張鵬濤

冀中能源邯礦集團實業(yè)開發(fā)中心 河北邯鄲 056000

隨著生產(chǎn)科技水平的不斷提高，以計算機與微電子為基礎的自動化控制技術逐漸與傳統(tǒng)的機電一體化深度融合，使機電設備進入到了自動化控制的發(fā)展新階段。目前，機電自動化技術已經(jīng)在礦山開采、鈑金加工、機械冶金等行業(yè)得到廣泛的應用，極大地提高了機電設備的運行效率，進一步解放了人力勞作，提高了生產(chǎn)力水平[1]。為了更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，在信息技術和傳感技術的推動下，未來的機電設備的自動控制將更加智能化和柔性化。本文就機電自動化技術的優(yōu)勢，以及未來的發(fā)展與應用進行了探討。

1 機電自動化系統(tǒng)的基本組成

機電自動化是在原有的機電一體化技術的基礎上，融合自動控制技術而對機電設備運行與控制方式的改進和提升。主要是通過一定的控制程序，使機電設備在無人或是少人操作的情況下，自動按照程序完成相應的操作內(nèi)容。機電自動化設備除了比較基礎的機械系統(tǒng)和動力系統(tǒng)之外，還包括有傳感與檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和執(zhí)行機構等幾部分。其中機械系統(tǒng)主要是機電設備的主體框架和傳動機構等，是實現(xiàn)設備生產(chǎn)運行功能的基礎。機械系統(tǒng)需要在保證其基本運行功能的同時，通過優(yōu)化外形結構和用材用料以滿足自動化系統(tǒng)的安裝和使用要求；動力系統(tǒng)主要是機電設備的動力來源，通過電力動力源、燃油動力源等，通過為機電設備提供動力，保證其具有足夠的動力維持啟停運行。一般的機電自動化產(chǎn)品多是以電能為動力源，包括電源、電動機、驅(qū)動電路、變頻器等；傳感與檢測系統(tǒng)，主要是各種傳感器和儀表用于實時檢測壓力、溫度等環(huán)境參數(shù)和設備運行參數(shù)，并將采集的參數(shù)信息以電信號的方式傳輸給控制系統(tǒng)，作為控制系統(tǒng)的信息來源。對于傳感與檢測系統(tǒng)的要求是檢測精度高、體積小、便于拆裝檢修和抗干擾；執(zhí)行機構是自動控制系統(tǒng)用于完成相應控制指令的運動部件。常見的執(zhí)行機構主要包括電動、液壓、氣動等，應根據(jù)自動控制的對象合理選擇執(zhí)行機構的方式，以實現(xiàn)自動化控制機電設備的高效運轉(zhuǎn)。

2 機電自動化的特點和優(yōu)勢

2.1 極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量

機電設備在統(tǒng)一的控制參數(shù)下能夠高效、準確地進行產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，一方面提高了機械設備的運行效率，盡可能地保證了機電設備的連續(xù)生產(chǎn)運行；另一方面則減少了人工操作可能出現(xiàn)的誤差，因而使生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都得到了提高[2]。

2.2 解放了人力

自動化設備通過其控制系統(tǒng)可以機電設備在無人或少人的狀態(tài)下自動運行生產(chǎn)，簡化或是省略了很多人工操作環(huán)節(jié)，從而解放了人力。這也是自動化控制最大的特點和優(yōu)勢。這樣不僅降低了人員的勞動強度，使機械設備替代了很多具有危險性的工作，改善了人員工作環(huán)境；同時也幫助企業(yè)節(jié)省了部分的人力資源消耗，降低了人力資源成本。

2.3 具有更好的安全性和可靠性

自動化控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控機械設備的各項運行參數(shù)，自動判斷和分析故障并進行故障報警，從而使操作人員及時發(fā)現(xiàn)故障停車檢修；還有很多自動控制系統(tǒng)具有自動保護功能，當某項運行參數(shù)異常時，系統(tǒng)可控制設備自動完成緊急停車、斷電等保護動作，從而起到保護設備和避免事故發(fā)生的作用。

2.4 功能用途廣泛，應用性強

自動控制系統(tǒng)可根據(jù)控制的對象，對系統(tǒng)及其自動控制的各項參數(shù)進行調(diào)整和設置，從而滿足其自動控制的使用需要。自動控制系統(tǒng)不僅可以用于機械設備的自動控制運行，同時還具有自動檢測、實時監(jiān)控、自動校準和調(diào)整補償?shù)裙δ?，可適用于各種機電設備，具有很強的可應用性。

3 機電自動化控制技術的主要應用

凡是以可采集和可控制的物理參數(shù)做為控制對象的各種機電設備，從技術角度來講，都是可以研究出相應的自動化控制系統(tǒng)的，是可以實現(xiàn)自動化控制應用的。因此，自動化控制在機電設備中的應用也是非常廣泛的，比如各種數(shù)控機床、測量儀、電液伺服機械等均可實現(xiàn)自動化控制。機電自動化控制技術的主要應用有以下：

3.1 在機械鈑金加工與制造中的應用

傳統(tǒng)的鈑金加工與制造行業(yè)中，各種測量儀器和機床設備主要依靠人工操作，不僅生產(chǎn)成本高、而且效率低、精度差。企業(yè)僅能依靠批量、重復性生產(chǎn)維持利潤。自動化機械加工首先以CAD、UG等鈑金設計軟件為基礎，通過在系統(tǒng)界面進行模型設計和模擬加工確定設計與加工方案，然后即可通過計算機和通訊線路使機床設備自動按照設計方案進行機械加工。這樣既保證了鈑金設計加工的精度和質(zhì)量，同時也提高了生產(chǎn)效率。近年來，機械加工與制造領域的新技術相繼誕生，比如柔性制造、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等技術都已得到應用。

3.2 在礦井安全管理中的應用

在礦井安全標準化建設中，各種自動化監(jiān)控系統(tǒng)和設備已經(jīng)成為“標配”。針對井下復

雜的生產(chǎn)環(huán)境，可以在重要位置設置瓦斯傳感器、風速傳感器等，并將其與調(diào)度室監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)網(wǎng)。當井下環(huán)境中某個監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，監(jiān)控設備便會進行報警，同時將報警信號及數(shù)值傳輸至控制系統(tǒng)顯示界面，使人員能夠及時了解井下事故災害的情況，及時排除故障和排除險情[3]。

3.3 在工業(yè)生產(chǎn)中的應用

計算機集成制造系統(tǒng)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，從而實現(xiàn)了企業(yè)從原料采購到生產(chǎn)加工，再到入庫發(fā)貨的全局化、一體化管理。比如在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，現(xiàn)場總線技術通過將現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)的通訊，即可使現(xiàn)場設備按照控制系統(tǒng)設定的程序和工藝參數(shù)進行控制運行，并對設備運行情況和工藝參數(shù)進行實時的監(jiān)控和記錄。如此則保證了工藝的穩(wěn)定和生產(chǎn)的連續(xù)高效，同時也可實現(xiàn)對各種電氣設備的運行監(jiān)控和自動保護。從而實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化、安全化。