薛小晶

（南通科技職業(yè)學院，江蘇 南通 226007）

隨著改革開放的不斷深入，我國的工業(yè)開始迅速發(fā)展，機械工程領(lǐng)域現(xiàn)今已經(jīng)基本形成了機電一體化的體系?；诖耍疚木蜋C械工程中機電一體化系統(tǒng)的實際應(yīng)用進行了簡要分析。本次研究主要基于機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢，分析了機械工程各項機械設(shè)備中機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，包括在數(shù)控機床領(lǐng)域、工業(yè)機器人領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于推動機電一體化系統(tǒng)的智能化與模塊化發(fā)展。

1 機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)概述

機電一體化系統(tǒng)具有綜合性特征，其系統(tǒng)構(gòu)成主要是將機械設(shè)備與電子科技有機結(jié)合，機電一體化系統(tǒng)較為先進，系統(tǒng)中的核心技術(shù)較多，具體包含了以下3種。

一是電子技術(shù)，其是機電一體化系統(tǒng)的核心技術(shù)，體現(xiàn)在機電一體化系統(tǒng)的自動化控制方面，能促進系統(tǒng)高效率、高頻率以及集成化運行，具有顯著優(yōu)勢，可有效對機電一體化系統(tǒng)加以控制并進行優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整其自動控制的功能與動力[1]。

二是軟件技術(shù)，機電一體化系統(tǒng)對軟件技術(shù)的應(yīng)用較為常見，基于該技術(shù)的運用可以實現(xiàn)對軟件設(shè)備以及相關(guān)機械的有效管控，促進機電一體化軟件系統(tǒng)的建成，后續(xù)還會不斷優(yōu)化調(diào)整相關(guān)軟件。

三是傳感技術(shù)，機電一體化系統(tǒng)在實現(xiàn)功能的過程中，傳感技術(shù)應(yīng)用也十分關(guān)鍵，傳感技術(shù)對整個系統(tǒng)的控制運行起指導(dǎo)作用。該項技術(shù)主要是借助于傳感器的頻率和電流調(diào)整進一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳輸速度，提高控制的準確性。

2 機械工程中機電一體化系統(tǒng)的實際應(yīng)用分析

2.1 機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用作用

2.1.1 有效發(fā)揮出監(jiān)控作用

在機械工程中運用機電一體化系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮出監(jiān)控作用，該項作用在相關(guān)機電設(shè)備運行中充分體現(xiàn)，切實保證設(shè)備運行狀態(tài)的穩(wěn)定。例如，以往機械設(shè)備開展監(jiān)管工作采用人工巡視監(jiān)控方式，通過手動檢查來判斷設(shè)備運行是否正常，若發(fā)現(xiàn)異常情況會進行處理。但人工巡視監(jiān)控受到很多限制，其監(jiān)督管控的效率偏低，實際成效不夠理想，許多問題難以及時被發(fā)現(xiàn)，對于設(shè)備的異常情況發(fā)現(xiàn)得也不夠及時，經(jīng)常出現(xiàn)問題嚴重后才采取措施的情況。應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)的先進技術(shù)可以進一步加強對機械工程的監(jiān)督管控，比方說建立起完善的設(shè)備與機械運行監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)督設(shè)備的在線運行狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)的總控端口為電腦總控臺，安排一名專業(yè)的監(jiān)控人員負責操控。若是一些機電設(shè)備出現(xiàn)異常情況或是運行數(shù)據(jù)偏離合適范圍，總控臺的電腦屏幕上會清晰顯示，監(jiān)控系統(tǒng)還會做出提醒，進而引起監(jiān)控人員的注意。對于部分有數(shù)據(jù)信息記錄的故障問題，系統(tǒng)還能夠迅速分析并生成結(jié)果，便于設(shè)備檢修人員參考，降低故障搶修時間，促進整體機械工程監(jiān)控與維修效率的提高[2]。

