机电一体化系统在机械工程中的应用

成才飞

摘 要：机电一体化使机械工程、电子工程、信息工程及控制工程得到了高度統一，形成可从系统角度分析与解决问题的新兴交叉学科。文章基于此，对机电一体化系统在机械工程中的具体应用进行相关论述，旨在充分发挥出机电一体化系统的积极作用，促进机械工程平稳有序实施。

关键词：机电一体化系统；机械工程；应用

随着社会的快速发展，信息技术被广泛应用于各领域生产经营中，而信息技术创新性特征又使各专业相互交织、融合，形成一体化系统，此种变化在机械工程中尤为明显。传统机械工程主要技术为电气化，实际生产效率不高，产品质量无法得到根本上控制，因此，为更好适应科技变更趋势，需将一体化系统有效应用在机械工程之中。

1 机电一体化系统理论分析

1.1 机电一体化系统概念

从广义上来讲，机电一体化系统主要就是机械技术、微电子技术等相关技术的结合新形式，属于微电子技术向机械领域渗透的过程。机电一体化系统不仅是一门技术，更是一项产品。科研人员将机械系统与微电子系统有机融合在一起，形成可供机械工程使用新管控系统，为切实提升机械领域生产质量及效率奠定了坚实基础。

1.2 机电一体化系统主要技术

1.2.1 检测传感

检测传感技术对机电一体化系统传感器具有更高的精度及可靠度要求。通过使用传感装置，可完成对机械设备、电力运行及信息等收集分析工作。因此，为实现机电一体化系统检测功能，需从传感装置机理研究入手，对元器件结合设计与制造工艺进行不断完善优化。同时，在机电一体化系统开发期间，检测器元器件也应满足精度、质量品种及价格要求，切实提升系统运行时的经济效益。

1.2.2 信息处理

信息处理的全面性及精准性可直接影响到机电一体化系统功能及运行质量。但就目前来看，机电一体化系统中的信息处理功能依然存在处理效率、可操作性及抗干扰能力有待提升等问题，需相关工作人员在变化、智能化及维护便利性等方面对信息处理技术进行不断完善。

1.2.3 自动控制

机电一体化系统中自动控制技术肩负起精度控制、速度控制、自适应性控、自诊断、校正及检索等重要职能。因此，在自动控制技术研发过程中，需重点关注现代控制理论及优化控制模型等方面，切实促进机电一体化系统自动化发展。

1.2.4 精密机械

随着社会发展对机械生产效率及质量需求的不断增长，机电一体化产品也应具备轻重量、体积小、精度及刚度强等特征。同时，在减轻机电一体化产品重量的过程中，还从动静态刚度、热变形及导轨面刚度入手，应用新型复合材料，确保机电一体化产品的模块化、规范化及标准化。

1.2.5 伺服驱动

在机电一体化系统中，伺服驱动技术主要包括电动、气动、液动等多种类型，对实际生产质量可造成直接影响。为充分发挥出机电一体化系统的运行优势，需要提升系统执行元件精度及响应速度，确保直流伺服电机具有更高的可控性。由于机电一体化系统内部结构更加复杂，因此，在实际开发期间，还应注重从缩小元件体积、增大输出功率等方面入手，切实提高伺服驱动系统对周围环境的适应性。

1.3 机电一体化系统构成

机电一体化系统由接插件、接口转换、软件开发、微机应用技术等构成。各部分运行性能及可靠性均对系统运行效率具有直接影响，需相关研发人员在完善及优化系统功能的过程中，提升各构件之间的协同度，降低系统运行期间故障发生概率[1]。

2 机电一体化系统特征

2.1 智能化

各领域的高速发展进一步推进了生产流程智能化发展进程，而机电一体化系统以其高智能化特征被广泛应用在各类型生产管理过程中。现阶段我国智能化水平处于国际领先地位，因此，在机电一体化系统中也应用了更多运筹学、心理学及生理学等理论体系，通过对生产流程及生产需求的分析，模拟人脑解决及分析问题等方式，更好控制生产目标实现。

2.2 模块化

由于商品交易、分别生产趋势使得模块化机电一体化系统发展较为滞后，但与传统生产系统相比，机电一体化系统标准化执行元件及接口产品运行水平依然很高，模块化发展在有条不紊的进行当中。

2.3 个性化

信息化时代的到来使得各领域生产目标及特征更加明显，而机电一体化系统多学科相融合的功能，可将此些生产目标通过快速、智能及模拟等方式实现个性化统一，切实提升了生产可控性。

2.4 可持续化

大众给生活水平及环保意识的不断提升使得传统生产流程及工艺被逐步淘汰，现代机械工程施工形式趋向多元化发展，对生产控制水平提出了更高要求。而机电一体化系统产品涉及生产，均考虑到了社会可持续发展理念，注重生产资源的回收及利用，通过提高生产流程中的节能降耗性，确保机电一体化系统在机械领域未来发展中，也占据着领先军的地位[2]。

