現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)

王建文

日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)

王建文

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隨著新一輪科學(xué)技術(shù)的開發(fā)與實(shí)踐，對(duì)于自動(dòng)化、智能化技術(shù)的運(yùn)用則成為了社會(huì)發(fā)展與建設(shè)的核心主題，與此同時(shí)也為各領(lǐng)域的生產(chǎn)生活帶來了良好的機(jī)遇與保障。在現(xiàn)代工程機(jī)械當(dāng)中，機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性是現(xiàn)代機(jī)械運(yùn)行的首要前提，因此，在工程機(jī)械操作過程中融入對(duì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的使用是必要的，機(jī)電一體化就是代表性技術(shù)之一，為了確保機(jī)電一體化技術(shù)能夠在現(xiàn)代機(jī)械中發(fā)揮出更大作用與效能，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用有效性的探索就顯得尤為關(guān)鍵。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備；機(jī)電一體化技術(shù)；應(yīng)用；

在當(dāng)今的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中，機(jī)電一體化處于相對(duì)比較高級(jí)發(fā)展的階段。現(xiàn)代機(jī)電一體化的明顯特征是自動(dòng)化技術(shù)，它的發(fā)展是以計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，另一方面，在生產(chǎn)實(shí)踐中，自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展需要也促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)電一體化的發(fā)展。本文首先介紹了機(jī)電一體化技術(shù)，并介紹了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化的應(yīng)用與發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)

機(jī)電一體化是具有科學(xué)性的一項(xiàng)跨學(xué)科技術(shù)，是通過機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)組成的綜合技術(shù)。根據(jù)多種技術(shù)組合而成的綜合技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品有很好的科學(xué)性、完整性、系統(tǒng)性。其中，機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)等，上述技術(shù)的應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)各類不完善問題，這要求根據(jù)生產(chǎn)需求，綜合安全、生產(chǎn)、效益等因素，進(jìn)行優(yōu)化組合，才能促使機(jī)電一體化技術(shù)被更廣泛地應(yīng)用，促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化的應(yīng)用

2.1 PLC技術(shù)控制應(yīng)用

PLC是采用可編寫的程序?qū)C(jī)械設(shè)備進(jìn)行操控的技術(shù)，也是數(shù)字化和數(shù)據(jù)化程序在機(jī)械設(shè)備上的實(shí)際應(yīng)用手段。國內(nèi)的機(jī)械設(shè)備中，PLC一般作為運(yùn)算功能和電子信號(hào)轉(zhuǎn)化的存在，為實(shí)現(xiàn)適合人工操作的信息傳遞和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行了智能處理和信息采集，結(jié)合了運(yùn)動(dòng)控制、順序處理、數(shù)據(jù)集中等多種功能的集中和綜合處理方案，便于設(shè)備管理人員對(duì)于設(shè)備的性能和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和隨時(shí)糾正。該技術(shù)被普遍應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，煉鋼廠屬于高危生產(chǎn)行業(yè)，工作環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)因素多，在早期的煉鋼過程中對(duì)人員和設(shè)備安全提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。PLC的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)爐本體、氧槍頂吹、汽化控制與監(jiān)測(cè)、輔料加注、煤氣與蒸汽回收等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集中操作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，有效的降低勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率。

2.2 監(jiān)控應(yīng)用

按照對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)構(gòu)的掌握，液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等都是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成成分，利用這些結(jié)構(gòu)，能夠充分實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備監(jiān)控的目的。例如，在機(jī)械工作時(shí)，一旦出現(xiàn)異常情況，機(jī)電一體化技術(shù)就會(huì)通過相關(guān)機(jī)制對(duì)工作人員進(jìn)行預(yù)警和告知，這樣就減少了由于故障原因而給機(jī)械設(shè)備帶來的損害。如轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，氧槍進(jìn)入轉(zhuǎn)爐吹氧過程中，轉(zhuǎn)爐應(yīng)該處于垂直位置，為防止發(fā)生誤操作轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐損壞氧槍，早期通過對(duì)電氣控制系統(tǒng)中物理開點(diǎn)、閉點(diǎn)的連鎖應(yīng)用，保護(hù)氧槍安全，不但線路復(fù)雜、電氣元件可靠性低、壽命短，且發(fā)生故障不易查找，威脅設(shè)備安全。PLC引入后，可以利用簡(jiǎn)單的邏輯實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐、氧槍的安全聯(lián)鎖，簡(jiǎn)化電氣控制系統(tǒng)的物理布線，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。PLC的安全可靠運(yùn)行時(shí)間可達(dá)10萬小時(shí)以上。

