的良好局面。同时要培养他们主动思考、积极动手、自觉总结经验的习惯。这样做充实了课堂内容，提高了学习效率，并且为学生今后的进一步学习打下坚实的基础。
三、教学方法
为了完成本课的教学目标，满足不同认知水平学生的学习需要，在教法上笔者主要采用了创设情境法和通过拆装实物研究结构的分层教学法，并灵活运用其他辅助教学方法。
1.创设情境法（视频和实物）
充分运用多媒体视频等现代化的教学手段，并结合实物演示，以启发引导、设疑提问等多种形式，来激发学生的学习兴趣，调动学生学习本课的积极性，有助于学生更好地理解本课的知识重、难点。
2.分层教学法
考虑到学生的认知情况呈现三层金字塔结构，笔者对学生进行适当分组，每组里各层次水平的学生均匀分布。这样可以让小组内部掌握较好的学生帮助相对较弱的同学来理解知识的重点，同时也能通过小组互助、教师指导而突破难点。结合学生的实际特点，本课笔者主要引导学生通过“小组互助、自主探究、动手实践、归纳总结”的学习方法来学习。
四、教学过程
在教学中，笔者本着“由生活走向课堂，再由课堂走向生活”的教学理念，采用“一样二用”的授课思路。“一样”指单相异步电动机的外观及组成，“二用”分别指单相异步电动机的用途和单相异步电动机如何使用（工作原理和实际电路），以一条教学主线“单相异步电动机是由哪几部分组成的，是如何转动的，突然不转怎么办”贯穿整堂课，并遵循“以学生为主体、教师为主导”的教学思想，逐层深入探究，运用多种教学方法，使学生掌握知识重点，突破难点，进而完成授课过程。因此笔者设计的教学过程如下：第一，复习提问。第二，创设情境，导入新课。第三，讲授新知。第四，解释应用范围。第五，常见故障检修。第六，课堂练习。第七，课堂小结。第八，课后作业。
五、一体化教学日志
每天提前15分钟到岗。提前10分钟点名整队；检查学生穿戴情况；点评上次课一体化情况；布置当天的学习任务。进入一体化实训车间安排值日；检查车间详细情况，填写接班纪录；打开工具箱，取出实习工具并锁好工具箱。30分钟后实习正式开始，总结上次课实习内容，分发当天实习材料，重点讲解今天的一体化学习任务和要求，讲注意事项书写于黑板上。合上车间总电源，教师作示范，开始实习操作。教师作巡回指导，找出学生的公共难点，利用黑板和实训器材在课堂上作具体讲解。再次开始实训，给个别学生做重点指导。利用空闲时间准备好本次实训所需的调试设备和器材，尽力帮助解决学生们的实训工具和材料短缺问题。“重表扬，轻批评”，激励学生又快又好地完成实习任务。巡回检查学生们的操作安全情况，及时排除安全隐患。按顺序登记好学生的实训完成情况，并逐次调试评分，给出实习成绩。提前45分钟提示学生作好实习收尾工作；提前30分钟切断车间总电源；打开工具箱，放好实习工具；安排值日。详细检查车间整体情况，填写交班纪录；点评当天的一体化学习情况；整点下班。
六、小结
关键字：智能变电站 微机 一体化 保护
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
一、一体化微机保护系统的构成
智能变电站一共有三个层次，为站控层、间隔层、过程层，一体化微机保护系统位于间隔层。首先，为了有效实现站内各电子设备间的互操作，系统采用IEC 61850通信协议。并在构架上，选择集中控制、分层采集的体系，将信息的采集和计算分层实现，把变电站的保护、控制、测量、自动装置等集于一个计算机系统。传统的保护系统中，内部消息传输方式因为快速可靠的特点和较强的速动性，替代了以前的硬接点传输方式，这样一来通过各线路的优先等级和负载的判断，确定需要切除的线路，减少了停电范围，优化了解列装置的方案。这种方式也使得整个智能化变电站的小电流接地选线判据被强化，而故障录波的12.8K的采用速率，也能使分析故障的能力得到提高，比传统保护的故障信息获取更全面。
二、系统的设计目标
（一）全数字化
监控和保护系统是智能化变电站的核心部分。所谓全数字化，就是使用先进的网络通信技术，把各层所交换的模拟量、控制命令等，通过以太网进行交互与传送。间隔层与其他两层之间的GOOSE网采用100Mb/s的光纤连接。
