工程機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用發(fā)展研究

趙偉

【摘 ?要】機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許 多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展 到一定階段的必然要求。當(dāng)前，我國(guó)機(jī)電一 體化在工程機(jī)械應(yīng)用與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還 存在一定的差距，需要進(jìn)一步做好機(jī)電一體 化的發(fā)展，整合相關(guān)高新技術(shù)和能力，推動(dòng) 機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更好地推動(dòng)工程機(jī)械 的智能化水平，提高工作和生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;現(xiàn)代工程機(jī)械;實(shí)際運(yùn)用

一、引言

機(jī)電一體化在現(xiàn)代工程機(jī)械中具有十分 重要的應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)著現(xiàn)代工程機(jī)械的快 速發(fā)展。一方面，機(jī)電一體化在現(xiàn)代工程機(jī) 械中的應(yīng)用可以有效提升機(jī)械的安全性，通 過(guò)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械中各部分零件的檢測(cè)系統(tǒng)，監(jiān) 控系統(tǒng)、傳感器的統(tǒng)一，可以有效對(duì)現(xiàn)代機(jī) 械中的各種零部件進(jìn)行分析，特別是易疲勞 部件工作狀態(tài)的分析，有效避免了零部件在 工作中發(fā)生故障。此外發(fā)生故障以后，通過(guò) 機(jī)電一體化也可以很好地對(duì)故障部位進(jìn)行定 位，實(shí)現(xiàn)快速檢修的目的。另一方面，機(jī)電 一體化在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用可以提高機(jī) 械的工作效率。機(jī)電一體化的應(yīng)用代替了傳 統(tǒng)以人工為主的操作方法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和 智能化的控制，采用數(shù)字儀表代替了傳統(tǒng)儀 器，有利于工程機(jī)械的養(yǎng)護(hù)和調(diào)試，減少人 工干預(yù)的影響，可以更好地提高機(jī)械的工作 效率。

二、工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù) 研究

（一）機(jī)電一體化技術(shù)中的自動(dòng)化

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)為自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù) 水平是衡量工業(yè)機(jī)械發(fā)展水平的重要指標(biāo)，我國(guó)工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展雖然起步晚，但發(fā) 展速度快，在工業(yè)機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛，對(duì) 提高工作效率具有十分重要的作用?，F(xiàn)代工 業(yè)機(jī)械中，機(jī)械的生產(chǎn)非常注重精密性，傳 統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械中精密性的操作與工人的能力 有很大關(guān)系，主要是依靠長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)才 能實(shí)現(xiàn)，在產(chǎn)量和速度方面不高，而采用機(jī) 電一體化技術(shù)，工業(yè)機(jī)械通過(guò)直接設(shè)定參數(shù) 就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，不需要人為的干預(yù)，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品精密度比較高，在產(chǎn)量和速 度方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以提高良品率。機(jī)電一體化的自動(dòng)化發(fā)展解放了機(jī)械必須要 依靠人工操作的歷史，在發(fā)展的過(guò)程中提高 了機(jī)械生產(chǎn)的效率和安全性，而且自動(dòng)化可 以有效整合多種生產(chǎn)工序，包括生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)等，可以有效提高機(jī)械生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì) 量，及時(shí)剔除不良產(chǎn)品，而且還可以通過(guò)監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)中的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行自 動(dòng)糾正和調(diào)整。

（二）機(jī)電一體化技術(shù)中的監(jiān)控系統(tǒng)

機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的監(jiān) 控系統(tǒng)地應(yīng)用可以有效做好工程機(jī)械各部分 的監(jiān)測(cè)，對(duì)主要系統(tǒng)工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確 保各工作系統(tǒng)地運(yùn)行穩(wěn)定，防止出現(xiàn)機(jī)械設(shè) 備問(wèn)題?，F(xiàn)代工程機(jī)械的設(shè)備組成復(fù)雜，主 要分為傳統(tǒng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)工作裝置和液壓 系統(tǒng)等，各設(shè)備在工作中密切配合，實(shí)現(xiàn)了 機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦局部設(shè)備工作狀態(tài)不 穩(wěn)定很容易導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)失敗。機(jī)電一體化 技術(shù)在工程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)監(jiān)控的效果和功能，在機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就可以及時(shí)掌握工程機(jī)械 各系統(tǒng)地工作狀態(tài)，自動(dòng)記錄并分析運(yùn)行數(shù) 據(jù)，一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)備份并分 析，自動(dòng)診斷異常原因并嘗試修復(fù)，如果自 動(dòng)修復(fù)不成功，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將分析結(jié)果會(huì)直 接傳輸?shù)奖O(jiān)控室和界面，同時(shí)根據(jù)異常情況 進(jìn)行報(bào)警，機(jī)械維修人員可以根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng) 提供的報(bào)警信息、報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以 準(zhǔn)確掌握事故發(fā)生部位，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行維 修和更換，確保工程機(jī)械的正常運(yùn)行。

