機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用

張曦　李飛飛

摘 要：隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展以及人們生產(chǎn)生活效率的不斷提高，機電一體化技術(shù)逐漸廣泛應用到了人們的生活以及企業(yè)的生產(chǎn)當中。在工程機械生產(chǎn)行業(yè)中，機電一體化技術(shù)的先進性和使用價值體現(xiàn)的更為明顯。工程機械生產(chǎn)具有一定的安全風險，這是由機械作業(yè)的設(shè)備特性決定的，通過機電一體化技術(shù)可有效避免機械設(shè)備生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。本文主要對機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用做了探討。

關(guān)鍵詞：機電一體化；機械工程；設(shè)備特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.140

0 引言

進入新時期后，我國機電一體化水平不斷提升，進而對我國社會生產(chǎn)力發(fā)展起到了有效促進作用。機電一體化技術(shù)將機械工程、電子技術(shù)、信息技術(shù)等一系列先進技術(shù)綜合運用了起來，將其合理應用于機械工程中，可以促使機械工程的現(xiàn)代化、信息化水平得到提升，同時也可以有效優(yōu)化和創(chuàng)新工程機械設(shè)備的生產(chǎn)方式與管理模式。[1]在未來的發(fā)展中，人們將會日趨重視工程機械設(shè)備的智能化發(fā)展，那么就需要深化機電一體化技術(shù)研究，大力培養(yǎng)機電一體化專業(yè)人才，促使工程機械設(shè)備智能化發(fā)展目標得到順利實現(xiàn)。機械工程生產(chǎn)企業(yè)也需要積極參與進來，充分應用機電一體化技術(shù)，以便推動我國機械工程生產(chǎn)領(lǐng)域的整體發(fā)展。

1 機電一體化的概念

具體來講，機電一體化技術(shù)是在機械技術(shù)以及電控技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合了控制學、機械設(shè)計制造以及自動化技術(shù)等多種學科而成的電子學科領(lǐng)域，綜合性較強，優(yōu)勢比較明顯。電力生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)最早開始應用機電一體化技術(shù)，之后逐步應用于設(shè)備自動化、設(shè)備故障監(jiān)測等較多領(lǐng)域，對各個行業(yè)與領(lǐng)域的發(fā)展起到了較大的推動作用[2]。

機電一體化技術(shù)在發(fā)展過程中逐漸融合了機械工程、電子工業(yè)、傳感器以及信息技術(shù)等多項科學領(lǐng)域內(nèi)的工程技術(shù)。實踐研究表明，傳統(tǒng)機械設(shè)備生產(chǎn)模式比較落后，將人工操作生產(chǎn)方式實施下去，不具備較高的生產(chǎn)效率。之后逐步將流水線作業(yè)方式運用于工程機械設(shè)備生產(chǎn)過程中，這樣劃分了生產(chǎn)人員的負責區(qū)域，明確了工作人員的職責，促使工程機械設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率得到了一定程度的提升。而進入新時期后，為了降低勞動力成本，擴大整體效益，企業(yè)開始將機電一體化技術(shù)引入到工程機械生產(chǎn)過程中，取得了不錯的成效，工程機械產(chǎn)品的產(chǎn)能得到大幅度增加。

2 計算機技術(shù)在機電領(lǐng)域內(nèi)的實際應用

（1）專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)中存儲有大量機電系統(tǒng)運行以及維護的專家知識和經(jīng)驗，在實際機電系統(tǒng)的運行維護中能夠起到自動控制、故障監(jiān)測以及緊急處理的作用。目前的專家系統(tǒng)上主要是通過 CBR以及 RBR共同建立的機電系統(tǒng)故障監(jiān)測系統(tǒng)進行機電系統(tǒng)的日常維護。在機電系統(tǒng)運行期間，專家系統(tǒng)可以實時監(jiān)控機電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)，并將其與數(shù)據(jù)庫中的故障內(nèi)容進行比較。如發(fā)現(xiàn)較為相似的案例情況，則迅速采取措施，急停設(shè)備或發(fā)出警報提醒工作人員檢查等。