（二）互操作性
保护测控装置通过四个光纤以太网接口和过程层进行连接，三个以太网口与变电站层连接，这样，就可以实现各种设备的互联，无论是智能化的设备，还是传统一次设备，都能够顺利接入。保护装置能够在信号采样和保护跳闸出口可靠性上通过GOOSE光纤双网模式来很好的实现。
（三）兼容性
IEC 61850的标准能够兼容多种解决方案，无论是局部的还是全部的数字化模式，甚至个别的非数字化监控系统模式，只要按此标准设计，都能得到很好应用。
（四）开放性
智能化变电站有很多通信接口方式，除了IEC 61850外，还可以提供其他的标准通信，甚至一些数字化变电站还能将非标准通信的设备接入。
三、智能化变电站相关环节的设计及应用探讨
对于智能化变电站一体化微机保护系统而言，其继电保护当属其中最为重要的一个部分，为了更好的实现该系统功能，就应加强继电保护相关环节的设计。基于此，本文就从以下几个相关环节的设计与配合使用及定值计算进行了探讨：
（一）相关环节设计分析
1、就地间隔保护环节
保护装置安装在GIS汇控柜内（或智能控制柜），柜则分布于相应一次设备旁，就地化布置方式要按照电压等级、二次设备的整体布置方案、主接线形式等来合理选择方案。现在的就地化保护装置，光纤越来越长，而光缆则越短，，保护装置在安装时，要靠近被保护的设备，尽量缩短两者的之间距离，实现就地化安装。智能变电站中就地化间隔保护只能是合理的集成，不能因为集成反而导致装置性能下降，保护装置与被其保护的设备之间的安全距离问题，容易导致发生事故时两者全部损坏，失去了应有的保护作用。保护装置要定期检修，系统测试时是通过装置自带的调试接口进行，在天气恶劣等情况下的故障排查和检修，采用远程方式。
2、跨间隔保护环节
母线保护的就地化有一些特殊的地方，母线保护要采用分布式方案来适应间隔功能的就地化布置，主要采用主从方式（即由主机和从机组成）。分布式母线保护由三个单元组成，分别是主单元、间隔单元、数据汇集单元。其中的主单元通过数据汇集单元来读取间隔采集到的电压和电流模拟量和其他数据。间隔单元是独立装置，能够顺利的实现就地化安装。它在完成本间隔电流量的采集和与处理后，将数据通过A/D转换，然后送到主单元。间隔单元负责完成刀闸、开关位置的识别和监视，并上送信息和接收主单元指令，保护开出跳闸操作箱。
3、站域保护环节
传统的后备保护，只能获取单间隔电气量和开关量的信息，而且保护动作耗时长、灵敏性与选择性不能同时兼顾。站域保护则是利用全电站的信息来工作，可同时实现全站的断路器失灵、备自投、低周电压减载等功能。
（二）相关环节配合使用分析
对于变电站保护系统而言，只有实现了就地间隔保护环节、跨间隔保护环节、站域保护环节三个方面的有机结合，才能更好地完成继电保护系统，也才能保障相关保护功能的可靠与独立，从而提高变电站保护安全性及改善继电保护的性能。具体而言，要做好相关环节的配合使用，应从以下几个方面着手：
第一，就地间隔保护环节一般不会对跨间隔与站域保护产生依赖，但是为了实现更好的保护效果，就需要对原有的独立及“间隔功能自治”进行必要的优化配置，在保留原有的主保护与反时限过流保护的情况下，对稳定运行的主保护及电网末尾的“保命”反时限过流保护则采取分散分布的方式布置在各个间隔中，这样就能有效提高主保护及末尾保护的可靠度。
第二，对于跨间隔保护环节而言，其主要是为区域电网保护做好服务，而区域电网的主要作用则是为了进行电网全局信息的获取，因此其中需要涉及各种信息保护及控制功能。为了更好的完成区域电网保护，跨间隔保护环节就应同其它几个环节之间做好配合，通过与调度端EMS与WAMS进行信息交互，获得更多的保护定值及电网拓扑结构信息，从而对整个区域电网保护功能进行优化。
第三，站域保护环节是为了弥补其余两个环节中出现的缺陷与不足，比如说当主保护与反时限过流保护通过就地间隔保护环节得以实现后，变压器需要进行复压过流，此时的保护就是站域保护环节来实现。有了站域保护环节的补充，使得高压侧过流对低压侧的灵敏不足问题得到解决，并且其功能还涉及到其它额外的功能。
