機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用

天門(mén)職業(yè)學(xué)院 何漢斌

隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)營(yíng)也日益頻繁，大部分企業(yè)為了能夠跟上現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)市場(chǎng)的需求，都在積極利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)各種系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行智能化的制造和改動(dòng)，讓整個(gè)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)能夠更加地智能自動(dòng)化。并且由于其系統(tǒng)和設(shè)備的智能化，讓企業(yè)中的各種設(shè)備和系統(tǒng)的使用壽命得到延長(zhǎng)，產(chǎn)生故障和事故的概率降低，從而還可以幫助企業(yè)減少各種經(jīng)濟(jì)損失。

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)大部分的工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率都獲得了較大的提升，由于經(jīng)過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)智能制造的系統(tǒng)和設(shè)備不需要長(zhǎng)時(shí)間安排人員進(jìn)行監(jiān)管和控制，所以許多的工廠現(xiàn)如今都能夠以長(zhǎng)時(shí)間不間斷地展開(kāi)相關(guān)生產(chǎn)工作的運(yùn)轉(zhuǎn)，這讓各個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提升獲得了飛躍的發(fā)展?，F(xiàn)如今我國(guó)對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和發(fā)展已然步入了較為成熟的階段，它在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中也占據(jù)了極為重要的地位，所以將機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用普及到更多的行業(yè)和技術(shù)上進(jìn)行使用，讓其作用和效能充分地發(fā)揮出來(lái)。將其與現(xiàn)如今的各種新型技術(shù)和新型設(shè)備進(jìn)行合理地結(jié)合，以此探索出更為高效更為先進(jìn)的各種現(xiàn)代化新技術(shù)，對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)以及其他各項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展前景都有著極為重要的含義[1]。

1 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在智能制造中的優(yōu)勢(shì)

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)讓智能系統(tǒng)和設(shè)備的操作更為簡(jiǎn)便快捷

在各種現(xiàn)代化的設(shè)備和系統(tǒng)中合理應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行智能化的制造，相較于傳統(tǒng)的各種系統(tǒng)的操控方式更為簡(jiǎn)便和快捷。由于機(jī)電一體化技術(shù)所采用的是全新的信息化技術(shù)來(lái)對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行制造以及改動(dòng)，所以這種智能化系統(tǒng)的計(jì)算能力以及控制能力更為精準(zhǔn)，并且其操作方式也得到了更多簡(jiǎn)化，讓人更加容易上手，對(duì)于各種信息都能夠及時(shí)且準(zhǔn)確地識(shí)別并經(jīng)過(guò)計(jì)算和加工將其展現(xiàn)出來(lái)。整個(gè)環(huán)節(jié)都只需要對(duì)其輸入相應(yīng)的代碼指令便能夠讓智能化系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)且智能地?cái)?shù)據(jù)計(jì)算和傳播，完全避免了過(guò)于復(fù)雜的人為操作而帶來(lái)的失誤和錯(cuò)誤判斷[2]。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)可以節(jié)約成本

機(jī)電一體化技術(shù)所制造出來(lái)的智能化操作系統(tǒng)不僅僅擁有更為簡(jiǎn)便快捷的操控方式，并且其對(duì)于各種設(shè)備的控制能夠更加準(zhǔn)確，以此來(lái)讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平得到保障，而且因?yàn)閼?yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)需要投入的資金成本更少，所以在提高整體產(chǎn)業(yè)水平的同時(shí)還能大大減少資金投入，從而讓機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的性?xún)r(jià)比凸顯得更高，讓整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展獲得更好地推進(jìn)。與此同時(shí)由于其能夠更快且更準(zhǔn)確地識(shí)別以及處理相關(guān)數(shù)據(jù)，所以機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用還能對(duì)系統(tǒng)的故障和損傷進(jìn)行及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和預(yù)警，從而讓相關(guān)智能化設(shè)備的使用壽命能夠得到延長(zhǎng)，同時(shí)也能減少由于系統(tǒng)或者設(shè)備故障而導(dǎo)致的事故發(fā)生和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 機(jī)電一體化技術(shù)更加安全可靠

