机电一体化系统在机械工程中的实际应用分析

薛小晶

（南通科技职业学院，江苏 南通 226007）

随着改革开放的不断深入，我国的工业开始迅速发展，机械工程领域现今已经基本形成了机电一体化的体系。基于此，本文就机械工程中机电一体化系统的实际应用进行了简要分析。本次研究主要基于机电一体化系统的优势，分析了机械工程各项机械设备中机电一体化系统的应用，包括在数控机床领域、工业机器人领域的应用，有助于推动机电一体化系统的智能化与模块化发展。

1 机电一体化系统的技术概述

机电一体化系统具有综合性特征，其系统构成主要是将机械设备与电子科技有机结合，机电一体化系统较为先进，系统中的核心技术较多，具体包含了以下3种。

一是电子技术，其是机电一体化系统的核心技术，体现在机电一体化系统的自动化控制方面，能促进系统高效率、高频率以及集成化运行，具有显著优势，可有效对机电一体化系统加以控制并进行优化设计，调整其自动控制的功能与动力[1]。

二是软件技术，机电一体化系统对软件技术的应用较为常见，基于该技术的运用可以实现对软件设备以及相关机械的有效管控，促进机电一体化软件系统的建成，后续还会不断优化调整相关软件。

三是传感技术，机电一体化系统在实现功能的过程中，传感技术应用也十分关键，传感技术对整个系统的控制运行起指导作用。该项技术主要是借助于传感器的频率和电流调整进一步调节系统传输速度，提高控制的准确性。

2 机械工程中机电一体化系统的实际应用分析

2.1 机电一体化系统的应用作用

2.1.1 有效发挥出监控作用

在机械工程中运用机电一体化系统能够有效发挥出监控作用，该项作用在相关机电设备运行中充分体现，切实保证设备运行状态的稳定。例如，以往机械设备开展监管工作采用人工巡视监控方式，通过手动检查来判断设备运行是否正常，若发现异常情况会进行处理。但人工巡视监控受到很多限制，其监督管控的效率偏低，实际成效不够理想，许多问题难以及时被发现，对于设备的异常情况发现得也不够及时，经常出现问题严重后才采取措施的情况。应用机电一体化系统的先进技术可以进一步加强对机械工程的监督管控，比方说建立起完善的设备与机械运行监控系统，实时监督设备的在线运行状态，监控系统的总控端口为电脑总控台，安排一名专业的监控人员负责操控。若是一些机电设备出现异常情况或是运行数据偏离合适范围，总控台的电脑屏幕上会清晰显示，监控系统还会做出提醒，进而引起监控人员的注意。对于部分有数据信息记录的故障问题，系统还能够迅速分析并生成结果，便于设备检修人员参考，降低故障抢修时间，促进整体机械工程监控与维修效率的提高[2]。

2.1.2 有效发挥出节能作用

在机械工程中运用机电一体化系统还能够有效发挥出节约能源的作用，其主要是降低机械设备运行时的能量损耗。例如，机械工程会运用许多大功率机械设备，这些设备会耗费较多电能，在使用的过程中也会使整个项目产生较高成本，不利于可持续发展。但在应用机电一体化系统后可构建相关机械设备控制体系，机电一体化系统使整体技术得以优化升级，完善整个机械工程的设计，提升其运行水平。一些传统设备运用机电一体化系统后能耗明显降低，运行的可靠性更强，从而达到项目的节能效果，表1为常见机电设备运用机电一体化系统的节能成效。与此同时，运用机电一体化系统后也会减少设备运行的磨损，从而延长机电设备的使用寿命，对提高工作效率有着积极的影响。此外，目前机械工程领域的快速发展也给环境造成了很大压力，一些机械设备的运行会产生影响环境的排放物，而机电一体化系统运用后，通过对机电设备的控制与管理能够减少排放，有助于机械工程的绿色发展，提升项目的效益。