2.3 智能機(jī)器人上的運(yùn)用

智能型機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用是技術(shù)進(jìn)步的顯著代表。機(jī)械設(shè)備中，智能型機(jī)器人需要有效結(jié)合多種技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)高效工作。智能機(jī)器人在處理自適應(yīng)性控制的信息時(shí)，還存在很多不足，需要不斷攻堅(jiān)克難。機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械智能機(jī)器人上的應(yīng)用，主要是結(jié)合視覺理解和圖像處理識(shí)別等技術(shù)，幫助智能機(jī)器人有效感知作業(yè)對(duì)象的方向、位置、形體大小。掘進(jìn)機(jī)和地下穿孔機(jī)要求以一定的軌跡穿越地下，類似于空中導(dǎo)彈，一般采用內(nèi)部導(dǎo)向的加速度計(jì)、傾斜計(jì)和陀螺儀和外部導(dǎo)向的激光技術(shù)。這些都要機(jī)電一體化技術(shù)的支持。

3 工程機(jī)械中機(jī)電一體化應(yīng)用的發(fā)展方向

3.1 高性能化

機(jī)電一體化應(yīng)用中的高性能化主要囊括以下幾個(gè)方面：應(yīng)用中的高可靠性、高效率模式、高精度模式以及高速模式。新一代的CNC系統(tǒng)已“四高”來滿足生產(chǎn)需求為前提而誕生的，此種系統(tǒng)采用多CPU結(jié)構(gòu)通過多總線連接而成的。由于這種系統(tǒng)采用的是精簡(jiǎn)指令集機(jī)，所以能夠在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)操作系統(tǒng)并且進(jìn)行相關(guān)的處理，所以該機(jī)器機(jī)電一體化的產(chǎn)品的高性能也得到了保證。

3.2 智能化與綠色環(huán)保

智能化是指工程機(jī)械的電子信息化程度更高，它可以自動(dòng)處理生產(chǎn)中遇到的各類問題，自動(dòng)排故并報(bào)警，節(jié)約燃料，同時(shí)還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。這樣不僅節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，減少了資源浪費(fèi)，也減輕工作壓力。綠色環(huán)保是目前人類社會(huì)的熱點(diǎn)話題，在生產(chǎn)的過程中，必須要在保證效率的同時(shí)，最大限度地節(jié)約能耗，減少污染物的排放。最具代表性的應(yīng)用有以下幾個(gè)，在機(jī)械設(shè)備上安裝電子監(jiān)控器、深井探測(cè)儀等等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

在信息化發(fā)展戰(zhàn)略中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的融合已經(jīng)成為了時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，以后的現(xiàn)代工程機(jī)械中，模擬機(jī)電一體化技術(shù)將會(huì)取代人工操作方式，通過網(wǎng)絡(luò)化的控制手段是先進(jìn)自動(dòng)化的運(yùn)作體系，在機(jī)械運(yùn)行效率、運(yùn)作質(zhì)量得到鞏固的同時(shí)，人工成本等必要的支出也得到了完美控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的合理開發(fā)和利用。如煉鋼廠的物流監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加料環(huán)節(jié)、煉鋼環(huán)節(jié)、出鋼環(huán)節(jié)、品質(zhì)控制、連鑄機(jī)拉速、鋼坯去向等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和匯總、分析，對(duì)合理安排生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度提供重要的信息支持，對(duì)生產(chǎn)順利進(jìn)行起到積極的促進(jìn)作用。

總之，良好現(xiàn)代工程機(jī)械發(fā)展要以高水平的科學(xué)技術(shù)做依托，只有對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)不斷完善、開發(fā)和創(chuàng)新，機(jī)電一體化技術(shù)才能在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備發(fā)展中顯現(xiàn)出其重要的位置與價(jià)值。

[1] 馮挺. 現(xiàn)代工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用情況探究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，(04)：150.

[2] 劉尚林. 機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，(09)：126-127.