由于機(jī)電一體化技術(shù)的智能制造技術(shù)是目前較為前沿的信息化技術(shù)來(lái)對(duì)各種設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行智能化的制造，這種全新的系統(tǒng)和設(shè)備不同于過(guò)去的一些舊式設(shè)備需要那么多的人工檢查和操控，其避免了人為失誤所造成的事故和風(fēng)險(xiǎn)，并且其操控更為方便，可以讓工人對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行更加精準(zhǔn)且快捷的控制。并且因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的前沿性，他的智能化能夠幫助智能設(shè)備的運(yùn)行變得更加安全可靠。機(jī)電一體化技術(shù)將各個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)完成及時(shí)的輸送，同時(shí)也保證了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)能夠順利地進(jìn)行。這種較為前沿的信息化技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)中也能夠讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量獲得提升，使得整個(gè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行都能夠更加安全且可靠[3]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的具體應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)是集機(jī)械技術(shù)、信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)以及伺服傳動(dòng)技術(shù)為一體的現(xiàn)代化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)能夠在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)、飲料行業(yè)的智能化生產(chǎn)設(shè)備中得以應(yīng)用，還能在鋼鐵企業(yè)中的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FBT），交流傳動(dòng)技術(shù)，開(kāi)放式控制系統(tǒng)以及分布式控制系統(tǒng)等應(yīng)中得以運(yùn)用。以此來(lái)讓各種機(jī)械和系統(tǒng)能夠更加自動(dòng)化和智能化。接下來(lái)就以機(jī)電一體化技術(shù)在智能制造中的某些具體應(yīng)用為例，探析其對(duì)于我國(guó)工業(yè)發(fā)展和建設(shè)的重要作用。

2.1 煤礦機(jī)電的智能化供電系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1.1 煤礦產(chǎn)業(yè)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)

在每個(gè)煤礦礦場(chǎng)的開(kāi)采過(guò)程中，其所要消耗的電量是極其龐大的，所以說(shuō)煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)一定要能夠做到幾個(gè)要求。(1)要有足夠的可靠性，煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的電源都需要選用雙回獨(dú)立的電源線路，并且在其電源線路中不能分接上任何負(fù)荷。(2)安全性必須要能夠完全達(dá)標(biāo)，其運(yùn)用的技術(shù)手段一定要具備防止觸電，過(guò)電流和過(guò)負(fù)荷保護(hù)，還有防爆等，并且要擬定出合適的管理方案。(3)供電系統(tǒng)的技術(shù)手段必須合理，電壓的上下偏差不可以超出額定值的百分之五到百分之七，頻率的偏差也不能超過(guò)零點(diǎn)二到零點(diǎn)五赫茲，在此基礎(chǔ)上，供電系統(tǒng)的功率因數(shù)也必須要達(dá)到零點(diǎn)九以上。(4)供電系統(tǒng)必須滿足其經(jīng)濟(jì)性，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要盡可能地達(dá)到操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜還有運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的資金不能太貴。

2.1.2 機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用于煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)中

煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)用了機(jī)電一體化技術(shù)之后，今后的智能化供電系統(tǒng)被要求能夠達(dá)到下面的七個(gè)功效。

(1)在供電系統(tǒng)處在配置狀態(tài)的時(shí)候，其能夠全面掌控全部煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)所參加電力供給的相關(guān)設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

(2)能夠在一次接線圖狀態(tài)下，以煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)變電站系統(tǒng)接線方案為基礎(chǔ)，對(duì)供電系統(tǒng)所能夠控制到的全部設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和消息每時(shí)每刻都做出準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)收集。

(3)能夠在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，對(duì)煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠控制到的外部數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)量信息等數(shù)據(jù)做出全面的收集，然后再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)，把系統(tǒng)所收集到的訊息和數(shù)據(jù)全都傳輸?shù)奖O(jiān)制系統(tǒng)里并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。最后再把處理完成的數(shù)據(jù)和訊息錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)里面，完成數(shù)據(jù)庫(kù)的更新之后再將其內(nèi)容顯示到系統(tǒng)的操作界面里。

(4)在監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，能夠把供電系統(tǒng)正常運(yùn)作所需要具備的各類(lèi)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)以圖片、影像、文字或者報(bào)表等各種方式分別展示出來(lái)，進(jìn)而讓系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)做出全方面的正確判斷。

