機電一體化技術在工程機械中的應用

劉宗寶

（中交第三航務工程局有限公司，浙江寧波，315000）

機電一體化技術在工程機械中的應用

劉宗寶

（中交第三航務工程局有限公司，浙江寧波，315000）

為了促進機電一體化在工程機械中得以更加廣泛應用，本文首先基于我國機電一體化的發展歷程，總結了機械工程領域中先進技術的應用。其次，簡要闡述了針對機械工程領域推進機電一體化技術深度應用的思考。最后，探討了未來機電一體化設備的發展趨勢。本文觀點表明，隨著我國科學技術的不斷發展，機械工程在機電一體化技術的推動下將取得更大進步。

機電一體化；科學技術；機械工程

引言

機電一體化是機械、電子、計算機、自動控制等技術的融合［1］。從技術發展歷程看，機電一體化經歷了機械制圖、CAD/CAM、機械設計、機械制造、信息技術應用、可編程控制器PLC控制技術、液壓與氣壓傳動、數控技術應用、監控與測試技術等階段，直到現階段的機械設備自動化、電子化乃至智能化［2-3］。

當前，機電一體化已經發展為系統工程。設計上，要從總體應用領域出發，以需求為導向，以系統工程的思維，做好機電一體化的頂層設計。在機電一體化系統建設中，要秉承安全性、易操作、易控制、高強度等原則。本文探討了我國機電一體化發展歷程，對其在機械工程中的應用進行了研究。

1 機電一體化發展歷程

我國工業化起步較晚，但是在改革開放初期，我國大力推動工業化發展，將我國從農業大國邁向工業大國確定為發展目標以來，工業自動化發展進展迅速，國家工業化進程達到了預期水平。

隨著我國企業更加重視信息與通信技術的研發，信息技術、信息化系統建設與深度應用不斷前進，信息、控制、通信、軟件工程等技術不斷融合，“機電一體化”進程為我國機械行業注入發展動力［4，5］。

當前“機電一體化”正在向著綠色、智能、安全方向發展，其涵蓋的領域越來越廣，對國家工業現代化進程影響也越來越大。隨著應用成效逐漸顯露，我國對“機電一體化”技術的研究也更加深入。機電一體化已經成為各大高校的熱門專業，通過高等教育來培養更加優秀的行業開發與應用人才。對于機電一體化的重視程度一直未被減弱，而且在發展過程中不斷融入新科技，讓其滿足科學技術的發展要求。我國對機電一體化的定義為機械工程技術和產品的結合，在實際工作中相關人員要根據具體需求投入新的技術實現技術和產品的發展。

現在的工業發展中離不開機電一體化技術，為了滿足工業發展需求，機電一體化技術也在不斷融入新的技術。在不斷提升與完善的過程中，機電一體化技術的作用更加顯著，機械工程的發展也愈發離不開它的支持，兩者呈現相輔相成的狀態。

2 先進技術應用探討

2.1技術自動化改造

機械工程是現代化經濟發展的領導者，也是機電一體化的雛形，以機械工程的技術經驗為基礎，經過不斷研究，從而衍生出了機電一體化技術。在過去，機械本體技術存在水平低下，準確度低等缺點，然而隨著技術的不斷改善，目前應用的機械本體技術已經克服了這些缺點。盡管如此，我們仍不能懈怠，而應繼續提高其質量、精度，以及整體性能。在改善方面，我們可以采用其他原材料，例如新型合成材料性能更加良好，具有傳統材料所不具有的優點。同時可以提高機械工程材料的利用率，避免浪費。

2.2電子信息技術

經濟發展與科學技術研究都進入了電子信息時代，所以機電一體化技術也需要融入電子信息技術，兩者結合之后可以促進機械工程的發展。電子信息技術主要是將外部機械化信息轉化為電子信息，并且進一步處理，使機械和信息合二為一。電子信息技術的進步是需要技術和設備共同發展的，為此我們必須不斷更新電子設備系統，改進信息技術，使其可靠性和精確性有所提升，更好為機械工程服務。

2.3感應技術和軟件管理技術

感應技術和軟件管理技術進入機電一體化技術的時間比較晚，但是其作用并不會因此減弱。這二者從開始投入使用到今天，對機械工程發展有著不可或缺的作用。為了使機電一體化技術發展，我們必須從方方面面入手。感應技術又稱傳感技術，主要作用是以其高度的靈敏性和精確度幫助信息傳導，提高該技術的重點是防止外界環境的干擾，使信息傳導更加準確。軟件管理技術是與軟件和硬件相協調的技術，軟件的研發是十分消耗資金的，為了使得機電一體化技術在機械工程中的應用性價比更高，我們必須加強對軟件的管理。定期維護軟件系統，使軟件更加標準化和穩定化，使其更好服務于機械工程。

