機(jī)電一體化系統(tǒng)是指充分運用電子計算機(jī)的信息處理和控制功能及可控驅(qū)動元件特性的現(xiàn)代化機(jī)械系統(tǒng)，它實現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)的自動化和智能化。

這些部分可以歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內(nèi)部及其相互之間，通過接口耦合、運動傳遞、物質(zhì)流動、信息控制、能量轉(zhuǎn)換有機(jī)融合集成一個完整系統(tǒng)。

1．機(jī)械本體

系統(tǒng)所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身、框架、聯(lián)接等。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)性能、水平和功能的提高，機(jī)械本體要在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面適應(yīng)產(chǎn)品高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀等要求。

2．動力與驅(qū)動部分

按照系統(tǒng)功能要求，為系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)正常運行。用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的顯著特征之一。

驅(qū)動部分在控制信息作用下，提供動力，驅(qū)動各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動作和功能。有氣動、電動和液壓等不同的驅(qū)動方式。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方面要求驅(qū)動的高效率和快速響應(yīng)特性，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于幾何尺寸上的限制，動作范圍狹窄，還需考慮維修和實行標(biāo)準(zhǔn)化。由于電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進(jìn)驅(qū)動、直流和交流伺服驅(qū)動大量應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)。

3．測試傳感部分

對系統(tǒng)運行中所需要的內(nèi)部和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，變成可識別信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表完成。

4．執(zhí)行機(jī)構(gòu)

根據(jù)控制信息和指令，驅(qū)動對象完成要求的動作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運動部件，一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的匹配性要求，需要考慮改善性能，如提高剛性，減輕重量，實現(xiàn)組件化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，提高系統(tǒng)整體可靠性等。

5．控制及信息單元

控制及信息單元是進(jìn)行信息處理與控制的核心，猶如人的大腦。它將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲存、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的地運行。一般由計算機(jī)、可編程控制器(PLC)、數(shù)控裝置以及邏輯電路、A／D與D／A轉(zhuǎn)換、I／O(輸入／輸出)接口和計算機(jī)外部設(shè)備等組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)對控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力以及完善系統(tǒng)自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等。

以上的基本要素通常稱為機(jī)電一體化的五大組成要素。在系統(tǒng)中的這些單元和它們各自內(nèi)部各環(huán)節(jié)之問都遵循接口耦合、能量轉(zhuǎn)換、信息控制、運動傳遞的原則，我們稱它們?yōu)樗拇笤瓌t。

1．接口耦合、能量轉(zhuǎn)換

(1)變換

兩個需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之問，由于信息的模式不同(數(shù)字量與模擬量、串行碼與并行碼、電壓與電流、交流與直流等)，無法直接實現(xiàn)信息或能量的交流，通過接口完成信息或能量的統(tǒng)一。

(2)放大

在兩個信號強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量的匹配。

(3)耦合

變換和放大后的信號在環(huán)節(jié)問能可靠、快速、準(zhǔn)確地交換，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范。接口應(yīng)保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞。

(4)能量轉(zhuǎn)換還包含了執(zhí)行器、驅(qū)動器的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法與原理。

2．信息控制

在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成數(shù)據(jù)采集、分析、判斷、決策，以達(dá)到信息控制的目的。對于智能化程度高的系統(tǒng)，還包含了知識獲取、推理機(jī)制及知識自學(xué)習(xí)等以知識驅(qū)動為主的信息控制。

3．運動傳遞

運動傳遞是指各組成要素之間不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。

由于采用四大原則使各組成要素聯(lián)接成為一個有機(jī)整體，由于控制和信息處理單元的預(yù)期信息導(dǎo)引，使各功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運動，從而形成機(jī)電一體化系統(tǒng)工程。

一、機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計思想^[3]