（三）相关定值设置分析
进行继电保护相关定值计算的时候，主要有以下几个方面的内容：第一，前期工作。定值计算前期工作需要查询大量的前期资料，其中准确无误的计算资料当属计算的前提条件，比如说一、二次的图纸，所带的电容器、电抗器等铭牌的数据及相关说明书，保护装置技术说明、打印清单，电压互感器、电流互感器变比与试验报告等。第二，计算工作。定值计算工作当属保护装置正确动作的关键程序，因此要求相关的计算人员必须拥有高度的责任心，同时要有全局观及整体观。其中整定计算的时候要遵守相关准则，以局部服从整体，下级服从上级的原则，尽量满足下级及地区电网需求，从而保障重要部分的供电。整定计算的工作人员应花费一定的精力与时间，学习与研究相应新内容，组织相关单位仔细研究资料，并确定运行方式，同时做好定值计算、审核工作。
四、结语
对于智能化变电站一体化微机保护系统的应用，在我国大部分地区都有实践，并取得了良好的效果，这为变电站的高效运行提供了一个有力的参考与借鉴。随着我国科学技术不断发展，相信相关的技术会得到进一步的发展，从而促进我国变电站一体化微机系统的发展。
参考文献：
[1] 朱宝,崔勇,刘东海等.智能化变电站一体化微机保护系统设计与应用[J].供用电,2012,29(2):23-27.
[2] 刘泊辰.智能化变电站继电保护方案研究[J].电气技术,2012,(9):72-73,97.
【关键词】信息处理 控制子系统 设计
一、信息处理和控制子系统设计过程
信息处理与控制子系统的设计是围绕着执行子系统的功能需求而进行的，信息处理与控制子系统设计的主要内容有：
1.确定控制子系统的整体方案。构思控制子系统的整体方案必须深入了解被控对象的控制要求。关键问题有：（1）控制方式及其与计算机的匹配条件。对于一个机电一体化系统，要实现某些功能可采用多种控制方案、多种控制方法。计算机系统的主要作用是实现一定的控制策略和完成一定的信息处理。当控制系统的功能和主要性能指标确定后，对计算机的基本要求也就随之确定了。由于工业控制计算机有多种类型，每种类型又包含多种产品，往往有多种方案可以实现同一控制目标。（2）应考虑驱动部件的类型和执行部件（机构）的类型。（3）应考虑对可靠性、精度和快速性有什么要求。（4）应考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理。微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道，配备哪些外围设备。（5）画出控制子系统组成的初步框图，作为下一步设计的依据。
2.确定控制算法。应对控制子系统建立数学模型，确定其控制算法。控制算法决定了控制系统的优劣。应根据不同的控制对象、不同的控制指标要求选择不同的控制算法。对于复杂的控制系统，其算法也较复杂，使控制较难实现。为此需进行某些合理简化，忽略某些次要影响因素，使控制算法简化，以获得较好的控制效果。
3.控制子系统总体设计。控制子系统要综合考虑硬件和软件措施，解决微型机、被控对象和操作者三者信息交换的通路和分时控制的时序安排问题，保证系统能正常地运行。通过总体设计，画出系统的具体构成框图。
4.软件设计。微机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，软件设计主要指应用软件的设计。控制子系统对应用软件的要求是具有实时性、针对性、灵活性和通用性。系统的硬件和软件需合理结合。在机电一体化系统中，哪些功能用硬件实现、哪些功能用软件实现等都是设计时应考虑的重要问题。对于运算与判断、处理等功能适宜用软件来实现，而其余不少的功能既可用硬件来实现，又可用软件来实现。为了合理组成控制系统的硬件和软件，通常根据系统的经济性和可靠性综合最优来确定。
二、信息处理与控制系统硬件设计
1.电子部件设计
