機電工程自動化技術應用探究

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摘要：筆者概述了機電工程自動化技術基本內容與應用價值，提出了機電工程自動化技術的應用路徑以及未來發展趨勢，以實現機械設備的優化與升級、系統結構與功能的完善與創新，進一步控制生產成本，提高生產效率，避免能源的過度消耗。

關鍵詞：機電工程；數控機床；智能生產；自動化技術

機電工程自動化技術主要能夠幫助機械加工環節不必過度依賴人工操作，利用電力驅動完成設備的自動運行，同時也可通過電子技術完成設備的智能啟停，實現對各項參數的及時調節。為了保證機電工程自動化技術的高效運用，筆者對機電工程自動化技術的基本內容、優勢與特點進行深入剖析。

1機電工程自動化技術分析

1.1基本內容

自動化技術是以互聯網以及通信技術作為應用基礎，通過將所有信息資源進行整合處理，實現無人干預便可對產品工藝參數完成智能調節的工作模式。隨著機電工程對自動化技術的高效運用，對生產系統中的軟件與硬件設施進行了一定程度的優化與升級。其中軟件系統需要依托服務器與網絡設施來使用，不同功能模塊分別負責各環節的控制與運行，能夠自動采集加工信息并完成在線存儲，幫助工作人員利用計算機更好地完成資源調配，實現資源的最大化運用。而硬件設施上也實現了數字化控制，能夠支持操作人員通過編程系統完成產品的加工制造[1]。

1.2應用價值

1）機電工程自動化技術大幅提升了生產效率，推動工業生產向現代化生產轉變，大量解放人力資源，通過自動生產指令、智能計算、單元模塊實現產品的統一加工與制造。同時操作人員也可以依照實際需求設定參數，最大可能地減小產品誤差。并且自動化技術能夠完成批量作業，實現投資資源的高效利用，促進經濟效益增長。2）機電工程自動化技術可以提高生產質量，一方面，工作人員可以運用機械設備進行安全風險的監測與評估，借助計算機系統與控制程序完成設備運行狀態的實時把控，進一步規范生產流程，充分發揮各項技術的應用價值。另一方面，自動化技術的檢測效率極高，可以自行分析各裝置的運行參數，通過上傳至數據庫進行標準值的比對，從而評估設備的使用壽命，判斷裝置是否存在故障，以此達到降低安全事故發生概率的目的[2]。

2機電工程自動化技術的應用路徑

2.1機械加工制造方面

在機械加工制造當中，自動化技術的主要表現形式為以下四種：1）智能化應用。與以往的加工模式相比，智能化技術可以實現加工制造的全過程調節與控制，自動識別系統運行過程中產生的數據、參數，完成應用系統的全方位檢測，并根據分析結果，找出加工制造時存在的不足與漏洞，之后借助專家系統與神經元網絡自行設計出一套切實可行的解決方案，同時記錄好相應信息作為故障案例，避免同類型問題再次發生。此外，為了確保智能化技術優勢的充分發揮，工作人員要設置相應的管理系統以及人機操作界面，從實際需求角度出發，確保資源的高效使用，防止資源浪費現象的產生。2）虛擬化應用。以往的機械加工制造經常出現產品合格率不符合實際生產標準的情況，尤其是對于一些精密性要求較高的零部件，一旦出現誤差現象，必然會導致不必要的資源浪費，造成成本費用的上漲，不利于產品質量的有效控制。因此，為了解決此類問題，當前部分機械企業已逐漸開始將虛擬化技術運用在加工生產當中，通過將實際生產情況進行數字化呈現，利用計算機與程序系統構造三維模型，使零部件的各項參數信息能夠在線完成調整與修改，即使出現零部件加工制造環節存在計量誤差、設備參數不符合應用需求的情況，也不會在調整過程中浪費制造材料與成本資金。同時，虛擬化技術的模擬效果精確度極高，基本可以保證加工過程不會出現數據誤差，能夠從源頭上保障產品質量。3）柔性化應用。柔性化應用的特點體現在可以依照外界環境呈現與之對應的適應能力，是指經過柔性化技術加工制造出的產品更符合市場的需求環境與應用特征，能夠遵從發展性原則與經濟變化趨勢，進行產品特點的修正與完善。當前，機械企業在制造產品時需要根據客戶的使用要求來調整產品結構與類型，因此如何提高產品的適用性是各機械加工制造企業需要切實解決的問題。在使用柔性化技術時需要將其與其他技術有機結合，在保障產品有序生產的基礎上，優化人員操作行為、升級計算機系統界面，并合理構建產品信息與參數，充分發揮計算機管理性能，以此達到保障信息系統運行可靠性、產品交貨時間的目的。4）集成化應用。集成化技術是機械加工制造產業的主要發展方向，是指將計算機技術進行高度整合，使其能夠作為一個整體被運用到生產系統當中，借助其包含的管理、信息等程序，優化加工流程，促進自動化生產，使加工制造方式更加多元化、多樣化，并實現統一的調度管理，避免無序化的流程開展，影響加工制造效率。在集成化技術的使用過程中，不同工藝間的整合還可強化生產全過程的統籌管理，完成零部件的動態集成，同時還可帶動資源的優化配置，切實發揮自動化技術在機械加工制造中的實際作用[3]。

