机械控制中的机械自动化技术的应用研究

李端宇

[摘    要]在机械控制技术的研究中，机械自动化技术是十分重要的部分。近年来，我国科技发展迅速，人们以及企业对于工业指标提出了更高的要求，机械加工精度也得到了更多人的重视。在传统的机械加工中，工人的经验、技术等对于加工质量有明显的影响，无法保证产品的质量，所以在机械自动化技术中应用机械控制成为现阶段重要的研究话题。本文主要讨论机械控制中的机械自动化技术的应用研究，旨在对我国机械自动化发展提供借鉴。

[关键词]机械自动化技术;机械控制;自动化控制

[中图分类号]TH16 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）10–0–03

Application of Mechanical Automation in Mechanical Control

Li Duan-yu

[Abstract]Mechanical automation technology is an important part in the research of mechanical control technology. In recent years， China's science and technology has developed rapidly， people and enterprises have put forward higher requirements for industrial indicators， and the mechanical processing precision has also attracted more attention. In the traditional machining， workers' experience and technology have an obvious impact on the processing quality and cannot guarantee the quality of products. Therefore， the application of mechanical control in the mechanical automation technology has become an important research topic at the present stage. This paper will mainly discuss the application of mechanical automation technology in mechanical control， aiming to provide reference for the development of mechanical automation in China.

[Keywords]mechanical automation technology; mechanical control; automatic control

近年来，机械自动化技术发展十分迅速，人类通过创新型的思维以及勤劳的双手有效促进了社会发展，对科技进步也有深刻的意义。同时，在机械自动化技术中，已经开始应用先进的科学技术，有效推动了机械加工的发展。在现阶段的工业发展中，机械自动化和过去有了较大的差异，不论是技术水平还是加工质量都得到了提升。此外，控制技术的应用在机械自动化中也有重要的地位。实际上，在当前机械自动化中，控制技术对于其精密程度有深刻的意义。

1 机械自动化技术及其应用领域

对于某些较为繁重的任务，仅依靠人力是很难完成的，也无法有效保证完成的质量。通过机械自动化技术，可以利用自动化控制的方式使机械设备依照操作程序作业，进而就可以完成操作任务。本文以机械自动化技术作为基础，阐述机械控制中机械自动化技术的主要应用方式。

2 机械自动化技术发展

2.1 机械自动化技术

近年来，随着我国经济的迅速发展，提升工作效率已经成了机械设备的重要目的。传统的人工劳动力工作效率较低，并且很难保证质量，所以机械自动化的使用具有十分重要的意义。在实际生产中，为了减少人工事故，需要有效减小意外情况的发生。在完善机械自动化技术的过程中，大量重复的工作是一项重要的问题，也是一个明显的难题，将智能信息化代替机械化。人类的程序设定会在一定程度上制约其发展，无法实施进一步的创新，同时这也是很难突破的瓶颈。在使用机械自动化技术的过程中，运动控制技术对人类有较大的影响，有不少生活中常见的物品都需要通过其进行制造。

2.2 運动控制技术

机械运动部件的位置和速度都是十分重要的部分，通过运动控制技术就可以对运动轨迹进行设定，进而完成程序设定的任务。就现阶段而言，直线电机驱动技术、计算机控制技术以及全闭环交流伺服驱动技术是较为成熟的运动控制技术。对于传统控制器而言，完全可以脱离操作系统或者处理器的辅助，但是随着社会的发展，人们的需求不断提升，传统控制器已经很难满足现阶段的需要，所以上述3种运动控制技术的应用已经较为广泛。

2.3 存在的问题

实际上，我国机械化工业发展相较于西方国家较晚，仍然有一定的差距，不论是机械设备还是技术都不具备在国际上有较强的竞争力。在学习的过程中，技术人才没有充分的实践环境，没有足够的动手条件，所以创新能力的培养也很难得到保证。在教育体系中，人才培养机制存在一定的不足，不少想要学习的人缺乏学习渠道。设备更新换代较快。许多机械设备的使用和维护都需要较大的学习成本，企业在购入后需要花费大量的时间培训员工熟悉设备。

3 机械自动化控制系统的基本含义与设计要求

3.1 基本含义

以往的机械生产往往是通过大量的劳动力进而对机械进行着操控，以此来实现各自的生产上的目标。然而，机械自动化控制系统则是通过一系列的系统和设备的组合而成的，由此可以在大大降低成本的同时，减少来自操作上的错误和失误，进一步提高生产的效率，并且降低一部分生产过程中产生的安全风险。所以，在当前的经济以及相应技术的高速发展的过程中，机械自动化控制系统已经广泛应用到了各个领域和行业中。

