穆臨平/太原理工大學(xué)

機(jī)械電氣一體化技術(shù)的探討

穆臨平/太原理工大學(xué)

本文主要基于筆者研究實(shí)踐，首先對(duì)機(jī)械電氣一體化技術(shù)及其基本特征展開(kāi)概述，隨后在此基礎(chǔ)上對(duì)其在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供廣大同行參考。

機(jī)械電氣一體化技術(shù)；基本特征；工程機(jī)械；應(yīng)用

一、機(jī)械電氣一體化技術(shù)概述

機(jī)械電氣一體化技術(shù)是指，在機(jī)械功能的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的主功能、信息處理和功能控制中引入電子技術(shù)，將控制裝置與電子化集成和控制軟件等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)引進(jìn)電子技術(shù)后，在程序預(yù)定的操作功能下，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)，再配合系統(tǒng)布局的各個(gè)

功能單元完成機(jī)械系統(tǒng)的智能化控制，以保證機(jī)械設(shè)備的多功能性、高質(zhì)量、低能耗、環(huán)保，進(jìn)而提高其運(yùn)行的可靠性。

二、機(jī)械電氣一體化技術(shù)的基本特征

機(jī)械電氣一體化技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用，不僅僅因?yàn)槠鋺?yīng)用廣泛，也因?yàn)槠溆兄陨淼奶攸c(diǎn)，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料和實(shí)際調(diào)查，本文作者總結(jié)出了機(jī)械電氣一體化技術(shù)的幾個(gè)特點(diǎn)，具體如下說(shuō)明：

（一）應(yīng)用廣泛

機(jī)械電氣一體化技術(shù)是多門(mén)學(xué)科的綜合，涉及的技術(shù)較多，是一門(mén)綜合性的交叉技術(shù)，正是因?yàn)槠渚C合性較強(qiáng)，才使得機(jī)電一體化技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，而不只是限于工程機(jī)械領(lǐng)域。固然，本文對(duì)于機(jī)械電氣一體化的研究主要側(cè)重于機(jī)械電氣一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。

（二）邏輯性很強(qiáng)

機(jī)械電氣一體化的核心思想就是把各個(gè)學(xué)科加以合理融合，形成一門(mén)獨(dú)特的綜合性技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和上位機(jī)軟件控制合為一體，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，從這個(gè)角度來(lái)講，機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性，也可以說(shuō)是具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。

三、機(jī)械電氣一體化技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)筆者對(duì)機(jī)械電氣一體化技術(shù)研究可知，該技術(shù)目前在工程有著極為廣泛地應(yīng)用，對(duì)此筆者將重點(diǎn)圍繞于展開(kāi)探究：

（一）分布式控制系統(tǒng)

相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言，分布式控制系統(tǒng)是通過(guò)一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和指揮，由于分布式控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能和可靠地安全性，使其成為機(jī)械電氣一體化的主流技術(shù)。一般情況下，分布式控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)，可分為兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)。其核心技術(shù)就是通過(guò)中央計(jì)算機(jī)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制等，另一方面，分布式控制系統(tǒng)隨著測(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種集測(cè)、控、管于一體的綜合系統(tǒng)，可靠性大幅提高。

（二）數(shù)控機(jī)床

機(jī)械電氣一體化技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床可謂最成功的典型。隨著機(jī)械電氣一體化的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也有了質(zhì)的提高：結(jié)構(gòu)更合理、功能更廣、操作更方便、控制精度更高。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。在數(shù)控機(jī)床中，開(kāi)放性的設(shè)計(jì)逼近可以在很大程度上提高系統(tǒng)的兼容性和層次性，以便用戶(hù)的編程和對(duì)設(shè)備進(jìn)行改裝和升級(jí)。一般情況下，可以在系統(tǒng)中引入在線診斷、模糊控制等技術(shù)，這些技術(shù)可以提高數(shù)控機(jī)床的智能化水平。其中，在線診斷功能可以將機(jī)床中出現(xiàn)的刀具破損等一系列故障或潛在性的故障反饋給操作人員，以便可以根據(jù)故障的情況，迅速采取控制手段；模塊化的設(shè)計(jì)，可以豐富系統(tǒng)功能，使得機(jī)床控制操作都更加簡(jiǎn)便，一般情況下，都是通過(guò)一臺(tái)機(jī)床控制多臺(tái)機(jī)床，使它們同時(shí)、獨(dú)立的完成各自的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道的控制。