2.2智能生產方面

在智能生產方面，許多電氣工程企業都已將自動化生產線投入到加工生產領域，借助一系列電子技術與先進設備實現一體化管理，以此提高生產效率、保障生產質量，推動生產的集約化發展。本文將對其中使用范圍最廣的幾種技術進行分析討論：1）光電控制系統。能夠對產品、部件進行控制與測試，借助光電傳感器與可編輯邏輯控制器，完成對機械設備的指令傳輸。同時光電控制系統還能做到對模擬量、數字量的閉環控制，利用曲線插補功能，進行動態參數的監控，有效抵御外界不良因素的干擾。2）人機界面控制裝置。該裝置是以用戶作為中點，能夠根據處理時間順序以及工藝流程，完成多個管理對象、子系統的要求處理，利用多級菜單、分層信息降低操作難度，該自動化設備的優勢在于能夠更準確地把握人物要求，可以將組態軟件編輯好的工程文件進行存儲、分析，保證數據信息的安全性。并且人機界面控制也能全面反映設備使用狀態與應用流程，強化視覺與觸摸效果，降低故障發生的概率，減少不必要的經濟損失[4]。2.3數控機床方面機電工程自動化技術在數控機床方面的應用主要體現在數控功能上，促進軟件設計的模塊化轉變，使數控機床的設計開發性、開放性達到最佳，進一步提高數控機床的運行效率。通過其數字信息控制功能，完成相應零件與刀具位移，能夠有效解決產品零件品種不確定、批量小、結構復雜的問題。比如，在數控裝置中利用自動化技術可以將以往MDI手動數據輸入方式轉變為在EDIT狀態下，借助軟件程序完成加工程序的輸入，并將其存儲在存儲器中，以此達到應用程序反復輸入的目的，避免人為操作時容易出現錄入失誤。同時該方法還能實現人機對話，幫助操作者根據不同的功能菜單，輸入尺寸數值，進行加工程序的自動生成[5]。

2.4設備監控與維護方面

首先，在設備監控方面，需要將設備自動化維修工藝與機電工程自動化技術充分融合，利用信息網絡平臺更準確地把握自動化控制能源消耗狀況，實現機電自動化產品向節能方向的發展。比如在水泵機械中，需要水泵設備保持足夠高的液體壓強，能夠完成乳化液、液態金屬的穩定輸送。為此，可將自動化技術運用在水泵的制造流程中，實時監測水泵將機械外部能量轉換為電動機機械能的效率，并在操作界面全面呈現液體壓強變化狀況，以此更加高效地完成其與標準數值的比對與分析，判斷水泵性能是否滿足應用需求。其次，自動化技術中的SCADA系統可以以通信技術、計算機技術作為應用基礎，對運行設備實現數據采集、參數調節以及信號報警，通過RTU模塊完成生產過程的數據感知，之后利用無線或有線方式將感知層數據傳遞到網絡鏈路中，以此為生產監控提供重要信息，使工作人員能夠在電子屏上觀看集中展示后的數據，準確把握設備狀態。最后，在設備維護方面，自動化技術可以實現作業的標準化發展，完成風險性與效能評估，工作人員可將相關計算內容、生產規劃輸入電腦完成分析設定，使用重復作業功能，實現生產流程的統一制度化轉變，并消除產品加工過程中可能產生的鐵屑，保障企業生成效益，更好地完成人力與時間的規劃、安排[6]。