表1 常见机电设备运用机电一体化系统的节能成效

2.1.3 有效发挥出提高精度的作用

机械工程的质量与其精度有着密切联系，因此，把控精度也成为关键要点。机械工程实施过程中与精度控制有关的工作较多，例如测试工作、丈量工作、称量工作以及检测工作。要保证机械工程质量达标，还需依据各项精度要求来实施工作。在以往的机械工程中，这些工作的精度控制往往凭借工人经验，因而其控制效果不佳，会出现一些问题，工程整体的精度也会降低。机电一体化系统的应用能够有效提升机械工程的精度水平，也能够减少外部因素对工程精度的影响，保障机械工程的质量。例如借助机电一体化系统相关设备可以实现测量与称量工作的自动化处理，避免人工操作带来的精度影响，同时还能够降低工人的工作强度，提升工作水平[3]。

2.1.4 有效发挥出创新作用

将机电一体化系统应用于机械工程中还可建立起基于机电一体化的管理系统。该系统能够发挥出创新作用，提升机械设备的效益，切实应对当前机械工程的运行要求，管理系统在技术的更新下也能进行升级，保证系统具有先进性和适宜性。例如，机械工程中的相关机电设备升级更新后，机电一体化管理系统也会进行优化，促进整体机械工程设备性能的完善性提升，机电一体化管理系统还能够使各设备之间相互练习，有助于设备协调运行，促进创新效益提升。由于目前许多的机械工程都存在着机械设备老化的问题，导致整个工程的运行效率偏低，这些设备发生故障的概率也比较高，因此，应用机电一体化系统来实现机械设备创新对机械工程的日后发展有很重要的意义。

2.2 机电一体化系统的应用实践

2.2.1 电子油门控制装置的应用

目前，我国的重工业处于快速发展阶段，环境压力也逐渐增大，环境恶化程度上升，最终导致气候发生很大改变，因此，环保问题也开始受到重视。随着机电一体化系统的迅速发展，在机械工程中开始应用机电一体化系统，通过其中的控制技术可以有效降低重工业对环境造成的恶劣影响。例如，电子油门自动控制就是机电一体化系统的一种应用表现，其通过电缆来控制节气门的开度，节气门位置设置一个微型电动机，对开度的调整较为可靠，而其机械传动的结构则是由导线带动，具有控制精准及稳定性较高的优势。许多机动型机器的运行都离不开柴油物质，而电子油门控制装置能够在控制机械设备运行中发挥出很重要的作用，其在保证可靠供油的基础上可有效避免机械设备运转消耗过多柴油。通常来说，使用柴油的机械装置在运行时常常会产生污染性排放物，从而影响到环境，因此相关部门制定了管理方案，采取一系列的管控手段对柴油装置进行把控，尽可能降低柴油的实际需求，促进工业领域更为健康的发展。原本的柴油装置控制精准度不够，因而基于机电一体化系统设计了电子油门控制装置，该装置是领域内技术专家提出的降低柴油需求的装置，也是基于电子控制技术调整柴油的使用，从而降低机器设备运行时污染物的排放，切实解决环境问题。

2.2.2 数控机床的应用

在机床加工领域中的数控机床也是基于机电一体化系统，其是由信息处理技术与机械制造技术结合而成，工作原理是依据坐标轴，以加工目标为基准，精准控制加工操作，现今的机电一体化系统机床都是操作十分简便且运转成本较低的[4]。机电一体化系统使得数控机床在功能、结极、精度控制以及操作上都有了很大进步，比如说基于该系统的特点，能够形成模块化、总线式结极，由于开放性的设计可以促进体系结极提升兼容性，促进功能实现层次性，提升使用效益。存储器的软件采用模块化设计，提升了数控功能水平，能够实现多通道的控制，也就是说在一台机床中能够通过控制来完成多个不同的加工任务，系统还具有多级网络，优化了复杂加工能力，与传统机床相比具有显著优势，因而得到了广泛应用。