2.1.2 有效發(fā)揮出節(jié)能作用

在機械工程中運用機電一體化系統(tǒng)還能夠有效發(fā)揮出節(jié)約能源的作用，其主要是降低機械設(shè)備運行時的能量損耗。例如，機械工程會運用許多大功率機械設(shè)備，這些設(shè)備會耗費較多電能，在使用的過程中也會使整個項目產(chǎn)生較高成本，不利于可持續(xù)發(fā)展。但在應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)后可構(gòu)建相關(guān)機械設(shè)備控制體系，機電一體化系統(tǒng)使整體技術(shù)得以優(yōu)化升級，完善整個機械工程的設(shè)計，提升其運行水平。一些傳統(tǒng)設(shè)備運用機電一體化系統(tǒng)后能耗明顯降低，運行的可靠性更強，從而達到項目的節(jié)能效果，表1為常見機電設(shè)備運用機電一體化系統(tǒng)的節(jié)能成效。與此同時，運用機電一體化系統(tǒng)后也會減少設(shè)備運行的磨損，從而延長機電設(shè)備的使用壽命，對提高工作效率有著積極的影響。此外，目前機械工程領(lǐng)域的快速發(fā)展也給環(huán)境造成了很大壓力，一些機械設(shè)備的運行會產(chǎn)生影響環(huán)境的排放物，而機電一體化系統(tǒng)運用后，通過對機電設(shè)備的控制與管理能夠減少排放，有助于機械工程的綠色發(fā)展，提升項目的效益。

表1 常見機電設(shè)備運用機電一體化系統(tǒng)的節(jié)能成效

2.1.3 有效發(fā)揮出提高精度的作用

機械工程的質(zhì)量與其精度有著密切聯(lián)系，因此，把控精度也成為關(guān)鍵要點。機械工程實施過程中與精度控制有關(guān)的工作較多，例如測試工作、丈量工作、稱量工作以及檢測工作。要保證機械工程質(zhì)量達標，還需依據(jù)各項精度要求來實施工作。在以往的機械工程中，這些工作的精度控制往往憑借工人經(jīng)驗，因而其控制效果不佳，會出現(xiàn)一些問題，工程整體的精度也會降低。機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提升機械工程的精度水平，也能夠減少外部因素對工程精度的影響，保障機械工程的質(zhì)量。例如借助機電一體化系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備可以實現(xiàn)測量與稱量工作的自動化處理，避免人工操作帶來的精度影響，同時還能夠降低工人的工作強度，提升工作水平[3]。

2.1.4 有效發(fā)揮出創(chuàng)新作用

將機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于機械工程中還可建立起基于機電一體化的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠發(fā)揮出創(chuàng)新作用，提升機械設(shè)備的效益，切實應(yīng)對當前機械工程的運行要求，管理系統(tǒng)在技術(shù)的更新下也能進行升級，保證系統(tǒng)具有先進性和適宜性。例如，機械工程中的相關(guān)機電設(shè)備升級更新后，機電一體化管理系統(tǒng)也會進行優(yōu)化，促進整體機械工程設(shè)備性能的完善性提升，機電一體化管理系統(tǒng)還能夠使各設(shè)備之間相互練習，有助于設(shè)備協(xié)調(diào)運行，促進創(chuàng)新效益提升。由于目前許多的機械工程都存在著機械設(shè)備老化的問題，導(dǎo)致整個工程的運行效率偏低，這些設(shè)備發(fā)生故障的概率也比較高，因此，應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)來實現(xiàn)機械設(shè)備創(chuàng)新對機械工程的日后發(fā)展有很重要的意義。

