机电工程自动化技术应用探究

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摘要：笔者概述了机电工程自动化技术基本内容与应用价值，提出了机电工程自动化技术的应用路径以及未来发展趋势，以实现机械设备的优化与升级、系统结构与功能的完善与创新，进一步控制生产成本，提高生产效率，避免能源的过度消耗。

关键词：机电工程；数控机床；智能生产；自动化技术

机电工程自动化技术主要能够帮助机械加工环节不必过度依赖人工操作，利用电力驱动完成设备的自动运行，同时也可通过电子技术完成设备的智能启停，实现对各项参数的及时调节。为了保证机电工程自动化技术的高效运用，笔者对机电工程自动化技术的基本内容、优势与特点进行深入剖析。

1机电工程自动化技术分析

1.1基本内容

自动化技术是以互联网以及通信技术作为应用基础，通过将所有信息资源进行整合处理，实现无人干预便可对产品工艺参数完成智能调节的工作模式。随着机电工程对自动化技术的高效运用，对生产系统中的软件与硬件设施进行了一定程度的优化与升级。其中软件系统需要依托服务器与网络设施来使用，不同功能模块分别负责各环节的控制与运行，能够自动采集加工信息并完成在线存储，帮助工作人员利用计算机更好地完成资源调配，实现资源的最大化运用。而硬件设施上也实现了数字化控制，能够支持操作人员通过编程系统完成产品的加工制造[1]。

1.2应用价值

1）机电工程自动化技术大幅提升了生产效率，推动工业生产向现代化生产转变，大量解放人力资源，通过自动生产指令、智能计算、单元模块实现产品的统一加工与制造。同时操作人员也可以依照实际需求设定参数，最大可能地减小产品误差。并且自动化技术能够完成批量作业，实现投资资源的高效利用，促进经济效益增长。2）机电工程自动化技术可以提高生产质量，一方面，工作人员可以运用机械设备进行安全风险的监测与评估，借助计算机系统与控制程序完成设备运行状态的实时把控，进一步规范生产流程，充分发挥各项技术的应用价值。另一方面，自动化技术的检测效率极高，可以自行分析各装置的运行参数，通过上传至数据库进行标准值的比对，从而评估设备的使用寿命，判断装置是否存在故障，以此达到降低安全事故发生概率的目的[2]。

2机电工程自动化技术的应用路径

2.1机械加工制造方面

在机械加工制造当中，自动化技术的主要表现形式为以下四种：1）智能化应用。与以往的加工模式相比，智能化技术可以实现加工制造的全过程调节与控制，自动识别系统运行过程中产生的数据、参数，完成应用系统的全方位检测，并根据分析结果，找出加工制造时存在的不足与漏洞，之后借助专家系统与神经元网络自行设计出一套切实可行的解决方案，同时记录好相应信息作为故障案例，避免同类型问题再次发生。此外，为了确保智能化技术优势的充分发挥，工作人员要设置相应的管理系统以及人机操作界面，从实际需求角度出发，确保资源的高效使用，防止资源浪费现象的产生。2）虚拟化应用。以往的机械加工制造经常出现产品合格率不符合实际生产标准的情况，尤其是对于一些精密性要求较高的零部件，一旦出现误差现象，必然会导致不必要的资源浪费，造成成本费用的上涨，不利于产品质量的有效控制。因此，为了解决此类问题，当前部分机械企业已逐渐开始将虚拟化技术运用在加工生产当中，通过将实际生产情况进行数字化呈现，利用计算机与程序系统构造三维模型，使零部件的各项参数信息能够在线完成调整与修改，即使出现零部件加工制造环节存在计量误差、设备参数不符合应用需求的情况，也不会在调整过程中浪费制造材料与成本资金。同时，虚拟化技术的模拟效果精确度极高，基本可以保证加工过程不会出现数据误差，能够从源头上保障产品质量。3）柔性化应用。柔性化应用的特点体现在可以依照外界环境呈现与之对应的适应能力，是指经过柔性化技术加工制造出的产品更符合市场的需求环境与应用特征，能够遵从发展性原则与经济变化趋势，进行产品特点的修正与完善。当前，机械企业在制造产品时需要根据客户的使用要求来调整产品结构与类型，因此如何提高产品的适用性是各机械加工制造企业需要切实解决的问题。在使用柔性化技术时需要将其与其他技术有机结合，在保障产品有序生产的基础上，优化人员操作行为、升级计算机系统界面，并合理构建产品信息与参数，充分发挥计算机管理性能，以此达到保障信息系统运行可靠性、产品交货时间的目的。4）集成化应用。集成化技术是机械加工制造产业的主要发展方向，是指将计算机技术进行高度整合，使其能够作为一个整体被运用到生产系统当中，借助其包含的管理、信息等程序，优化加工流程，促进自动化生产，使加工制造方式更加多元化、多样化，并实现统一的调度管理，避免无序化的流程开展，影响加工制造效率。在集成化技术的使用过程中，不同工艺间的整合还可强化生产全过程的统筹管理，完成零部件的动态集成，同时还可带动资源的优化配置，切实发挥自动化技术在机械加工制造中的实际作用[3]。