（2）智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)一是可以提高機械電子自動化控制技術(shù)的運行安全性，對于機電系統(tǒng)來說，其擁有的復雜性以及低容錯率的特點，使得傳統(tǒng)的機電技術(shù)難以全面降低故障發(fā)生率，但是智能化控制技術(shù)能夠?qū)崟r并全局監(jiān)測故障的發(fā)生。二是智能化控制技術(shù)的可控性，智能化控制技術(shù)能夠遠程對機械電子系統(tǒng)進行控制，通過軟件與硬件之間的通訊連接，實現(xiàn)安全和高效的機電系統(tǒng)控制。隨著我國機械電子工程制造企業(yè)的體量不斷擴大化，使用人力去控制和運行逐漸困難，這意味著，智能化控制技術(shù)對于機電系統(tǒng)自我故障監(jiān)測以及運行隱患排除上具有重要作用。由于智能控制技術(shù)的存在，機電系統(tǒng)的自我故障監(jiān)測和消除才具有了發(fā)展的土壤，從而為機械設(shè)備的穩(wěn)定和安全運行打下基礎(chǔ)。

（3）多項集成技術(shù)。傳統(tǒng)的機電控制技術(shù)中每個系統(tǒng)的控制單元均需要派出相關(guān)專業(yè)人員進行獨立以及不連續(xù)的運行調(diào)控，這種控制方式降低了機電系統(tǒng)整體的運行以及維護效率。

多項集成技術(shù)將機電控制系統(tǒng)中不同控制區(qū)域進行了統(tǒng)一，將機電控制系統(tǒng)中的控制、運行以及維護整理到了同一控制系統(tǒng)中，使得機電控制完成了從單獨控制到宏觀調(diào)控的跨越。機電系統(tǒng)的宏觀調(diào)控能夠簡化控制過程，將機電系統(tǒng)中出現(xiàn)的不同問題通過多項集成技術(shù)進行統(tǒng)一分配和處理，使得機電系統(tǒng)的調(diào)控運行效率相對于傳統(tǒng)機電技術(shù)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

3 機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的發(fā)展趨勢

（1）儀表監(jiān)控系統(tǒng)。儀表監(jiān)控可以準確識別當前機電設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)從而預防各種故障。傳統(tǒng)的儀表監(jiān)控有微處理器以及大規(guī)模集成電路等，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，一部分機械電子工程已經(jīng)使用可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)等較為先進的儀表監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表，在可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)的科研基礎(chǔ)上研究人員又研制出了新一代儀表監(jiān)控系統(tǒng)如現(xiàn)場總線系統(tǒng)等。

（2）自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)。自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)能夠自動發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備生產(chǎn)過程中的危險操作并將其排除，同時自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)還可以利用無損傷探傷法對機電設(shè)備生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)設(shè)備進行探傷以綜合分析其生產(chǎn)狀態(tài)以及故障發(fā)生率，從而在很大程度上提前排除了設(shè)備故障威脅，切實保障機電工程生產(chǎn)安全性。同時該系統(tǒng)還可以和設(shè)備故障報警系統(tǒng)共同使用，在設(shè)備發(fā)生安全事故時設(shè)備報警系統(tǒng)可以向工作人員發(fā)出警報并急停設(shè)備，大大降低了故障對于機械電子工程生產(chǎn)過程中的威脅。

4 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)機械工程企業(yè)的機電設(shè)備在實踐運行中逐漸暴露出來諸多的問題，如不具備較高的效率和安全性等，無法滿足生產(chǎn)需求，制約到機械工程企業(yè)的發(fā)展。針對這種情況，就需要在機械工程中積極應用機電一體化技術(shù)，推動機械工程的整體發(fā)展。相關(guān)企業(yè)、人員需要充分認識到機電一體化的優(yōu)勢和價值，深化研究與應用，總結(jié)實踐經(jīng)驗，不斷優(yōu)化、創(chuàng)新和完善，以便將機電一體化的功能充分發(fā)揮出來，推動我國工業(yè)化進程的推進。

參考文獻：

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