智能化机械设备电气自动化技术分析

孙灵修

（国电南京自动化股份有限公司，江苏南京 210009）

1 智能化机械设备电气自动化技术的优势

智能化机械设备电气自动化技术的应用优势主要体现在三方面：其一，提升机械设备的故障报备能力。我国以往电气自动化机械设备当中虽然已经完成了机械化和自动化的发展目标，但是在设备的故障报备方面还存在诸多不足，缺乏一定的准确性。引入智能化技术后，可以有效提升机械设备故障报备的效率和准确程度。其二，提升生产效率。我国传统的生产环节主要由人力资源对机械设备进行操控，这种方式不但消耗了大量的人力成本，其工作效率也无法得到提升，而应用智能化机械设备电气自动化技术后，可以实现一人面对多台机器的合理操控，在一定程度上控制了资金成本，也提升了原本的生产效率。其三，提升产品质量，智能化技术主要借助计算机和互联网等先进的工具检测电气自动化机械设备，减少人工检测存在的误差，提升产品的整体质量[1]。

2 智能化机械设备电气自动化技术分析

2.1 集成控制

机械设备应采用集成控制形式，对系统运行状态进行统一管理，提高机械设备的控制水平。机械设备的运行过程较为复杂，需要对控制过程严格把关，提高控制方法的有效性。集成控制需要由控制系统进行实现，可以采用PLC作为控制器，能够与机械设备建立完善的连接，使控制效果更加的完善。集成控制是实现智能化控制的关键，需要不断提高机械设备的集成化水平，增强设备运行状态的推理能力，使设备能够稳定地运转。通过集成控制，可以对设备运行数据进行统一处理，对设备运行状态进行实时监测，提高设备运行的可靠性。集成控制应具有完善的系统结构，注重数据的共享性，对机械设备运输数据严格地进行分析，进而形成有效的集成控制条件。

2.2 自动仪表

在智能化控制过程中，需要做好仪表技术的应用，对机械设备的运行状态进行检测，进而采取相应的控制策略。自动仪表对精度具有较高的要求，一般工业用表精度在0.5-4级之间，精度数字越小，则说明仪表的精度越高，可以对设备状态进行准确识别。自动仪表的种类较多，包括温度、压力、流量等多种控制仪表，可以满足不同机械设备的控制功能。自动仪表的选择应根据实际情况而定，使仪表间能够形成有效地配合，通过控制器对仪表检测数据进行汇总，为智能化控制提供数据基础，提高机械设备的控制效果。以数字式仪表为例，具有较强的数据转化能力，测准精度为0.5%，可以准确地对温度进行测量，并且实时对温度进行显示。自动仪表是实现智能控制的重要技术，同时也是保障设备正常运行的关键。

2.3 过程控制

机械设备应注重过程控制，确保设备具有实时控制的条件，保障流程化生产过程的实现。过程控制需要由控制器进行实现，将设备的各个部分连接起来，按照一定的顺利对设备进行启动，使设备具有标准化的运行条件。过程控制是实现流水线生产的基础，使实现智能化控制的重要条件。过程控制的关键在于程序的运用，需要根据实际生产情况对控制器进行编程，使机械设备得到严格控制。通过过程控制可以使机械设备做一些重复的工作，能够降低人力的投入，使设备的运行控制更加的可靠。过程控制具有较高的工序要求，控制设计完成后需要进行仿真，对控制效果进行检验，保障机械设备过程控制能够顺利实现。

2.4 电力拖动

电机是为机械设备提供动能的重要装置，需要正确地在设备中进行应用，提高设备的动力传输效果，保障生产过程能够稳定运行。电机使用过程中，需要做好温度控制工作，表面温度不能超过90℃，否将将会对电机内部造成损伤。在动力传输方面，电机一般通过齿轮或皮带来传输动力，带动机械设备运转，为生产过程提供良好的数据来源。电机工作过程中，对转速具有较高的要求，在转速变化率方面，需要控制在5%-15%之间，防止转速变化过快，对动力传输效果造成影响，同时防止对电机造成损伤。以伺服电机为例，可以对速度进行准确地控制。在定位精度方面，可以达到0.001mm，保障电机能够在指定的位置停止，使机械设备能够实现精准化地生产。