2.2 機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用實踐

2.2.1 電子油門控制裝置的應(yīng)用

目前，我國的重工業(yè)處于快速發(fā)展階段，環(huán)境壓力也逐漸增大，環(huán)境惡化程度上升，最終導(dǎo)致氣候發(fā)生很大改變，因此，環(huán)保問題也開始受到重視。隨著機電一體化系統(tǒng)的迅速發(fā)展，在機械工程中開始應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)，通過其中的控制技術(shù)可以有效降低重工業(yè)對環(huán)境造成的惡劣影響。例如，電子油門自動控制就是機電一體化系統(tǒng)的一種應(yīng)用表現(xiàn)，其通過電纜來控制節(jié)氣門的開度，節(jié)氣門位置設(shè)置一個微型電動機，對開度的調(diào)整較為可靠，而其機械傳動的結(jié)構(gòu)則是由導(dǎo)線帶動，具有控制精準及穩(wěn)定性較高的優(yōu)勢。許多機動型機器的運行都離不開柴油物質(zhì)，而電子油門控制裝置能夠在控制機械設(shè)備運行中發(fā)揮出很重要的作用，其在保證可靠供油的基礎(chǔ)上可有效避免機械設(shè)備運轉(zhuǎn)消耗過多柴油。通常來說，使用柴油的機械裝置在運行時常常會產(chǎn)生污染性排放物，從而影響到環(huán)境，因此相關(guān)部門制定了管理方案，采取一系列的管控手段對柴油裝置進行把控，盡可能降低柴油的實際需求，促進工業(yè)領(lǐng)域更為健康的發(fā)展。原本的柴油裝置控制精準度不夠，因而基于機電一體化系統(tǒng)設(shè)計了電子油門控制裝置，該裝置是領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)專家提出的降低柴油需求的裝置，也是基于電子控制技術(shù)調(diào)整柴油的使用，從而降低機器設(shè)備運行時污染物的排放，切實解決環(huán)境問題。

2.2.2 數(shù)控機床的應(yīng)用

在機床加工領(lǐng)域中的數(shù)控機床也是基于機電一體化系統(tǒng)，其是由信息處理技術(shù)與機械制造技術(shù)結(jié)合而成，工作原理是依據(jù)坐標軸，以加工目標為基準，精準控制加工操作，現(xiàn)今的機電一體化系統(tǒng)機床都是操作十分簡便且運轉(zhuǎn)成本較低的[4]。機電一體化系統(tǒng)使得數(shù)控機床在功能、結(jié)極、精度控制以及操作上都有了很大進步，比如說基于該系統(tǒng)的特點，能夠形成模塊化、總線式結(jié)極，由于開放性的設(shè)計可以促進體系結(jié)極提升兼容性，促進功能實現(xiàn)層次性，提升使用效益。存儲器的軟件采用模塊化設(shè)計，提升了數(shù)控功能水平，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道的控制，也就是說在一臺機床中能夠通過控制來完成多個不同的加工任務(wù)，系統(tǒng)還具有多級網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化了復(fù)雜加工能力，與傳統(tǒng)機床相比具有顯著優(yōu)勢，因而得到了廣泛應(yīng)用。

2.2.3 柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用

機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用于機械工程中，柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用能夠發(fā)揮較大優(yōu)勢。所謂柔性制造系統(tǒng)，事實上是一種基于現(xiàn)代智能微電腦技術(shù)的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的作用下，機械設(shè)備的運行受到自動化技術(shù)的有效操控，從而提升了設(shè)備的工作性能，在該系統(tǒng)當中充分運用數(shù)控技術(shù)與自動化技術(shù)，機械產(chǎn)生的加工以及運行都受到信息系統(tǒng)的控制，可以說柔性制造系統(tǒng)完全突破了各種技術(shù)障礙，具有智能性特點。整個機械工程的運行控制還會受到自動化監(jiān)控，保證工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，其能夠有效提升機械的工作效能，也能夠為生產(chǎn)空間的限制提供技術(shù)支持，切實提升機械生產(chǎn)水平，降低實際生產(chǎn)成本。例如，當前基于機電一體化系統(tǒng)的柔性制造系統(tǒng)在機械制造領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍，其能夠?qū)崿F(xiàn)機器的柔性，在機電一體化系統(tǒng)控制下，機械生產(chǎn)可以根據(jù)產(chǎn)品變化來調(diào)整加工，系統(tǒng)由終端計算機控制，加工單元和集成物料儲運單元則涉及到了加工工序，柔性制造系統(tǒng)的靈活性、精準性都使得機械制造生產(chǎn)效率大幅度提高。

