機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用

成才飛

摘 要：機電一體化使機械工程、電子工程、信息工程及控制工程得到了高度統(tǒng)一，形成可從系統(tǒng)角度分析與解決問題的新興交叉學科。文章基于此，對機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的具體應用進行相關論述，旨在充分發(fā)揮出機電一體化系統(tǒng)的積極作用，促進機械工程平穩(wěn)有序實施。

關鍵詞：機電一體化系統(tǒng)；機械工程；應用

隨著社會的快速發(fā)展，信息技術被廣泛應用于各領域生產經營中，而信息技術創(chuàng)新性特征又使各專業(yè)相互交織、融合，形成一體化系統(tǒng)，此種變化在機械工程中尤為明顯。傳統(tǒng)機械工程主要技術為電氣化，實際生產效率不高，產品質量無法得到根本上控制，因此，為更好適應科技變更趨勢，需將一體化系統(tǒng)有效應用在機械工程之中。

1 機電一體化系統(tǒng)理論分析

1.1 機電一體化系統(tǒng)概念

從廣義上來講，機電一體化系統(tǒng)主要就是機械技術、微電子技術等相關技術的結合新形式，屬于微電子技術向機械領域滲透的過程。機電一體化系統(tǒng)不僅是一門技術，更是一項產品?？蒲腥藛T將機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)有機融合在一起，形成可供機械工程使用新管控系統(tǒng)，為切實提升機械領域生產質量及效率奠定了堅實基礎。

1.2 機電一體化系統(tǒng)主要技術

1.2.1 檢測傳感

檢測傳感技術對機電一體化系統(tǒng)傳感器具有更高的精度及可靠度要求。通過使用傳感裝置，可完成對機械設備、電力運行及信息等收集分析工作。因此，為實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)檢測功能，需從傳感裝置機理研究入手，對元器件結合設計與制造工藝進行不斷完善優(yōu)化。同時，在機電一體化系統(tǒng)開發(fā)期間，檢測器元器件也應滿足精度、質量品種及價格要求，切實提升系統(tǒng)運行時的經濟效益。

1.2.2 信息處理

信息處理的全面性及精準性可直接影響到機電一體化系統(tǒng)功能及運行質量。但就目前來看，機電一體化系統(tǒng)中的信息處理功能依然存在處理效率、可操作性及抗干擾能力有待提升等問題，需相關工作人員在變化、智能化及維護便利性等方面對信息處理技術進行不斷完善。

1.2.3 自動控制

機電一體化系統(tǒng)中自動控制技術肩負起精度控制、速度控制、自適應性控、自診斷、校正及檢索等重要職能。因此，在自動控制技術研發(fā)過程中，需重點關注現(xiàn)代控制理論及優(yōu)化控制模型等方面，切實促進機電一體化系統(tǒng)自動化發(fā)展。

1.2.4 精密機械

隨著社會發(fā)展對機械生產效率及質量需求的不斷增長，機電一體化產品也應具備輕重量、體積小、精度及剛度強等特征。同時，在減輕機電一體化產品重量的過程中，還從動靜態(tài)剛度、熱變形及導軌面剛度入手，應用新型復合材料，確保機電一體化產品的模塊化、規(guī)范化及標準化。

1.2.5 伺服驅動

在機電一體化系統(tǒng)中，伺服驅動技術主要包括電動、氣動、液動等多種類型，對實際生產質量可造成直接影響。為充分發(fā)揮出機電一體化系統(tǒng)的運行優(yōu)勢，需要提升系統(tǒng)執(zhí)行元件精度及響應速度，確保直流伺服電機具有更高的可控性。由于機電一體化系統(tǒng)內部結構更加復雜，因此，在實際開發(fā)期間，還應注重從縮小元件體積、增大輸出功率等方面入手，切實提高伺服驅動系統(tǒng)對周圍環(huán)境的適應性。

1.3 機電一體化系統(tǒng)構成

機電一體化系統(tǒng)由接插件、接口轉換、軟件開發(fā)、微機應用技術等構成。各部分運行性能及可靠性均對系統(tǒng)運行效率具有直接影響，需相關研發(fā)人員在完善及優(yōu)化系統(tǒng)功能的過程中，提升各構件之間的協(xié)同度，降低系統(tǒng)運行期間故障發(fā)生概率[1]。

