分析機(jī)電自動化的必要性和要點

區(qū)廣洪

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，我國的科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提升，生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域都會用到機(jī)電自動化技術(shù)。本文先從理論上闡述了機(jī)電自動化的必要性和技術(shù)要點，并結(jié)合工程機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計的實例，詳細(xì)剖析了機(jī)電自動化技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電自動化;水利;設(shè)備;必要性

不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)促使不同的學(xué)科之間相互滲透，帶來了工程領(lǐng)域的技術(shù)變革。機(jī)電自動化是現(xiàn)代化的產(chǎn)物，決定了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是一門綜合技術(shù)。機(jī)電自動化以電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷向各個行業(yè)滲透，從而深入影響到工業(yè)發(fā)展的成本預(yù)算、生產(chǎn)工藝、管理方式。

一、概述

機(jī)電自動化技術(shù)，是在傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒、融合了電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果。

因此，機(jī)電自動化是對機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、軟件編程技術(shù)以及傳感測試技術(shù)的綜合應(yīng)用，具有精度質(zhì)量高、可靠性智能化兼?zhèn)洹⒌秃沫h(huán)保的功能特點。

二、機(jī)電自動化應(yīng)用的必要性

機(jī)電自動化之所以要被廣泛應(yīng)用，是因為自動化能夠推動工業(yè)發(fā)展，提高社會生產(chǎn)力。其自身的優(yōu)勢，決定了機(jī)電自動化應(yīng)用的必要性。

（一）提高工作質(zhì)量和生產(chǎn)能力

機(jī)電自動化產(chǎn)品能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行自動的處理與控制，而且精度和范圍較高，能夠確保產(chǎn)品按照設(shè)計要求完成預(yù)定工作。因為不受操作者的主觀影響，所以能夠保證工作質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，提高生產(chǎn)力。另外，通過調(diào)整軟件來改變機(jī)電設(shè)備的工作方式，能夠縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高升級換代的速度。

（二）安全可靠性較高

機(jī)電的自動化具有多種預(yù)警功能，例如：監(jiān)視、報警、診斷、保護(hù)等。在實際工作中，一旦發(fā)生過壓、過流、短路等故障，設(shè)備就能采取自我保護(hù)的措施。從而將危險控制在最小的范圍，提高安全使用性。另一方面，設(shè)備多采用電子元器件，能夠減少磨損，增加可靠性和靈敏度，降低故障率，從而延長機(jī)電設(shè)備的正常使用壽命。

（三）方便整修，改善使用性能

第一，對設(shè)備安裝調(diào)試時，可以改變控制程序，不用改變產(chǎn)品部件或零件，就能滿足不同用戶的需要。第二，有存儲功能的設(shè)備，可先存儲好不同的執(zhí)行程序，給定代碼信號。工作運行時輸入代碼，即可按照預(yù)定程序自動工作。第三，當(dāng)工作過程中出現(xiàn)故障時，自動檢驗和監(jiān)視功能會主動采取措施，促使工作恢復(fù)正常。

（四）改善勞動條件

機(jī)電設(shè)備的自動化運行，能夠改變以往機(jī)械設(shè)備不能缺少人為操作的傳統(tǒng)模式，從而改善了勞動條件。如此，節(jié)省下來的勞動人員可以進(jìn)行自動化設(shè)備完成不了的工作，從而提高工作效率，增加企業(yè)效益。

三、機(jī)電自動化的要點

光學(xué)、信息學(xué)、計算機(jī)技術(shù)，機(jī)電自動化涵蓋了多個學(xué)科領(lǐng)域，在其自身發(fā)展的同時，也不斷推動著這些學(xué)科的發(fā)展。根據(jù)機(jī)電自動化的發(fā)展趨勢來分析，它在未來的發(fā)展要點可以概括為以下幾點：

（一）自動化

自動化突出在于“動”，即動態(tài)化。機(jī)電自動化在未來會更加充分地考慮到產(chǎn)品和人性的結(jié)合，給機(jī)電注入人性化因素：第一，使自動化最大程度上實現(xiàn)人類的功能，突出人機(jī)一體化技術(shù)。第二，通過研究生物機(jī)理，制造仿生的自動化產(chǎn)品。

（二）智能化

當(dāng)今時代，人工智能得到人們更多的關(guān)注，所以機(jī)電自動化的發(fā)展要點之一就是智能化。所謂智能化，就是在機(jī)器固有的行為運作基礎(chǔ)上，加入計算機(jī)、動力學(xué)、人工智能等元素，使其具有一定的智能。當(dāng)然，想要機(jī)器和人一樣是不可能的，但微處理器的高性能和高速處理技能，能夠使自動化產(chǎn)品具有高級的智能。在科技不斷發(fā)展的今天，這點已經(jīng)可以實現(xiàn)。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的管理控制技術(shù)不斷出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)和總線技術(shù)的應(yīng)用成為自動化的要點之一。計算機(jī)家庭化的實現(xiàn)，就是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電器連接在一起。因此，機(jī)電自動化必將向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