2.2智能生产方面

在智能生产方面，许多电气工程企业都已将自动化生产线投入到加工生产领域，借助一系列电子技术与先进设备实现一体化管理，以此提高生产效率、保障生产质量，推动生产的集约化发展。本文将对其中使用范围最广的几种技术进行分析讨论：1）光电控制系统。能够对产品、部件进行控制与测试，借助光电传感器与可编辑逻辑控制器，完成对机械设备的指令传输。同时光电控制系统还能做到对模拟量、数字量的闭环控制，利用曲线插补功能，进行动态参数的监控，有效抵御外界不良因素的干扰。2）人机界面控制装置。该装置是以用户作为中点，能够根据处理时间顺序以及工艺流程，完成多个管理对象、子系统的要求处理，利用多级菜单、分层信息降低操作难度，该自动化设备的优势在于能够更准确地把握人物要求，可以将组态软件编辑好的工程文件进行存储、分析，保证数据信息的安全性。并且人机界面控制也能全面反映设备使用状态与应用流程，强化视觉与触摸效果，降低故障发生的概率，减少不必要的经济损失[4]。2.3数控机床方面机电工程自动化技术在数控机床方面的应用主要体现在数控功能上，促进软件设计的模块化转变，使数控机床的设计开发性、开放性达到最佳，进一步提高数控机床的运行效率。通过其数字信息控制功能，完成相应零件与刀具位移，能够有效解决产品零件品种不确定、批量小、结构复杂的问题。比如，在数控装置中利用自动化技术可以将以往MDI手动数据输入方式转变为在EDIT状态下，借助软件程序完成加工程序的输入，并将其存储在存储器中，以此达到应用程序反复输入的目的，避免人为操作时容易出现录入失误。同时该方法还能实现人机对话，帮助操作者根据不同的功能菜单，输入尺寸数值，进行加工程序的自动生成[5]。

2.4设备监控与维护方面

首先，在设备监控方面，需要将设备自动化维修工艺与机电工程自动化技术充分融合，利用信息网络平台更准确地把握自动化控制能源消耗状况，实现机电自动化产品向节能方向的发展。比如在水泵机械中，需要水泵设备保持足够高的液体压强，能够完成乳化液、液态金属的稳定输送。为此，可将自动化技术运用在水泵的制造流程中，实时监测水泵将机械外部能量转换为电动机机械能的效率，并在操作界面全面呈现液体压强变化状况，以此更加高效地完成其与标准数值的比对与分析，判断水泵性能是否满足应用需求。其次，自动化技术中的SCADA系统可以以通信技术、计算机技术作为应用基础，对运行设备实现数据采集、参数调节以及信号报警，通过RTU模块完成生产过程的数据感知，之后利用无线或有线方式将感知层数据传递到网络链路中，以此为生产监控提供重要信息，使工作人员能够在电子屏上观看集中展示后的数据，准确把握设备状态。最后，在设备维护方面，自动化技术可以实现作业的标准化发展，完成风险性与效能评估，工作人员可将相关计算内容、生产规划输入电脑完成分析设定，使用重复作业功能，实现生产流程的统一制度化转变，并消除产品加工过程中可能产生的铁屑，保障企业生成效益，更好地完成人力与时间的规划、安排[6]。