機(jī)電一體化的優(yōu)勢，在于它吸收了各相關(guān)學(xué)科之長并加以綜合運用而取得整體優(yōu)化效果，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)的過程中，要特別強(qiáng)調(diào)技術(shù)融合，學(xué)科交叉的作用。機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)是一項多級別、多單元組成的系統(tǒng)工程。把系統(tǒng)的各單元有機(jī)的結(jié)合成系統(tǒng)后，各單元的功能不僅相互疊加，而且相互輔助、相互促進(jìn)、相互提高，使整體的功能大于各單元功能的簡單的和，即“整體大于部分的和”。當(dāng)然，如果設(shè)計不當(dāng)，由于各單元的差異性，在組成系統(tǒng)后會導(dǎo)致單元間的矛盾和摩擦，出現(xiàn)內(nèi)耗，內(nèi)耗過大，則可能出現(xiàn)整體小于部分之和的情況，從而失去了一體化的優(yōu)勢。因此，在開發(fā)的過程中，一方面要求設(shè)計機(jī)械系統(tǒng)時，應(yīng)選擇與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)；同時也要求設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇和確定電氣參數(shù)。綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)，使二者密切結(jié)合、相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充，充分體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越性。

二、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法^[3]

擬定機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法有取代法、整體設(shè)計法和組合法。

1．取代法

這種方法是用電氣控制取代原傳統(tǒng)中機(jī)械控制機(jī)構(gòu)。這種方法是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。如用電氣調(diào)速控制系統(tǒng)取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)，用可編程序控制器或微型計算機(jī)來取代機(jī)械凸輪控制機(jī)構(gòu)、插銷板、步進(jìn)開關(guān)、繼電器等，以彌補(bǔ)機(jī)械技術(shù)的不足，這種方法不但能大大簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且還可以提高系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。這種方法的缺點是跳不出原系統(tǒng)的框架，不利于開拓思路，尤其在開發(fā)全新的產(chǎn)品時更具有局限性。

2．整體設(shè)計法

這種方法主要用于全新產(chǎn)品和系統(tǒng)的開發(fā)。在設(shè)計時完全從系統(tǒng)的整體目標(biāo)考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計，所以接口簡單，甚至可能互融一體。例如，某些激光打印機(jī)的激光掃描鏡，其轉(zhuǎn)軸就是電動機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與運動機(jī)構(gòu)結(jié)合的一個例子。在大規(guī)模集成電路和微機(jī)不斷普及的今天，隨著精密機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，完全能夠設(shè)計出將執(zhí)行元件、運動機(jī)構(gòu)、檢測傳感器、控制與機(jī)體等要素有機(jī)地融為一體的機(jī)電一體化新產(chǎn)品。

3．組合法

這種方法就是選用各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)。例如，設(shè)計數(shù)控機(jī)床時可以從系統(tǒng)整體的角度選擇工業(yè)系列產(chǎn)品，諸如數(shù)控單元、伺服驅(qū)動單元、位置傳感檢測單元、主軸調(diào)速單元以及各種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件或單元等，然后進(jìn)行接口設(shè)計，將各單元有機(jī)的結(jié)合起來融為一體。在開發(fā)機(jī)電一體化系統(tǒng)時，利用此方法可以縮短設(shè)計與研制周期、節(jié)約工裝設(shè)備費用，有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。

三、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容^[4]

在機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)中控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容可歸結(jié)為：確定系統(tǒng)整體控制方案、確定控制算法、選擇微型計算機(jī)、進(jìn)行系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，以及系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。

1．確定系統(tǒng)整體控制方案

(1)確定控制任務(wù)

在設(shè)計系統(tǒng)以前，必須對控制對象的工作過程進(jìn)行深入的調(diào)查、分析和熟悉，并明確實際應(yīng)用中的具體要求，按機(jī)械與電子功能劃分方案確定系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，然后用控制流程圖或其他適當(dāng)形式描述控制過程和任務(wù)，寫成設(shè)計任務(wù)說明書，作為整個控制系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。

(2)構(gòu)思控制系統(tǒng)的整體方案

1)確定系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)形式是開環(huán)還是閉環(huán)控制。

