機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

寧寶鑫 劉財業(yè)

摘 要：機(jī)電一體化系統(tǒng)是科技不斷發(fā)展的產(chǎn)物。同時，它也是一 個比較復(fù)雜的技術(shù)。如今，其應(yīng)用范圍越來越廣。其中，需要與 機(jī)械工程進(jìn)行融合是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向之一，而且 其能夠有效拓展機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域。本文基于機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用展開論述。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;機(jī)械工程

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)在不斷的探究和發(fā)展當(dāng)中，目前機(jī)電一體化系統(tǒng)融入了很多的新技術(shù)也吸取了很多的經(jīng)驗，得到一定的發(fā)展，可以廣泛的適用于機(jī)械工程當(dāng)中。傳統(tǒng)的機(jī)械電氣化主要為人工操作，在操作當(dāng)中還存在一定的安全隱患，這就使得機(jī)械電器領(lǐng)域很少有工人能夠長久的堅持工作。機(jī)電一體化的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)機(jī)械電器的不足，完美的利用現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)機(jī)械電氣工程的自動化和半自動化，革新了機(jī)械工程領(lǐng)域的技術(shù)手段。

一、機(jī)電一體化的概述

機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械行業(yè)當(dāng)中的一門新技術(shù)，機(jī)電一體化是基于電子技術(shù)而發(fā)展起來，其將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)，現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備[1]。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機(jī)械設(shè)計》的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(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。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。

二、機(jī)電一體化系統(tǒng)的作用

（一）數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

目前我國工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)普遍使用數(shù)控設(shè)備，數(shù)控設(shè)備的核心技術(shù)是數(shù)控技術(shù)，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要應(yīng)用，標(biāo)志著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平。數(shù)控技術(shù)主要原理是利用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)將設(shè)備運行的流程，形成程序化的執(zhí)行文件，通過程序?qū)?shù)控設(shè)備進(jìn)行控制，按照程序流程設(shè)定的參數(shù)、指標(biāo)要求完成生產(chǎn)任務(wù)，在運行過程中，采集設(shè)備運行的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)信息反饋實現(xiàn)智能化控制，調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)，通過對信息進(jìn)行處理分析，可以不斷改善技術(shù)方案，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的不斷完善，確保設(shè)備運行的穩(wěn)定性。數(shù)控系統(tǒng)通過智能化程序設(shè)置工藝流程和參數(shù)，提高了智能化控制的時效性，提高了對生產(chǎn)加工過程的精準(zhǔn)控制，通過數(shù)控技術(shù)還可以提高不同設(shè)備之間的聯(lián)系，實現(xiàn)不同工序之間生產(chǎn)的連續(xù)性，從而實現(xiàn)產(chǎn)品全過程的自動化生產(chǎn)。

（二）實時的監(jiān)控技術(shù)

實時監(jiān)控技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的核心技術(shù)之一，是機(jī)械設(shè)備正常安全的重要保障。現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)通過信息通訊技術(shù)和電氣自動化技術(shù)的綜合運用，利用監(jiān)測元件實現(xiàn)了對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，并實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋到控制系統(tǒng)，智能化控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析下達(dá)處理信息，實現(xiàn)對設(shè)備運行的自動化控制。通過實時監(jiān)控技術(shù)確保了對生產(chǎn)過程的全面實時的智能化管理，保證設(shè)備安全運行，提高了設(shè)備生產(chǎn)精度，避免了安全事故發(fā)生。通過對設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測，起到很好的預(yù)警作用，減少事故的發(fā)生，為技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的故障信息，提高了維修的時效性。

（三）提高機(jī)械的工作效率

機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用效果體現(xiàn)最為明顯的就是提高了機(jī)械的工作效率，包括其安全性能以及工作質(zhì)量。因為機(jī)電一體化系統(tǒng)的使用使得機(jī)械工程實現(xiàn)了自動化或半自動化，減少了對勞動力的使用，減輕了工人的工作壓力，同時，通過自動化或半自動化設(shè)備的使用，在安全性能上也有很大程度的提升。另外，機(jī)械的精密程度也是有所提高的，尤其是涉及到使用材料時，在用量的控制上更為嚴(yán)格，所以也能夠提高工程質(zhì)量。總而言之，機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用有效地擺脫了人為控制所造成的束縛，實現(xiàn)了本質(zhì)上的進(jìn)步。