(5)在系統(tǒng)觸發(fā)警報(bào)的時(shí)候，要求供電系統(tǒng)能夠在各種系統(tǒng)發(fā)生異常的時(shí)候，比如斷路器錯(cuò)位、電路短路、電壓異常導(dǎo)致線路跳閘、變壓器異常等問(wèn)題出現(xiàn)的時(shí)候，系統(tǒng)能夠及時(shí)地做出保護(hù)措施，并且在操作界面發(fā)出警報(bào)，讓維修人員盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題然后將其解決，預(yù)防過(guò)晚發(fā)現(xiàn)故障而導(dǎo)致生產(chǎn)線中斷使得企業(yè)利益受到損失。

(6)能夠在系統(tǒng)運(yùn)作的時(shí)候，將整個(gè)生產(chǎn)線受到電力供給的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況做好充足的記錄，所有發(fā)生的事件和運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題都能做好收集，并將這些記錄主動(dòng)進(jìn)行打印和儲(chǔ)存，從而讓管理工作能夠進(jìn)行得更加順利和有效。

(7)在關(guān)閉并鎖住了人工操作模式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將所有相對(duì)應(yīng)的人工操作功能充分關(guān)閉并上鎖。從而讓供電系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中能夠盡可能避免由于人為操控而出現(xiàn)的一些不可抗因素的產(chǎn)生，促使供電系統(tǒng)能夠高效正常的進(jìn)行電力供給，電力設(shè)備也能夠順利地運(yùn)行。

2.1.3 自動(dòng)化技術(shù)融入煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

煤礦機(jī)電供電系統(tǒng)想要融入機(jī)電一體化技術(shù)所面臨的最為主要的難題就是對(duì)監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)方案。我們立于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方面來(lái)看的話，監(jiān)控分站總的來(lái)說(shuō)包含了光電轉(zhuǎn)換器設(shè)施、嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)施還有通信協(xié)議轉(zhuǎn)化器設(shè)施等之類(lèi)的外圍設(shè)施。監(jiān)控分站得不斷反復(fù)地收集實(shí)時(shí)監(jiān)控單元中相關(guān)的數(shù)據(jù)和問(wèn)題并且對(duì)這些數(shù)據(jù)和問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，然后要把處理完成的數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)換成為OPC服務(wù)器所可以進(jìn)行識(shí)別的對(duì)應(yīng)格式。再接著要利用OPC服務(wù)器所具備的功能，來(lái)對(duì)主站的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和傳輸。并且在監(jiān)控分站的供電系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，監(jiān)控分站所運(yùn)用的管理和操作系統(tǒng)應(yīng)該要選取綜合穩(wěn)定性能更為優(yōu)越的XP系統(tǒng)?？墒窃谲浖_(kāi)發(fā)的選擇過(guò)程中，又要以VC++6.0作為基礎(chǔ)工具，結(jié)合OPC服務(wù)器的同臺(tái)鏈接庫(kù)還有Active X的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。并且要在實(shí)際的運(yùn)用途中，把COM口用作載體，以此進(jìn)行分站監(jiān)控程序以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元反復(fù)地運(yùn)作與數(shù)據(jù)訊息方面的傳輸。并且在COM口還可以對(duì)供電系統(tǒng)主站做出傳輸數(shù)據(jù)的情況下，分站監(jiān)控程序和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元兩者互相的數(shù)據(jù)流通是通過(guò)Active X串行通信控件技術(shù)才能夠順利完成的。

2.2 在機(jī)電一體化技術(shù)的智能制造中對(duì)于PLC技術(shù)的運(yùn)用

2.2.1 PLC技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

PLC技術(shù)在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)屬于可以進(jìn)行編程的一種控制器裝置。專(zhuān)業(yè)科研人員經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用，將其邏輯運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化，用這樣的方式來(lái)不斷提高PLC技術(shù)發(fā)展水平。與此同時(shí)PLC技術(shù)也可以幫助各個(gè)系統(tǒng)對(duì)相對(duì)的機(jī)械的日常運(yùn)作進(jìn)行控制，從而來(lái)提升和加速真?zhèn)€社會(huì)的發(fā)展水平。