2.5 智能控制

智能控制具有较强的控制作用，可以提高机械设备运行的稳定性，使控制方式更加的多样化。通过智能控制可以提高机械工作状态的适应性，增强运动状态的调节能力，既可以实现自动化控制过程，又能够提高控制的精度，使控制方式更加的有效化。在智能控制领域中，可供选择的方法较多，包括模糊控制、专家控制等，可使机械设备的控制更加的完善，为设备提供良好的运行基础。以模糊控制为例，能够实现机械设备的非线性控制，使设备的控制更加的易于实现，提高设备运行状态的可靠性。而专家控制则可以模拟专家进行操作，保障机械设备控制效果的可行性，使机械设备控制朝着智能化方向发展。

2.6 故障检测

机械设备运行过程中，难免会发生故障，需要通过自动化技术实现故障检测，对设备故障进行排查。一旦机械设备出现故障，将会影响到机械设备的运行，甚至会对机械设备造成损伤，使其无法保持稳定状态。因此，故障检测对于机械设备非常重要，使设备稳定运行的基础。故障检测的重点在于故障问题的识别，一方面，需要做好故障的检测动作，对故障的发生趋势进行判断，使故障能够提前检测出来，避免引起严重的故障问题。另一方面，需要通过传感技术对故障位置进行判断，提高故障检测的准确性，便于故障检修过程的进行，保障生产过程能够顺利地进行。

3 智能化机械设备电气自动化技术的实际应用

3.1 农业机械工程

机械制造的初衷主要是为了减少人们在劳动耕作中的负担和工作量，并在此基础上增加经济收益和工作效率。根据我国现阶段的农业行情来分析，很多农业生产活动和农作物栽培工作都可以依靠农业机械完成，更多的机械设备已经广泛应用于基层生产当中，现阶段主要应用于农业的自动化机械设备主要体现在耕种、灌溉和收获方面，比如我国小麦、水稻等粮食作物的收成逐渐由机械自主收集替代人工收集。我国农业机械设备的研制获得了显著的成功，据相关统计部门的报告显示，在2016-2019年之间，我国农业机械带来的全部动力呈现出逐渐上升的良好趋势。其中自走式轮式谷物收割机的产量高达18532台，同比增长19.71%；半喂入水稻收割机的产量约为3258台，同比增长63.23%。由此可见，在智能化机械设备电气自动化技术的影响下，我国农业领域已经走向机械化和自动化的发展道路中，在此过程中有效减少了人力资源和物力资源的消耗，在一定程度上也控制了成本的流失。除此之外，在自动化机械设备的制造期间也研制出了部分智能化环境配套设备，主要包括大棚温度监测系统、人工模拟降雨系统以及灌溉区域水源控制中心等等，这些技术的应用有效克服了地域条件和气候条件等因素的制约，满足人民群众对粮食作物和其他农业产品的需求，也在无形当中推动了农产品经济的建设，为我国农业的发展和广大农民群众带来更多地经济效益。

3.2 运输机械方面

从整体目光来看，我国运输行业正在不断进步和发展的阶段中，人民群众逐渐关注运输行业的工作质量和效率，因此相关企业和部门已经设计研制出提升运输效率的机械器材，并将其广泛应用于实际的工作当中。在智能化机械设备自动化技术的大力支持下，由传统的人工运输方式转化为现代化运输方式。这种创新型运输模式有效提升了运输速度和质量，并控制运输期间所花费的成本，在当今社会发展中，传统的运输方式已经无法跟上现代经济发展的步伐，所以运输行业要注重智能化机械设备电气自动化技术的应用，积极主动利用计算机远程操控技术，这样才可以在一定程度上提升运输机械器材的各项功能，同时也提升了运输的效率和质量，为运输行业的长足发展提供有力的保障。