2.2.4 工業(yè)機器人的應(yīng)用

現(xiàn)階段，機電一體化系統(tǒng)的快速發(fā)展，使其被應(yīng)用到工業(yè)機器人當中，提升了機器人的智能化水平，這種工業(yè)機器人設(shè)備正逐漸取代傳統(tǒng)的流水線生產(chǎn)模式。例如，機電一體化系統(tǒng)可以用于檢測機器人各軸電動位置的運動精度、液壓缸與電動機之間的轉(zhuǎn)動，全面校檢旋轉(zhuǎn)角，并使用編碼器進行數(shù)據(jù)信息收集，以便于更好地控制機器人的運動。工業(yè)機器人各個零部件的運用也離不開機電一體化系統(tǒng)，例如其主軸位置上會安裝減速器裝置，而減速器上還會加裝振動傳感器，以便于實現(xiàn)聯(lián)動控制，機器人工作時的振動不能過低或過高，否則就表示減速器控制作用并未發(fā)揮，而機電一體化系統(tǒng)的運用可以有效檢查減速器性能，切實控制運動振動，提升生產(chǎn)水平。

2.3 機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用對策

2.3.1 優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計

要提升機械工程中機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用效果，促進機械工程效益的提升，還需加強對機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，主要針對當前機械工程的基本情況對部分設(shè)備進行改造，從而保證設(shè)備更好地運行，提高運行效率。為此，相關(guān)單位應(yīng)當對各部門進行統(tǒng)一部署，高度重視機械工程機電一體化系統(tǒng)的重新設(shè)計，精心制定改造方案，安排專業(yè)水平高的自動化工程檢修隊伍、發(fā)電工程檢修隊伍以及電氣工程檢修隊伍共同為機械工程的施工實施提供保障。做好機械工程的勘察工作，明確實際中的技術(shù)難點，編制相應(yīng)的組織設(shè)計方案；做好各種器具、材料以及人員條件的準備工作，提升機電一體化改造效果；按照工序標準推進工程施工，確保工程最終質(zhì)量達標，若是工程現(xiàn)場的運輸條件不佳，則電氣工程的相應(yīng)檢修人員運輸一些大型設(shè)備時應(yīng)當合理采用滑車手段或軌道手段，促進新進設(shè)備運輸效率的提高。對工程設(shè)備進行合理化更新后能避免設(shè)備老舊造成的不良影響，為機電一體化系統(tǒng)的科學應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)，深入改造機電一體化系統(tǒng)，推動其自動化水平提升，實現(xiàn)一鍵開停機控制，也能夠推動機械工程的少人及無人化發(fā)展[5]。

2.3.2 重視培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才

當前的機電一體化系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越頻繁，應(yīng)用的范圍也越來越廣，但要想提升該系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用水平，還應(yīng)當重視培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才。機電一體化系統(tǒng)一線的專業(yè)人才，不僅要掌握各種先進技術(shù)的應(yīng)用要點，還要全面掌握電氣以及氣動控制的相關(guān)知識，這樣才能夠發(fā)揮出機電一體化系統(tǒng)的作用。例如，可以引進已有的機電一體化系統(tǒng)培訓(xùn)機制，促進人員積極學習相關(guān)技術(shù)知識，需重點培訓(xùn)的技術(shù)類型包括電氣技術(shù)、氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC編程控制技術(shù)以及液壓技術(shù)等，針對這些技術(shù)的重要知識設(shè)置培訓(xùn)課程。還要安排關(guān)鍵技術(shù)的動手操作訓(xùn)練，在對機電一體化系統(tǒng)基本原理有一個直觀且全面的了解后還需鍛煉實踐操作能力，切實保證人員能夠滿足機電一體化系統(tǒng)應(yīng)用的要求。

3 結(jié)束語

機械工程中的機電一體化系統(tǒng)運用得到了國家的大力支持，其關(guān)鍵技術(shù)的不斷研發(fā)也使得系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用更上一層樓。其中傳感技術(shù)、信息技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等更是有效提高了機械工程效率，發(fā)揮出現(xiàn)代化技術(shù)的優(yōu)勢。在未來，機械工程領(lǐng)域還應(yīng)當更加重視機電一體化系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為系統(tǒng)的運用提供有力保障，重視培養(yǎng)機電一體化人才，促使該類型技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。