3.2 设计要求

从字面意思上可以出，机械自动化控制系统不需要通过任何识别就可以直接进行作业的一项控制系统，它的生产过程是由设计好的自动控制系统来直接进行完成的。它展现出了自动化生产管理的特征，节约了人力、物力、财力，大大降低了企业的用工成本，增加了企业的经济利益。正因为它可以给企业带来巨大的增益以及效益，使得人们对于自动化系统的更新创造达到了一个更加高的要求，从而通过技术的不斷更新、改变发展以及进步，来实现对自动化运作的高效率发展。所以，在设计这一自动化控制系统中需要结合很多的专业知识、专业和技术，综合各个方面的运动科学技术，进而才能设计出一项满足企业生产需要的，并且最具有帮助的自动化控制系统。

一般机械化自动化的控制系统都是由传感块单元、作用单元、程序单元、执行模块单元和制定单元这几个部分而组成的。传感控制模块单元是对机械自动化控制系统的实时监控和信息有效传递的模块，而且其还担负着将信息传递到控制执行模块处的作用。通过实时监视机器在运作中发生的问题，能够进行提前预警，提示作业员对故障进行及时处理以及解决好此类问题，防止其再度发生起到了关键作用。作用单元是整个系统的核心板块，它可以大大提高系统的能力，保证机械自动化系统的正常运作。程序单元则主要需要对机械操作的步骤进行控制，通过编写对应的程序，进而知道自动化机械的运作步骤，按照既定的步骤一步一步进行运行，从而保证生产过程中不会出现任何问题，由此顺利完成生产工作，提高工作效率。控制模块是一项调节单元，其将对收到的信号以及一些数据进行分析处理，保证系统的正常运作。制定单元则是自动化控制系统的核心部分，是通过传递信号进而发出指令，系统依据该指令才能执行对应的操作。

4 机械自动化控制系统需要具备的特点

4.1 机械自动化控制系统的优点

由于机械自动化控制系统牵扯到整个生产的全过程，所以需要拥有良好的安全性、可靠性、自动运行的特点。一旦机械出现问题，系统就会自动发出警报，停止一切运作并进行一系列有效控制的措施，进而保护机械和人员的安全，降低工作中发生事故的可能性，提高工作的安全性。另外，通过这一系统，也可以大大降低人员操作上的一些生产损失，减少失误率，增加系统的可靠性，进而通过这一设备，对生产的准确度和产品的稳定性有所提高，提高工作效率，降低企业大大成本，提高企业的相应利润。

4.2 机械自动化控制系统设计注意事项

机械自动化系统的第一优点就是环保。在设计时，首先，需要选择环保、无毒、可利用可回收的材料。这样既可以大大降低成本，也对环境进行了保护。其次，在此过程中，还会用到很多的零件和配件，尤其是核心部分的选择。机电是机械运作的核心部分，在选择时需要筛选出排放少、小污染、损耗低的设备，在不能满足所有的要求的情况之下，材料的选择必须要基于最重要的因素才行。当然，也可以依靠相应的技术优势来对耗能和排放进行有效地后期处理，使得其可以有效地提高设计的利用效率，继而保证生产过程的正常运作。

液压系统是自动化控制系统的核心部件，其关乎着机械使用寿命的长短，通过良好的保证液压系统的正常运行，可以对其进行日常的维护与保养、清洗，才可以延长液压系统的使用寿命，进而提高控制系统的稳定性。在对液压系统进行设计时，还需要考虑到其制造的油液的垃圾量，通过一系列先进的设计思路，降低液压运作的磨损程度。增压液压油箱是对外界阻隔的有效保护设计措施，所以也要注意到一些零部件的设计，通过选择一些性能良好的材料来制作零部件，这样才可以降低污染的程度。

提高机械自动化系统运行的效果，就需要优化相应的设计技术。例如，通过减弱机械产品发生的震动频率和噪声分贝的设计方式，来降低噪声对人们身体和日常工作的影响，体现了机械设计的人性化特点，噪声分贝和振动的减弱，是对工作人员的一种良好的有利设计，让工作的人员可以在一个舒适的环境中进行作业，这样可以提高员工的工作积极性和工作稳定性，让员工的身体不会受到伤害，降低了因为工作而发生疾病的概率。在这一设计中，环保是必须引入设计中的，进而确保机械自动化系统的正常运作。环保、低耗是机械自动化系统在以后可以长期发展的优先条件。确保液压系统设计的环保性，需要从各个角度出发，通过各种手段来提高设计的可靠性以及环保性。双泵分流技术、液压静液压驱动技术和液压负载传感技术都是环保性液压设计的体现。由此最大限度地减少在能源方面的消耗，实现低碳、环保以及可持续发展的理念。

