機械電氣一體化技術的探討

穆臨平/太原理工大學

機械電氣一體化技術的探討

穆臨平/太原理工大學

本文主要基于筆者研究實踐，首先對機械電氣一體化技術及其基本特征展開概述，隨后在此基礎上對其在工程機械行業(yè)中的應用進行分析，以供廣大同行參考。

機械電氣一體化技術；基本特征；工程機械；應用

一、機械電氣一體化技術概述

機械電氣一體化技術是指，在機械功能的設計和應用中，在機械結構的主功能、信息處理和功能控制中引入電子技術，將控制裝置與電子化集成和控制軟件等有機結合起來，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)引進電子技術后，在程序預定的操作功能下，綜合運用機械技術、微電子技術和電力電子技術，再配合系統(tǒng)布局的各個

功能單元完成機械系統(tǒng)的智能化控制，以保證機械設備的多功能性、高質量、低能耗、環(huán)保，進而提高其運行的可靠性。

二、機械電氣一體化技術的基本特征

機械電氣一體化技術之所以被廣泛應用，不僅僅因為其應用廣泛，也因為其有著自身的特點，經(jīng)過查閱相關資料和實際調查，本文作者總結出了機械電氣一體化技術的幾個特點，具體如下說明：

（一）應用廣泛

機械電氣一體化技術是多門學科的綜合，涉及的技術較多，是一門綜合性的交叉技術，正是因為其綜合性較強，才使得機電一體化技術得以廣泛應用，而不只是限于工程機械領域。固然，本文對于機械電氣一體化的研究主要側重于機械電氣一體化技術在機械工程上的應用及發(fā)展趨勢。

（二）邏輯性很強

機械電氣一體化的核心思想就是把各個學科加以合理融合，形成一門獨特的綜合性技術應用到機械領域中，把系統(tǒng)的機械機構和上位機軟件控制合為一體，形成一個統(tǒng)一的整體，從這個角度來講，機電一體化技術具有很強的邏輯性，也可以說是具有很強的系統(tǒng)性。

三、機械電氣一體化技術的應用

根據(jù)筆者對機械電氣一體化技術研究可知，該技術目前在工程有著極為廣泛地應用，對此筆者將重點圍繞于展開探究：

（一）分布式控制系統(tǒng)

相對于集中式控制系統(tǒng)而言，分布式控制系統(tǒng)是通過一臺中央計算機對多臺計算機進行控制和指揮，由于分布式控制系統(tǒng)強大的功能和可靠地安全性，使其成為機械電氣一體化的主流技術。一般情況下，分布式控制系統(tǒng)根據(jù)實際情況進行分級，可分為兩級、三級或更多級。其核心技術就是通過中央計算機完成對現(xiàn)場生產(chǎn)過程的實時控制等，另一方面，分布式控制系統(tǒng)隨著測控技術的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，還可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時調度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理等功能，成為一種集測、控、管于一體的綜合系統(tǒng)，可靠性大幅提高。

（二）數(shù)控機床

機械電氣一體化技術的應用當中，數(shù)控機床可謂最成功的典型。隨著機械電氣一體化的發(fā)展，數(shù)控機床技術也有了質的提高：結構更合理、功能更廣、操作更方便、控制精度更高。數(shù)控機床結構的發(fā)展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。在數(shù)控機床中，開放性的設計逼近可以在很大程度上提高系統(tǒng)的兼容性和層次性，以便用戶的編程和對設備進行改裝和升級。一般情況下，可以在系統(tǒng)中引入在線診斷、模糊控制等技術，這些技術可以提高數(shù)控機床的智能化水平。其中，在線診斷功能可以將機床中出現(xiàn)的刀具破損等一系列故障或潛在性的故障反饋給操作人員，以便可以根據(jù)故障的情況，迅速采取控制手段；模塊化的設計，可以豐富系統(tǒng)功能，使得機床控制操作都更加簡便，一般情況下，都是通過一臺機床控制多臺機床，使它們同時、獨立的完成各自的任務，實現(xiàn)多過程、多通道的控制。