（三）分布式控制系統(tǒng)

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用還 體現(xiàn)為一對(duì)多的分布式控制系統(tǒng)。分布式 控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)集中式控制相比，控制效果 更加理想，控制能力更強(qiáng)，而且也保證了機(jī) 械控制的安全性。目前，分布式控制系統(tǒng)在 工程機(jī)械中已經(jīng)成為了機(jī)電一體化的主流技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)施調(diào)度，在線最優(yōu)化等工程，逐漸發(fā)展為測(cè)、控、管一體化的綜合性系 統(tǒng)。從目前來(lái)看，分布式控制系統(tǒng)主要分 為三級(jí)和二級(jí)，部分工程機(jī)械存在更多級(jí)的 情況。

三、機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用的發(fā)展 趨勢(shì)

（一）機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用呈現(xiàn) 綠色化發(fā)展

機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)械的應(yīng)用呈現(xiàn) 綠色化發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的必然。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)工業(yè)發(fā)展處于粗放型發(fā)展，投入產(chǎn)出比 較低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，加之近些年環(huán)境污 染問(wèn)題日益嚴(yán)重，因此無(wú)論是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展 還是環(huán)境保護(hù)的需要，都決定了機(jī)電一體化 技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中必須要注重綠色發(fā)展的態(tài) 勢(shì)，要生產(chǎn)綠色的產(chǎn)品，綠色化是時(shí)代的趨 勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀 的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類 健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn) 品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品 的綠色化主要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

（二）機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用呈現(xiàn) 微型化發(fā)展

機(jī)電一體化呈現(xiàn)微型化，業(yè)內(nèi)稱為微電 子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò) 1 立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納 米級(jí)發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化 技術(shù)發(fā)展過(guò)程中逐漸呈現(xiàn)微型化的發(fā)展態(tài) 勢(shì)，特別是納米技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步縮小了 機(jī)電一體化的產(chǎn)品體積，提高了技術(shù)的工作 效率，實(shí)現(xiàn)了小體積、高效率的目標(biāo)。目前 機(jī)電一體化在發(fā)展過(guò)程中依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn) 步和材料的進(jìn)步，機(jī)電一體化發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn) 出明顯的微型化特征，在與工程機(jī)械融合時(shí)，對(duì)工程機(jī)械的控制效果更加理想，系統(tǒng)靈活 性更強(qiáng)，而且產(chǎn)品的體積則明顯減少，對(duì)機(jī) 械發(fā)展的促進(jìn)作用更加明顯。機(jī)電一體化微 型化發(fā)展，使產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，除了工程機(jī)械外，在生物醫(yī)療、軍事、信息 等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（三）機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用的智 能化發(fā)展

智能化是未來(lái)工程機(jī)械發(fā)展的主要方 向。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了 智能化的發(fā)展需求，從目前來(lái)看，機(jī)電一體 化技術(shù)在工程機(jī)械應(yīng)用雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng) 化的發(fā)展，但在具體控制方面還需要大量的 人工配合，需要人工進(jìn)行設(shè)定參數(shù)，而在未 來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，工程機(jī)械要實(shí)現(xiàn)智能化發(fā) 展，不需要大量的人工配合，不需要人工對(duì) 機(jī)械逐一設(shè)定參數(shù)，而只需要“機(jī)器人 + 機(jī) 械”的方式就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)運(yùn)行的目的，通過(guò)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械 操作，不需要人工進(jìn)行二次檢查和維護(hù)就可 以實(shí)現(xiàn)機(jī)械的操作，可以更好地提高機(jī)械的 工作效率。機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程 中，必然會(huì)注重 AI 技術(shù)、人工智能技術(shù)方 式進(jìn)行處理，通過(guò)智能機(jī)器人和程序代替人 工操作，最大化地實(shí)現(xiàn)智能化的需要。機(jī)電 一體化的智能化發(fā)展也體現(xiàn)了模塊化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)模塊化的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn) 機(jī)電一體化各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和成熟，實(shí)現(xiàn)機(jī) 電一體化的規(guī)?；l(fā)展，而網(wǎng)絡(luò)化是智能化 發(fā)展的前提，機(jī)電一體化發(fā)展發(fā)展中必須要 更加注重網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，注重現(xiàn)場(chǎng)總線和局域 網(wǎng)技術(shù)的整合，提高網(wǎng)絡(luò)控制的便利性，從 而為智能化發(fā)展提供必要基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

機(jī)電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和 電子技術(shù)于一體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展 和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有 的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技 術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)。機(jī)電一體 化的發(fā)展在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用取得了非 常好的應(yīng)用效果，推動(dòng)了現(xiàn)代工程機(jī)械的快 速發(fā)展。

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