探討機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用

蔣良

（泰聲電力建設(shè)有限公司，浙江 溫州 325000）

機(jī)械電子與各行各業(yè)存在千絲萬(wàn)縷的關(guān)聯(lián)，為全面推動(dòng)我國(guó)機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)將節(jié)能控制理念融入到機(jī)械電子工程發(fā)展過(guò)程中，持續(xù)優(yōu)化機(jī)電體系，提高機(jī)械電子設(shè)施運(yùn)行效果及節(jié)能環(huán)保效益，減少資源損耗，使機(jī)械電子設(shè)施不僅可助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還可通過(guò)降低資源消耗而控制產(chǎn)業(yè)成本，以機(jī)械電子節(jié)能控制為手段全方位促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展。

1 機(jī)械電子節(jié)能控制的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

節(jié)能環(huán)保、智能高效等理念現(xiàn)已深入人心，成為新時(shí)代各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，對(duì)于機(jī)械電子工程而言，同樣可引入節(jié)能控制技術(shù)，優(yōu)化調(diào)整原有機(jī)電設(shè)施控制系統(tǒng)，通過(guò)增強(qiáng)控制效果及設(shè)備運(yùn)行能力而降低資源損耗，提高節(jié)能效益。為更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子節(jié)能控制效果，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1.1 重視運(yùn)行耗能

機(jī)械電子設(shè)施在運(yùn)行期間不可避免地存在機(jī)械能量消耗問(wèn)題，能量按照機(jī)械電子設(shè)施運(yùn)行程序完成傳遞、轉(zhuǎn)化、做工，以能量為支撐驅(qū)動(dòng)機(jī)械電子設(shè)備的運(yùn)行。從這一角度來(lái)看，機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行期間的能量損耗控制是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的關(guān)鍵。結(jié)合常規(guī)性機(jī)械電子設(shè)備柴油發(fā)電機(jī)展開分析，該發(fā)電機(jī)設(shè)備以柴油為能源動(dòng)力，當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，柴油能源則會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生能量，能源進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)著機(jī)械設(shè)備運(yùn)行，并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在部分柴油工程機(jī)械設(shè)備內(nèi)設(shè)有液壓水泵，該類設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，柴油同樣作為能源而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從化學(xué)能逐漸轉(zhuǎn)化成液壓能，能量轉(zhuǎn)化嚴(yán)格遵守守恒定律，因此，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子設(shè)備節(jié)能，需盡可能降低設(shè)備運(yùn)行期間的能量損耗，對(duì)流量、壓力、功率等關(guān)鍵參數(shù)嚴(yán)格設(shè)置，盡可能提高能量轉(zhuǎn)換率，繼而使機(jī)械電子設(shè)備更高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述分析中，液壓水泵、柴油機(jī)均屬于機(jī)械電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化的重要裝置，二者分別扮演著能量需求者、能量供應(yīng)者的角色，在實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子設(shè)備節(jié)能過(guò)程中，需對(duì)做功極限、轉(zhuǎn)速感應(yīng)情況進(jìn)行設(shè)置，并運(yùn)用節(jié)能控制技術(shù)調(diào)節(jié)控制液壓水泵、柴油機(jī)在能量轉(zhuǎn)換做功期間的能量消耗，均衡兩者之間的供需關(guān)系，通過(guò)減少能量損失而促進(jìn)節(jié)能控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.2 優(yōu)化運(yùn)行效率

機(jī)械電子設(shè)備的運(yùn)行效率越高，則產(chǎn)生的能量損耗越低，因此，將節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電子中時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行效率的重視，對(duì)機(jī)械電子設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，基于實(shí)際數(shù)據(jù)信息對(duì)機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能控制能量損耗量，使機(jī)械電子設(shè)備能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成做功。因此，在機(jī)械電子設(shè)備實(shí)際運(yùn)行期間，應(yīng)做好運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集歸檔，以便后續(xù)查看利用，為機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行效率的優(yōu)化提供良好依據(jù)。

1.3 統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)