（四）模塊化

由于機(jī)電自動化的衍生品很多，所以模塊化是一個巨大的工程。在機(jī)電自動化技術(shù)中，接口的處理不論是機(jī)械式還是電氣式都具有研究和開發(fā)上的難度。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)新產(chǎn)品的速度將會提高，同時擴(kuò)大了產(chǎn)品規(guī)模。不過，實現(xiàn)機(jī)電自動化的規(guī)模化，要制定科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)和原則。

（五）微型化

機(jī)電自動化的微型化，是指產(chǎn)品體積小、耗能少、運行簡單，適用于很多領(lǐng)域。比如，微電子機(jī)械系統(tǒng)就在向微米和納米級發(fā)展。

（六）綠色化

工業(yè)的發(fā)展服務(wù)于人類的生活，使生活發(fā)生翻天覆地的變化。人們在享受物質(zhì)豐富的舒適生活時，也面臨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化的情況。這時，綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。機(jī)電自動化的綠色化，要求保護(hù)生態(tài)資源，提高利用效率，使用時不會污染環(huán)境，報廢后可以回收利用。

四、工程機(jī)電自動化設(shè)計應(yīng)用

（一）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

以三峽水利工程為例，一方面，三峽電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視和控制的對象繁多，要對防洪、發(fā)電、航運聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)梯級優(yōu)化運行。另一方面，要能夠準(zhǔn)確及時的收集雨情、水情等信息，為樞紐管理服務(wù)。

為此，結(jié)合三峽的工程特點，相關(guān)部門對自動化系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)、技術(shù)特性、信息傳輸?shù)冗M(jìn)行研究攻關(guān)，最終形成了綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)信息暢通、監(jiān)控自如，實現(xiàn)了無人值班、少人值守、梯級優(yōu)化調(diào)度，滿足綜合效益最大的設(shè)計目標(biāo)。

（二）污水處理自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們在日常生活中用水量增長的同時，污水的排放量也在相應(yīng)的增加。針對污水處理廠的現(xiàn)有條件，對污水處理的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化改進(jìn)，能夠提高工作效率，降低運行過程中產(chǎn)生的費用，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙豐收。

污水處理的自動化控制系統(tǒng)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件、PLC模塊三者的結(jié)合，是目前最常見的工業(yè)控制模式。該系統(tǒng)的功能設(shè)計和配置遵循“少人值守”的原則，具有可靠性、先進(jìn)性、靈活性、實用性。

第一，可靠性。不斷簡化的硬件為了避免或減少出錯環(huán)節(jié)，整個系統(tǒng)控制產(chǎn)品運行穩(wěn)定可靠。第二，先進(jìn)性。該控制系統(tǒng)性價比高，能夠適應(yīng)今后現(xiàn)場總線的技術(shù)發(fā)展。第三，靈活性。系統(tǒng)組態(tài)靈活，網(wǎng)絡(luò)通訊方式多變，加上開放的軟件通訊協(xié)議，使其維護(hù)性能和可用性能良好。第四，實用性。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種工作情況的變化，其控制的滯后時間短，反應(yīng)較為迅速。

（三）電力系統(tǒng)中自動化技術(shù)設(shè)計

保證電力系統(tǒng)安全運行，為用戶提供滿意的電力資源服務(wù)，并在此基礎(chǔ)上降低成本，是電力系統(tǒng)調(diào)度的根本任務(wù)。傳統(tǒng)的電力調(diào)度中心經(jīng)過采集處理數(shù)據(jù)進(jìn)行電力的調(diào)度，效率低下，無法滿足要求。當(dāng)突發(fā)事故發(fā)生時，會錯失補(bǔ)救時機(jī)，使危害進(jìn)一步擴(kuò)大。

在這種情況下，使用自動化的電力監(jiān)視與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動化。該系統(tǒng)對電網(wǎng)運行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的運行狀況實時提供給工作人員。工作人員以此為根據(jù)把控全局，對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整和調(diào)度，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的運行經(jīng)濟(jì)、安全、優(yōu)質(zhì)。

除此之外，電力的自動化技術(shù)還被應(yīng)用在SCADA系統(tǒng)上和電力營銷中。總之，自動化在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用越來越重要。

五、結(jié)語

機(jī)電自動化的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與創(chuàng)新的產(chǎn)物，應(yīng)用于自動化的相關(guān)技術(shù)層出不窮，呈現(xiàn)出明顯的進(jìn)步，發(fā)展前景越來越好。而機(jī)電自動化的發(fā)展能夠帶動我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，一定程度上解放發(fā)展了生產(chǎn)力，不斷推動中國特色社會主義的建設(shè)。