鄧宇航

摘要： 加強(qiáng)智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化當(dāng)中的運(yùn)用，對(duì)于在現(xiàn)階段促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展，提供了重要的物質(zhì)保障，在生產(chǎn)實(shí)踐中智能化的機(jī)械工程可以有效的提高機(jī)械工程的生產(chǎn)效率，同時(shí)也能減少生產(chǎn)過(guò)程中的人工工作量，提高生產(chǎn)工作的效率。

關(guān)鍵詞： 智能化技術(shù)；機(jī)械工程自動(dòng)化；應(yīng)用

機(jī)械工程的自動(dòng)化應(yīng)用可謂是大大的解放了更多的人力，機(jī)械自動(dòng)化所需要的只是由電力或者能源力帶來(lái)的無(wú)盡的不止不停的力量，不會(huì)像人一樣的需要休息，需要更多都回報(bào)，只需要通電或者加以能源，它便可以24小時(shí)無(wú)差錯(cuò)的去工作，這是人力所不能達(dá)到的結(jié)果。

一、智能化技術(shù)在機(jī)械工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

1 順序控制和邏輯順序或系統(tǒng)狀態(tài)控制

順序控制可以是固定順序，也可以是邏輯順序，根據(jù)不同的系統(tǒng)狀態(tài)執(zhí)行不同的操作。狀態(tài)指的是系統(tǒng)使用或順序情景中可能出現(xiàn)的各種情況。一個(gè)例子是電梯，它根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)使用邏輯來(lái)響應(yīng)其狀態(tài)和操作員輸入來(lái)執(zhí)行某些操作。例如，如果操作員按下地板n按鈕，則系統(tǒng)將根據(jù)電梯是停止還是移動(dòng)、上升或下降，或者門(mén)是打開(kāi)還是關(guān)閉以及其他情況而作出響應(yīng)。繼電器在開(kāi)發(fā)用于控制其他設(shè)備之前首先用于電報(bào)網(wǎng)絡(luò)，例如在啟動(dòng)和停止工業(yè)級(jí)電動(dòng)機(jī)或開(kāi)關(guān)電磁閥時(shí)。使用繼電器進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)事件驅(qū)動(dòng)的控制，即響應(yīng)外部事件，可以按順序觸發(fā)操作。這些響應(yīng)比剛性單序列凸輪定時(shí)器更靈活。更復(fù)雜的例子涉及維護(hù)安全順序的設(shè)備，如擺動(dòng)橋控制裝置，其中需要在橋可移動(dòng)之前釋放鎖栓，并且在安全門(mén)已經(jīng)關(guān)閉之前不能釋放鎖栓。在一些工廠(chǎng)中，繼電器、凸輪計(jì)時(shí)器和鼓音序器的總數(shù)可以達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千。需要早期的編程技術(shù)和語(yǔ)言來(lái)使這種系統(tǒng)易于管理，其中第一個(gè)是梯形邏輯，其中互連繼電器的圖表與梯子的梯級(jí)相似。稱(chēng)為可編程邏輯控制器的特殊計(jì)算機(jī)后來(lái)被設(shè)計(jì)成用單個(gè)更容易重新編程的單元代替這些硬件集合。在典型的硬接線(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止電路中，通過(guò)按動(dòng)啟動(dòng)一對(duì)繼電器的“啟動(dòng)”或“運(yùn)行”按鈕來(lái)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)?！版i定”繼電器鎖定觸點(diǎn)，使按鈕釋放時(shí)控制電路保持通電。另一個(gè)繼電器激勵(lì)一個(gè)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)為主電源電路中引發(fā)電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的設(shè)備供電。大型電機(jī)使用高電壓，使得速度在制造和斷開(kāi)接觸方面非常重要。啟動(dòng)電路中的“鎖定”觸點(diǎn)和電機(jī)的主電源觸點(diǎn)通過(guò)其各自的電磁鐵保持接合，直到按下“停止”或“關(guān)閉”按鈕，從而斷開(kāi)繼電器中的鎖定。通常互鎖被添加到控制電路。定時(shí)器，限位開(kāi)關(guān)和電眼是控制電路中的其他常見(jiàn)元素。電磁閥廣泛用于壓縮空氣或液壓流體，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件上的執(zhí)行器。雖然電機(jī)用于提供連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于間歇性地為機(jī)械部件創(chuàng)建有限范圍的運(yùn)動(dòng)，致動(dòng)器通常是更好的選擇。

