機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

周林鴻

【摘 要】伴隨科技的迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)孕育而生，機(jī)電一體化是在傳統(tǒng)機(jī)械的基礎(chǔ)上，融合電氣知識、計算機(jī)控制技術(shù)而實現(xiàn)的對于設(shè)備的智能控制技術(shù)。機(jī)電一體化實現(xiàn)了機(jī)械制造行業(yè)的一次突破，帶來了機(jī)械領(lǐng)域的一場革命。有鑒于此，文章討論分析了部分機(jī)電一體化方面存在的問題，并提出了自己的一些看法，希望能夠有助于行業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；機(jī)械制造自動化；計算機(jī)技術(shù)

當(dāng)前，中國的機(jī)電一體化尚不成熟，還處于發(fā)展階段，如果在機(jī)械領(lǐng)域引入機(jī)電一體化理論，不但能夠優(yōu)化機(jī)械生產(chǎn)效率，同時也將帶來機(jī)械制造行業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤的增長。

一、機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化一般來說被這樣定義，它是一門融合計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多項技術(shù)于一體的科學(xué)技術(shù)。考慮到它涉及了諸多領(lǐng)域，因此由數(shù)個部門進(jìn)行組合而成，這也就意味著機(jī)電一體化的產(chǎn)品是科學(xué)的、系統(tǒng)的、完整的[1]。在這個綜合部門里，各項技術(shù)密切配合取長補(bǔ)短，嚴(yán)格把控協(xié)作關(guān)系，使得機(jī)械一體化更加成熟，向更加科學(xué)、合理的方向邁進(jìn)，同時機(jī)電一體化也擁有了更加廣闊的應(yīng)用空間，在機(jī)電一體化領(lǐng)域中，產(chǎn)品和系統(tǒng)擁有下列特征：

1.重量輕、體積小。隨著各項技術(shù)的不斷革新，集成電路和半導(dǎo)體等技術(shù)孕育而生，他們的使用極大地減輕了設(shè)備的重量，當(dāng)然，在形體方面也變得越來越小巧，設(shè)備裝置逐漸向更輕、更小的方向發(fā)展。

2.精度高，速度快。同樣也是集成電路的運(yùn)用，使得裝置的響應(yīng)速度和處理速度得到了很大的提升，這就更加符合用戶的實際需求了。

3.較高的可靠性。電磁和激光等高新科技也被用于機(jī)電一體化領(lǐng)域，它實現(xiàn)了控制器和傳感器的革新，最典型的就是將傳統(tǒng)的接觸式改革成了更加先進(jìn)高效的非接觸式，這就解決了之前經(jīng)常發(fā)生的由接觸引起的斷裂、磨損等問題，讓裝置變得更加可靠。

4.較好的柔韌性。機(jī)電一體化系統(tǒng)也充分發(fā)揮了計算機(jī)的優(yōu)勢，它可以通過計算機(jī)軟件模擬出最高效的運(yùn)動路線，還可以隨時增加新的運(yùn)動算例，如果沒有較強(qiáng)的擴(kuò)展性顯然是無法實現(xiàn)的[2]。

二、應(yīng)用機(jī)電一體化優(yōu)勢所在

（一）提高性能。機(jī)電一體化技術(shù)就是提高生產(chǎn)的自動化程度，利用控制技術(shù)和數(shù)字顯示技術(shù)控制設(shè)備，借助按鈕完成相應(yīng)操作，體系內(nèi)的技術(shù)融合簡化了操作的復(fù)雜度，讓操作更加快速更加便捷。即以智能化實現(xiàn)“傻瓜式”操作。

（二）方便對機(jī)械調(diào)試和保養(yǎng)。在機(jī)械制造領(lǐng)域，機(jī)電一體化的優(yōu)勢在于可以完成對設(shè)備的合理控制，只要在控制端輸入相應(yīng)的命令，生產(chǎn)流程就會做出對應(yīng)的改變。另外，在實現(xiàn)機(jī)電一體化的同時還要將自動報警系統(tǒng)運(yùn)用進(jìn)來，通過它來檢測出機(jī)械設(shè)備中的故障，然后參照相應(yīng)的維修手冊進(jìn)行故障處理，進(jìn)而確保機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行的更加合理高效[3]。

（三）提高設(shè)備安全性。機(jī)電一體化就是在一個系統(tǒng)內(nèi)，將生產(chǎn)、維修、監(jiān)控、報警等功能融合在一起，顯然，這與傳統(tǒng)機(jī)械相比有了很大的提升。這就意味著如果機(jī)電一體化設(shè)備即使在運(yùn)行中出錯，它也可以自行修復(fù)，這也在一定程度上保證了設(shè)備的安全性。

（四）增加了使用范圍。對于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，它能生產(chǎn)的產(chǎn)品太過單一，然而機(jī)電一體化卻可以實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣性。多樣性的實現(xiàn)就擴(kuò)大了機(jī)械設(shè)備的使用范圍，這對機(jī)械行業(yè)的發(fā)展是至關(guān)重要的。