3機電工程自動化技術未來發展趨勢

3.1網絡化

我國網絡技術普及程度較高，該技術能夠利用一系列通信設備組建互聯網平臺，打破時間與空間的限制，使人們可以在網絡上完成溝通與交流，實現數據、信息的及時傳遞。而機電工程自動化技術的網絡化發展則主要體現在遠程控制方面，能夠使操作人員利用無線網進行電器操作或參數調整。同時遠程控制功能也能及時進行目標對象的配置與維護，解決了以往工程師必須親自到達現場維修設備的問題，進一步降低了維護成本。此外，我國許多電氣工程企業將研究重點放在了近年飛速發展的物聯網上，物聯網是指利用傳感器、GPS、感應器、射頻識別技術實現重要信息的采集，完成互動、連接過程的監控，可以通過網絡接入進行物品與過程的管理，能夠進行獨立尋址的網絡。將其運用在機電工程當中不僅可以降低監管人員的工作難度，還能通過傳感器全面反映系統內的各項參數，當出現不良入侵或信息問題時，能夠第一時間將錯誤傳遞給管理系統之后進行合理調整，完成故障修復[7]。

3.2模塊化

一方面主要體現在統一零件結構與接口，規定統一的電氣設備使用標準，促進產業間的信息融合，研發人員需要推動自動化技術與BIM技術的結合，充分發揮模塊化技術可視化、協調性、模擬性等特點，進行設備安裝流程、產品加工過程的模型構造，在系統程序內進行預制與設計，以此保證構件間的互動性與反饋性得到完成呈現，幫助工作人員及時做好各環節的變更與調節工作，確保工程內容表達更詳細。另一方面體現在機電硬件的全面優化，以往許多機械裝置的結構組成以鋼鐵為主，這種構造方法難以避免地會使設備本身過于笨重，既不利于搬運，也容易受環境因素影響，不利于設備的長時間使用，而采用復合金屬的方法則能有效解決此類問題，達到減輕設備自重、強化機器運行效率的目的，同時機械性能也會得到一定程度的提升[8]。

3.3智能化

智能化發展是自動化技術演變的必然趨勢，是指事物在數據技術、計算機網絡、人工智能等條件的支持下滿足人們實際需求的屬性，比如無人駕駛汽車便是智能化發展的重要表現之一。而機電工程自動化技術的智能化發展能夠在減少人力資源使用的基礎上進一步提高數據分析與應用的質量與效率，借助ANN、分布式控制系統、機器人學等智能化工具，使機電工程系統能夠在指定時間內完成各項任務，進一步優化生產的靈活性與安全性。同時自動化技術的智能化發展也能促進功能的創新，以此滿足自動化工程的發展需求，實現產品研發效率的提升，更好地進行生產周期的把控，相關技術部門可以此為基礎打造線上平臺，豐富數據庫信息，分享研發成果，幫助設計人員及時掌握不同行業對系統的應用需要，以此保證產品的適用性。此外要注意機電自動化產品的生產目的是服務人類，提高人們的生活質量，因此產品設計過程需要凸顯人機一體化的特點[9]。

3.4綠色化

綠色環保是我國一直以來貫徹的發展方針，任何行業、任何企業都應重視能源的使用，注重生態環境的保護。因此，機電工程自動化技術需要向綠色化方向發展，進一步提高資源的利用效率。首先，自動化技術的精確性較高，可以有效避免加工產品的實際誤差，避免材料的過度消耗，提高產品合格率。其次，在工業制造過程中會產生大量的污水與廢氣，需要工作人員借助自動化技術與相關設備進行污染量的排放控制，進行有害物的含量檢測與毒性分析，準確判斷排放量數值是否滿足各項安全排放系數，以此打造綠色生態。最后，要求相關人員做好不合格產品的回收再利用工作，通過自動化技術判斷產品回收價值，進行重要構件的提取，并加強綠色機電化產品的生產力度[10]。

4結論

綜上所述，通過對機電工程自動化技術的優勢與應用價值進行分析討論，提出將其應用在機械加工制造、智能生產、數控機床、設備監控與維護等方面的有效對策。闡述機電工程自動化技術未來發展趨勢，以此提高資源、材料的利用效率，確保生產、加工流程的安全性與高效性，進一步提高產品質量，消除潛在的風險隱患，推動機電工程行業的可持續發展。

作者:王寬 單位:鶴壁技師學院