3 機電一體化系統發展趨勢

3.1自動化強度越來越高

自動化發展是我國現階段所有技術發展的主要方向，機電一體化技術也不例外。自動化發展是大趨勢，能夠幫助機械工程現代化進程的發展［6，7］。自動化使得工程機械能夠聽從主體的指揮，在沒有工作人員的控制下也能夠正常運行，當出現突發情況時，工程機械能夠將各個開關斷開，自動停止工作，其保護系統也是一種自動分配系統。自動分配系統是工程機械可以自行處理其內部結構，并且將各個系統分開運行，彼此之間不影響而且保持一定的規律性的系統，要經過系統的主體進行控制，主體系統對各個子系統的信息進行處理。自動化的這一發展對工程機械的安全運行來說是十分有利的，可以避免部分因素而影響整體的情況發生。

3.2系統化、協同力度更強

整體化發展也稱作系統發展，也就是機械工程技術的全方位進步，這一進步主要是在機電一體化技術全面進步的情況下出現的。機電一體化技術在智能技術的控制下接受精確的信息，掌握整個系統的工作狀態。整體化智能發展需要信息技術的支持，因此在未來信息技術不斷提高的條件下，機電工程一體化技術的全息系統化方向是主要發展趨勢。另外，作為自動化技術中的光機電一體化技術也是主要發展趨勢之一，它主要是將光學技術融合進來，并且充分利用其特點改善傳感系統的靈敏性和精確度同時是電子信息的處理技術有所發展，這對機電工程一體化技術來說是十分重要的，它既提高了該技術，又能夠在很大程度上節約能源。

3.3網絡上互聯互操作成為可能

任何一項技術在發展的道路上都需要經過細化研究的考驗，機電一體化技術也不例外，同時也是對研究人員的考驗。細致化發展的主要工作就是將機電一體化中的各個模塊分開發展，由于機電一體化的產品越來越多，需要我們將其生產商和生產的產品進行細致劃分，這樣能夠使機電一體化技術更加深入到工程機械中去，并且細致地了解工程機械特點，使不同的工程機械可以有其自己的發展軌道。

3.4智能化發展勢不可當

智能化要求信息技術根據外部情況和要求進行相應的調整。智能化發展是現代技術的發展要求，尤其是在信息一體化發展過程中，其信息量的承載越來越大，這就需要信息技術智能化來解決。智能化的信息技術可以有效地處理各個信息，并且將處理的結果傳達到各個系統中，使系統聽從主體指揮正常工作。

4 機電一體化系統在工程機械中應用案例

我國的工程機械依靠機電一體化技術加快了發展腳步，從而對整個工業發展領域的改革都會起到促進作用，那么就需要更加謹慎科學地研究機械一體化技術，合理規劃其未來的應用方向，以幫助和指引我國工業發展。為使機電一體化技術能夠更好地推動工程機械的發展，筆者對該技術在機械工程領域的應用進行探討與研究。

圖1　C6140普通車床結構布局

4.1電子監控應用

機械工程中的電子監控主要通過機電一體化技術進行工作，控制方位覆蓋了操作系統、處理設備以及加工機械等，這些系統若出現任何問題，都會在電子監控中反映出來，工作人員可以根據其反映情況對具體部分進行維修［8］。該系統在很大程度上降低了機械工程意外事故的發生，同時提高了檢修人員的工作效率，簡約了機械工廠的資金消耗。另外電子監控可以檢測各個系統的工作狀態，并且將各個情況如實傳達到機電一體化的主體部分，使主體能夠根據工作情況對下面的各個系統發出正確指令。

4.2節能系統應用在過去，機電一體化系統應用的能量主要來源于柴油機的供給，在此過程中浪費了很多不必要的能量，同時產生了廢氣，排放到空氣中，加劇了我國環境的惡化。為了解決這一問題，我們在機電一體化系統中加入電子控制系統，使柴油機的工作效率更高，減少燃燒原料的浪費，而且還能夠降低廢氣的排放量，這對機電一體化來說是一舉兩得的。根據資料顯示，目前我國使用的機電一體化柴油機的供給效率可以達到97%，原材料的節約率達到22%。

4.3自動化應用

工程機械在采用自動化應用之前，基本靠人工操作，存在很多不安全因素，而應用自動化之后，可有效提高安全操作系數。自動化可以使工程機械在無人操控的情況下進行工作，其主體部分還可根據系統的工作情況發出相關指令，以調整整個系統。機電一體化的自動化能夠精確傳輸數據，使信息處理準確性更高，同時降低了人為錯誤，提高了工作效率。例如，在工程機械生產精密零件過程中，需要高度控制零件的各個參數，使用機電工程一體化系統可以使零件更加精密，自動化系統能夠根據設定的參數進行零件的制造，而且可以有效的檢測出不合格的產品，明顯提高產品的質量；在汽車生產中，生產商要求高度的穩定系數和安全性能，工作人員就可以將所要求的系數記錄在機電一體化裝置中，通過機電一體化中的監控系統和信息處理系統設置好正確的參數，并將此傳遞給工作設備，以提高產品的質量和安全穩定性。

