试论机电自动化技术的发展与应用

张鹏涛

冀中能源邯矿集团实业开发中心 河北邯郸 056000

随着生产科技水平的不断提高，以计算机与微电子为基础的自动化控制技术逐渐与传统的机电一体化深度融合，使机电设备进入到了自动化控制的发展新阶段。目前，机电自动化技术已经在矿山开采、钣金加工、机械冶金等行业得到广泛的应用，极大地提高了机电设备的运行效率，进一步解放了人力劳作，提高了生产力水平[1]。为了更好地满足工业生产需要，在信息技术和传感技术的推动下，未来的机电设备的自动控制将更加智能化和柔性化。本文就机电自动化技术的优势，以及未来的发展与应用进行了探讨。

1 机电自动化系统的基本组成

机电自动化是在原有的机电一体化技术的基础上，融合自动控制技术而对机电设备运行与控制方式的改进和提升。主要是通过一定的控制程序，使机电设备在无人或是少人操作的情况下，自动按照程序完成相应的操作内容。机电自动化设备除了比较基础的机械系统和动力系统之外，还包括有传感与检测系统、控制系统、信息处理系统和执行机构等几部分。其中机械系统主要是机电设备的主体框架和传动机构等，是实现设备生产运行功能的基础。机械系统需要在保证其基本运行功能的同时，通过优化外形结构和用材用料以满足自动化系统的安装和使用要求；动力系统主要是机电设备的动力来源，通过电力动力源、燃油动力源等，通过为机电设备提供动力，保证其具有足够的动力维持启停运行。一般的机电自动化产品多是以电能为动力源，包括电源、电动机、驱动电路、变频器等；传感与检测系统，主要是各种传感器和仪表用于实时检测压力、温度等环境参数和设备运行参数，并将采集的参数信息以电信号的方式传输给控制系统，作为控制系统的信息来源。对于传感与检测系统的要求是检测精度高、体积小、便于拆装检修和抗干扰；执行机构是自动控制系统用于完成相应控制指令的运动部件。常见的执行机构主要包括电动、液压、气动等，应根据自动控制的对象合理选择执行机构的方式，以实现自动化控制机电设备的高效运转。

2 机电自动化的特点和优势

2.1 极大地提高了生产效率和产品质量

机电设备在统一的控制参数下能够高效、准确地进行产品的生产加工，一方面提高了机械设备的运行效率，尽可能地保证了机电设备的连续生产运行；另一方面则减少了人工操作可能出现的误差，因而使生产效率和产品质量都得到了提高[2]。

2.2 解放了人力

自动化设备通过其控制系统可以机电设备在无人或少人的状态下自动运行生产，简化或是省略了很多人工操作环节，从而解放了人力。这也是自动化控制最大的特点和优势。这样不仅降低了人员的劳动强度，使机械设备替代了很多具有危险性的工作，改善了人员工作环境；同时也帮助企业节省了部分的人力资源消耗，降低了人力资源成本。

2.3 具有更好的安全性和可靠性

自动化控制系统可以实时监控机械设备的各项运行参数，自动判断和分析故障并进行故障报警，从而使操作人员及时发现故障停车检修；还有很多自动控制系统具有自动保护功能，当某项运行参数异常时，系统可控制设备自动完成紧急停车、断电等保护动作，从而起到保护设备和避免事故发生的作用。

2.4 功能用途广泛，应用性强

自动控制系统可根据控制的对象，对系统及其自动控制的各项参数进行调整和设置，从而满足其自动控制的使用需要。自动控制系统不仅可以用于机械设备的自动控制运行，同时还具有自动检测、实时监控、自动校准和调整补偿等功能，可适用于各种机电设备，具有很强的可应用性。

3 机电自动化控制技术的主要应用

凡是以可采集和可控制的物理参数做为控制对象的各种机电设备，从技术角度来讲，都是可以研究出相应的自动化控制系统的，是可以实现自动化控制应用的。因此，自动化控制在机电设备中的应用也是非常广泛的，比如各种数控机床、测量仪、电液伺服机械等均可实现自动化控制。机电自动化控制技术的主要应用有以下：

3.1 在机械钣金加工与制造中的应用

传统的钣金加工与制造行业中，各种测量仪器和机床设备主要依靠人工操作，不仅生产成本高、而且效率低、精度差。企业仅能依靠批量、重复性生产维持利润。自动化机械加工首先以CAD、UG等钣金设计软件为基础，通过在系统界面进行模型设计和模拟加工确定设计与加工方案，然后即可通过计算机和通讯线路使机床设备自动按照设计方案进行机械加工。这样既保证了钣金设计加工的精度和质量，同时也提高了生产效率。近年来，机械加工与制造领域的新技术相继诞生，比如柔性制造、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等技术都已得到应用。

3.2 在矿井安全管理中的应用

在矿井安全标准化建设中，各种自动化监控系统和设备已经成为“标配”。针对井下复

杂的生产环境，可以在重要位置设置瓦斯传感器、风速传感器等，并将其与调度室监控系统相联网。当井下环境中某个监测数据出现异常时，监控设备便会进行报警，同时将报警信号及数值传输至控制系统显示界面，使人员能够及时了解井下事故灾害的情况，及时排除故障和排除险情[3]。

3.3 在工业生产中的应用

计算机集成制造系统企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，从而实现了企业从原料采购到生产加工，再到入库发货的全局化、一体化管理。比如在生产环节，现场总线技术通过将现场仪表与控制系统的通讯，即可使现场设备按照控制系统设定的程序和工艺参数进行控制运行，并对设备运行情况和工艺参数进行实时的监控和记录。如此则保证了工艺的稳定和生产的连续高效，同时也可实现对各种电气设备的运行监控和自动保护。从而实现了工业生产的自动化、安全化。