2)采用閉環(huán)控制時應(yīng)考慮檢測傳感器的選擇和所要求精度級別，并考慮機(jī)構(gòu)安裝、使用環(huán)境等問題。

3)選擇執(zhí)行元件是電動、氣動還是液壓或其他，根據(jù)控制對象具體要求，比較方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)而用。

4)明確微機(jī)在系統(tǒng)中的作用：是設(shè)定值計算、直接控制還是數(shù)據(jù)處理和應(yīng)具備的功能，需要哪些輸入／輸出通道和配置哪些外圍設(shè)備等。最后，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖和附加說明，作為進(jìn)一步設(shè)計的基礎(chǔ)，并初步估算成本。

2．建立數(shù)學(xué)模型確定控制方法

建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是個復(fù)雜過程，也是一個試探的過程，需要反復(fù)權(quán)衡。

1)根據(jù)已初步確定的控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，采用合適的控制理論方法建立和組成各環(huán)節(jié)以及整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)形式。通過靜、動特性計算，為計算機(jī)進(jìn)行運算處理提供依據(jù)。

2)根據(jù)不同的控制對象和不同的控制性能指標(biāo)要求，選擇不同的控制算法。對過程控制設(shè)備的直接數(shù)字控制系統(tǒng)常用PID調(diào)節(jié)的控制算法；在位置數(shù)字隨動系統(tǒng)中常用實現(xiàn)最少拍控制的控制算法；機(jī)床數(shù)字控制中常使用逐點比較法、數(shù)字積分法和數(shù)據(jù)采樣法的控制算法。另外，還有多種最優(yōu)控制的控制算法、隨機(jī)控制和自適應(yīng)控制的控制算法等供選擇。

3)當(dāng)控制系統(tǒng)較復(fù)雜時，控制算法也比較復(fù)雜，為設(shè)計、調(diào)試方便，可忽略小的非線性、小延時等因素的影響，將控制算法作某些合理的簡化。利用計算機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。

總之，控制算法的確定是一個反復(fù)修正與試驗的漸進(jìn)過程。

3．選擇微型計算機(jī)

對于微機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)給定以后，完成同一任務(wù)的微機(jī)方案有多種。一般以既能完成給定任務(wù)(應(yīng)包括處理確定的控制算法)、又能充分發(fā)揮選用微機(jī)的功能、再留有一定功能余量為原則來選擇。

從控制生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程要求出發(fā)，微型機(jī)應(yīng)滿足以下要求：

(1)有較完善的中斷系統(tǒng)

對于控制用計算機(jī)，實時控制功能是一大特點。它包含系統(tǒng)正常運行時的實時控制能力和發(fā)生故障時緊急處理的能力。這種處理和控制一般都采用中斷控制方式，即CPU及時接收終端請求、暫停原來執(zhí)行程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，待中斷處理完畢，再返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。

在選用與CPU相應(yīng)的接口芯片時也應(yīng)有中斷工作方式，以保證控制系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)中提出的各種要求。對于比較復(fù)雜的控制，要考慮采用實時操作系統(tǒng)。

(2)足夠的存儲容量

由于微型機(jī)內(nèi)存容量有限，當(dāng)內(nèi)存容量不足以存放程序和數(shù)據(jù)時，應(yīng)擴(kuò)充內(nèi)存，或配備適當(dāng)?shù)耐獯鎯ζ?如硬磁盤等)。

(3)完備的輸入／輸出通道

輸入輸出通道是系統(tǒng)外部過程和微機(jī)交換信息的通道。根據(jù)實際需要有開關(guān)量輸入／輸出通道、模擬量輸入／輸出通道、數(shù)字量輸入／輸出通道和實現(xiàn)快速、批量交換信息的直接數(shù)據(jù)通道。通道的操作方式有串行、并行以及隨機(jī)選擇與按某種預(yù)訂順序進(jìn)行工作等。