三、機(jī)電一體化在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用措施

（一）監(jiān)控系統(tǒng)。上文提到了機(jī)電一體化系統(tǒng)已然運(yùn)用了自動報警系統(tǒng)，同時隨著發(fā)展又增加了故障診治系統(tǒng)，這就能更加有效地對工程機(jī)械中的液壓系統(tǒng)、傳統(tǒng)系統(tǒng)等功能部分進(jìn)行監(jiān)控了。一旦有異常情況出現(xiàn)，系統(tǒng)就會自行診斷，找出故障源并進(jìn)行定位，當(dāng)然，也會在診斷的同時發(fā)出警報通知操作人員。顯而易見，一旦將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械領(lǐng)域，不僅可以提高生產(chǎn)效益，而且也能使操作人員的工作環(huán)境得到優(yōu)化，在最大限度上降低機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的可能性，將維修時間控制在最短，同時也延長了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，進(jìn)而實現(xiàn)生產(chǎn)收益最大化。

（二）控制柴油機(jī)。在機(jī)電一體化設(shè)備中，油門系統(tǒng)也在總的控制系統(tǒng)之中，將溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電子調(diào)速器組成的控制系統(tǒng)裝備在柴油機(jī)上，就可以實現(xiàn)柴油機(jī)的自動化控制，繼而將機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、安全性發(fā)揮到最佳。

（三）降低能耗，提高生產(chǎn)率。對于傳統(tǒng)的工程機(jī)械而言，它不但消耗了更多的能量，而且還沒有達(dá)到應(yīng)有的生產(chǎn)效率。在將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械領(lǐng)域之后，耗能高、生產(chǎn)率低的不合理現(xiàn)狀現(xiàn)象得到了極大地改觀。例如，傳統(tǒng)工程機(jī)械中，液壓機(jī)對能量的使用實際上是不到百分之三十的，與此同時液壓機(jī)還有著極低的生產(chǎn)率，但在我們運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)之后，情況發(fā)生了很大的變化。將電子監(jiān)控系統(tǒng)移植在了液壓挖掘機(jī)之后，經(jīng)過試驗測試可以看出，設(shè)備相較以往幾乎節(jié)省了三分之一的能源，同時生產(chǎn)率也上升了近百分之二十，同理，電子調(diào)速器如果裝備在了柴油機(jī)上，在柴油機(jī)進(jìn)行適配調(diào)節(jié)之后，即可實現(xiàn)對柴油機(jī)能耗的控制，這也就相應(yīng)提升了采油機(jī)的工作效率。

（四）把握機(jī)電一體化應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)包含多門學(xué)科，涉及內(nèi)容廣泛而深刻，由于篇幅有限，下面就重點介紹以下三點：①計算機(jī)集成制造技術(shù)，在技術(shù)層面來看，CIMS巧妙的融合了工作人員、生產(chǎn)管理以及自動化控制，實現(xiàn)在原料、設(shè)計、生產(chǎn)、出貨整個過程的全局控制。②現(xiàn)場總線，它的主要功能就是負(fù)責(zé)設(shè)備、儀表的數(shù)字化通信。實踐證明傳統(tǒng)模式的信號傳輸技術(shù)是不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求了，故而就應(yīng)該借助現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行技術(shù)革新。③交流傳動，在機(jī)械設(shè)備中傳動系統(tǒng)就是整個機(jī)器的核心系統(tǒng)，有著不可替代的作用，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，推動了交流調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步。因為在實際生產(chǎn)中交流傳動技術(shù)比直流傳動更有優(yōu)勢，因此交流傳動技術(shù)取代直流傳動技術(shù)也是大勢所趨。

四、機(jī)電一體化技術(shù)未來發(fā)展趨勢

（一）數(shù)字化。微控制器所取得的技術(shù)上的進(jìn)步，加快了機(jī)電產(chǎn)品向數(shù)字化領(lǐng)域邁進(jìn)的步伐，而真正奠定機(jī)電一體化向數(shù)字化過渡的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突破，機(jī)電一體化中的軟件產(chǎn)品如要達(dá)成數(shù)字化就必須滿足一些條件，它需要一定的穩(wěn)定性、易操作性、自我診斷能力等優(yōu)勢。

（二）網(wǎng)絡(luò)化。局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，再加上現(xiàn)場總線技術(shù)的融入，使得家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為了現(xiàn)實。在家庭中，我們可以將所有電器設(shè)備連接起來，形成一個物聯(lián)網(wǎng)，享受技術(shù)發(fā)展帶來的便利。有鑒于此，機(jī)電一體化的發(fā)展應(yīng)該向網(wǎng)絡(luò)化靠近。

（三）智能化。生產(chǎn)實際中的機(jī)電產(chǎn)品要想發(fā)揮最大效益，就必須實現(xiàn)自動化、智能化，它需要對產(chǎn)生的問題進(jìn)行判定，根據(jù)內(nèi)部存入的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行決策。例如，在CNC數(shù)控機(jī)床上加入人機(jī)對話等。

五、結(jié)束語

總而言之，機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生，對機(jī)械制造業(yè)起到了重要的推動作用，伴隨著近年來計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也變得愈加成熟。機(jī)電一體化技術(shù)也正逐漸的向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向發(fā)展，并終將取得成功。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉尚林. 機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備， 2016（9）：126-127.

[2] 席忠， 牛翠英， 王佐. 剖析鋼鐵制造業(yè)中機(jī)電一體化技術(shù)的使用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014（23）：117-117.

[3] 許葳葳. 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用分析[J]. 時代農(nóng)機(jī)， 2017（4）：33-33.