摘要：机械自动化控制系统是由数字信息设备以及传感器等相关电气设备组成的工业自动化控制系统，能够杜绝人工误操作等问题，有效提升产品的质量以及生产效率，同时也消除了人工生产的安全风险。凭借上述的这些显著优点，机械自动化控制系统近年来在各行业得到了越来越广泛的应用。文章以农业机械中的打捆机为具体应用对象，就其控制系统的设计应用展开探讨。
关键词：机械自动化；控制系统；设计应用
机械自动化控制系统具有良好的安全可靠性、自动运行。如果出现故障，该系统就会停止运行，然后发出警报，以便于工作人员的及时处理，这样可以降低安全事故发生的频率。此外，机械自动化控制系统其机械的相关设备，主要是由先进的电子信息设备和电气器件组成，可以有效提升机械自动化控制系统的稳定性；减少人工操作失误，提升产品生产的准确性，进而提升生产效率。
一、机械自动化控制系统概述
机械自动化控制指的是利用控制器在没有人直接参与的条件下对生产过程中的机器设备以及工作状态进行自动调节和自动控制，从而使得其按照预定的规律进行生产或者运转。机械自动化控制系统的目的是实现自动控制，其主要由一些机电装置或者元件组成，并按照一定的方式组合成一个有机整体。现阶段我国在日常生产中已经广泛应用机械自动化控制系统进行有效率的生产，该项技术是近些年科学技术应用的重大突破，其对机械设备的控制和操作主要是通过控制器实现的，且其是在无人操作的基础上完成的。机械设备以及工作状态是机械自动化控制系统的主要对象。从具体工作情况来说，机械自动化控制系统可以分为很多类型，如联系控制和离散控制系统，这一分类主要是根据信号类型来进行划分的，信号如果是离散的或者是时间连续函数，则系统就称之为离散控制或者连续控制系统。单变量控制系统和闭环控制系统则分别是按照控制变量额以及控制系统有无反馈进行划分的，如果系统的输入和输入量都为单个，那么系统就被成为单变量控制系统；如果系统前面参加控制运算的环节得到了系统检测输出量反馈的结果，那么该系统就称之为闭环控制系统。
二、机械自动化控制系统的特征分析
机械自动化控制系统的安全可靠性是其最为鲜明的特征之一。无论是自动化控制系统或者自动化设备，其都装置着一种能够自动停止运行以及自动报警的功能。正是因为这些装置的存在，所以机械自动化在运行的过程中就大大降低了其事故发生的可能性，从而使其在实际生产中的安全性得以大大提升。另外，电子器件是自动化控制系统中所采用的主要器件，且该器件自身不会出现磨损状况，而这就确保了自动化控制系统的稳定性。机械自动化控制系统的安全可靠性特征使得其不仅在机械制造业中得到广泛应用，而且在建筑领域以及农业等方面都得到了实际应用。生产能力和工作质量高是机械自动化控制系统的另一鲜明特征。因为机械自动化控制系统一般采用机械自动化设备，其具有很高的灵敏度和精度，并且是基于控制程序上实施的控制，因此有效避免了人为失误造成的事故，从而大大提高了工作效率以及生产效率，同时也使得工作人员的负担大大减轻。另外，机械自动化控制系统的应用还能够有效降低对能源的消耗，转变行业的劳动形式。同时，利用该系统生产出来的产品也逐渐向着技术集约型转变。
三、机械自动化控制系统的设计应用
我国是农业大国，本文以农业机械中的打捆机为具体应用对象，对打捆机的自动化控制系统进行研究开发。
（一）机械自动化控制系统整体设计
针对打捆机自身特点与实际应用情况，本文分析其控制系统的功能需求主要有以下几点。（1）该控制系统需要具备检测打捆机工作参数动态变化的功能。（2）该控制系统需要具备控制打捆机自动打捆缠绕的功能。（3）该控制系统需要具备操作简单、界面友好的控制操作功能。根据对系统能需求的分析结果，本文对打捆机自动化控制系统的整体设计如下：该系统主要功能模块设计为控制核心、传感器模块、执行模块等。其中，控制核心模块负责接收和处理信号；传感器模块负责检测打捆机的工作状态，将各项参数信息发送至控制核心模块；执行模块负责执行对打捆机的控制，并通过操作面板为工作人员提供操作平台。
