電氣自動化技術在機械設備工程中的應用

吳幸

摘要：機械設備工程中運用自動化技術是多方面的，例如，高鐵、船舶、機器人等現(xiàn)代化智能設備。本文首先闡述了電氣工程自動化在機械設備制造中的優(yōu)勢，以及發(fā)展電氣工程自動化技術的意義，分析機械設備工程中電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題，并提出一系列電氣自動化技術在機械設備工程中的運用，旨在發(fā)展我國的電氣自動化技術，提升人們的生產生活質量。

關鍵詞：電氣工程;機械設備工程;自動化技術

引言：機械工程中運用電氣自動化技術在提升機械設備運用價值的同時，正在不斷促進工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。機械設備工程是一個龐大并且復雜的系統(tǒng)，其中包含了設計、制造以及維修等多個步驟。本文主要探索電氣自動化技術在機械工程中的應用，為機械工程中合理地應用電氣自動化技術提供一定參考。

1電氣工程自動化技術在機械設備制造中的運用優(yōu)勢

1.1提高生產率和生產質量

信息處理與自動控制是電氣工程自動化產品的兩個重要功能，相較于傳統(tǒng)的機械設備使用，運用自動化控制技術在很大程度上提升了生產效率與質量。通過應用自動化控制技術，在工程中節(jié)約了一部分的人力，同時也就消除了可能由于人工操作帶來誤差，提高設備的使用性能。為了提高生產率和生產質量，需要重視的是提升機械設備的精度和靈敏度，令系統(tǒng)能夠高效率的處理任務，最大程度上降低由人為操作帶來的影響，實現(xiàn)機電健全自動化的目標，提高性能，保證質量。

1.2安全性和可靠性

機械自動化可以使人和設備得到解放，而電氣工程自動化除了克服人為因素造成的質量問題外，還有一項重要功能，即具有報警和自動監(jiān)控功能。其優(yōu)點是安全可靠，自動化可以對一些存在的安全風險進行自診斷，并對診斷結果進行分析。從自動保護問題到設備故障率。提高了設備運行的安全性，也使得設備的使用壽命相應延長。此外，電氣工程自動化調整和維修設備箱，為公司提供了最大化的服務。也為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益。

1.3多功能通用性

電氣工程自動化在各類都能有很好的發(fā)展，因為這項技術的開發(fā)和應用可以滿足大多數(shù)公司對電氣工程自動化的需求，其自動控制可以對機械設備進行控制、保護和調節(jié)，而這些多功能的作用可以產生不同領域的電氣工程自動化技術需求，以滿足用戶個性化的需求。而對一些公司來說，資源需求，尤其是人力資源，在公司中占有成本非常高，而電氣工程自動化大大降低了人力成本和風險，使企業(yè)有了良好的經營環(huán)境，也能使企業(yè)得到更快的發(fā)展。

2發(fā)展電氣工程自動化技術的意義

近幾年來，在各類工程中，對電氣資源的消耗是巨大的。而由人為操作不當引發(fā)的電氣安全問題在全國范圍內時有發(fā)生，危害了人們的安全健康問題。為了避免在工程中出現(xiàn)對數(shù)據(jù)收集不準的問題，需要對設備的電氣工程開展治理。依照我國的國情，目前我國的定位依然是工業(yè)大國，所以在發(fā)展中勢必是要付出一些代價的。當下的機械設備電氣工程項目中，還未完成全方面的自動化設計，一些技術的研究依然處于起步階段。產業(yè)的迅速發(fā)展使得城市化水平不斷提升，我國是人口大國，因為用電而引起的隱患是要解決的重要問題。關于電氣工程自動化技術的發(fā)展在國際上也備受關注，我國對于產業(yè)發(fā)展的同時，也同時對安全隱患排查加深力度，做好相關的安全保護措施，遵循好合理用電原則。因此，進一步的發(fā)展電氣工程自動化技術，在減少企業(yè)安全隱患方面有著重要意義。如果能夠發(fā)展好這一自動化技術，相信用電隱患這一問題會逐漸的被攻破。我們的產業(yè)也能做到更加的綠色健康的發(fā)展。

3機械設備工程中自動化技術控制存在的問題

3.1系統(tǒng)干擾問題

隨著近年來機械設備運用廣泛運用200～500kW逆變器，電氣自動化在工廠運行過程中由于所處環(huán)境差異，容易受高低壓變頻器產生的諧波影響，弱電信號被干擾。例如，設備運行過程中，高爐內水壓收到絞盤轉換器干擾，經測試數(shù)據(jù)波動0.5MPa，影響設備運行。經技術人員進一步測驗，絞車啟動過程中，數(shù)據(jù)波動較為明顯，由此推斷，影響電氣設備可靠運行的主要因素是逆變器諧波干擾影響。因此，技術人員將轉換器電纜做接地處理，為了控制設備運行效果，接地2m以上，消除了系統(tǒng)干擾問題，確保電氣自動化設備運行穩(wěn)定。