（三）實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能是機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的另一個(gè)具體應(yīng)用。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，傳統(tǒng)的機(jī)械工程比較落后，不能對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在這種該情況下，機(jī)械工程的整體質(zhì)量無(wú)法得到控制，操作人員的人身安全也無(wú)法得到保證。機(jī)械電氣一體化在機(jī)械工程中的的應(yīng)用，這些問(wèn)題就都可以很好地得到解決，機(jī)械電氣一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用，主要是通過(guò)對(duì)某一具體工程的制動(dòng)、傳動(dòng)、執(zhí)行等一系列環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題或者故障，機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出預(yù)警，并且對(duì)故障就行定位，然后進(jìn)一步分析問(wèn)題，只有這樣故障人員才能根據(jù)具體的故障做出應(yīng)對(duì)辦法。也只有這樣，機(jī)械工程的安全性才能得到保證，機(jī)械工程的整體的工作效率愛(ài)能得到提高，機(jī)械工程的整體質(zhì)量才能得到控制，還可以節(jié)約很多的人力物力，為機(jī)械工程企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（四）確保精度

機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中應(yīng)用，對(duì)于工程質(zhì)量方面來(lái)說(shuō)，最有意義的一點(diǎn)就是工程的精度的保證。傳統(tǒng)的機(jī)械工程，工藝比較簡(jiǎn)單，大都是人工操作，在工程測(cè)量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算等環(huán)節(jié)，誤差出現(xiàn)的頻率很高，使得機(jī)械工程的整體質(zhì)量得不到保證。在機(jī)械工程中，有了機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以提高機(jī)械工程數(shù)據(jù)測(cè)量的精準(zhǔn)度，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程測(cè)量環(huán)節(jié)的自動(dòng)運(yùn)行，又可以在最大程度上避免傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算所造成的誤差值，為機(jī)械施工的整體質(zhì)量與相關(guān)的精準(zhǔn)度提供了可靠地保證。在機(jī)械工程的精準(zhǔn)度有了保證的前提下，機(jī)械工程的效率大大增加，施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，還可以節(jié)不少的人力。綜上所述，機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，在確保工程精準(zhǔn)度的同時(shí)，也加強(qiáng)了機(jī)械施工的現(xiàn)代性、高效性與快捷性，使機(jī)械電氣一體化系統(tǒng)在未來(lái)的應(yīng)用前景變得更加廣闊。

（五）控制柴油機(jī)

柴油機(jī)行業(yè)最重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，就是緩解外排氣污染，然而，要想一邊解決解決外排污染，另一邊又想降低柴油機(jī)的油耗，這是非常困難的。因此，將這兩種參變量調(diào)整到一個(gè)平衡點(diǎn)。在傳統(tǒng)的做法中，大家都只是考慮燃油率，外排污染物雖然有所減少，排放濃度卻有了很大的提升，對(duì)于控制污染物方面并沒(méi)有本質(zhì)上的改觀。然而，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，柴油機(jī)可以借助電子調(diào)速器，電子油門(mén)控制裝置，自動(dòng)停機(jī)裝置等裝置，不僅使柴油機(jī)能夠滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還能使夠?qū)ψ罴褔娪瓦M(jìn)行定時(shí)。

（六）降低勞動(dòng)強(qiáng)度

傳統(tǒng)的工程機(jī)械施工都是人工操作，而且對(duì)操作人員的個(gè)人素質(zhì)要求較高，主要是因?yàn)闄C(jī)械工程工作強(qiáng)度大，機(jī)械電氣一體化技術(shù)的應(yīng)用，將工程機(jī)械帶入了自動(dòng)化及半自動(dòng)化的生產(chǎn)領(lǐng)域，傳統(tǒng)工藝中，很多必須人工操作的項(xiàng)目都可以由機(jī)電技術(shù)中的控制系統(tǒng)來(lái)代替，這樣一來(lái)，大大降低了來(lái)動(dòng)人員的使用率，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了機(jī)械工程的質(zhì)量，也提高了機(jī)械工程工作的準(zhǔn)確度。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械電氣一體化是未來(lái)工程機(jī)械發(fā)展的主要方向。目前在科技的推動(dòng)下，機(jī)械電氣一體化的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，其在工程機(jī)械中也得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了工程機(jī)械的運(yùn)行效率， 節(jié)省了大量的勞動(dòng)力。

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