3机电工程自动化技术未来发展趋势

3.1网络化

我国网络技术普及程度较高，该技术能够利用一系列通信设备组建互联网平台，打破时间与空间的限制，使人们可以在网络上完成沟通与交流，实现数据、信息的及时传递。而机电工程自动化技术的网络化发展则主要体现在远程控制方面，能够使操作人员利用无线网进行电器操作或参数调整。同时远程控制功能也能及时进行目标对象的配置与维护，解决了以往工程师必须亲自到达现场维修设备的问题，进一步降低了维护成本。此外，我国许多电气工程企业将研究重点放在了近年飞速发展的物联网上，物联网是指利用传感器、GPS、感应器、射频识别技术实现重要信息的采集，完成互动、连接过程的监控，可以通过网络接入进行物品与过程的管理，能够进行独立寻址的网络。将其运用在机电工程当中不仅可以降低监管人员的工作难度，还能通过传感器全面反映系统内的各项参数，当出现不良入侵或信息问题时，能够第一时间将错误传递给管理系统之后进行合理调整，完成故障修复[7]。

3.2模块化

一方面主要体现在统一零件结构与接口，规定统一的电气设备使用标准，促进产业间的信息融合，研发人员需要推动自动化技术与BIM技术的结合，充分发挥模块化技术可视化、协调性、模拟性等特点，进行设备安装流程、产品加工过程的模型构造，在系统程序内进行预制与设计，以此保证构件间的互动性与反馈性得到完成呈现，帮助工作人员及时做好各环节的变更与调节工作，确保工程内容表达更详细。另一方面体现在机电硬件的全面优化，以往许多机械装置的结构组成以钢铁为主，这种构造方法难以避免地会使设备本身过于笨重，既不利于搬运，也容易受环境因素影响，不利于设备的长时间使用，而采用复合金属的方法则能有效解决此类问题，达到减轻设备自重、强化机器运行效率的目的，同时机械性能也会得到一定程度的提升[8]。

3.3智能化

智能化发展是自动化技术演变的必然趋势，是指事物在数据技术、计算机网络、人工智能等条件的支持下满足人们实际需求的属性，比如无人驾驶汽车便是智能化发展的重要表现之一。而机电工程自动化技术的智能化发展能够在减少人力资源使用的基础上进一步提高数据分析与应用的质量与效率，借助ANN、分布式控制系统、机器人学等智能化工具，使机电工程系统能够在指定时间内完成各项任务，进一步优化生产的灵活性与安全性。同时自动化技术的智能化发展也能促进功能的创新，以此满足自动化工程的发展需求，实现产品研发效率的提升，更好地进行生产周期的把控，相关技术部门可以此为基础打造线上平台，丰富数据库信息，分享研发成果，帮助设计人员及时掌握不同行业对系统的应用需要，以此保证产品的适用性。此外要注意机电自动化产品的生产目的是服务人类，提高人们的生活质量，因此产品设计过程需要凸显人机一体化的特点[9]。

3.4绿色化

绿色环保是我国一直以来贯彻的发展方针，任何行业、任何企业都应重视能源的使用，注重生态环境的保护。因此，机电工程自动化技术需要向绿色化方向发展，进一步提高资源的利用效率。首先，自动化技术的精确性较高，可以有效避免加工产品的实际误差，避免材料的过度消耗，提高产品合格率。其次，在工业制造过程中会产生大量的污水与废气，需要工作人员借助自动化技术与相关设备进行污染量的排放控制，进行有害物的含量检测与毒性分析，准确判断排放量数值是否满足各项安全排放系数，以此打造绿色生态。最后，要求相关人员做好不合格产品的回收再利用工作，通过自动化技术判断产品回收价值，进行重要构件的提取，并加强绿色机电化产品的生产力度[10]。

4结论

综上所述，通过对机电工程自动化技术的优势与应用价值进行分析讨论，提出将其应用在机械加工制造、智能生产、数控机床、设备监控与维护等方面的有效对策。阐述机电工程自动化技术未来发展趋势，以此提高资源、材料的利用效率，确保生产、加工流程的安全性与高效性，进一步提高产品质量，消除潜在的风险隐患，推动机电工程行业的可持续发展。

作者:王宽 单位:鹤壁技师学院