（三）實時監(jiān)控

實時監(jiān)控的功能是機械電氣一體化系統(tǒng)在機械工程中的另一個具體應用。與現(xiàn)有的技術相比，傳統(tǒng)的機械工程比較落后，不能對操作過程進行實時監(jiān)控。在這種該情況下，機械工程的整體質量無法得到控制，操作人員的人身安全也無法得到保證。機械電氣一體化在機械工程中的的應用，這些問題就都可以很好地得到解決，機械電氣一體化在機械工程中的應用，主要是通過對某一具體工程的制動、傳動、執(zhí)行等一系列環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控。一旦在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題或者故障，機械電氣一體化系統(tǒng)就會立即發(fā)出預警，并且對故障就行定位，然后進一步分析問題，只有這樣故障人員才能根據(jù)具體的故障做出應對辦法。也只有這樣，機械工程的安全性才能得到保證，機械工程的整體的工作效率愛能得到提高，機械工程的整體質量才能得到控制，還可以節(jié)約很多的人力物力，為機械工程企業(yè)帶來經(jīng)濟效益和社會效益。

（四）確保精度

機械電氣一體化系統(tǒng)在機械工程中應用，對于工程質量方面來說，最有意義的一點就是工程的精度的保證。傳統(tǒng)的機械工程，工藝比較簡單，大都是人工操作，在工程測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算等環(huán)節(jié)，誤差出現(xiàn)的頻率很高，使得機械工程的整體質量得不到保證。在機械工程中，有了機械電氣一體化系統(tǒng)的應用，不僅可以提高機械工程數(shù)據(jù)測量的精準度，還可以實現(xiàn)機械工程測量環(huán)節(jié)的自動運行，又可以在最大程度上避免傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算所造成的誤差值，為機械施工的整體質量與相關的精準度提供了可靠地保證。在機械工程的精準度有了保證的前提下，機械工程的效率大大增加，施工人員的勞動強度大大降低，還可以節(jié)不少的人力。綜上所述，機械電氣一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用，在確保工程精準度的同時，也加強了機械施工的現(xiàn)代性、高效性與快捷性，使機械電氣一體化系統(tǒng)在未來的應用前景變得更加廣闊。

（五）控制柴油機

柴油機行業(yè)最重要的戰(zhàn)略目標，就是緩解外排氣污染，然而，要想一邊解決解決外排污染，另一邊又想降低柴油機的油耗，這是非常困難的。因此，將這兩種參變量調整到一個平衡點。在傳統(tǒng)的做法中，大家都只是考慮燃油率，外排污染物雖然有所減少，排放濃度卻有了很大的提升，對于控制污染物方面并沒有本質上的改觀。然而，隨著電子技術的高速發(fā)展，柴油機可以借助電子調速器，電子油門控制裝置，自動停機裝置等裝置，不僅使柴油機能夠滿足經(jīng)濟指標，還能使夠對最佳噴油進行定時。

（六）降低勞動強度

傳統(tǒng)的工程機械施工都是人工操作，而且對操作人員的個人素質要求較高，主要是因為機械工程工作強度大，機械電氣一體化技術的應用，將工程機械帶入了自動化及半自動化的生產(chǎn)領域，傳統(tǒng)工藝中，很多必須人工操作的項目都可以由機電技術中的控制系統(tǒng)來代替，這樣一來，大大降低了來動人員的使用率，同時也降低了勞動強度、提高了機械工程的質量，也提高了機械工程工作的準確度。

四、結束語

綜上所述，機械電氣一體化是未來工程機械發(fā)展的主要方向。目前在科技的推動下，機械電氣一體化的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，其在工程機械中也得到了廣泛的應用，極大的提高了工程機械的運行效率， 節(jié)省了大量的勞動力。

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