电子系统的标准部件设计与机械部件设计过程大为不同。对于简单部件，如电容器、电阻器、电位计和变压器等，可以像机械设计那样，将部件设计理解为确定其所有基本性质的过程。部件完全被单个元件的（机械）结构所定义，每个元件又由其形状、尺寸、材料、表面质量所描述。当然，电磁性质对于材料的选择是非常重要的。对于像半导体和集成电路这样的复杂功能部件，对基本设计性质的确定并不能充分地解释所有可直接处理的设计性质。随着超大规模集成电路部件上晶体管数量的惊人增长，电子部件设计只能在计算机辅助下，采用层次化、面向系统的方法来进行。电子部件主要由专业化公司设计，在许多方面都实现了高度标准化，如部件值及公差、功能说明、机械封装（如双列直插式封装、表面贴装技术封装）、温度范围等。只有在一些特殊情况下，机电设计者才需要自行设计电子部件。
2.电路设计
在电子系统中，可以进行电路的功能设计而几乎独立于其物理实现，其结果就是电路设计（二维）与电子封装设计（三维）的分离。电路基本上是由具有传导联系的功能部件所构成的二维结构。很少从头开始设计一个电路。对于典型的功能需求，在技术资料中存在着大量的概念原理解，如放大器、振荡器、滤波器、模/数转换器、微处理器电路等。电路设计是利用已有元器件创造出新的结构。在设计时，可将设计任务由顶向下地细分为子问题，直至其对应于已知方案解或已知集成部件。电路设计主要基于分析和尺寸确定方法。一旦确定电路图结构，就可详细地计算其性能并进行仿真。因而通常的做法是快速提出一个方案解用于电路分析，然后修改该方案直至满足设计要求。由于一些因素的存在，使得电路功能难以完全独立于电路图的物理实现（即封装），例如：导体尺度限制了能量传输和转换率；电路中的热功耗完全依赖于机械结构；电磁屏蔽对于微处理器的正常运行极其关键；过小的尺寸会引起信号载体间的反馈和串扰；制造公差使得一些规定功能产生了偏差。需要注意的是，以上多数问题都与信号中的能量因素有关，它们实际上是电路设计师和封装、机械设计师的“接口”问题。与机械设计相比，电子系统的功能设计和物理实现相互之间更加独立。在描述电子变换功能、部件结构的图形建模方面，都有相应理论和方法存在，但设计综合理论非常少。在一定程度上，机械设计理论可以应用于电子部件设计和电子封装设计。
三、信息处理与控制系统软件设计
在软件系统方案设计中，主要问题是生成必需的变换和数据的整体结构。对于一个给定的系统，这个结构通常是唯一的，而其中的程序模块（如算法）则往往能够再次应用于其它设计。但是目前，能够明确软件模块的功能和输入输出的标准化方法还不存在，这就意味着难于进行功能的分类，软件模块的重用也极其有限。所以，软件设计中的问题通常是“新”的，需要寻求未知解。软件工程中的设计建模是个薄弱环节。软件设计非常抽象，只有进入编程阶段，设计者才能使用文字和图表来表达设计的结构和功能。即使在编程阶段，设计工作也只能通过程序清单和输入/输出数据来进行追溯和记录。这样就不可避免地在软件设计者和外行之间产生了隔阂，因为只有在设计即将完成、程序即将嵌入硬件中时，才能够对系统的功能进行测试——而这时再想做出任何重大的修改往往就为时已晚了。为了解决这类问题，已经出现了一些方法，例如快速原型设计，即对早期、粗略的程序思想进行功能建模，以期尽快得到用户反馈、及早发现错误，做出修改。但即使应用快速原型设计方法，设计者也有必要大量使用图形，以便与外行就它的程序功能进行交流。
参考文献
关键词：光机电一体化 PLC设计
一、微生产线的基本结构设计
自动化生产线最初是在机械制造业中实现的，其中最早出现的是机床自动化生产线。随着工业的不断发展和用户的不同需求，微生产线的发展近几年来也崭露头角。它相对于大型的自动化生产线有着诸多的优点，如体积小、成本较低、生产效率高、易操作、易检修、技术定向等等。
笔者以设计一条基于光机电一体化技术的微生产线为主要内容，综合阐述了整个生产线各个独立单元的设计内容和设计方法。这条微生产线系统以工业生产和工程应用为背景，有较高的集成度和开放性，各个单元可拆分独立使用，也可综合整体使用。它可以对工件进行送料检测、加工、搬运、装配及分类存储。系统中应用多种传感器实现对工件材料的检测识别，然后通过模拟打孔装置对工件进行加工，再由搬运单元搬至装配单元，再将装配好的工件搬运至存储单元，最终由机械手对到位的工件完成分类存储。