3 机电一体化系统在机械工程中的应用价值

传统机械生产工艺难以实现社会现代化建设需求，而机械工程施工形式及规模的不断变化也对生产控制质量与效率提出更高要求，需将机电一体化系统应用在机械工程之中，切实提升工程施工期间的经济效益、社会效益及生产效益。具体而言，将机电一体化系统应用在机械工程中的价值主要体现在以下几个方面。

3.1 实现节能降耗生产目标

机电一体化系统的高效利用可切实提升机械工程施工期间的资源利用率，促进节能降耗生产目标实现。传统机械生产主要以人工操作为主，加工效率较低，对加工人员专业技能及职业素养的要求较高，生产效率及精准度难以从根本上保障。而将机电一体化系统应用在机床加工流程中，可将过多硬件系统转化为软件系统，节省硬件系统运行及维护期间浪费的过多资源。同时，在机电一体化系统实际应用的过程中，还可应用节能型控制装置，形成完整的资源控制系统，提升生产资源利用率。

3.2 实时监控生产流程

經济的快速发展使得机械工程数量及建设规模呈现出逐年增长态势，但也正因如此，机械工程与过去相比涉及工种多，内部结构复杂。同时，各领域对机械工程质量及生产效率需求不断提升，使得管理部门管理责任及难度更大，一些隐藏在深处的风险问题难以排除，造成安全事故屡见不鲜。而利用机电一体化系统可更好地提升工程管理有效性，通过对工程施工各环节信息的采集、整合及分析，实现对工程的实时监管。

3.3 切实提升生产效益

PLC技术的有效应用，也可从根本上提升机械工程的经济效益、社会效益及安全效益。具体来说，机电一体化系统运行稳定性高，能耗量少，可切实提升自动化控制设备及系统运行期间的安全性，节约更多的电力资源及成本。同时，使用机电一体化系统也可及时发现并控制机械工程实际生产过程中存在的风险因素，降低生产安全事故发生概率，更好地满足了社会发展对机械产品质量及生产效率提出的要求。

3.4 促进操作自动化

将机电一体化系统应用在机械工程中，也可尽早实现操作自动化生产目标，提高作业一致性能，减少人力资源投入量，提升生产作业的安全性[3]。

4 机电一体化系统在机械工程中的具体应用

4.1 在包装机械中的应用

将机电一体化系统应用在包装机械生产中，可有效规避包装机械电力控制中的局限性，提升包装机械设备生产统一度，降低实际维护难度及成本。同时，减少包装机械设备占地面积，简化包装设备运维流程，切实提升生产期间的经济效益。

4.2 在机床改造中的应用

由于机械工程中的机械改造环节对精准度要求较高，系统运行及工作台运行轨迹均需通过严格控制实现。而将机电一体化系统应用在机床改造过程中，可切实提升机床运行期间的转动效率，确保机床运行精度满足实际加工需求。同时，将机电一体化系统应用在机床改造过程中，还可避免改造环节对机床原结构的影响，控制机床改造成本。

4.3 在纺织机械中的应用

将机电一体化系统应用在纺织机械生产中，可通过主动传输模式，确保绕线架与导轨之间的频率固定。在纺织机械系统实际运行期间，可利用速度传感器将信号发送到TPU数据中，明确生产最佳绕组比，提升数据传输期间的精准性及全面性。

5 切实提升机电一体化系统在机械工程中应用有效性的具体措施

5.1 加大机电一体化系统监管力度

由于使用机电一体化系统的机械工程大多具有投资大、生产流程复杂等特征，因此，为确保每一个生产环节均能满足质量标准，相关管理人员也应在原有基础上加大机电一体化系统监管力度，注重机电一体化系统器件功能性及兼容性的开发，对人力资源及物力资源进行更加合理的配置，避免资源不必要浪费情况，促进机械制造企业可持续发展进程。

5.2 认清机电一体化系统发展趋势

机电一体化系统在机械工程及其自动化系统中具有广阔的发展空间。而为更好促进机械生产稳定有序发展，应将关注重点放在组建高素机电一体化系统维护团队，普及机电一体化系统等方面。同时，设立机电一体化系统科研及生产基地，积累开发及生产经验，进一步完善当前机电一体化系统应用流程及规范。

6 结语

总而言之，机电一体化系统在机械工程中得到了广泛应用，并为切实工程经济效益及社会效益奠定了坚实基础。为切实提升机电一体化系统的应用有效性，相关管理部门还需从提升工作人员专业技能及职业素养入手，认清机电一体化系统应用价值及要点，构建起更加科学长效的机电一体化系统管理机制，确保机电一体化系统成为机械领域发展新方向。

[参考文献]

[1]戴忠顺.机电一体化技术在机械制造业中的应用分析[J].南方农机，2019（1）：174.

[2]王军洁.机械电子工程的发展趋势及运用探索思考[J].南方农机，2019（1）：180.

[3]潘永琪.机械工程及自动化在工业领域的发展方向及前景[J].科技风，2019（3）：142.