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（二）功能模块设计
1.系统控制核心
本系统设计中，控制核心模块采用宏晶科技生产的STC90C516RD单片机。该单片机具有高速、低耗、抗干扰等优势，其所带单元也能够充分满足数据采集和控制的需要。
2.传感器模块
传感器的类型十分丰富，本文中主要应用了光电传感器、接近开关传感器以及霍尔传感器。
（1）光电传感器
在本系统设计中，通过光电传感器来实现对打捆机转动轴转速的检测，当光电传感器测量口接收到光信号时，便会生产脉冲信号，并向 STC90C516RD 单片机发送。在应用中，光电传感器安装于转动轴垂直方向，其测量口所对的转动轴部位安装反光体。当打捆机工作时，转动轴每转动一圈，反光体便会向光电传感器测量口反射一次光信号，光电传感器接收到光信号后生产脉冲信号，并将脉冲信号上传至STC90C516RD 单片机进行计数。工作人员可以通过执行模块的操作面板来设置打捆机的缠网数量，从而实现对打捆机缠网工作的控制。
（2）接近开关传感器
接近开关传感器可以检测物体与传感器之间的距离，当物体与传感器之间的距离小于感应距离时便激活动作。在本系统设计中，利用接近开关传感器来实现对打捆机后挡板的检测。接近开关传感器为直流三线制输出型。当物体与传感器之间的距离小于感应距离时，传感器激活开关动作使黑线与蓝线接通，从而向 STC90C516RD 单片机发送电平信号。在应用中，将接近开关传感器安装于打捆机的后挡板附近，并设置好对后挡板的感应距离。打捆机工作时，随着秸秆捆体积的增大，后挡板的位置会逐渐接近并最终触发接近开关传感器，向 STC90C516RD 单片发送电平信号。
（3）霍尔传感器
霍尔传感器是一种利用霍尔效应的磁感应设备，它与接近开关传感器都为直流三线制输出型，因此其接线图也同样如图 2 所示。霍尔传感器受到磁场作用时，便会激活开关动作来接通黑线与蓝线，从而向 STC90C516RD 单片机发送电平信号。在应用中，将霍尔传感器安装于打捆机机身靠近导向臂的位置，同时在导向臂上安装磁铁。当导向臂靠近机身时，其上所带的磁铁便会被霍尔传感器检测到，从而生成信号并向 STC90C516RD 单片发送，以此检测打捆机导向臂是否伸出。
（三）执行模块
本系统设计中，执行模块采用近些年发展迅速的液晶触控面板。液晶触控面板的技术目前已经相当成熟，并且交互界面友好、操作简单易学。操作人员只需对液晶显示屏中所显示的按钮进行触碰，就可以发出相应的指令，实现对打捆机的控制。在执行模块与 STC90C516RD 单片的通信方面，本系统采用了RS-232 串行总线标准。通过将串口线电源与液晶触控面板工作电源相连接，将串口线输出与 RS-232 转接线相接，并且连接串口线转接线的 USB 端口与 STC90C516RD 单片机，以此实现执行模块的供电以及串口的通信。
总之，机械自动化控制系统在应用的过程中，已经为我国创造了巨大的经济效益。因此，我国必须推动相关行业在发展的过程中合理运用机械自动化控制系统，完善机械自动化控制系统，提升系统的运行效率，维持系统的长久运行。
参考文献：
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[3]胡忠波，侯爵.工程建设中的机械自动化控制技术分析[J].科技经济导刊，2017（05）
论文作者:田仁贵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/14
标签：传感器论文; 机械论文; 自动化控制系统论文; 霍尔论文; 控制系统论文; 模块论文; 信号论文; 《基层建设》2018年第21期论文;