4.4智能型模式應用

我國計算機技術在近幾年有了很大的進步，使得智能化技術也能得以更加深入研究。機電一體化逐漸走向智能化，將極為顯著地提升工作效率，并能夠打破固有模式的生產局限，進行大規模、高質量產出，有效降低了對人力物力的投入，對優化資源結構配置有很大的作用。智能化除了能夠應用于機械生產設備中，還可應用于時下最火爆、最先進的機器人研究領域，讓機器人研究能夠更加人性化、更加貼近于人類智慧，為人類生活更好服務。現今，國內在機器人領域的開發與應用還不夠普遍，所能應用的領域僅僅是少數的服務行業，使用機器人的營銷效應遠遠超出機器人所能提供的智能服務。相信隨著我國機電一體化技術智能化的發展，機器人領域定會有長足的進步，賦予機器人更多、更好、更新、更人性的功能與科技，以達到造福于人類的目的。

4.5環保型模式應用

機電一體化技術在環保化方面的發展中，會讓自然界中的資源能被更加合理的開發，能有效促進人類社會的發展的進程。但隨著資源減少速度的迅速提升，自然環境的變化速度也會隨之加快。近幾年，構建人與自然的和諧關系成為國內外專家學者的一致呼聲，在不遠的未來，低碳環保、可再生資源會成為各領域共同追求的目標。此種改變將會影響到人們生活的許多方面，例如環保低耗的生產過程，可回收可分解可再利用的環保產品等，從根本上讓資源的利用率得到提升，最大限度減少對環境以及不可再生資源的消耗與影響，并努力保證對既有資源的高利用率與高轉化率。日后，產品從整體上會逐漸做到以下幾個要求：第一，資源利用率先比提升；第二，杜絕對環境的污染；第三，對資源進行二次使用。機電一體化技術環保化發展將促進我國經濟發展模式的有一次升華重組，對未來環保經濟的持續發展鋪墊了基石。

4.6網絡型模式應用

現階段，全球經濟一體化形勢發展迅速且不可逆轉，人們通過網絡可以第一時間了解想要的市場信息，最新的技術發展方向，最新的國家政策與相關規定等。因為網絡技術是當今科學技術發展中速度最快的，為人們的生活和工作提供了效率保障，減少了很大的勞動量。由此，機電一體化技術也將投身于網絡化發展的浪潮中，通過網絡了解國內外在技術領域的最新動向與研究成果，專家學者們也可以實現無國界、跨時空的交流和討論，打破技術壟斷，實現資源最優配比，共同推進人類文明向前發展。

5 結束語

機械工程是我國發展的主要行業，機械工程領域中涉及到多種技術，對機械工程發展都起著一定的作用，機電一體化具備的優點也在不斷地被挖掘。本文只是筆者的簡要總結加個人拙見，希望本文的研究能夠為相關工作人員提供思考，相信隨著我國科學技術的不斷發展，機械工程在機電一體化技術的推動下將取得更大的進步。

［1］劉偉. 機電一體化技術的主要內容［J］. 科技發展， 2013（21）.

［2］陳軍宇. 機械工程中技術應用［J］. 工業期刊， 2014（8）.

［3］鐘燕林. 經濟全球化背景下機械工程的發展［N］. 工業發展報，2016（9）.

［4］鄭寒松. 淺析機電一體化技術的應用［J］. 河北機械制造， 2014，24-39.

［5］邵志陽. 探究機電一體化的發展趨勢［J］. 科技創新期刊， 2013，10-12.

［6］焦亮. 如何加快機電一體化進程［J］. 遼寧工業大學， 2012， 25-29.

［7］丁子峰. 機電一體化技術的發展和應用［N］. 河南晚報，2015（21）.

［8］楊瑜. 機電一體化中自動化的發展［J］. 自動化科技， 2012， 76.

Application of Mechanical and Electrical Integration Technology in Engineering Machinery

Zongbao Liu
（CCCC Third Harbor Engineering Co.， Ltd.， Ningbo， Zhejiang， 315000， China）

In order to promote a wider application of mechanical and electrical integration in engineering machinery， this paper bases on the development of China's mechanical and electrical integration process，as to conclude the applications of advanced technology in the field of mechanical engineering. Also， ideas on the deep applications of mechanical and electrical integration promoted by the field of mechanical engineering are briefly elaborated. Finally， the development trend of future devices of mechanical and electrical integration is discussed. The opinion of this paper implies that， under the promotion of mechanical and electrical integration， mechanical engineering will obtain greater progress with the increasing development of science and technology in China.

Mechanical and Electrical Integration； Science and Technology； Mechanical Engineering

TU74

A

2095-8412 （2016） 04-827-04

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.067

劉宗寶（1980-），男，工程師，研究方向：施工機械機電一體化。E-mail: 2382990218@qq.com