智能化技术在机械工程自动化中的应用

邓宇航

摘要： 加强智能化技术在机械工程自动化当中的运用，对于在现阶段促进工业转型升级创新发展，提供了重要的物质保障，在生产实践中智能化的机械工程可以有效的提高机械工程的生产效率，同时也能减少生产过程中的人工工作量，提高生产工作的效率。

关键词： 智能化技术；机械工程自动化；应用

机械工程的自动化应用可谓是大大的解放了更多的人力，机械自动化所需要的只是由电力或者能源力带来的无尽的不止不停的力量，不会像人一样的需要休息，需要更多都回报，只需要通电或者加以能源，它便可以24小时无差错的去工作，这是人力所不能达到的结果。

一、智能化技术在机械工程自动化中的应用

1 顺序控制和逻辑顺序或系统状态控制

顺序控制可以是固定顺序，也可以是逻辑顺序，根据不同的系统状态执行不同的操作。状态指的是系统使用或顺序情景中可能出现的各种情况。一个例子是电梯，它根据系统状态使用逻辑来响应其状态和操作员输入来执行某些操作。例如，如果操作员按下地板n按钮，则系统将根据电梯是停止还是移动、上升或下降，或者门是打开还是关闭以及其他情况而作出响应。继电器在开发用于控制其他设备之前首先用于电报网络，例如在启动和停止工业级电动机或开关电磁阀时。使用继电器进行控制可以实现事件驱动的控制，即响应外部事件，可以按顺序触发操作。这些响应比刚性单序列凸轮定时器更灵活。更复杂的例子涉及维护安全顺序的设备，如摆动桥控制装置，其中需要在桥可移动之前释放锁栓，并且在安全门已经关闭之前不能释放锁栓。在一些工厂中，继电器、凸轮计时器和鼓音序器的总数可以达到数百甚至数千。需要早期的编程技术和语言来使这种系统易于管理，其中第一个是梯形逻辑，其中互连继电器的图表与梯子的梯级相似。称为可编程逻辑控制器的特殊计算机后来被设计成用单个更容易重新编程的单元代替这些硬件集合。在典型的硬接线电动机启动和停止电路中，通过按动启动一对继电器的“启动”或“运行”按钮来启动电动机。“锁定”继电器锁定触点，使按钮释放时控制电路保持通电。另一个继电器激励一个开关，该开关为主电源电路中引发电机启动开关的设备供电。大型电机使用高电压，使得速度在制造和断开接触方面非常重要。启动电路中的“锁定”触点和电机的主电源触点通过其各自的电磁铁保持接合，直到按下“停止”或“关闭”按钮，从而断开继电器中的锁定。通常互锁被添加到控制电路。定时器，限位开关和电眼是控制电路中的其他常见元素。电磁阀广泛用于压缩空气或液压流体，用于驱动机械部件上的执行器。虽然电机用于提供连续的旋转运动，但是对于间歇性地为机械部件创建有限范围的运动，致动器通常是更好的选择。

2 开环和闭环（反馈）控制

在机械自动化中主要有两种智能控制回路：开环控制和闭环控制。在开环控制中，来自控制器的控制动作独立于“过程输出”。一个很好的例子就是一个集中供热锅炉，只有定时器才能控制，因此不管建筑物的温度如何，热量都会持续一段时间。在闭环控制中，来自控制器的控制动作取决于过程输出。在锅炉类比的情况下，这将包括用于监测建筑物温度的恒温器，并由此反馈信号以确保控制器将建筑物维持在恒温器上设定的温度。闭环控制器因此具有反馈回路，该回路确保控制器施加控制动作以给出与“参考输入”或“设定点”相同的过程输出。为此，闭环控制器也被称为反馈控制器。