3.2操作環(huán)境問題

電氣自動化控制設備對運行環(huán)境要求較高，尤其這些電氣類的PLC、DCS對環(huán)境溫度、空氣相對濕度以及灰塵情況極為敏感。如果夏季溫度高，運行過程中如果沒有保持良好通風，會導致設備停機。為了保持電氣自動化設備穩(wěn)定運行，運行環(huán)境要求空氣相對濕度控制在65%，溫度保持在28℃左右，配電室使用防火阻燃材料，同時，電纜溝、配電室門窗應采取防塵設置，配電柜底部做好防潮、防塵措施。

3.3提高系統(tǒng)運維的穩(wěn)定性

電氣自動化控制內部是由復雜的硬件和軟件構成，選擇設備過程中應注重自動化設備的構件質量、安裝質量及售后服務，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。例如，單位選用西門子S7400自動化控制系統(tǒng)，技術人員在安裝過程中由于操作不當，導致設備零件連接松動，系統(tǒng)顯示供電端錯誤，施工人員將220V交流電直接接入模塊，導致模塊損毀。因此，設備出廠后，需要專業(yè)的技術人員提供后續(xù)維護和保養(yǎng)，延長設備的使用壽命，提高設備運行的穩(wěn)定性。4電氣工程自動化在機械設備制造中的應用

4.1全監(jiān)控系統(tǒng)的調試

在自動化調試系統(tǒng)正式應用之前，我們需要將工作人員的工作資歷以及對設備的維修、控制、保養(yǎng)等工作經驗等信息錄入其中，這樣一來系統(tǒng)的規(guī)范性、科學性就能夠被大大提高。將該系統(tǒng)應用于實際生產的過程當中，我們可以實現(xiàn)對機械電氣設備的實時監(jiān)控。機械電氣設備在運行的過程中會產生一定的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)信息進行對比研究，我們可以對設備當前的運行狀態(tài)有一定的了解。在安全監(jiān)控系統(tǒng)的輔助作用下，相關部門可以及時的獲取與設備有關的信息，并且進行數(shù)據(jù)的傳輸和預警監(jiān)控。在此基礎上，技術人員能夠對設備的具體情況有充足的了解，進而制定出相關的調試方案，以保證設備的正常運轉。在機械設備檢修中的應用檢修技術對于機械工程是非常重要的，因為在機械工程的發(fā)展中，需要經常的對其運行狀況進行監(jiān)控，主要包含了對設備的運行狀態(tài)，運行方式等，檢修技術可以在這些設備運行中出現(xiàn)故障時發(fā)出警報，然后由工作人員進行維修，而且檢修技術也能夠對設備在運行時各方面的數(shù)據(jù)進行一定的處理，如果數(shù)據(jù)異常，就會有工作人員去解決，這樣可以避免危險的發(fā)生。

通過檢修技術數(shù)據(jù)的分析，工作人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)精準的找到設備出現(xiàn)問題的地方，然后對設備進行維修。在檢修技術中，應用機械自動化可以很好的發(fā)現(xiàn)設備在工作時出現(xiàn)的問題，傳統(tǒng)的檢測故障的技術在檢測設備的過程中，不僅時間長，而且也難以找到設備出現(xiàn)故障的位置，自動化的應用可以使機械工程在工作時的安全性有所提高，而且及時發(fā)現(xiàn)故障的地方并維修，也能減少設備受到的損害。如運輸機械設備中進行PLC技術的使用，可以實現(xiàn)對運輸機械設備運行的自動化和智能化安全保護，當機械設備出現(xiàn)斷裂、急停、撕裂、煙霧等異常的情況，自動化技術就能夠對設備自動停止運行，實現(xiàn)對設備的保護;還能夠對輸送設備軟起動、合閘、抱閘和分閘等自動啟停，且具備監(jiān)控、擴展等功能，能夠對運輸系統(tǒng)各類實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)真實、準確反映，借助此類數(shù)據(jù)還能夠對設備運輸系統(tǒng)故障自動診斷，同時電氣自動化還能夠和控制系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動效果，從而能夠結合實際運行情況以手動、自動切換等方式對機械設備進行監(jiān)控與維護。