為便于機(jī)械電子節(jié)能控制局面的實(shí)現(xiàn)，在節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)機(jī)械電子設(shè)備現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、具體用途、參數(shù)指標(biāo)向科學(xué)制定技能控制技術(shù)，并注意均衡節(jié)能控制目標(biāo)與機(jī)械電子工程間的關(guān)系，并從不同角度統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)，從軟件、硬件兩個(gè)方面同時(shí)推進(jìn)機(jī)械電子設(shè)備的節(jié)能控制優(yōu)化，防止出現(xiàn)“一條腿走路”的情況。若機(jī)械電子設(shè)備節(jié)能目標(biāo)尚未達(dá)成一致，則將導(dǎo)致節(jié)能控制措施未融入機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中，由目標(biāo)沖突發(fā)展為運(yùn)行沖突，甚至都引發(fā)機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行內(nèi)耗情況，因此，為保障節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用效果，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子節(jié)能控制目標(biāo)的統(tǒng)一。

1.4 做好動(dòng)態(tài)匹配

機(jī)械電子設(shè)備完成設(shè)計(jì)制造后，其運(yùn)行模式基本固定，但設(shè)備用途、運(yùn)行環(huán)境處在差異，這就導(dǎo)致機(jī)械電子設(shè)備即使在固定運(yùn)行模式下仍可表現(xiàn)為不同效果，因此，為提高節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用效果，應(yīng)做好動(dòng)態(tài)匹配，即加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況的重視程度，基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)能控制措施，以此最大限度地提高節(jié)能控制技術(shù)在機(jī)械電子中的應(yīng)用效果。動(dòng)態(tài)匹配調(diào)整的實(shí)現(xiàn)是建立在龐大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上的，因此，為更好地通過(guò)動(dòng)態(tài)匹配提高機(jī)械電子節(jié)能控制效果，應(yīng)注意解決設(shè)備實(shí)施控制問(wèn)題。

1.5 增設(shè)節(jié)能評(píng)價(jià)

為了解機(jī)械電子節(jié)能控制效果，在應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)時(shí)可引入評(píng)價(jià)體系，根據(jù)設(shè)備具體情況設(shè)定節(jié)能控制評(píng)價(jià)指標(biāo)，使節(jié)能控制效果能夠直觀性呈現(xiàn)出來(lái)。評(píng)價(jià)體系的設(shè)置能夠?qū)?jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用起到一定的監(jiān)督效果，還有助于技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械電子設(shè)備潛在問(wèn)題，便于及時(shí)遏制潛在問(wèn)題的發(fā)生。由此可見，將節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電子中時(shí)，增設(shè)構(gòu)建行之有效的節(jié)能評(píng)價(jià)體系是更加科學(xué)的。

2 節(jié)能控制技術(shù)在機(jī)械電子中的應(yīng)用分析

2.1 全電控節(jié)能管控技術(shù)

全電控節(jié)能管控技術(shù)是指立足于機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行全流程進(jìn)行節(jié)能控制優(yōu)化的技術(shù)，要求技術(shù)人員全方位了解設(shè)備運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行流程、運(yùn)行環(huán)境等，通過(guò)對(duì)設(shè)備的整體性調(diào)節(jié)優(yōu)化為提高其運(yùn)行效率，繼而促進(jìn)節(jié)能控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。以噴油柴油機(jī)為例，在進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，可引入全電控節(jié)能管控技術(shù)，采用電控的方式調(diào)節(jié)機(jī)電液比例，并對(duì)液壓泵裝置進(jìn)行全流程控制，以此加強(qiáng)對(duì)液壓泵裝置的控制效果，使柴油機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。電控是節(jié)能控制機(jī)械電子的主要方式，該技術(shù)具體應(yīng)用期間，可與PLC等智能控制系統(tǒng)達(dá)成聯(lián)動(dòng)，對(duì)機(jī)械電子內(nèi)部關(guān)鍵數(shù)據(jù)精細(xì)化控制。PLC系統(tǒng)可借助通信聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)接不同機(jī)械電子設(shè)備及其關(guān)鍵儀表，使機(jī)械電子設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況可直觀顯示到PLC系統(tǒng)平臺(tái)界面內(nèi)，以此即可解決設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集難題，為節(jié)能控制動(dòng)態(tài)匹配調(diào)整提供良好支撐。

2.2 電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)

有效功率與油耗（能源消耗量）的比值可作為機(jī)械電子節(jié)能效果，此外，還可運(yùn)用對(duì)外有效功/（作業(yè)時(shí)間×油耗）這一關(guān)系式代表節(jié)能效果，但無(wú)論按照何種計(jì)算方式，功率均為影響節(jié)能效果的重要指標(biāo)，因此，必須重視功率管控工作，以功率為突破口強(qiáng)化機(jī)械電子節(jié)能控制效果。

