机电一体化系统在机械工程中的应用

杨安骏

（曹妃甸港集团股份有限公司，河北 唐山 064000）

由于现代我国机械工程科学技术的创新与迅速发展，传统方式的机械生产技术越来越无法适应时代的发展需要和社会的发展需求，这就催生了机电一体化技术的诞生和发展，这是社会发展的必然产物。如今，已发展成集合电子科学、力学、电子学等多个相关专业技术综合于一身的机电一体化技术，并广泛应用到多个工程机械制造领域。正因为该应用技术的广泛引进，让企业工程机械的工业自动化以及工程半自动化应用更具可能性，极大程度提高了企业建筑工程中机械设备在日常作业的运动准确度、运行精度、工作效率。本文主要重点介绍了机电融合一体化的一些关键技术及其在我国工程机械工业中的实际应用。

1 机电一体化简述

机电制造一体化工程技术体系是以自动机械制造技术和人机电子自动控制工程技术体系为理论基础（图1），由机械综合过程控制、机械设计装备制造、自动化制造技术等多个学科共同组成，具有很强的行业综合性和明显的竞争优势。在现代电力设备生产技术领域，机电设备一体化监控技术最先得到广泛应用，并逐步用于电力设备生产自动化、设备安全故障分析监测等诸多技术领域，对不同领域的技术进步起到推动作用。实践中显示，中国机器设备使用传统方式较为落后，手工操作的推行使得工业生产效率并不高，无法满足日益增长的社会需要。在步入新技术时期后，为有效减少企业人力成本，增加企业综合经济效益，企业已经开始将机电设备一体化等新技术产品引入农业工程机械的研发生产使用过程中，取得了良好的应用效果，机械工程配件产品的生产能力和工作效率大幅提高，有力推动了社会进步与发展。

图1 机电一体化工程技术体系的理论基础

2 机电一体化技术在机械工程中的应用优势

机电一体化技术能够与新一代信息技术全面融合，以实现产业技术升级和行业技术创新，提升与创新过程更为简单和易于接受，机器的正常工作也更为平稳、流畅。首先，机械工业一体化设备具有较强大的科技综合性（图2），能够广泛应用于行业，并且已获得了较好的实践应用与普及成效，从而达到了制造业机器的结构多元化与功能集成。其次，机电安装一体化技术极大提高了工业机械的制造稳定性，大幅延长产品使用期限和寿命，降低了事故率和对设备保养费的投资，也因此提高了质量与安全，大大增加了企业效益。同时，新技术成果的含金量也不断增加。随着机电安装一体化能力的增强，越来越多新技术产品应用于工业各类机械上，使机电安装一体化的新产品通过技术快速地转移并形成了企业生产力，使机械企业的机电设备一体化生产操作管理技术水平稳步提高。

图2 机电一体化技术的综合性

3 机电一体化系统在机械工程中的应用分析

随着新能源时代的来临，各类新能源技术层出不穷，人们对日常生活以及其他工程中使用技术方法的性能需求，也在日益变化与增加，有了更高的技术要求。机电一体化不仅能够有效减少大量人力，还能够更加精确地管理各类数据，提升制造效益。机电设备一体化监控管理系统在当前机械产业中的应用，具体表现包括以下几点。

3.1 提高机械工程的作业精度

机械综合性系统是以计算机技术为基础的。在现代机械中，计算机技术也被引入到了机械中，机械自动化系统能够更有效地增加作业的准确性。传统的机器工程施工都是由人工完成的，在机械操作过程中，人为操作的传统方式增大了产生差错的可能性，这种差错又是无法避免的，这将导致操作准确率不高。而机电一体化系统则通过高度智能的方法，大大减少了人力差错，同时也控制了人力成本，进而提高了机械操作的准确率和效率。

3.2 实现自动报警

在工业机械工程中，电子工程监控系统是必不可少的。机电设备一体化监控系统在电力机械工程行业中的广泛应用是以自动监控系统功能设计为主要基础的。机电设备一体化监控系统的各种电子安全监控检测设备均配有自动报警装置。机械设备一旦出现重大故障，电子工程监控设备系统管理会在第一时间发出报警，并迅速将故障信息及时传达上报给企业相关主管部门，迅速解决故障。

3.3 减少能耗，节能减排

传统的生质柴油机械生产中所采用的机械，是指以汽油引擎为发动机的柴械机电设备，在进行环保低碳减排应用方面并没有很好的表现。在中国机械产业技术进步与高速发展的历史过程中，以柴油引擎为驱动的各类机械设备也逐渐开始改进自身的制造手段，并逐步减少了由汽油引擎为能源的机械大规模应用和对大气污染物的大规模排放。通过机械装置一体化监控管理系统的方式应用电子设备进行监控能量消耗的总产出情况，使能耗最小，进而大大提高了能源利用率，以达到节能减排的目的。

