機電一體化在工程機械制造的應(yīng)用

魏世新

一、機電一體化是由計算機技術(shù)、信息技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相融合構(gòu)成的一門獨立的交叉學(xué)科

計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展直接促進了機電一體化生產(chǎn)時代的到來，在機械制造中應(yīng)用 PLC 技術(shù)可以最大程度地減少勞動成本，提高機械制造和機電一體化生產(chǎn)效率，最終促進機械工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式的升級。對機電一體化進行分析，具有重要的現(xiàn)實意義。

二、工程機械制造中的機電一體化應(yīng)用

1.機電一體化在生產(chǎn)中的運動控制

PLC 系統(tǒng)的組成主要包括硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場拓展結(jié)構(gòu)，PLC 機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要依靠各個部分的組合作用，使控制性能充分發(fā)揮。PLC 進行輸出和輸入模塊設(shè)計時，為方便進行模塊的替換，要配置相似的模塊。

PLC 對設(shè)備連接主要是利用遠程的 I/O 柜，并且系統(tǒng)的備用容量要達到一定標準。開關(guān)量 I/O 模塊實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)和位置傳感器的連接，選擇專用的控制模塊對直線運動或圓周運動進行有效控制。從目前的生產(chǎn)狀況來看，PLC 的生產(chǎn)廠家對 PLC 的運動控制功能格外的重視，在具體機械制造過程中，機器人、壓縮車和裝配機械等十分重視對 PLC 運動控制的應(yīng)用。

例如：環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品中的垃圾壓縮車，在裝載垃圾時的裝載過程：在刮板反轉(zhuǎn)，刮板接近開關(guān)感應(yīng)到刮板到位后，會給PLC一個電信號，使處理器進行下一條指令，即滑板下行。當滑板下行接近開關(guān)感應(yīng)到滑板到達位置后，給PLC一個電信號，執(zhí)行刮板正轉(zhuǎn)，兜住垃圾。其一：當刮板壓力達到設(shè)定值后，壓力傳感器傳出電信號，執(zhí)行滑板上行往大箱裝填垃圾指令，實現(xiàn)安全保護作用。其二，如果壓力沒有達到預(yù)定值，刮板繼續(xù)正轉(zhuǎn)，當刮板接近開關(guān)感知刮板到位后，通過PLC執(zhí)行滑板上行裝填指令，完成一次壓縮裝填循環(huán)。

2.實現(xiàn)機械自動作業(yè)

信息時代下，自動化及半自動化作業(yè)是機電一體化技術(shù)發(fā)展的重要方向。通過機電智能技術(shù)的控制，工程機械的自動化程度不斷提升，從而實現(xiàn)了工程生產(chǎn)效率的有效提高。例如：環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品中的垃圾壓縮車，實現(xiàn)了裝填、壓縮、轉(zhuǎn)運為一體的自動化設(shè)備。

3.完善機械監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)機械制造過程中，機械監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計較為欠缺，一方面，部分機械設(shè)備沒有進行監(jiān)控裝置的設(shè)計和應(yīng)用;另一方面，僅有的監(jiān)控系統(tǒng)較為滯后，其監(jiān)控內(nèi)容的全面性和精確性有待加強。而機電一體化技術(shù)引入以后，工程機械制造中的監(jiān)控功能得到了有效加強。具體而言，在信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和信號變換技術(shù)的支撐下，機械生產(chǎn)人員可以對傳動系統(tǒng)、執(zhí)行裝置、制動系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)進行動態(tài)化的、全方位的實時監(jiān)控;并且通過異常信號自動報警裝置的應(yīng)用，實現(xiàn)了故障檢測的精確性，有效的保證了設(shè)備應(yīng)用的安全性。

4.優(yōu)化機械節(jié)能系統(tǒng)

機械設(shè)備制造過程中，動力控制系統(tǒng)是其設(shè)計制造的重點內(nèi)容，確保設(shè)備應(yīng)用的節(jié)能化是其技術(shù)生產(chǎn)的必然要求。然而受生產(chǎn)技術(shù)的影響，傳統(tǒng)工程機械制造模式下，其生產(chǎn)的設(shè)備能源利用效率普遍偏低。就液壓挖掘機而言，其動力系統(tǒng)能源燃料的有效利用率僅為20%，大量基礎(chǔ)能源的浪費增加了企業(yè)的運行成本，并與現(xiàn)代節(jié)能建設(shè)的發(fā)展背道而馳，基于此，進行工程機械節(jié)能設(shè)計已成為其制造生產(chǎn)的重要趨勢。目前，在機電一體化技術(shù)支撐下，機械運行的能源消耗得以有效控制。譬如新型的挖掘機采用了節(jié)能控制OLLS系統(tǒng)，與傳統(tǒng)挖掘機相比，其實現(xiàn)了25%的運作燃料節(jié)約。

