电子技术中机电一体化设备的问题分析

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1、机电一体化技术概述

机电一体化技术指的是将电子技术引入设备的动力、控制和信息处理等功能中，将电子技术、机械装置和软件有机结合在一起的技术。具体来说，它融合了6个方面的技术：(1)精密机械技术。(2)信息处理技术。(3)检测与传感技术。(4)自动控制技术。(5)伺服驱动技术。(6)系统总体技术。运用了这些技术的机电一体化设备往往伴随着高速、高智能化、高精度的特点。

2、机电一体化设备故障特性

机电一体化设备由于采用了以上多种技术，当它们发生故障时具有一定的特性，此类设备整合了众多的电子元器件和机械零部件，其技术含量高，诊断维修难度较大。根据相关研究表明，与一般机械设备相比，机电一体化设备发生故障的概率要大八倍以上;机电一体化设备故障特征首先表现为因为它们元器件和机械零件多、运动速度快所以更容易出现元件失效和磨损问题;其次它们的自我诊断和检测功能并不强大，仅仅能够将检测出一些简单的故障;再次它们也无法明确的对各种故障提供报警信号，只能够将部分故障给予报警或显示出来;最后还有现在机电一体化设备越来越大面积使用而故障检测专业技术人员相对日趋减少。以上种种因素都增加了故障检测及维修工作的难度。

3、机电一体化设备故障诊断方法

部分机电一体化设备具备了自诊断功能，每当遇有故障出现，自诊断系统就会将报警信息发出，并且在屏幕上显示出故障说明，对这些设备就可以结合诊断手册，对故障发生原因进行查找，将故障及时排除掉。对于那些自诊断系统不能涵盖的故障或根本没有自诊断系统的设备，那么故障的排除就需要借助于一定的方法和人工经验。下面就来简要地介绍一下笔者多年工作中积累下来的检修经验和思路：无论是什么样的机电一体化设备我们都应该清晰地将其构成分成4个单元，即：A.动力单元(水、电、气的供应)，B.运动系统单元(电机及机械传动机构)，C.检测单元(各种传感器和图像识别系统等)，D.中央处理单元(工控机、PLC、单片机)。分析故障时首先根据故障现象来判断是哪个单元出了问题从而确定主攻方向，逐一排查破解难题，若暂时没有理出头绪可按如下步骤检修：

3.1检查动力单元

这一步的检查相对简单，主要看正常开机后水、电、气等供应指标是否达到设备要求的数值，若都在要求范围内则动力单元基本没问题，若没达到要求的数值，可断开有怀疑的负载，若仍未达到要求，则可确定是电源、气源或水源的控制系统出了问题，对症检查后问题一般不难解决，若断开负载后水、电、气的指示数值恢复到了正常值，则问题出在其它几个单元。

3.2检查运动单元

这里要检查机械传动机构中部件安装位置是否变化，机械零部件有否变形、移位、磨损、卡死;气管、油管、水管有没有泄漏;电机是否过热或抱死、皮带是否损坏或变长，电机的驱动电路是否正常。

3.3检查检测单元

首先判断故障现象与哪路信号有关，然后检测对应的传感器的位置是否变化，给它们的供电是否正常，进而检查它们能否正确感应并输出信号到达相应的电路板。设备中的传感器通常有限位传感器、角度传感器、温度传感器、压力传感器、电量传感器、气体浓度传感器等类型;对于有视觉系统的首先要检查完成图像识别的CCD、显微镜、照明系统是否调整好。

3.4检查中央处理单元

在这里经常会用到替换可疑元器件的方法(只要不涉及到程序的IC也可用此法，涉及到软件的问题多有知识产权保护，要向设备生产厂家购买更换)。下面简单介绍一下设备动作不正常时各种控制系统的检修思路：(1)对于工控机系统，首先检查采集卡的信号采集、输入、输出信号是否正常，采集卡本身是否有问题。其次检查运动控制卡(查驱动波形)是否正常，最后才考虑主板和硬盘上软件的问题。(2)对于PLC系统，首先检查I/O、A/D、D/A口的信号是否正常，I/O、A/D、D/A集成块是否损坏，进而检查PLC内部光耦是否损坏，最后推断PLC程序错乱，可向设备生产厂家要求远程恢复。(3)对于单片机系统，通常是由一块主板和按不同功能分成的多块单元板构成，各板之间用I2C总线或其它通信方式连接，检修时先根据故障特点找到相应的功能控制板，检查该单元板与主控板间的连接有否问题，最后再重点检查或代换该单元板或主控制板。此外值得注意的是接插件的问题，许多动作不正常是程序的指令由于接插件的松动而没能传送到位引起，还有就是电磁干扰的影响，强的电磁环境会使某些传感器误动作，还可能改变FLASH中的内容引发设备动作失常，所以在这些设备旁边不可使用电焊机等强干扰机器，若设备中有高频电路更需要严格的屏蔽措施，一旦维修时有拆卸时，修完后一定要良好地复原，养成良好的维修习惯是委重要的。

4、结语

综上所述，由于机电一体化设备集合了众多机械零件和电子零部件，所以它们在运行时出现故障的概率自然会大了许多。作为维修人员，就必须了解机器的操作，熟悉机器的架构和运行时序，并通过分析其运行原理，用清晰、简洁的逻辑思维来快速缩小可疑范围，最终定位到具体的故障部位，进而排除故障，保证设备的完好率达到一个较高的水平，为企业创良好的经济效益作出自己的贡献。

参考文献

[1]田家伟.浅谈电气设备故障的分析与诊断[J].机电一体化,2015.4(11):133-135.

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