2 開(kāi)環(huán)和閉環(huán)（反饋）控制

在機(jī)械自動(dòng)化中主要有兩種智能控制回路：開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。在開(kāi)環(huán)控制中，來(lái)自控制器的控制動(dòng)作獨(dú)立于“過(guò)程輸出”。一個(gè)很好的例子就是一個(gè)集中供熱鍋爐，只有定時(shí)器才能控制，因此不管建筑物的溫度如何，熱量都會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。在閉環(huán)控制中，來(lái)自控制器的控制動(dòng)作取決于過(guò)程輸出。在鍋爐類(lèi)比的情況下，這將包括用于監(jiān)測(cè)建筑物溫度的恒溫器，并由此反饋信號(hào)以確?？刂破鲗⒔ㄖ锞S持在恒溫器上設(shè)定的溫度。閉環(huán)控制器因此具有反饋回路，該回路確?？刂破魇┘涌刂苿?dòng)作以給出與“參考輸入”或“設(shè)定點(diǎn)”相同的過(guò)程輸出。為此，閉環(huán)控制器也被稱(chēng)為反饋控制器。

3 計(jì)算機(jī)控制

計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行順序控制和反饋控制，通常單臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以在工業(yè)應(yīng)用中使用?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是一種專(zhuān)用微處理器，它取代了許多硬件組件，如繼電器邏輯類(lèi)型系統(tǒng)中使用的定時(shí)器和鼓定序器。通用過(guò)程控制計(jì)算機(jī)已經(jīng)越來(lái)越多地取代了獨(dú)立控制器，而單臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行數(shù)百個(gè)控制器的操作。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)可以處理來(lái)自PLC，儀表和控制器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)許多單個(gè)變量的典型（如PID）控制，或者在某些情況下，可以使用多個(gè)輸入和數(shù)學(xué)操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。自動(dòng)柜員機(jī)（ATM）的控制是交互過(guò)程的一個(gè)例子，其中計(jì)算機(jī)將基于從聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索的信息對(duì)用戶(hù)選擇執(zhí)行邏輯推導(dǎo)的響應(yīng)。ATM過(guò)程與其他在線(xiàn)交易過(guò)程相似。不同的邏輯回應(yīng)稱(chēng)為情景。這些過(guò)程通常是借助用例和流程圖來(lái)設(shè)計(jì)的，這些用例和流程圖指導(dǎo)了軟件代碼的編寫(xiě)。

4 自動(dòng)化限制

目前的技術(shù)無(wú)法使所有期望的任務(wù)自動(dòng)化。許多使用自動(dòng)化的操作具有大量的投資資本并產(chǎn)生大量的產(chǎn)品，使得故障成本極高且潛在危險(xiǎn)。因此，需要一些人員來(lái)確保整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，并保證安全和產(chǎn)品質(zhì)量。目前工業(yè)過(guò)程中人類(lèi)的許多角色已經(jīng)超出了自動(dòng)化的范圍。人類(lèi)模式識(shí)別、語(yǔ)言理解和語(yǔ)言生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)代機(jī)械和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力。需要主觀(guān)評(píng)估或合成復(fù)雜感官數(shù)據(jù)以及戰(zhàn)略規(guī)劃等高級(jí)任務(wù)的任務(wù)目前需要人類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在許多情況下，甚至在可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)任務(wù)自動(dòng)化的情況下，使用人類(lèi)比機(jī)械方法更具成本效益?？朔@些障礙是后稀缺經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論化途徑。