(4)微處理器芯片的選擇

這一選擇的實質(zhì)就是確定能滿足控制功能要求的微處理器的字長、速度和指令系統(tǒng)。這三者是相互依存的。一般選擇：

1)對通常的順序控制、程序控制可選用1位微處理器；

2)對計算量小、計算精度和速度要求不高的系統(tǒng)可選用4位微處理器，如計算器、家用電器控制及簡易控制等；

3)對計算精度要求較高、處理速度較快的系統(tǒng)可選用8位微處理器，如經(jīng)濟(jì)型的線切割機(jī)床、普通機(jī)床的控制和溫度控制等；

4)對要求計算精度高、處理速度快的系統(tǒng)統(tǒng)可選用16位或32位微處理器，甚至采用精簡指令集運算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法復(fù)雜的生產(chǎn)過程控制，要求高速運行的機(jī)床控制，特別是大量的數(shù)據(jù)處理等。

(5)系統(tǒng)總線的選擇

微型計算機(jī)主要由若干塊印制電路板(按功能模塊設(shè)計、制造)構(gòu)成。各塊板之間的連接，當(dāng)然是通過印制板的插座之間的連線來實現(xiàn)的。通常，為了給使用和維護(hù)帶來方便，希望插座之間的連線具有通用性——一個系統(tǒng)中的各塊印制板可插在任一插座上。同時，也是為了各廠家生產(chǎn)的電路板具有通用性、互換性，就要對插座及連線訂個標(biāo)準(zhǔn)。這就是系統(tǒng)總線選擇的由來。

目前支持微型計算機(jī)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的總線有：STD Bus支持8位和16位字長；Multi Bus工型可支持16位字長，Ⅱ型可支持32位字長；S-100 Bus可支持16位字長；VERSA Bus可支持32位字長，以及VME bus可支持32位字長等。生產(chǎn)廠家為這類總線提供各種型號規(guī)格的OEM(初始設(shè)備制造)產(chǎn)品，包括主模塊和從模塊，由用戶任意選配。

4．系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計主要是依據(jù)上述控制方案、設(shè)計所要求和選用的微機(jī)類型，對系統(tǒng)進(jìn)行具體的設(shè)計。其設(shè)計可分為硬件的接口設(shè)計和軟件設(shè)計兩大類型。

在對系統(tǒng)總體設(shè)計時，一個最重要的問題是如何解決微機(jī)、被控對象和操作者這三者之間可靠地適時進(jìn)行信息交換的通道和分時控制的時序安排。也就是綜合考慮用硬件配置和軟件措施解決系統(tǒng)運行的次序安排，以保證系統(tǒng)有條不紊地運行。

(1)接口設(shè)計

對于一種產(chǎn)品(或系統(tǒng))，其各部件之間，各子系統(tǒng)之間往往需要傳遞動力、運動、命令或信息，這都是通過各種接口來實現(xiàn)的。機(jī)械本體各部件之間、執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間、檢測傳感元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間通常是機(jī)械接口；電子電路模塊相互之間的信號傳送接口、控制器與檢測傳感元件之問的轉(zhuǎn)換接口、控制器與執(zhí)行元件之間的轉(zhuǎn)換接口通常是電氣接口。

機(jī)電一體化產(chǎn)品的內(nèi)外接口實際上就是一種進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的界面，它具有存儲、轉(zhuǎn)換和服務(wù)功能。按功能可以將接口劃分為以下3種：

1)零接口。不需進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換，把具有結(jié)合關(guān)系的兩部分直接連接起來稱為零接口，如連接管、電纜、接線柱和剛性聯(lián)軸節(jié)等。

2)普通轉(zhuǎn)換接口。在具有結(jié)合關(guān)系的兩部分之間存在能量或信息的轉(zhuǎn)換，但不含微處理器的接口為普通轉(zhuǎn)換接口。如減速器、變壓器、電磁離合器、放大器、光電耦合器、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器等。