（四）節(jié)約所使用的能源

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一直存在能源浪費的情況，人為控制材料的使用難以保證不會出現(xiàn)失誤，長期以往，在資源浪費上表現(xiàn)得十分嚴(yán)重。現(xiàn)如今本來就存在資源短缺的問題，杜絕資源上的浪費就需要采取強(qiáng)制性手段。依靠人力難以高效完成，所以還是需要有控制系統(tǒng)對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效控制，實現(xiàn)自動化管理，能夠避免人為失誤。機(jī)電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)就在很大程度上改善了資源浪費的狀況，其中的電子控制技術(shù)效果十分顯著，在機(jī)械運轉(zhuǎn)的同時控制材料的添加，進(jìn)行量上的增多或減少。機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠通過機(jī)械耗能情況對能源的使用進(jìn)行控制，進(jìn)而避免造成資源上的浪費，提高了能源的利用效率。

（五）提升自動化水平

其實，所謂機(jī)電一體化就是對機(jī)電工程進(jìn)行技術(shù)革新。雖然，以前的一些機(jī)電一體化設(shè)備已經(jīng)具備自動的功能，但是其自動化的水平還是比較低的。而機(jī)電一體化就是要提升自動化水平。通過機(jī)電一體化的方式，能夠在最大程度上提高工作效率、降低生產(chǎn)成本。在面對一些突發(fā)的問題的時候，這項功能也能夠自主解決問題，讓機(jī)電設(shè)備的工作性能得到提升，這些都是以前的機(jī)電設(shè)備不能夠達(dá)到的。

三、機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的發(fā)展趨勢

（一）儀表監(jiān)控系統(tǒng)

儀表監(jiān)控可以準(zhǔn)確識別當(dāng)前機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)從而預(yù)防各種故障。傳統(tǒng)的儀表監(jiān)控有微處理器以及大規(guī)模集成電路等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一部分機(jī)械電子工程已經(jīng)使用可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)等較為先進(jìn)的儀表監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表，在可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)的科研基礎(chǔ)上研究人員又研制出了新一代儀表監(jiān)控系統(tǒng)如現(xiàn)場總線系統(tǒng)等。

（二）自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)

自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)能夠自動發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)過程中的危險操作并將其排除，同時自動化設(shè)備檢測系統(tǒng)還可以利用無損傷探傷法對機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行探傷以綜合分析其生產(chǎn)狀態(tài)以及故障發(fā)生率，從而在很大程度上提前排除了設(shè)備故障威脅，切實保障機(jī)電工程生產(chǎn)安全性。同時該系統(tǒng)還可以和設(shè)備故障報警系統(tǒng)共同使用，在設(shè)備發(fā)生安全事故時設(shè)備報警系統(tǒng)可以向工作人員發(fā)出警報并急停設(shè)備，大大降低了故障對于機(jī)械電子工程生產(chǎn)過程中的威脅。

（三）信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及可持續(xù)發(fā)展

社會各方面的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)下甚至未來一直會延續(xù)的主題之一，隨著信息革命的不斷發(fā)展與成熟，網(wǎng)絡(luò)科技的不斷完善，使可持續(xù)發(fā)展更加成為一個能夠?qū)崿F(xiàn)的現(xiàn)實。實現(xiàn)機(jī)電一體化的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，將可以優(yōu)化資源配置、提高工作效率與質(zhì)量，讓整個工作能夠更加穩(wěn)定。同時追求產(chǎn)品的綠色可持續(xù)發(fā)展理念，在保持甚至提高原有產(chǎn)品特性的情況下，讓產(chǎn)品能夠進(jìn)行一定的回收，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

四、結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械工程、電子技術(shù)、信息技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)綜合運用了起來，將其合理應(yīng)用于機(jī)械工程中，可以促使機(jī)械工程的現(xiàn)代化、信息化水平得到提升，同時也可以有效優(yōu)化和創(chuàng)新工程機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)方式與管理模式。在未來的發(fā)展中，人們將會日趨重視工程機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展，促使工程機(jī)械設(shè)備智能化發(fā)展目標(biāo)得到順利實現(xiàn)。

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