二、微生产线中基本单元的设计
1.供料单元的设计
它是整个系统的第一个单元，也是整个工作中最基础的模块。供料过程中，供料气缸从料仓中推出工件，推料气缸推出工件。供料单元有三种传感器，可检测区分材质、颜色，供后面单元分类操作。
送料检测单元主要完成对工件的检测任务，它的主要组成及用途如下。
（1）料仓装置：用于存储要加工的工料。
（2）送料气缸：把工料送至颜色检测位置。
（3）推料气缸：把检测完毕的工料送至加工转盘。
（4）电磁阀及气动元件：用于控制气缸伸缩。
（5）光电传感器：用于检测输送台上工件。使用传感器上面的旋钮调节需要的检测距离，检测范围为1～9cm。
（6）光纤传感器：一对对射式光纤传感器为料仓传感器，感应料仓中是否有工件。
（7）电感式传感：用于检测金属，检测的距离一般是有要求的，设计时规定5mm。
2.加工检测单元的设计
首先由传感器来检测待加工工件是否到达旋转圆盘上。若已经到达，那么旋转圆盘则执行接下来的动作，通过90°的旋转把待加工的工件送到工件要进行加工的正确位置上。钻孔装置对工件进行打孔加工，接下来旋转圆盘再旋转90°进行接下来的动作。这一动作的执行是利用气缸来检测已加工工件的深度，如果气缸已经推到底那么就说明加工工件的孔是符合要求的，不然的话不符合要求。
加工检测单元由四工位转盘、模拟钻孔加工装置、深度检测装置、传感器、电磁阀及气动元件、三相380V交流电动机、并励直流电动机、涡轮蜗杆减速机、电磁离合器等组成，主要完成对工件内径的钻孔加工。
3.装配单元的设计
将搬运单元传送来的工件进行装配成形后，搬运到分类存储单元。当放料口有工件，拖料气缸开始执行动作，把钻完孔的工件移动到对应的位置，该位置的顶料气缸就会缩回，这样就实现了装配任务，此时装配完成的工件被拖料气缸推出，已进行下一步的执行动作：搬运单元来搬运。
装配单元主要由配件料筒、装配台、抵料气缸、拖料气缸、光纤传感器、电磁阀及气动元件等组成，主要完成将搬运单元传送来的工件进行装配成形。
4.搬运单元的设计
上一单元的合格工件到位，伸缩气缸、提升气缸、旋转气缸相互配合，测工件到位后，由传送机构传送到位。
5.分类存储单元的设计
把不同的工件经过检测，分类放置，可检测材质颜色等。该单元可以按行进行分类存储，也可以按列进行分类存储，用户可以根据生产需要进行设定；从下到上或者从左至右是工件的入库顺序。
三、微生产线的机械设计
1.气缸的选型
在设计过程中，需要根据不同的工作原理及不同的应用范围来选择合适的气缸。系统中使用气缸的机构及相应的气缸选型如下。
（1）送料检测单元共使用了2个单作用类型的气缸：一个是用于将料仓中的待测工件推至检测位置的圆柱形气缸，另一个是用于将检测完毕的工件从检测位置推至加工转盘的圆柱形气缸。
（2）加工检测单元共使用了3个单作用类型的气缸：一个是用于固定加工转盘上待加工工件的圆柱形气缸，另一个是用于提升钻孔电动机的圆柱形气缸，再一个是用于检测加工工件深度（检测加工元件是否为合格品）的圆柱形气缸。
（3）搬运单元。共使用了三种类型的四个气缸：一是用于机械手升降的单作用圆柱形气缸，一是用于机械手伸缩的单作用圆柱形气缸，一是用于抓夹工件的气手指，一是用于使机械手旋转至抓夹位置的双作用气缸。
（4）装配单元共使用了2个单作用类型的气缸：一个是用于拖动装配台至装配位置的圆柱形气缸，另一个是用于抵住配件料筒中工件的圆柱形气缸。
（5）分类存储单元共使用了2个类型的气缸：一是用于机械手伸缩的单作用圆柱形气缸，另一个是用于抓住工件的气动手指。
2.电磁阀的选型
在微生产线的设计中，气动电磁阀是控制气缸的枢纽部件，在进行气动电磁阀的选型时，需要根据选用的气缸的种类进行电磁阀的选择。
系统中大部分选用了的单作用气缸（机械臂也为单作用气缸），统一采用型号为4V110-06-DC24-2.5W的气动电磁阀。它是一个二位五通单电控电磁阀，可以良好的配合该系统使用的气缸的工作。此外，在搬运单元中，用于控制机械手旋转的双作用摆缸，采用型号为4V120-06-DC24-2.5W的气动电磁阀。