3)智能轉(zhuǎn)換接口。它是一種含有微處理器的轉(zhuǎn)換接口，具有可編程的特點，因而能夠自動改變接口條件，如由微處理器編程的8255A，8279，PIO等。

目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化。對于硬件接口，在設(shè)計時可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌?，再配合接口編寫相?yīng)的程序。

(2)操作控制臺設(shè)計

微機(jī)控制系統(tǒng)必須便于人機(jī)聯(lián)系，通常都要設(shè)計一個現(xiàn)場操作人員使用的控制臺。這個控制臺一般不能用微機(jī)所帶的鍵盤代替。原因是現(xiàn)場操作人員需要的是簡單、明了、安全的操作面板，以實現(xiàn)對機(jī)器的操作。所以，要求操作控制臺應(yīng)有以下功能：

1)有一組或幾組數(shù)據(jù)輸入鍵(數(shù)字鍵或撥碼開關(guān)等)，用于輸入或更新給定值、修改控制器參數(shù)或其他必要的數(shù)據(jù)。

2)有一組或幾組功能鍵或轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于轉(zhuǎn)換工作方式，啟動、停止系統(tǒng)或完成某種指定功能。

3)有一個顯示裝置或顯示屏，用于顯示各種運行狀態(tài)、參數(shù)及故障指示等?？刂婆_上應(yīng)該有一個“緊急停止”按鈕，用于有緊急事故時停止系統(tǒng)運行，轉(zhuǎn)入故障處理。

應(yīng)當(dāng)明確指出，控制臺上每一種信號都與系統(tǒng)的運行狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計時，必須明確這些轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、鍵盤、顯示器和故障指示燈的作用和意義，仔細(xì)設(shè)計控制臺的硬件及其相應(yīng)的管理程序，使設(shè)計的操作控制臺既能方便操作又保證安全可靠，即使操作失誤也不會引起嚴(yán)重后果。

(3)微型計算機(jī)控制系統(tǒng)的電源設(shè)計

微機(jī)控制系統(tǒng)中的電源，根據(jù)需要可以有不同的類型(直流和交流)和規(guī)格(電壓和功率)。按照使用情況，對性能的要求也不盡相同，在設(shè)計過程中應(yīng)按實際要求合理選用調(diào)試，并控制電壓變動。電源本身要具有過壓、短路、過載保護(hù)和熱保護(hù)，否則將會造成不可彌補(bǔ)的損失。

(4)整機(jī)的安裝、聯(lián)接設(shè)計

這是一種整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。微機(jī)控制系統(tǒng)安裝既包括了與被控對象的聯(lián)接安排，也考慮了主機(jī)本身的安裝聯(lián)接問題。其設(shè)計原則應(yīng)該是安裝、聯(lián)接的可靠性和使用、裝配、維護(hù)的方便性。

1)安裝、聯(lián)接結(jié)構(gòu)具有防震性，即印制電路板、接插件和元器件包括電纜等應(yīng)牢固地安裝在同一個機(jī)殼上，不因振動而松動。

2)采用標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ?、制造質(zhì)量好的防松接插件，以保證接觸可靠而又使用、維護(hù)方便。

3)布線結(jié)構(gòu)要合理，能防止相互間的電磁耦合干擾。一定要使信號線和功率線進(jìn)行隔離，分別走線。對模擬信號更要注意走線的長短和屏蔽，如走線太長，需要考慮進(jìn)行信號增強(qiáng)等措施。

4)正確安裝安全地線、信號地線、屏蔽地線以及功率地線和強(qiáng)電地線，最終要進(jìn)行地線連接。地線要采用一點接地型，即把信號地線、功率地線、被控對象地線(安全地)等連接到公共接地點。而總的公共接地點必須與大地接觸良好，一般接地電阻要小于(4～7)Ω。