5 运动控制技术的应用

5.1 全闭环交流伺服驱动技术的应用

机械一体化产品有着相当高的定位，其既要保证产品有着较高的使用精度，还需要有较为敏感的动态响应程度，由此可以得出，利用交流伺服系统才可以实现对于输电的控制。数字交流伺服系统有着数字信号处理器来进行驱动，利用光电编码器来对系统中所有位置进行采集和控制，电机和驱动在一起组成一个速度和位置对应的闭环控制系统。利用此系统，既可以提高整个设备的运算速度，还能够让伺服系统可以产生调节增益的效果，进而使得机械设备可以在任何复杂的情况下，对数据进行跟踪定位以及收集控制。对电机上的编码器的反馈信息进行处理，可以清除设备在运作过程中产生的齿轮内的间隙，进而减小运作过程中出现的误差。通过此方法，不但可以提高定位精度，还可以让控制器的负担大大减小，进而延长使用寿命。

5.2 直线电机驱动技术的应用

直线电机驱动技术目前在我国还是比较新型的技术。这一技术不但可以避免机械运作中零部件发生的一些故障，也可以提高闭环控制系统的动态效应，使设备在运作中更加灵敏。从而让设备在运作过程中传动间隙和误差降低，进而，提高设备的经济效益，让系统变得更加稳定。然而，直线检查的反馈控制方式，可以提高机床的定位精度，进而防止运作中出现一些滞后的情况发生。其优点在于噪声小，速度快，行程长，耗能低。

5.3 可编程序计算机控制器技术的应用

可编程序控制器在我国已经有着40年左右的应用历史，所以对于这一技术设计的掌握，我国已经算是比较成熟的国家之一了。尤其是在现阶段，当微电子技术的不断发展，使得可编程控制技术得到了进一步的完善和改进，让可编程控制技术能够在当今时代，继续为人们所利用。可编程控制器大大解决了在控制的局限性，以及计算机的实时性上的需求和矛盾得以改善。同时可编程控制技术在软件开发方面也取得了不错的辅助作用。比如，在利用对各种模块的控制，完成对数据的采集和通信的控制时，确保了各个数据之间都可以互相维系着。在对于每一个模块的单独测试实验和编制过程中，可以确保它能够一同载入中央处理器，从而对多个任务进行运作，继而达到对整个项目的一同控制，故计算机可编程控制器目前在现在的工业发展中，其具备着较大功能优势。

6 控制技术在机械自动化中的应用

6.1 增加机械成品合格率

目前机械控制是机械加工控制技术重要的转变方向，条件允许的情况下应选择高精密度的控制器。绝大部分传统控制技术缺乏有效地张力，得到的产品通常较为单一，批量生产的目标很难实现，所以需要技术人员在生产过程中及时对程序进行调节。两道工序一般都要分开使用，这就导致生产过程中会浪费许多时间。如果在机械自动化生产阶段投入控制技术，那么在同一时间就可以允许多个工序同时进行，并且不同的工序并不会相互影响，出错率也会明显下降，有效降低了人力、物力的浪费，对于企业提升利润有重要的意义。

6.2 推动机械自动化和现代化的工业进程

对于机械的工作而言，其运动过程中都是取决于控制技术，所以提升控制技术的质量可以有效改善机械自动化的水平。近些年来，人们生活水平不断提升，对于工业产品的质量有了更高的要求，同时国外的机械自动化技术也在不断加强，我国企业必须要认识到提升控制技术的重要性，如果没有对控制技术进行深入的创新，那么当前的机械制造就不可能有长远的发展，机械制造的产品质量也会参差不齐，无法满足人们的基本需要。因此，在未来很长一段时间内，机械自动化的发展必然离不开控制技术，工业发展也需要控制技术的支持。

7 机械自动化控制技术的发展方向分析

与西方发达国家相比，我国的机械自动化控制技术仍然有一定的不足，控制技术的专利、质量等都和发达国家有明显的差距。我国教育水平不断提升，在机械自动化研究中有不少科研人员都取得了不错的进展，我国机械自动化控制技术也有明显的发展空间。通过控制器来进行工作使我国机械自动化控制技术的直接特征，传统的运行控制器一般只有单一的处理方式，但是随着技术的突破，核心处理器已经得到了大范围的使用，这种工作方式可以有效拓宽控制技术的应用范围，并且在多种不同的工业领域都可以进行使用，对于提升工业发展水平有重要的意义。

现阶段，运行控制技术在许多领域都投入了使用，同时为了有效适应新环境，应当深入研究并改善控制系数。因此，必须要将多轴插补、运行规划等新方式引用在机械自动化技术中，这样才可以确保应用质量和效率。

8 结束语

我国目前经济水平相较于20世纪有了明显的提升，机械自动化水平也有了明显的进步，在许多不同领域中都有机械自动化的应用，可以看出在我国工业生产中机械自动化的重要地位。作为机械自动化的重要部分，控制技术可以有效促进机械自动化的发展，提升机械自动化的水平。在未来的一段时间内，我國必须要完善机械自动化中的控制技术，这样才可以拉近与发达国家的差距，以更为创新、更为实用的技术来提升自身市场竞争力，应对国外企业的挑战。

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