2 機電一體化系統(tǒng)特征

2.1 智能化

各領域的高速發(fā)展進一步推進了生產流程智能化發(fā)展進程，而機電一體化系統(tǒng)以其高智能化特征被廣泛應用在各類型生產管理過程中?，F(xiàn)階段我國智能化水平處于國際領先地位，因此，在機電一體化系統(tǒng)中也應用了更多運籌學、心理學及生理學等理論體系，通過對生產流程及生產需求的分析，模擬人腦解決及分析問題等方式，更好控制生產目標實現(xiàn)。

2.2 模塊化

由于商品交易、分別生產趨勢使得模塊化機電一體化系統(tǒng)發(fā)展較為滯后，但與傳統(tǒng)生產系統(tǒng)相比，機電一體化系統(tǒng)標準化執(zhí)行元件及接口產品運行水平依然很高，模塊化發(fā)展在有條不紊的進行當中。

2.3 個性化

信息化時代的到來使得各領域生產目標及特征更加明顯，而機電一體化系統(tǒng)多學科相融合的功能，可將此些生產目標通過快速、智能及模擬等方式實現(xiàn)個性化統(tǒng)一，切實提升了生產可控性。

2.4 可持續(xù)化

大眾給生活水平及環(huán)保意識的不斷提升使得傳統(tǒng)生產流程及工藝被逐步淘汰，現(xiàn)代機械工程施工形式趨向多元化發(fā)展，對生產控制水平提出了更高要求。而機電一體化系統(tǒng)產品涉及生產，均考慮到了社會可持續(xù)發(fā)展理念，注重生產資源的回收及利用，通過提高生產流程中的節(jié)能降耗性，確保機電一體化系統(tǒng)在機械領域未來發(fā)展中，也占據(jù)著領先軍的地位[2]。

3 機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應用價值

傳統(tǒng)機械生產工藝難以實現(xiàn)社會現(xiàn)代化建設需求，而機械工程施工形式及規(guī)模的不斷變化也對生產控制質量與效率提出更高要求，需將機電一體化系統(tǒng)應用在機械工程之中，切實提升工程施工期間的經濟效益、社會效益及生產效益。具體而言，將機電一體化系統(tǒng)應用在機械工程中的價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 實現(xiàn)節(jié)能降耗生產目標

機電一體化系統(tǒng)的高效利用可切實提升機械工程施工期間的資源利用率，促進節(jié)能降耗生產目標實現(xiàn)。傳統(tǒng)機械生產主要以人工操作為主，加工效率較低，對加工人員專業(yè)技能及職業(yè)素養(yǎng)的要求較高，生產效率及精準度難以從根本上保障。而將機電一體化系統(tǒng)應用在機床加工流程中，可將過多硬件系統(tǒng)轉化為軟件系統(tǒng)，節(jié)省硬件系統(tǒng)運行及維護期間浪費的過多資源。同時，在機電一體化系統(tǒng)實際應用的過程中，還可應用節(jié)能型控制裝置，形成完整的資源控制系統(tǒng)，提升生產資源利用率。

3.2 實時監(jiān)控生產流程

經濟的快速發(fā)展使得機械工程數(shù)量及建設規(guī)模呈現(xiàn)出逐年增長態(tài)勢，但也正因如此，機械工程與過去相比涉及工種多，內部結構復雜。同時，各領域對機械工程質量及生產效率需求不斷提升，使得管理部門管理責任及難度更大，一些隱藏在深處的風險問題難以排除，造成安全事故屢見不鮮。而利用機電一體化系統(tǒng)可更好地提升工程管理有效性，通過對工程施工各環(huán)節(jié)信息的采集、整合及分析，實現(xiàn)對工程的實時監(jiān)管。