為確保節(jié)能控制技術(shù)可在不同機(jī)械電子工程環(huán)境下順利應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用要點(diǎn)配置智能化管控系統(tǒng)，借助管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)手段的整合，轉(zhuǎn)變以往的機(jī)械電子設(shè)備管控模式，采用工況劃分等方式完善優(yōu)化機(jī)械電子設(shè)備裝置。除此之外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)械操作性能的重視，基于操作性能構(gòu)建行之有效的操作體系，借助流暢的操作體系連接系統(tǒng)的執(zhí)行層與控制層，以此搭建一個(gè)完整可靠的節(jié)能控制體系。

當(dāng)機(jī)械電子設(shè)備投入工作運(yùn)行狀態(tài)后，可依托電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)整體化管理能量，采用分割式管理辦法對(duì)設(shè)備內(nèi)部能量進(jìn)行優(yōu)化配置，繼而使機(jī)械電子設(shè)備能量可得到最大限度的應(yīng)用，通過(guò)優(yōu)化能量分配利用而保障機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行效率，減少能量損耗，促進(jìn)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行期間，技術(shù)人員可基于電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)設(shè)置設(shè)備節(jié)能目標(biāo)，從運(yùn)行協(xié)調(diào)、作業(yè)效率、任務(wù)執(zhí)行情況等不同方面全面推進(jìn)機(jī)械電子節(jié)能控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代化時(shí)代背景下，機(jī)械電子產(chǎn)業(yè)的智能化、信息化程度逐步提高，在提高機(jī)械電子技能控制效果時(shí)，構(gòu)建與機(jī)械電子設(shè)備相匹配的節(jié)能控制系統(tǒng)是較為必要的。電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)顯著，其一，能夠統(tǒng)一機(jī)械電子節(jié)能目標(biāo)，并可對(duì)機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部不同裝置部件下達(dá)一致性節(jié)能控制指令。其二，機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部零構(gòu)件裝置對(duì)節(jié)能措施的應(yīng)用情況存在差異，而借助管控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)突出零構(gòu)件裝置的運(yùn)行參數(shù)差異，有助于技術(shù)人員有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)能控制。

2.3 分布式節(jié)能管控技術(shù)

節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過(guò)程中，可引入分布式管理方式，構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，按照機(jī)械電子設(shè)備常用樣式進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，如分為功率系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，各系統(tǒng)主要用于執(zhí)行不同的節(jié)能控制任務(wù)。其中功率系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)機(jī)械電子設(shè)備實(shí)際運(yùn)行性能，力圖借助最少能量輸出最高功率，提高能量利用率；而液壓系統(tǒng)則用于保障機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使其可在提高節(jié)能控制效果的同時(shí)仍可順利完成設(shè)備作業(yè)任務(wù)。

從機(jī)械電子設(shè)備液壓系統(tǒng)角度來(lái)看，借助分布式節(jié)能控制系統(tǒng)可將壓力信息及時(shí)傳輸至機(jī)械電子設(shè)備指定零部件內(nèi)，通過(guò)此方式管控機(jī)械電子設(shè)備壓力數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步提高壓力控制效果，可及時(shí)更新信息傳輸方式，壓縮信息傳輸速度。結(jié)合信息實(shí)際傳輸情況來(lái)看，因機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部裝置銜接不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，導(dǎo)致壓力信息傳輸速度難以被良好壓縮，繼而使壓力信息無(wú)法第一時(shí)間傳輸給特定零部件，因此，為實(shí)現(xiàn)壓力傳輸效率提升目標(biāo)，需立足機(jī)械電子設(shè)備實(shí)際情況優(yōu)化其內(nèi)部裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓閥、液壓泵是影響機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵，基于該結(jié)構(gòu)，可借助分布式控制系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)相互獨(dú)立的控制器，用于管理機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部裝置，由此構(gòu)建了一個(gè)分散式控制結(jié)構(gòu)。

