自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

孫學(xué)鋒

國(guó)家能源集團(tuán)黃驊港務(wù)公司生產(chǎn)二部，中國(guó)·河北 滄州 061000

1 引言

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠被有效地引入到自動(dòng)化和機(jī)電一體化技術(shù)之中，以此來使自動(dòng)化和機(jī)電一體化技術(shù)得到有效的創(chuàng)新發(fā)展。由此可知，自動(dòng)化和機(jī)電一體化向著綜合性方向不斷發(fā)展。論文在該技術(shù)應(yīng)用當(dāng)成切入點(diǎn)，對(duì)相關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行全面的研究。

2 自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用

大規(guī)模應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)，不僅包含現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的科學(xué)規(guī)劃和研究，還包含相應(yīng)的工程實(shí)踐。在系統(tǒng)工程運(yùn)用下，現(xiàn)場(chǎng)儀表能夠在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中積極參與其中。當(dāng)前，發(fā)電以及石油化工等行業(yè)中應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線相對(duì)較多，并能夠發(fā)揮一定的示范性作用。大部分企業(yè)都取得一定的技術(shù)成果，不僅能夠有效地完成現(xiàn)場(chǎng)工程塊組工作，還可以有效運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和主控系統(tǒng)等[1]。

2.2 檢測(cè)技術(shù)與識(shí)別、信息融合技術(shù)的發(fā)展

傳感器技術(shù)使新型技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域得以實(shí)現(xiàn)，并對(duì)儀表向數(shù)字化以及智能化方向發(fā)展提供一定的助力。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供重要的支撐，使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息暢通性得到確保。同時(shí)檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展以及圖像識(shí)別和遙感技術(shù)應(yīng)用都可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)色彩。在信息化要求基礎(chǔ)上，傳感器信息融合可以使多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)處理新技術(shù)得到合理化應(yīng)用。如檢測(cè)電力系統(tǒng)中存在的故障、應(yīng)用到礦井的瓦斯檢測(cè)中等，以此來使應(yīng)用效果相對(duì)較好[2]。在檢測(cè)工作中引入相應(yīng)的信息融合技術(shù)，可以使數(shù)據(jù)處理的高速性和復(fù)雜性得到確保，進(jìn)而為檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)性作用。

2.3 執(zhí)行儀表、運(yùn)動(dòng)控制、交流伺服系統(tǒng)

在執(zhí)行儀表運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，交流伺服能夠?qū)ψ陨淼淖饔贸浞煮w現(xiàn)。過程控制領(lǐng)域中，對(duì)氣閥門、定位器等有效應(yīng)用，并將該技術(shù)當(dāng)做執(zhí)行儀表技術(shù)。對(duì)管道為主的工藝裝備來講，對(duì)原閥門開度有效改變，以此來使主流設(shè)備的角形成儀表執(zhí)行方式得以實(shí)現(xiàn)，并對(duì)軟啟動(dòng)器以及離散控制系統(tǒng)等全面應(yīng)用，從而使節(jié)能高效生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。例如,對(duì)交流伺服系統(tǒng)來講，其對(duì)全數(shù)字交流永磁伺服電機(jī)有效應(yīng)用，并且分布式交流伺服控制器開展投入到市場(chǎng)之中。

2.4 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)的主要構(gòu)成部分之一為現(xiàn)場(chǎng)總線，工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)分段結(jié)構(gòu)和確定性通信調(diào)度控制策略有效應(yīng)用，這樣可以使開放性和互操作性問題得到有效解決。將工業(yè)以太網(wǎng)在變送器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中應(yīng)用時(shí)，從而使產(chǎn)業(yè)化階段物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的得以實(shí)現(xiàn)。高速以太網(wǎng)交換式技術(shù)的應(yīng)用普及，可以有效提升通信的安全性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)當(dāng)合理化應(yīng)用全雙工通信和虛擬局域網(wǎng)技術(shù)之后，可以使自動(dòng)化系統(tǒng)向全新的階段發(fā)展[3]。

3 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 綠色發(fā)展趨勢(shì)

由于時(shí)代的不斷發(fā)展變化，自動(dòng)化技術(shù)也不斷地進(jìn)行更新，使得自動(dòng)化應(yīng)用的領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)大。總體來講，自動(dòng)化技術(shù)向科學(xué)化和創(chuàng)新化方向發(fā)展，同時(shí)對(duì)環(huán)保加強(qiáng)重視程度，這樣使相關(guān)的設(shè)備以及材料等都以環(huán)保類型為主，從而為自動(dòng)化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。由于當(dāng)前的環(huán)境問題對(duì)人類的生存發(fā)展產(chǎn)生一定的限制，對(duì)機(jī)械制造來講，在發(fā)展運(yùn)行的過程中會(huì)消耗的大量的資源，并產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問題。隨著人們環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)以及持續(xù)發(fā)展理念的全面普及，使得自動(dòng)化技術(shù)向綠色環(huán)保方向研究發(fā)展。自動(dòng)化綠色發(fā)展趨勢(shì)要對(duì)環(huán)境和資源等問題全面考量，這樣在生產(chǎn)管理中可以使污染物排放問題得到改善，并使資源利用效率大幅度提升，從而使環(huán)境污染問題得到改善，進(jìn)而為自動(dòng)化綠色發(fā)展得到保障。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，使得自動(dòng)化技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，這樣使自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)Φ赜蛳拗朴行Т蚱?，從而使其發(fā)展空間得到有效的延伸。將系統(tǒng)工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及管理技術(shù)等全面融合，使綜合完整的公共技術(shù)體系得以形成，這是自動(dòng)化技術(shù)未來發(fā)展的趨勢(shì)[4]。