4.2變速器設計中的應用

變速器是改變機械運轉速度或者牽引力的一種裝置，具有變速快、輸出高等優(yōu)點，通過應用變頻器可以保證工作人員按照實際生產需求適當?shù)卣{整變速器扭矩和轉速，確保實際生產需要。為了進一步發(fā)揮出變速器操作便捷、調速快等特點，可以在原有基礎上增加一些自動化變速裝置，將發(fā)動機的實際應用價值全面發(fā)揮出來，確保滿足實際設備運轉需求。設計人員可以將計算機技術合理地融入變速器機械設計當中，構建變速器數(shù)字運算模型，明確劃分各個構件的結構、功能等，保證各個零部件可以正常運轉，和變速器使用需求相符合。當前自動化變速器在汽車生產中有著較為廣泛的應用。在汽車變速器設計生產中，設計師需要深入分析機械變速器的各項性能，其中重點要對輕量性和穩(wěn)定性兩方面進行深入地研究。在輕量性方面，需要根據(jù)實際需求計算模具數(shù)量、運作齒輪體積總和等內容，確保各項參數(shù)協(xié)調。此外，通過有機結合變速器和電氣自動化技術，可以將汽車傳動方式改善，盡量保證利用齒輪有效地變換汽車檔位，同時，還可以根據(jù)實際情況適當?shù)卣{整齒輪數(shù)量，減少發(fā)生故障的概率，將變速器對減速器產生的負面影響盡量消除。

4.3做好設備調試和移交程序

其實應用自動化調試技術的過程也是一個動態(tài)管理的過程，相關工作人員需要始終堅持以質量建設為核心，保障生產效率為基礎的工作原則。在大部分情況下，造成電氣系統(tǒng)無法正常運轉的原因原因在于機械電氣設備的零部件出現(xiàn)了一定的問題。通過對機械設備的故障原因進行全方位的總結分析，我們可以對相應的調試方案和生產方案進行一定的整改，這樣能夠有效的降低故障發(fā)生的頻率，同時盡可能地排除一些安全隱患。企業(yè)需要規(guī)范各個環(huán)節(jié)的移交流程，這樣才能夠盡可能的避免外界因素的干擾，進而保證調試工作的精確度。比如說在設備運輸?shù)倪^程中，我們首先要對設備進行全方位的檢查，在保證設備質量完好的前提下進行優(yōu)質的打包。在試運行的過程中，我們需要給設備提供一個正常的工作狀態(tài)，這樣才能夠保證其調試效率。機械電氣設備自投入生產之后便處于一種不確定的狀態(tài)，每個設備的實際狀況都會存在一定的差異。在此基礎上，即便不同的設備產生了同樣的故障，它所需要的調試方案也可能存在著很大的不同。相關的調試人員要充分明確這一點，在進行設備調試的過程中，要以實際情況為基礎，對調試方案進行合理的變動，這樣才能最大程度的保證設備的調試效果及其使用壽命。在確定故障原因及其調試方案之后，相關的工作人員可以對自動調試裝置輸入相對應的指令，如下圖所示。

由于自動化調試技術在一定程度上脫離了人類的操控，所以還存在一定的出現(xiàn)突發(fā)情況的可能性。因此相關人員在輸入指令之前，需要對可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況進行一定的預估，以避免造成不可挽回的損失。

4.4運用人工智能技術

電氣系統(tǒng)與我們的日常生活息息相關，隨著人工智能技術的成熟，也被應用到電氣系統(tǒng)的各個方面，為提高我們的日常生活品質提供了有效助力。例如：我們日常生活中的照明燈，將人工智能技術應用其中，利用其人體紅外處理技術，為深夜歸家的人們自動開啟一盞溫暖的燈，給人們心里帶來一絲慰藉。人體智能感應照明燈開關構造示意圖如下圖所示。

人工智能在電氣設備操作中的應用主要在于控制機器設備，以其自主性、智能性對整個系統(tǒng)進行宏觀調控。在以往電氣設備的控制過程中，往往采用一些傳統(tǒng)的控制方式，即使在現(xiàn)在，一些電氣的控制設備還是采用單純的人工操作控制，但是由于人隨著工作機械強度的增大，出錯率也在增大，每年由此引發(fā)的安全事故也屢見不鮮，但是人工智能引入電氣設備操作恰恰可以改觀這一點，代替人完成一些強度大的工作。而從國家戰(zhàn)略安全的角度來看，人工智能在電氣設備中的應用也是歷史的趨勢。

結論：機械設備自動化技術的發(fā)展體現(xiàn)了國家的科技實力，在電氣自動化技術發(fā)展中，研究人員應該明晰工程的實際情況，遵循機械工程在電氣自動化使用中的各項原則，同時結合各項應用技術，確保我國電氣自動化技術能夠充分地與當前機械工程進行有機融合，保障機械工程生產效率。

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