5.其他設(shè)計應(yīng)用

機電一體化技術(shù)在工程機械制造中的應(yīng)用極為廣泛，譬如，在較多的工程機械中，其采用了自動變頻變速裝置的應(yīng)用，這種速度控制技術(shù)在機電控制下，能夠結(jié)合外部環(huán)境和自身負荷狀態(tài)進行傳動系統(tǒng)的高效控制，從而確保了設(shè)備發(fā)動機功率的合理應(yīng)用。就應(yīng)用結(jié)果而言，降低工作強度、方便施工操作、保證運行效益是其應(yīng)用的主要優(yōu)勢所在。

三、機電一體化技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量提升策略

新經(jīng)濟形態(tài)下，工程機械制造與機電一體化的聯(lián)系愈發(fā)緊密，并且人們對機電一體化技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的要求也越來越高，基于此，在工程機械制造中，進行機電一體化技術(shù)應(yīng)用過程控制至關(guān)重要。具體管控措施如下。

1.強化機電一體化機械設(shè)備管理

當前環(huán)境下，機電一體化技術(shù)已經(jīng)深刻的應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的方方面面，其在優(yōu)化人們生產(chǎn)方式的同時，有效的促進了生產(chǎn)經(jīng)濟效益的提升，進而對人們生活水平的提升產(chǎn)生重大影響。然而，就應(yīng)用過程而言，注重功能應(yīng)用，忽略原理研究是當前我國機電一體化技術(shù)應(yīng)用的主要弊端，其使得機械設(shè)備管理和創(chuàng)新的進度受到嚴重影響，難以實現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用與設(shè)備功能特點的高度結(jié)合。新時期，在機械制造過程中，對于機電一體化技術(shù)，機械生產(chǎn)人員應(yīng)注重現(xiàn)代管理理念的應(yīng)用，在增強其實際操作應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，進行相關(guān)知識原理、應(yīng)用不足的摸索和更新，進而確保機電一體化技術(shù)的科學(xué)化、規(guī)范化發(fā)展。

2.規(guī)范機電一體化機械應(yīng)用范圍

確保機電一體化工程機械應(yīng)用范圍的明確是提升其應(yīng)用質(zhì)量的重要保證。目前，就應(yīng)用廣度來看，房屋建設(shè)、橋梁建設(shè)、道路建設(shè)等方面都進行了機電一體化技術(shù)的應(yīng)用;然而其整體的應(yīng)用過程相對混亂，由此造成了設(shè)備選擇不充分、設(shè)備應(yīng)用不合理、設(shè)備損耗嚴重的狀況。新時期，面對著不斷提高的機電一體化應(yīng)用要求，工程機械管理人員應(yīng)注重以下方面的具體保證：其一，對現(xiàn)有的機電一體化應(yīng)用領(lǐng)域進行拓寬，確保其應(yīng)用范圍的不斷擴大;其二，規(guī)范機電一體化技術(shù)在具體領(lǐng)域的應(yīng)用過程，明確其具體的控制指標和強度指標，進而保證一體化機械設(shè)備的物盡其用、物有所值。

3.進行機電一體化應(yīng)用人才保障

人才資源是機電一體化技術(shù)高效應(yīng)用的基本保證。新時期，機電一體化技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的提升離不開必要的人才保證。因此在實踐過程中，工程機械制造單位應(yīng)注重優(yōu)秀人才團隊的組建，一方面，對于基礎(chǔ)作業(yè)人員，其應(yīng)通過日常培訓(xùn)、技能學(xué)習(xí)等手段，提升操作人員對機電一體化技術(shù)的認知水平和應(yīng)用水平。另一方面，加強機電一體化技術(shù)科技研發(fā)的資金投入，通過具有較高水準的科研團隊建設(shè)，實現(xiàn)我國機電一體化技術(shù)應(yīng)用水平的提升，進而在實現(xiàn)人機交互的基礎(chǔ)上，保證工程機械制造及工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步推進。

四、結(jié)語

工程機械在社會生產(chǎn)生活中的經(jīng)營不斷普及，確保機電一體化技術(shù)在其制造過程中的高效應(yīng)用，不僅有利于機械制造效率和質(zhì)量的提升，更能有效的保證設(shè)備應(yīng)用的總體安全。對于工程機械制造人員而言，其必須深刻認識到機電一體化技術(shù)應(yīng)用的必要性，在保證其應(yīng)用內(nèi)容充分的同時，進行高質(zhì)量的應(yīng)用過程管理。唯有如此，才能提升機電一體化技術(shù)的應(yīng)用水平，進而推動我國工程機械制造行業(yè)的進一步發(fā)展。