3.机械传动的设计
由于每一种机械传送方式都有各自的特点，需要根据不同的要求选择不同的机械传动方式，在加工转盘的旋转过程中，使用了涡轮蜗杆对旋转位置进行精确定位，在分类存储单元机械手的伸缩、提升使用了滚珠丝杠进行平稳放置工件，搬运单元使用了带传送进行工件的水平传送。
四、PLC控制系统的设计
在微生产线系统中，根据系统中多单元协同工作，要求PLC之间实现网络通讯，多传感器、气动元件动作，要求具有数字量、模拟量扩展功能；能够控制步进、变频、伺服电动机的工作，要求PLC具有较强的运动控制的功能；根据国内的电压等级为220V/380V，要求电源可以在该范围工作；由于系统需要拆装和移动，要求PLC具有较强的抗震能力。参考市售PLC产品的价格，最终选定西门子公司生产的S7-200系列PLC。
五、人机界面的设计
人机界面又叫HMI，是用户对自动化控制系统的一种检测、控制手段。本条微生产线采用了MT4404T系列的触摸屏，进行系统的操作和基本状态的监控。该触摸屏具有方便的接口、简捷的开发系统、良好的用户体验等特性，适合用户的基本需求。
六、设计方案的预期和不足
关键词：恒温洁净；烘柜；烘箱；高效过滤器
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0007-02
在电子及半导体行业，特气零件应用非常广泛。基于工作环境的特殊性，其对洁净度要求非常高，而在零件焊接和部分组件装配过程中，不可避免地会沾染空气中的颗粒物，吸附在管壁或有拐角的地方，用普通的吹扫方式，效果不佳。这就需要对零件进行深度清洗，然而附着在零件表面的水却难以去除。用烘烤的方法可行，但市售的普通烘箱，无法满足其对洁净度的要求。而本设计可以很好地解决以上问题。
1 设备整体方案设计
1.1 设备预实现的功能及技术指标
（1）该洁净恒温烘柜是由4kW电阻丝加热，控制温度范围为25℃～300℃之间，可调。
（2）可预调节恒温柜温度，干燥过程可实现任意温度恒温控制，温度误差控制在≤ 2℃以内。
（3）预制时要显示设置温度，恒温时显示实时温度，显示温度精确到0.1℃。
（4）温度超出设定温度 3℃时发出警告声音。
（5）柜内洁净度要求能达到百级标准。
（6）升温、降温过程实现可视化操作的人机界面。
1.2 设备结构的组成
（1）机械单元：高效过滤器、风机、加热系统、真空挡板阀、真空泵。
（2）电气单元：铠装热电偶、温控器、报警装置、控制总线、驱动器、电阻丝、电磁阀。
（3）控制单元：触摸屏、PLC主机。
1.3 设备工作原理
（1）洁净原理：开启真空泵，抽走浮尘，并用纯氮破空；在风机的作用下，将热空气从烘柜一侧通过高温高效过滤器送入柜内，经另一侧排除，经20～30分钟运行后，柜内洁净度可达百级（即含粒径≤0.3um的微粒≤3.5粒/ L ）。
（2）除湿原理：在高温下液态水蒸发为气态，快速流动的空气带走水蒸气，从而达到去水的效果。
（3）控制系统原理：恒温柜用电热丝来完成对其内部进行加热，因该设备在正常工作时温度较高，且对温度控制精度相对要求高，所以使用精度较高且耐高温的铠装热电偶作为测量温度器件较为合适。恒温烘柜的电源采用三线制单相220V交流电，加热丝的输出功率通过可控硅进行调节。温控系统启动后，PLC将由热电偶采集来的温度测量值与初始设定值进行PID运算，然后输出信号给可控硅，对加热丝的功率进行控制，从而将温度保持在设定值。PLC在进行运算的同时会做出相应的判断，来决定是否输出报警信号等。该温控系统主要由人机界面、主机、温控三部分组成。图1为PLC洁净恒温烘柜温度控制系统图。
2 工艺过程
图2为洁净恒温烘柜整体结构示意图，该控制系统采用高温快速气流可以加速液态水蒸发的原理，对放置其中的已完成清洗的零件进行烘干处理。烘烤前，开启真空泵，对柜腔进行抽空，去除浮尘，关闭阀门，并用纯氮进行破空。然后通过人机界面调出存储在内存中的工艺配方，并根据情况选用相应的配方，做好烘干前的准备工作。开始烘干作业后，流程如下：