3.3 煤矿产业的应用

煤矿产业是我国经济发展的重要支撑，在进行煤矿开采挖掘工作期间，往往会产生诸多有害物质和粉尘，对周围居民的身体健康产生一定的威胁。在开展煤矿挖掘的工作过程中要时刻保持空气的畅通，将智能化机械设备电气自动化技术有效融入煤矿的通风体系当中，可以针对通风系统进行智能化的掌控，在实施工作期间，利用主站与分站的软件进行合理掌控，可以对动态化的空气质量和密度进行检测，如果空气中存在有害物质等，可以在第一时间开启通风系统，为工作人员的身体健康提供有力的保障，机器发生故障时还可以及时处理并解决。所以在煤矿产业的通风体系中有效运用此项技术可以确保开采挖掘工作的安全性和可靠性。另外，将智能化机械设备电气自动化技术应用于煤矿的井下排水体系中也会产生正面影响，不仅可以完成给排水的远程操控，还可以在短时间内准确计算出相关数据。如果排水系统中存在问题还可以及时勘察出故障位置并加以维护，不但提升了排水工作的效率，还为煤矿开产工作提供了一定的安全保障。

3.4 刀具生产领域

在人们的日常生活当中，刀具的使用极其普遍，但是刀具的制造流程难度较大而且对其制作的标准需求比较高，刀具的制作材料和后续的加工生产都要严格遵循规范标准开展，只有完全符合技术标准才可以构造出满意度较高的刀具用品。智能化机械设备电气自动化技术可以保证刀具在制作生产中的水准和效率。在智能机械体系中利用此项技术可以精准控制刀具的规格大小，还可以将生产过程的准确性大大提高。除此之外，利用此项技术还可以在一定程度上增强刀具的柔性，在刀具制作过程中利用自动化技术可以减少工作人员更多的劳动负担[2]。

3.5 水泥产业

现阶段我国建筑领域的规模和数量逐渐增大，推动了相关企业的发展与进步。水泥是建设工程中的主要原料。在社会市场激烈的竞争背景下，很多大型水泥厂为了提升自身的经济效益引入大量的智能化机械设备电气自动化机械，并在此期间投入足够的资金成本。引入此项技术后可以有效提升水泥企业的生产效率，智能化机械设备电气自动技术的推进在一定程度上满足社会发展的需求，为水泥的生产安全和效率提供了基础保障。

3.6 电子信息领域

自动化技术在计算机的制造和设计环节当中发挥着至关重要的作用。比如较为常见的CAM和CAD，在零部件的构造、配置图形的绘制以及机械器件的设计完善等方面都可以引入此项技术加以解决。在设计工作结束后，还可以利用相关的数控编程系统设计相关工具进行生产，在“设计-加工-生产”的流水线过程中，其中的加工配置、物流装运、设计包装等环节都是在高度智能自动化控制技术的帮助下完成的。另外，除了在电子设备的制造设计中有所应用以外，智能化机械设备电气自动化技术在计算机辅助工艺中也有很大的造诣，辅助工艺的机械制造期间的核心部分，作为信息化制造的辅助桥梁，主要涵盖的内容包括产品的改良、生产制造互相协调等等，在此技术支持下不但可以完善各项工艺的设计，还可以有效提升机械制造系统的工作质量和效率。

4 智能化机械设备电气自动化技术的未来发展趋势

机器学习是人工智能的重要组成部分，也是深化提升智能化机械设备电气自动化技术的主要途径。推动此项技术的发展可以在机械设备电气自动化系统中组建出科学合理的知识框架，并通过统计学知识和概率论述完成机器的自主学习。如此看来，智能化设备电气自动化技术在应用于实际的操作和控制工作期间，可以就工作人员的喜好和操作形式入手，实现完善的操作方案规划，在一定程度上提升我国工业机械操作的质量和效率。所以，深入探究机器学习是我国智能化机械设备电气自动化技术应用的未来发展趋势[3]。

除此之外，根据全世界机械设备电气自动化的探析结果来看，此项技术在长期的探索分析后，已经逐渐趋向于完善和成熟。我国智能化机械设备电气自动化技术应用起步较晚，其水平与国外的机械强国相比仍然存在很大的差距。所以在未来的发展进程当中，相关部门和科研机构需要不断探索机电一体化的发展渠道，在此过程中要做好传感器、动力源和其他机械单元的有效组合与协调运作，进而实现高效率、高质量的收益成果。