1、1关于接口技术在机电一体化中的应用【摘 要】随着科技的发展，生产力有了科技的加入而得到了很大的提升。 现代工业采用的设备几乎都是机电一体化设备，而随着人类对物质要求的提升，机电一体化也在不断地进步和发展，以满足人们的需要。接口技术是机电一体化中重要的组成部分，随着机电一体化的发展，接口技术也有了很长远的进步。 本文以机电一体化控制系统为例，对人机接口和机电接口进行了探索和讨论。 【关键词】机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口 中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号： 工业生产力是衡量一个企业综合实力的重要标杆，提高生产力就是提高企业的综合实力。 提升企业的生产能力，就要大量发展现
2、代化生产，全面引进机电一体化设备，掌握现代生产技术，熟悉机电一体化设备的使用。在机电一体化设备中，接口技术是一种很重要的技术，它主要起到的是纽带作用，只有人机、机电配合默契，才能够有效地提升机电一体化设备的生产效率，促进企业生产力的发展，进而提升企业的综合实力以及市场竞争能力。 1机电接口 由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别, 两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用: (1)行电平转换和功率放大。一般微机的 I/O 芯片都是 TTL 电平,而控制2设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大; (2)抗干扰隔离。 为防止
3、干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离; (3)进行 A/D 或 D/A 转换。 当被控对象的检测和控制信号为模拟量时 , 必须在微机系统和被控对象之间设置 A/D 和 D/A 转换电路, 以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。 1.1 模拟信号输入接口 模拟信号输入接口是用于链接模拟信号传输线路的重要接口，我们知道，由于在线性传输中，传输通道只能接受二进制编码或者一些特殊符号的传输方式，而无法传输具体的信息。 我们传输的信息通常都是具体的电子信息，这一类信息无法直接传送，我们就可以采用模电转换器，将电子信息转换成为模拟信息，通
4、过模拟信号输入接口，最后通过传输通道进行传输。就像我们日常生活中使用的电话线链接宽带网络的原理是一样的。 而现实生活中，我们所使用的调制解调器就是一个模电转换器。 1.2 模拟信号输出接口 在机电一体化系统中，我们采用的信号通常都是和电压相关的信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。 我们通过计算机对信号进行传输的时候，计算机无法识别数字信号之外的其他信号，所以，我们要借助模电转换器的帮助，将我们的信息转换成数字信号进行传送，而模拟信号输出接口就是输出转换之后信号的，该接口受到经过摸电转换器转换好的模拟信号，然后将信息传入我们的网3络，这是最快捷的控制机制。 1.3
5、开关信号通道接口 在机电一体化的控制系统中，常常会出现一种最基本的信号“开”和“关” ，开关的闭合与断开就直接表现在指示灯上面，灯亮着则表明开关是闭合状态，反之亦然。 其实在我们的机电一体化系统当中还有很多类似的开关，开关的数量很庞大，对于管理上来讲，很是繁杂混乱。如何才能够管理好这些开关，我们就可以借助开关信号通道接口。我们可以简单地将开关的两种状态用计算机上通用的二进制 “0”和“1”来表示。 有了二进制，我们可以很清楚的知道系统中开关的具体情况以便于随时管理。 (1)输入通道接口。 开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这
6、些信号实质是一种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入通道(DI)。 由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号 “1”和 “0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。 (2)输出通道接口。 开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器 (如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又称为数字输出通道(DO)。 DO 通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。 开关4
7、量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。 2.人机接口 人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。 按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。 机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息; 另一方面, 操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。 2.1 输入接口 (1)拨盘输入接口。 拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。 拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入
8、、BCD 码输出的 BCD 码拨盘。BCD 码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以 BCD 码形式输入信息。 (2)键盘输入接口。 键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。 常用的键盘有: 1)编码键盘,自动提供被按键的编码(如 ASCII 码或二进制码); 2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。 前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。 2.2 输出接口 在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于 LED 显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因5
9、此使用广泛。 常用的 LED 显示器有 7 段发光二极管和点阵式 LED 显示器。 7 段 LED 显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。 点阵式 LED 显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。 3.结语 接口技术在机电一体化系统中起着重要的衔接作用，优良的接口技术可以加快系统真难过信息和能量的传递， 大大提高生产效率，并且让系统所有部分都能够有机的结合在一起，形成一个完整的生产体系。 随着机电一体化生产的快速发展，接口技术也有了长足的进步，而且在整个机电一体化系统中，地位越来越重要，相对的，接口技术的进步对于机电一体化系统来说，也是有着促进作用。 我们从机电一体化系统的设计方面来说，就是选取企业在生产过程中所需的设备，然后，在各个设备之间添加接口，使得所有设备能够形成一个完整体系。 由此可见接口的重要性， 接口的好坏直接影响着机电一体化系统的系能、效率以及稳定程度，企业应该对接口技术有一个新的认知，重视接口技术的发展。 参考文献： 1周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用J.才智，2011（31）. 2董勇、谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会J.数字技术与应用,2011(10).