（1）启动风机，让气流流经烘柜各层。
（2）通过人机界面点击启动按钮，PLC按照既定的参数开始工作。
（3）烘干作业结束后，PLC控制加热丝停止加热。
（4）待烘柜内温度恢复常温，相关控制系统停止风机工作。
3 系统硬件设计
3.1 控制过程及控制系统组成
控制过程：烘柜开始工作后，实时温度值由热电偶进行采集，并通过模拟量扩展模块传送给PLC，目标温度由人机界面输入CPU，主控单元通过将实测值与设定值进行PID运算，得出相应控制量。该结果由相应模块输出到可控硅（SCR），再由可控硅控制加热丝进行加热。
该控制系统主要由主控单元、监控单元、温度检测与执行机构四大部分组成。 其中，主控单元包括S7-1200系列PLC和模拟量扩展模块；监控单元为TP700触摸显示屏；温度检测单元主要由铠装热电偶来实时完成；执行机构包括可控硅（SCR）单项调压模块和加热丝。
3.2 硬件的选型
高温高效过滤器的优点：
（1）性能卓越的过滤介质。
（2）可供选择的过滤介质种类繁多。
（3）持久的过滤能力。
（4）使用简单、维护方便，过滤精度高。
（5）耐高温效果明显。
S7-1200系列小型PLC适用于各种自动化控制系统，该型具有成本低廉、结构紧凑、功能强大的指令集。从而使S7-1200系列PLC成为各种小型自动化控制任务的理想选择。同时，西门子S7-1200系列产品具有基于Windows及多元化的编程工具，能够出色地完成各种小型自动化控制任务。
西门子公司的TP700智能型触摸屏具有突出的优点：
（1）超高的性价比。
（2）前面板经过防水防尘化处理，应用环境范围较为广泛。
（3）Tags界面以及动态化的用户图形。
（4）出色的人机界面设计软件工具。
（5）能够与目前市场上主流的各种小型PLC进行通讯。
（6）具有串行并行通信接口等优点。
铠装热电偶的优点：
（1）由于直接接触被测物体，测量较准确。
（2）测量范围较宽，可供挑选使用的型号多。
（3）与屏蔽线配合使用，抗干扰能力强，耐高温。
为了方便操作和使用，我们将烘柜温度控制系统安装在烘柜的外壁上，基于有限空间，我们优先考虑选用体积较小但功能强大的控制类型。另外，温度控制单元安放在工作现场，这就要求其抗干扰以及防水防尘等功能务必非常突出。最后，还要考虑硬件选配的使用成本等问题。综上所述，以下选型较为合适：主控制器选用S7-1200系列PLC，CPU型号为6ES7214-1BE30-OXBO；模拟量扩展模块选用两块4I/2Q可满足使用要求；人机界面选用西门子公司生产的触摸屏，型号为TP700；PLC与触摸屏的通讯可直接采用PPI电缆作为传递信号的媒介；温度传感器采用铠装热电偶。
4 软件系统设计
本控制系统主控制器的编程软件采用TIA Portal step7 V11，并使用LAD作为编程语言。
该控制系统采用传统的PID控制模式，其由PID控制器和控制对象组成，PID根据给定值r（t）与实际输出值c（t）构成控制偏差e（t）=r（t）-c（t），将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）通过线性组合构成控制量。
西门子TP700智能触摸屏的编程软件采用TIA Portal simatic wincc，版本为TIA Portal simatic wincc V11， 该软件是基于Windows的软件，广泛支持Windows系列版本。具有完整的工程项目管理环境，面向图形和动态Tags编辑。
5 结语
该控制系统准确、稳定地实现了恒温洁净烘柜工作过程中各个参数实时有效的控制，使用功能强大但体积较小的西门子S7-1200系列PLC和西门子系列智能触摸屏构成的烘柜温控系统，达到了准确、快速、经济、可靠的控制目的。该设备可广泛应用于电子及半导体等对零件洁净度要求较高的行业。
参考文献
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