3.3 實(shí)用性發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化技術(shù)的終極發(fā)展目的是實(shí)用性，所以在對(duì)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展時(shí)需要使出發(fā)點(diǎn)和企業(yè)技術(shù)以及生產(chǎn)發(fā)展需求保持一定的適應(yīng)性，以此來使企業(yè)的社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益等都得到提高。因此，在發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，要從實(shí)際出發(fā)使實(shí)用性得到充分體現(xiàn)。換言之，對(duì)以往盲目的自動(dòng)化思想有效轉(zhuǎn)變，并對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)下所產(chǎn)生的實(shí)際效益有效關(guān)注。當(dāng)前中國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展處于穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，同時(shí)要對(duì)相關(guān)的創(chuàng)新發(fā)展條件有效構(gòu)造，使自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的實(shí)用性得到明顯加強(qiáng)。

4 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 系統(tǒng)化

機(jī)電一體化技術(shù)將多項(xiàng)技術(shù)有效融合，這樣使得系統(tǒng)化建設(shè)成為重要的內(nèi)容之一。系統(tǒng)的開放性為機(jī)械設(shè)備和電子技術(shù)靈活配合提供基礎(chǔ)條件，同時(shí)不僅使系統(tǒng)模塊化成本顯著降低，還可以使控制管理的精準(zhǔn)性和便捷性顯著提升。除此之外，在通信技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上，使遠(yuǎn)程和及時(shí)調(diào)控技術(shù)等有效實(shí)現(xiàn)。

4.2 智能化

人工智能是當(dāng)前發(fā)展和研究的重點(diǎn)，同時(shí)部分行業(yè)中機(jī)器代替人工成為主要的發(fā)展趨勢(shì)，如工廠中的高危崗位、收費(fèi)站繳費(fèi)處等，這都對(duì)機(jī)器智能化的重要性全面凸顯。當(dāng)對(duì)機(jī)電一體化有效應(yīng)用，不僅可以使資源得到一定的節(jié)約，還可以使人工無法精確完成的工作得以完成，從而使生產(chǎn)效率得到大幅度提升。

4.3 模塊化

對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)來講，模塊化這項(xiàng)工程具有一定的重要性，但與此同時(shí)也具備相對(duì)應(yīng)的困難性。模塊化需要在新產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)單元，使生產(chǎn)規(guī)模得到有效的擴(kuò)大。同時(shí)需要對(duì)各個(gè)部件以及接口等都制定相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)電一體化模塊化發(fā)展可以為相關(guān)企業(yè)的健康發(fā)展提供正向的促進(jìn)作用。

4.4 柔性化

在機(jī)電一體化技術(shù)中柔性化具有兩種概念：一種是機(jī)電一體化產(chǎn)品需要具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，即相關(guān)設(shè)備能夠?qū)Σ煌a(chǎn)原料有效適應(yīng)，并且可以對(duì)不同原料的差異化技能需求全面滿足，從而使變化技能時(shí)的方便性得到確保；另一種是從機(jī)械制造廠商的角度來講，其不單單要具備滿足客戶需求的能力，還要有為客戶定做的能力。這樣為了使柔性化得到滿足，就要在模塊化中全面引入設(shè)計(jì)理念。

另外，可以在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中對(duì)可編程邏輯控制器有效應(yīng)用，還要對(duì)變頻和交流伺服調(diào)速等全面普及，使自動(dòng)化水平得到全面提高的同時(shí)，還可以有效簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

4.5 微型化

微型化理念在1950年左右被提出。微型化指的是在運(yùn)行水平得到確保的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械設(shè)備占地面積有效縮小，以此來使各類資源的利用率得到一定的提高。對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)來講，其微型化發(fā)展趨勢(shì)中涉及多個(gè)學(xué)科的特征，使其復(fù)雜程度相對(duì)較高。當(dāng)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部零件縮小到微型狀態(tài)時(shí)，相關(guān)的生產(chǎn)效率以及穩(wěn)定運(yùn)行等方面都會(huì)出現(xiàn)一定的問題。

為了使機(jī)電一體化微型化發(fā)展趨勢(shì)得到實(shí)現(xiàn)，相關(guān)研究人員要在器件和系統(tǒng)運(yùn)行要求的基礎(chǔ)上，評(píng)估和優(yōu)化相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入其中，從而為機(jī)電一體化的微型化發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展以及創(chuàng)新研究等符合時(shí)代發(fā)展需求，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的提升，使得兩種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)中都涵蓋一定的綠色環(huán)保性和智能性。想要達(dá)到這樣的效果，相關(guān)人員要對(duì)兩者進(jìn)行深入研究，從而為技術(shù)的健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)保障。