在該結(jié)構(gòu)中，控制器與系統(tǒng)之間采用總線連接，當(dāng)發(fā)出節(jié)能控制指令后，指令將會(huì)沿分布式總線傳輸給指定裝置。分布式總線結(jié)構(gòu)不僅可用于下達(dá)節(jié)能控制指令，機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部零部件裝置的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)同樣可傳輸給控制系統(tǒng)，以便于技術(shù)人員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整優(yōu)化機(jī)械電子設(shè)備零部件裝置運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的動(dòng)態(tài)匹配，繼而相應(yīng)地提高節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用效果。

為最大限度地發(fā)揮出分布式節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用情況，要求所構(gòu)建的控制系統(tǒng)功能完善。第一，按照機(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況劃分零部件系統(tǒng)（如上述提到的功率系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)）后，要求各系統(tǒng)均可獨(dú)立運(yùn)行，且控制系統(tǒng)所下達(dá)的運(yùn)行指令可快速傳輸至指定零部件裝置。第二，能夠?qū)C(jī)械電子設(shè)備內(nèi)部裝置零部件的運(yùn)行信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，全方位了解機(jī)械電子運(yùn)行狀態(tài)，防止某零部件運(yùn)行異常而直接影響整個(gè)機(jī)械電子的運(yùn)行情況。第三，分布式控制系統(tǒng)應(yīng)具備信息高效傳輸、異常及時(shí)處理的能力。按照上述功能標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的集成化管理與控制，在具體節(jié)能控制過(guò)程中，技術(shù)人員可根據(jù)機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行環(huán)境，針對(duì)內(nèi)部零部件裝置設(shè)計(jì)節(jié)能控制指標(biāo)，確認(rèn)該指標(biāo)可行性后，將節(jié)能控制指標(biāo)分別傳輸給機(jī)械電子內(nèi)部零部件裝置內(nèi)，當(dāng)各零部件系統(tǒng)控制器接收到節(jié)能控制指令后，其將會(huì)按照節(jié)能控制指令內(nèi)容執(zhí)行任務(wù)，以此強(qiáng)化對(duì)機(jī)械電子設(shè)備的控制。若機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)某零部件系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)已超過(guò)節(jié)能控制標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)及時(shí)發(fā)出警示，提醒技術(shù)人員進(jìn)行檢查核對(duì)，若發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題則及時(shí)遏制，若發(fā)現(xiàn)零部件裝置運(yùn)行良好，需結(jié)合實(shí)際情況調(diào)節(jié)節(jié)能控制指標(biāo)，確保節(jié)能控制指標(biāo)能夠符合機(jī)械電子設(shè)備實(shí)際情況。

3 機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

節(jié)能控制是機(jī)械電子工程適應(yīng)新時(shí)代背景、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，必須予以足夠重視。隨著機(jī)械電子工程的持續(xù)發(fā)展，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，零部件精密程度及數(shù)量類型均不斷提升，給節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用提出了更高要求。零部件數(shù)量類型的提升與精密程度的提高能夠加快零部件磨損，磨損問(wèn)題不僅可加大機(jī)械電子成本，還造成了能源浪費(fèi)。機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展需以問(wèn)題為導(dǎo)向，應(yīng)針對(duì)零部件磨損問(wèn)題進(jìn)行解決，深究零部件細(xì)節(jié)，盡可能降低磨損程度，以此減少因零部件磨損造成的額外能量損耗，延長(zhǎng)機(jī)械電子使用壽命。除上述發(fā)展趨勢(shì)外，機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)將會(huì)趨向集成化發(fā)展，整合多種節(jié)能控制技術(shù)構(gòu)建集成化控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)械電子進(jìn)行一體化節(jié)能控制，提高節(jié)能控制技術(shù)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用價(jià)值。結(jié)合現(xiàn)階段機(jī)械電子工程發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)前沿技術(shù)的重視，應(yīng)靈活運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)，如PLC控制系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等，旨在借助前沿技術(shù)提高機(jī)械電子運(yùn)行效率，繼而減少能源消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械電子實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過(guò)程中，需重視運(yùn)行耗能，對(duì)設(shè)備運(yùn)行效率進(jìn)行優(yōu)化，統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)，做好動(dòng)態(tài)匹配工作及節(jié)能控制評(píng)價(jià)工作，以此確保節(jié)能控制技術(shù)能夠得到良好應(yīng)用。而在技術(shù)具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)靈活應(yīng)用全電控節(jié)能管控技術(shù)、電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)、分布式節(jié)能管控技術(shù)，在多種技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，切實(shí)提高機(jī)械電子設(shè)備節(jié)能控制效果。