2.2.3 柔性制造系统的应用

机电一体化系统应用于机械工程中，柔性制造系统的应用能够发挥较大优势。所谓柔性制造系统，事实上是一种基于现代智能微电脑技术的系统。在该系统的作用下，机械设备的运行受到自动化技术的有效操控，从而提升了设备的工作性能，在该系统当中充分运用数控技术与自动化技术，机械产生的加工以及运行都受到信息系统的控制，可以说柔性制造系统完全突破了各种技术障碍，具有智能性特点。整个机械工程的运行控制还会受到自动化监控，保证工作状态的稳定性，其能够有效提升机械的工作效能，也能够为生产空间的限制提供技术支持，切实提升机械生产水平，降低实际生产成本。例如，当前基于机电一体化系统的柔性制造系统在机械制造领域应用十分普遍，其能够实现机器的柔性，在机电一体化系统控制下，机械生产可以根据产品变化来调整加工，系统由终端计算机控制，加工单元和集成物料储运单元则涉及到了加工工序，柔性制造系统的灵活性、精准性都使得机械制造生产效率大幅度提高。

2.2.4 工业机器人的应用

现阶段，机电一体化系统的快速发展，使其被应用到工业机器人当中，提升了机器人的智能化水平，这种工业机器人设备正逐渐取代传统的流水线生产模式。例如，机电一体化系统可以用于检测机器人各轴电动位置的运动精度、液压缸与电动机之间的转动，全面校检旋转角，并使用编码器进行数据信息收集，以便于更好地控制机器人的运动。工业机器人各个零部件的运用也离不开机电一体化系统，例如其主轴位置上会安装减速器装置，而减速器上还会加装振动传感器，以便于实现联动控制，机器人工作时的振动不能过低或过高，否则就表示减速器控制作用并未发挥，而机电一体化系统的运用可以有效检查减速器性能，切实控制运动振动，提升生产水平。

2.3 机电一体化系统的应用对策

2.3.1 优化机电一体化系统的设计

要提升机械工程中机电一体化系统的应用效果，促进机械工程效益的提升，还需加强对机电一体化系统的优化设计，主要针对当前机械工程的基本情况对部分设备进行改造，从而保证设备更好地运行，提高运行效率。为此，相关单位应当对各部门进行统一部署，高度重视机械工程机电一体化系统的重新设计，精心制定改造方案，安排专业水平高的自动化工程检修队伍、发电工程检修队伍以及电气工程检修队伍共同为机械工程的施工实施提供保障。做好机械工程的勘察工作，明确实际中的技术难点，编制相应的组织设计方案；做好各种器具、材料以及人员条件的准备工作，提升机电一体化改造效果；按照工序标准推进工程施工，确保工程最终质量达标，若是工程现场的运输条件不佳，则电气工程的相应检修人员运输一些大型设备时应当合理采用滑车手段或轨道手段，促进新进设备运输效率的提高。对工程设备进行合理化更新后能避免设备老旧造成的不良影响，为机电一体化系统的科学应用奠定良好基础，深入改造机电一体化系统，推动其自动化水平提升，实现一键开停机控制，也能够推动机械工程的少人及无人化发展[5]。

2.3.2 重视培养专业的技术人才

当前的机电一体化系统在工业领域中应用越来越频繁，应用的范围也越来越广，但要想提升该系统在机械工程中的应用水平，还应当重视培养专业的技术人才。机电一体化系统一线的专业人才，不仅要掌握各种先进技术的应用要点，还要全面掌握电气以及气动控制的相关知识，这样才能够发挥出机电一体化系统的作用。例如，可以引进已有的机电一体化系统培训机制，促进人员积极学习相关技术知识，需重点培训的技术类型包括电气技术、气动技术、传感器技术、PLC编程控制技术以及液压技术等，针对这些技术的重要知识设置培训课程。还要安排关键技术的动手操作训练，在对机电一体化系统基本原理有一个直观且全面的了解后还需锻炼实践操作能力，切实保证人员能够满足机电一体化系统应用的要求。

3 结束语

机械工程中的机电一体化系统运用得到了国家的大力支持，其关键技术的不断研发也使得系统开发及应用更上一层楼。其中传感技术、信息技术以及数控技术等更是有效提高了机械工程效率，发挥出现代化技术的优势。在未来，机械工程领域还应当更加重视机电一体化系统基础设施建设，为系统的运用提供有力保障，重视培养机电一体化人才，促使该类型技术不断创新发展。