(5)軟件設(shè)計

對于選定的微機(jī)控制系統(tǒng)，其微機(jī)本身已有一定的軟件支持，一般這些軟件要求用戶了解其使用方法和基本原理。如果把微型計算機(jī)專門為某一控制領(lǐng)域而設(shè)計成專用的控制計算機(jī)，用戶就需要利用計算機(jī)的指令系統(tǒng)和相應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)來設(shè)計系統(tǒng)軟件，即控制軟件、管理軟件、診斷軟件等。這些系統(tǒng)軟件的設(shè)計要求更有專用性和針對性。

在微機(jī)控制中，其軟件任務(wù)大體可以分為數(shù)據(jù)處理和過程控制兩大基本類型。數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換，以及數(shù)值計算等等。過程控制主要是使微機(jī)按照一定控制算法進(jìn)行計算，然后進(jìn)行輸出去控制生產(chǎn)。

5．系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，硬件電路要進(jìn)行制作、安裝及試驗，并進(jìn)行連續(xù)烤機(jī)運行。軟件各模塊要在微機(jī)上分別進(jìn)行調(diào)試，使其正確無誤，然后存盤。上述工作完成后，就可將硬件與軟件組合起來進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的模擬試驗，正確無誤后，進(jìn)行現(xiàn)場實驗，直到正式運行。在這個階段，最重要的是仔細(xì)設(shè)計模擬調(diào)試的方法與步驟，以及所用的測試手段。

此外，在現(xiàn)場試驗前，要仔細(xì)檢查接線，無誤后才能進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。現(xiàn)場調(diào)試的步驟根據(jù)不同對象要仔細(xì)考慮。首先要把涉及的自動保護(hù)項目進(jìn)行實驗，確認(rèn)有效后才可進(jìn)入功能、參數(shù)等項目的試驗。

機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用已十分廣泛。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功用、性能等方面產(chǎn)生重大的變化。具體來說表現(xiàn)在下述幾個方面。

1．機(jī)電一體化技術(shù)可以實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的高性能和多功能

在原有機(jī)械產(chǎn)品中引進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)后，使其自動化程度提高，工藝動作易于復(fù)雜多變，工藝質(zhì)量提高和能耗降低等。例如，對于工藝動作復(fù)雜、產(chǎn)品更新?lián)Q代快的輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和制藥機(jī)械等行業(yè)都十分重視產(chǎn)品的機(jī)電一體化。機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)電一體化使產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值大為提高，有利于適應(yīng)日益激烈的市場競爭需要。

2．用電子控制器件取代機(jī)械中部分的機(jī)械控制機(jī)構(gòu)

用電子控制器件替代機(jī)械控制機(jī)構(gòu)可以擴(kuò)大原有機(jī)械產(chǎn)品的功能，提高工作性能。如普通機(jī)床加上數(shù)控系統(tǒng)，普通縫紉機(jī)上增加電子控制的繃架系統(tǒng)都可以使機(jī)械產(chǎn)品水平大為提高。

3．以電子器件為主的機(jī)電共存的產(chǎn)品

這類產(chǎn)品一般來說機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單，但要考慮機(jī)電兩者的融合以提高產(chǎn)品的性能。復(fù)印機(jī)、錄音機(jī)、錄像機(jī)等均屬于這類產(chǎn)品。

從以上情況來看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是有不同層次和應(yīng)用場合的。其機(jī)電融合的程度也是因具體產(chǎn)品而異。

機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要評價內(nèi)容通常如表1所示。機(jī)電一體化系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，比較復(fù)雜，其性能指標(biāo)涉及的方面較多。評價的目的是為了得到性能優(yōu)良、可靠性高和價格低的綜合最優(yōu)的系統(tǒng)。對于一個具體的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)專家的咨詢意見，確定評價指標(biāo)值的大小來求得綜合最優(yōu)值，以確定機(jī)電一體化的方案。

表1表示的是機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能和評價指標(biāo)、評價指標(biāo)值，可以作為系統(tǒng)評價時的參考。