2.2.2 PLC技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)中的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

在當(dāng)今社會(huì)PLC技術(shù)的水平發(fā)展越來(lái)越成熟。正因如此許多不同行業(yè)也都把PLC技術(shù)不斷的融入到了其自己的控制管理系統(tǒng)里面，而且還獲得了不錯(cuò)的進(jìn)展和成就。PLC技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，例如：(1)PLC技術(shù)具備非常好的抗干擾性。現(xiàn)如今科研人員對(duì)于自己的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力都在不斷提升，這也使得PLC技術(shù)得到了更好更有效的不斷優(yōu)化。(2)PLC技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用性相比其他技術(shù)來(lái)說(shuō)是比較優(yōu)越的?，F(xiàn)在，科研人員也在不停的提升系統(tǒng)的功能檢查能力，更新以及提高其對(duì)于各類(lèi)數(shù)據(jù)的處理能力。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，我們完全能夠把PLC技術(shù)合理運(yùn)用到各種設(shè)備中去，用PLC技術(shù)來(lái)提高各個(gè)設(shè)備的性能。(3)PLC技術(shù)可以使我們機(jī)電一體化的進(jìn)程進(jìn)行加速。因?yàn)镻LC技術(shù)的性能從整體來(lái)說(shuō)是比較不錯(cuò)的，其在各個(gè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)對(duì)于不同的環(huán)境適用性也是很高的。所以能夠把這一項(xiàng)技術(shù)更加完善的運(yùn)用到機(jī)電一體化技術(shù)中去，從而能夠進(jìn)一步保證機(jī)電一體化智能制造的水平能夠得到更好發(fā)展。(4)PLC技術(shù)其具備自我檢查功能。以前如果設(shè)備出現(xiàn)了什么問(wèn)題，是需要得到維修人員根據(jù)設(shè)備狀況進(jìn)行檢查得出反應(yīng)進(jìn)行維修?，F(xiàn)在如果設(shè)備出現(xiàn)了故障，那么它會(huì)自己主動(dòng)發(fā)出警報(bào)，從而能夠吸引我們的關(guān)注。

2.2.3 PLC技術(shù)在機(jī)電一體化技術(shù)智能制造中的應(yīng)用前景

PLC技術(shù)在目前跟其他智能自動(dòng)化技術(shù)相比，PLC技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)就是在于它更加成熟、更加可靠，并且能夠在更大范圍內(nèi)合理應(yīng)用。在某一種程度上，我們說(shuō)它是智能自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的先鋒技術(shù)也不為過(guò)。就目前而言，在智能自動(dòng)化控制這一領(lǐng)域研究得出，PLC技術(shù)想要得到更進(jìn)一步的完善和發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于它來(lái)說(shuō)就是非常重要的一種支撐。并且要以小型化、智能化還有相關(guān)設(shè)備的信息儲(chǔ)存量當(dāng)做最為重要的研究方向?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)前環(huán)境下機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，能夠使PLC技術(shù)智能化發(fā)展得到很大提升，從而讓智能自動(dòng)化設(shè)備難易程度最大化減少，需要人類(lèi)去操控判定的量變得更少，這樣可以更大節(jié)約人力資源，并且減少人為參與也可以減少人為失誤。如今計(jì)算機(jī)小型化對(duì)PLC的計(jì)算能力和它對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的處理速度都得到了大幅提升，這樣使得PLC技術(shù)處理各類(lèi)數(shù)據(jù)的能力和反應(yīng)速度能夠在目前基礎(chǔ)上進(jìn)行巨大增漲。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)于內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用主要是利用微電子技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床和爐窯等設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和改造。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)行業(yè)受到技術(shù)上的限制，對(duì)于熔煉溫度和化學(xué)成分以及機(jī)加工的精確度都沒(méi)辦法做到精細(xì)的掌控。而現(xiàn)如今通過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)中的微電子技術(shù)和相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)裝備，能夠讓內(nèi)燃機(jī)設(shè)備能夠被改造得更加完善、更加智能化。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合本文對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)的分析，和對(duì)其在煤礦機(jī)電智能供電系統(tǒng)的應(yīng)用，以及其對(duì)于PLC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景的研究，我們能夠看出現(xiàn)如今機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)以及科技研發(fā)進(jìn)步都有著不可取代的作用，將其在現(xiàn)代化市場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行充分的研究和發(fā)掘能夠幫助我國(guó)的綜合科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)獲得極大的促進(jìn)效果。