3.3 切實提升生產效益

PLC技術的有效應用，也可從根本上提升機械工程的經濟效益、社會效益及安全效益。具體來說，機電一體化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性高，能耗量少，可切實提升自動化控制設備及系統(tǒng)運行期間的安全性，節(jié)約更多的電力資源及成本。同時，使用機電一體化系統(tǒng)也可及時發(fā)現(xiàn)并控制機械工程實際生產過程中存在的風險因素，降低生產安全事故發(fā)生概率，更好地滿足了社會發(fā)展對機械產品質量及生產效率提出的要求。

3.4 促進操作自動化

將機電一體化系統(tǒng)應用在機械工程中，也可盡早實現(xiàn)操作自動化生產目標，提高作業(yè)一致性能，減少人力資源投入量，提升生產作業(yè)的安全性[3]。

4 機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的具體應用

4.1 在包裝機械中的應用

將機電一體化系統(tǒng)應用在包裝機械生產中，可有效規(guī)避包裝機械電力控制中的局限性，提升包裝機械設備生產統(tǒng)一度，降低實際維護難度及成本。同時，減少包裝機械設備占地面積，簡化包裝設備運維流程，切實提升生產期間的經濟效益。

4.2 在機床改造中的應用

由于機械工程中的機械改造環(huán)節(jié)對精準度要求較高，系統(tǒng)運行及工作臺運行軌跡均需通過嚴格控制實現(xiàn)。而將機電一體化系統(tǒng)應用在機床改造過程中，可切實提升機床運行期間的轉動效率，確保機床運行精度滿足實際加工需求。同時，將機電一體化系統(tǒng)應用在機床改造過程中，還可避免改造環(huán)節(jié)對機床原結構的影響，控制機床改造成本。

4.3 在紡織機械中的應用

將機電一體化系統(tǒng)應用在紡織機械生產中，可通過主動傳輸模式，確保繞線架與導軌之間的頻率固定。在紡織機械系統(tǒng)實際運行期間，可利用速度傳感器將信號發(fā)送到TPU數(shù)據(jù)中，明確生產最佳繞組比，提升數(shù)據(jù)傳輸期間的精準性及全面性。

5 切實提升機電一體化系統(tǒng)在機械工程中應用有效性的具體措施

5.1 加大機電一體化系統(tǒng)監(jiān)管力度

由于使用機電一體化系統(tǒng)的機械工程大多具有投資大、生產流程復雜等特征，因此，為確保每一個生產環(huán)節(jié)均能滿足質量標準，相關管理人員也應在原有基礎上加大機電一體化系統(tǒng)監(jiān)管力度，注重機電一體化系統(tǒng)器件功能性及兼容性的開發(fā)，對人力資源及物力資源進行更加合理的配置，避免資源不必要浪費情況，促進機械制造企業(yè)可持續(xù)發(fā)展進程。

5.2 認清機電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢

機電一體化系統(tǒng)在機械工程及其自動化系統(tǒng)中具有廣闊的發(fā)展空間。而為更好促進機械生產穩(wěn)定有序發(fā)展，應將關注重點放在組建高素機電一體化系統(tǒng)維護團隊，普及機電一體化系統(tǒng)等方面。同時，設立機電一體化系統(tǒng)科研及生產基地，積累開發(fā)及生產經驗，進一步完善當前機電一體化系統(tǒng)應用流程及規(guī)范。

6 結語

總而言之，機電一體化系統(tǒng)在機械工程中得到了廣泛應用，并為切實工程經濟效益及社會效益奠定了堅實基礎。為切實提升機電一體化系統(tǒng)的應用有效性，相關管理部門還需從提升工作人員專業(yè)技能及職業(yè)素養(yǎng)入手，認清機電一體化系統(tǒng)應用價值及要點，構建起更加科學長效的機電一體化系統(tǒng)管理機制，確保機電一體化系統(tǒng)成為機械領域發(fā)展新方向。

[參考文獻]

[1]戴忠順.機電一體化技術在機械制造業(yè)中的應用分析[J].南方農機，2019（1）：174.

[2]王軍潔.機械電子工程的發(fā)展趨勢及運用探索思考[J].南方農機，2019（1）：180.

[3]潘永琪.機械工程及自動化在工業(yè)領域的發(fā)展方向及前景[J].科技風，2019（3）：142.