机电一体化在工业机械工程行业中的主要应用是它可以有效地自动控制工业机械设备的正常运行，从而有效实现机械能源的有效优化综合利用，达到工业节能降耗的最终应用目的。在一些传统的工业机械工程设备操作中，能量综合利用率低，能耗大，工作效率低。机电自动一体化设备控制系统管理设备系统，通过机电自动一体化设备管理后，可以自行建立较为完整的机械设备自动控制管理系统。系统可以根据所需减少能耗，从而极大地提高了再生能源的综合使用率。在机电联合控制技术下，电能自动转化系统效能更高，节约与环保效益更加突出。以机电融合一体化的高效挖掘机控制系统即为其案例，引入了新型节能电源控制器，较普通的传统机械挖掘机提高了节电15%以上。

3.4 提高机械工程的生产率

机械联动及一体化监控管理系统在现代工业机械管理中的应用，彻底改变了目前传统工业机械必须以半自动作业方式或人工完成的工作模式。一方面，它能够有效降低对交通运输人力资源的大量利用，从而降低因交通运输安全事故可能出现的重大人员伤亡。另外，在机电融合一体化电力系统中充分利用了先进的电子生产技术设备，并充分运用了现代电子信息技术，极大地提高了电力机械工程的质量生产率和电能资源的综合利用率，有效防止了污染的大规模排放，这也是非常关键的方面。

3.5 提高工业自动化技术水平

事实上，机电工程一体化的顺利实现不仅是我国机电工程工业自动化相关技术研究实施的全过程及其中的一种体制改革与技术创新，也是企业适应我国现代工业社会经济发展的必要局面和正确选择。传统机电自动一体化系统具有一些简单的机电自动化管理功能，但传统整体机电自动化的功能实现技术效果和管理水平不是很理想。在某种程度上,机电工业一体化的一个整体发展趋势也可以说明这是一个不断逐步提高工业自动化技术水平的历史过程。机电一体化系统的设计与开发（图3），不仅是为了能够极大地提高机电一体化装置行业的产品整体生产效率，同时还可以尽可能地降低对人力的投资。这能够减少一些人为因素所引起的技术问题，从而合理地控制成本，合理地提高生产率和企业整体效益。智能化的技术实现，主要是以具有高度技术性的专业特点为理论基础的。

图3 机电一体化系统的设计与开发

在企业日常运作流程中，机电设备都必须能够合理保障各种工作的正常高效进行开展。同时，当用户出现了某些应急的突发状况或某些突发事件、问题时，也能够轻松进行手动中断停止和定时开机两种操作。机电设备自动化的平稳健康发展，对于进一步提升企业机电设备的日常及整体维修工作管理能力水平，具有十分关键的指导影响与促进作用，同时也有助于降低一些各种因素对其的负面影响，为整个工程项目的成功进行提供了有效保证。

3.6 实现自动化、半自动化控制

机电设备数控一体化自动数控技术在我国现代工业机械工程以及工业设备中的广泛应用，使我国现代工业机械设备在各种机械操作系统中基本实现了完全半自动控制，使我国现代工业机械设备完全基本脱离了原先传统人工控制各种操作系统模式，进入了一种完全半自动化和完全智能自动化的人机结合操作时代。未来完全通过用户端也可以直接在线实现我国企业内部智能化远程管理操作，大大减少了我国企业操作员和管理人员的日常管理工作量，大大提高了日常工作效率。另外，工业机械器件监控及一体化安全监控体系技术的应用，大大提高了中国工业机械机电设备的正常工作运行性能和设备稳定性，重大安全事故防护累计事故发生率极低，大大改善了中国工业机械的重大安全事故防护系统特性，有效减少了对安全成本的投资，也大大提高了企业的整体运营效益。

3.7 实现实时监督与管理

机械工程专业应用机电设备一体化测量技术，能够进行实时测量监督以及整个制造流程的所有机械检测工作，从而确定和监测所分析的机械工作运动状况，给机械操作者一些测量的结果，从而使得在及时发现机械故障和检测故障情况后的经济损失能够有效降低和达到最低控制范围。此外，对这种机械设备进行运动质量监测的另一项主要优势是它能够对所有机械工作的运动质量状况进行即时监测，并准确调整机械偏差的参数，从而确保了机械工作的质量标准化。该机械传动一体化监测技术的应用，能够更精确地有效管理并安全监测传动机械日常工作流程中的各个环节，使操作员及时发现重大问题，并快速地定位故障状态，及早地排除故障，从而恢复了机器的正常工作。

4 结束语

综上所述，机电设备一体化相关技术在我国机械工程行业具有很大的技术价值，实践表明，机电设备一体化相关技术应用一方面已经初步形成了较为成熟的应用体系；另一方面，科学应用技术对未来的我国社会经济生产发展产生了重要的社会影响。机电设备一体化发展给我国传统工程机械行业发展带来了新的产业发展战略方向。在专用机械工程专业应用生产过程中，充分有效提高了企业生产工作效率，大大提高了其专用机械工程生产物料加工的工作精度，也充分保证了生产工人的人身安全。伴随现代信息的不断进步与蓬勃发展，机电设备一体化制造技术将越来越广泛地应用于工业机械工程中，它将不断发挥自身优势，推动机械电子工程领域不断向前发展，为社会发展带来更大的经济效益。