二、機(jī)械工程智能化的發(fā)展方向

1 更高的精度與效率

根據(jù)我國(guó)當(dāng)前機(jī)械工程的發(fā)展態(tài)勢(shì)，在未來(lái)機(jī)械工程會(huì)趨向于兩種主要的發(fā)展趨勢(shì)，一是精密化，二是微型化。要想成功實(shí)現(xiàn)這兩大目標(biāo)，需要一個(gè)最關(guān)鍵的推動(dòng)因素，那就是納米技術(shù)。目前，納米技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到諸如光學(xué)、食品學(xué)、電子學(xué)等多種領(lǐng)域。如果在機(jī)械工程中，建立起納米技術(shù)平臺(tái)，那么其必然會(huì)為機(jī)械工程實(shí)現(xiàn)精密化與微型化兩種發(fā)展趨勢(shì)提供最強(qiáng)的技術(shù)支撐。

2 更高的自動(dòng)化與智能化程度

在未來(lái)，機(jī)械工程中的一部分安全性低的工作種類(lèi)，將會(huì)由自動(dòng)化的機(jī)械完全取代人工操作，相信在不久的將來(lái)，機(jī)械工程智能化的覆蓋范圍會(huì)涉及到機(jī)械工程生產(chǎn)領(lǐng)域的方方面面，我們可以隨處可見(jiàn)自動(dòng)化機(jī)械的身影。從早期的僅限于機(jī)械調(diào)度、數(shù)據(jù)采集等簡(jiǎn)單的工作，到現(xiàn)在大量的復(fù)雜工作，都可以由自動(dòng)化機(jī)械來(lái)代勞。未來(lái)其覆蓋范圍還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，其適應(yīng)的工作環(huán)境也必將更加復(fù)雜。

3 更高的柔性化程度

更高的柔性化程度主要體現(xiàn)在生產(chǎn)加工系統(tǒng)且能夠進(jìn)一步滿(mǎn)足加工制造的自由度這一方面。這與我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的日益完善有著密切的關(guān)系，在此背景下，產(chǎn)品更新的速度越來(lái)越快，產(chǎn)品種類(lèi)日新月異，周期更是越來(lái)越短。如果柔性化程度得到提高，生產(chǎn)加工人員便可以隨時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)能力以及生產(chǎn)時(shí)間等諸多方面的調(diào)整，大大提高了加工制造的自由度。

4 更高的可視化程度

可視化程度得到有效提高的原理是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)理論為基礎(chǔ)，完成科學(xué)工程計(jì)算，然后通過(guò)非常直觀(guān)的形式表達(dá)出來(lái)。關(guān)于此種技術(shù)的適用范圍非常廣泛，包括CAD制圖在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域都可以適用此技術(shù)。此技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于，其可以將單一的文字轉(zhuǎn)化成為圖形甚至是圖像的方式，大大豐富了信息量?？茖W(xué)計(jì)算可視化程度的提高必然會(huì)在機(jī)械工程領(lǐng)域中產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。

5 更高的網(wǎng)絡(luò)化程度

借助網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，便可以成功將不同種類(lèi)的子計(jì)算機(jī)和各種各樣的電子產(chǎn)品緊密聯(lián)系在一起，以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溝通互信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同用戶(hù)之間的資源共享。此外，網(wǎng)絡(luò)化的程度得到提高，其會(huì)在產(chǎn)品推廣的環(huán)節(jié)發(fā)揮巨大的作用，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)會(huì)在此環(huán)節(jié)中得到全面展現(xiàn)，其不僅完美實(shí)現(xiàn)了跨界銷(xiāo)售，更有效地拓寬了營(yíng)銷(xiāo)渠道。

結(jié)語(yǔ)

智能化機(jī)械工程生產(chǎn)技術(shù)能夠有效地提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，智能化機(jī)械工程本質(zhì)上是追求機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的智能化，兼顧機(jī)械產(chǎn)品的智能化，使得機(jī)械廠(chǎng)家能夠根據(jù)客戶(hù)的產(chǎn)品需求進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，完善了客戶(hù)的產(chǎn)品體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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