3 计算机控制

计算机可以执行顺序控制和反馈控制，通常单台计算机都可以在工业应用中使用。可编程逻辑控制器（PLC）是一种专用微处理器，它取代了许多硬件组件，如继电器逻辑类型系统中使用的定时器和鼓定序器。通用过程控制计算机已经越来越多地取代了独立控制器，而单台计算机能够执行数百个控制器的操作。过程控制计算机可以处理来自PLC，仪表和控制器网络的数据，以实现许多单个变量的典型（如PID）控制，或者在某些情况下，可以使用多个输入和数学操作实现复杂的控制算法。自动柜员机（ATM）的控制是交互过程的一个例子，其中计算机将基于从联网数据库中检索的信息对用户选择执行逻辑推导的响应。ATM过程与其他在线交易过程相似。不同的逻辑回应称为情景。这些过程通常是借助用例和流程图来设计的，这些用例和流程图指导了软件代码的编写。

4 自动化限制

目前的技术无法使所有期望的任务自动化。许多使用自动化的操作具有大量的投资资本并产生大量的产品，使得故障成本极高且潜在危险。因此，需要一些人员来确保整个系统正常运行，并保证安全和产品质量。目前工业过程中人类的许多角色已经超出了自动化的范围。人类模式识别、语言理解和语言生产能力远远超出了现代机械和计算机系统的能力。需要主观评估或合成复杂感官数据以及战略规划等高级任务的任务目前需要人类专业知识。在许多情况下，甚至在可能实现工业任务自动化的情况下，使用人类比机械方法更具成本效益。克服这些障碍是后稀缺经济学的理论化途径。

二、机械工程智能化的发展方向

1 更高的精度与效率

根据我国当前机械工程的发展态势，在未来机械工程会趋向于两种主要的发展趋势，一是精密化，二是微型化。要想成功实现这两大目标，需要一个最关键的推动因素，那就是纳米技术。目前，纳米技术已经被广泛应用到诸如光学、食品学、电子学等多种领域。如果在机械工程中，建立起纳米技术平台，那么其必然会为机械工程实现精密化与微型化两种发展趋势提供最强的技术支撑。

2 更高的自动化与智能化程度

在未来，机械工程中的一部分安全性低的工作种类，将会由自动化的机械完全取代人工操作，相信在不久的将来，机械工程智能化的覆盖范围会涉及到机械工程生产领域的方方面面，我们可以随处可见自动化机械的身影。从早期的仅限于机械调度、数据采集等简单的工作，到现在大量的复杂工作，都可以由自动化机械来代劳。未来其覆盖范围还会进一步扩大，其适应的工作环境也必将更加复杂。

3 更高的柔性化程度

更高的柔性化程度主要体现在生产加工系统且能够进一步满足加工制造的自由度这一方面。这与我国社会主义市场经济体制的日益完善有着密切的关系，在此背景下，产品更新的速度越来越快，产品种类日新月异，周期更是越来越短。如果柔性化程度得到提高，生产加工人员便可以随时进行生产任务、生产能力以及生产时间等诸多方面的调整，大大提高了加工制造的自由度。

4 更高的可视化程度

可视化程度得到有效提高的原理是以计算机图形学的相关理论为基础，完成科学工程計算，然后通过非常直观的形式表达出来。关于此种技术的适用范围非常广泛，包括CAD制图在内的多个领域都可以适用此技术。此技术最大的优势在于，其可以将单一的文字转化成为图形甚至是图像的方式，大大丰富了信息量。科学计算可视化程度的提高必然会在机械工程领域中产生强烈的影响。

5 更高的网络化程度

借助网络化技术，便可以成功将不同种类的子计算机和各种各样的电子产品紧密联系在一起，以网络协议为基础，实现沟通互信，进而实现不同用户之间的资源共享。此外，网络化的程度得到提高，其会在产品推广的环节发挥巨大的作用，网络化技术的优势会在此环节中得到全面展现，其不仅完美实现了跨界销售，更有效地拓宽了营销渠道。

结语

智能化机械工程生产技术能够有效地提高机械产品的生产效率和产品质量，智能化机械工程本质上是追求机械产品生产过程中的智能化，兼顾机械产品的智能化，使得机械厂家能够根据客户的产品需求进行工业生产，完善了客户的产品体验。

参考文献

[1]朱澄。探究智能化技术在机械工程自动化中的应用[J].科技经济导刊，2017（02）：80-80.

[2]单云峰。智能化技术在机械工程自动化中的应用[J].山东工业技术，2017（03）：129-129.