智能化技術在機械工程自動化中的應用

鄧宇航

摘要： 加強智能化技術在機械工程自動化當中的運用，對于在現階段促進工業轉型升級創新發展，提供了重要的物質保障，在生產實踐中智能化的機械工程可以有效的提高機械工程的生產效率，同時也能減少生產過程中的人工工作量，提高生產工作的效率。

關鍵詞： 智能化技術；機械工程自動化；應用

機械工程的自動化應用可謂是大大的解放了更多的人力，機械自動化所需要的只是由電力或者能源力帶來的無盡的不止不停的力量，不會像人一樣的需要休息，需要更多都回報，只需要通電或者加以能源，它便可以24小時無差錯的去工作，這是人力所不能達到的結果。

一、智能化技術在機械工程自動化中的應用

1 順序控制和邏輯順序或系統狀態控制

順序控制可以是固定順序，也可以是邏輯順序，根據不同的系統狀態執行不同的操作。狀態指的是系統使用或順序情景中可能出現的各種情況。一個例子是電梯，它根據系統狀態使用邏輯來響應其狀態和操作員輸入來執行某些操作。例如，如果操作員按下地板n按鈕，則系統將根據電梯是停止還是移動、上升或下降，或者門是打開還是關閉以及其他情況而作出響應。繼電器在開發用于控制其他設備之前首先用于電報網絡，例如在啟動和停止工業級電動機或開關電磁閥時。使用繼電器進行控制可以實現事件驅動的控制，即響應外部事件，可以按順序觸發操作。這些響應比剛性單序列凸輪定時器更靈活。更復雜的例子涉及維護安全順序的設備，如擺動橋控制裝置，其中需要在橋可移動之前釋放鎖栓，并且在安全門已經關閉之前不能釋放鎖栓。在一些工廠中，繼電器、凸輪計時器和鼓音序器的總數可以達到數百甚至數千。需要早期的編程技術和語言來使這種系統易于管理，其中第一個是梯形邏輯，其中互連繼電器的圖表與梯子的梯級相似。稱為可編程邏輯控制器的特殊計算機后來被設計成用單個更容易重新編程的單元代替這些硬件集合。在典型的硬接線電動機啟動和停止電路中，通過按動啟動一對繼電器的“啟動”或“運行”按鈕來啟動電動機。“鎖定”繼電器鎖定觸點，使按鈕釋放時控制電路保持通電。另一個繼電器激勵一個開關，該開關為主電源電路中引發電機啟動開關的設備供電。大型電機使用高電壓，使得速度在制造和斷開接觸方面非常重要。啟動電路中的“鎖定”觸點和電機的主電源觸點通過其各自的電磁鐵保持接合，直到按下“停止”或“關閉”按鈕，從而斷開繼電器中的鎖定。通常互鎖被添加到控制電路。定時器，限位開關和電眼是控制電路中的其他常見元素。電磁閥廣泛用于壓縮空氣或液壓流體，用于驅動機械部件上的執行器。雖然電機用于提供連續的旋轉運動，但是對于間歇性地為機械部件創建有限范圍的運動，致動器通常是更好的選擇。

2 開環和閉環（反饋）控制

在機械自動化中主要有兩種智能控制回路：開環控制和閉環控制。在開環控制中，來自控制器的控制動作獨立于“過程輸出”。一個很好的例子就是一個集中供熱鍋爐，只有定時器才能控制，因此不管建筑物的溫度如何，熱量都會持續一段時間。在閉環控制中，來自控制器的控制動作取決于過程輸出。在鍋爐類比的情況下，這將包括用于監測建筑物溫度的恒溫器，并由此反饋信號以確保控制器將建筑物維持在恒溫器上設定的溫度。閉環控制器因此具有反饋回路，該回路確保控制器施加控制動作以給出與“參考輸入”或“設定點”相同的過程輸出。為此，閉環控制器也被稱為反饋控制器。

3 計算機控制

計算機可以執行順序控制和反饋控制，通常單臺計算機都可以在工業應用中使用。可編程邏輯控制器（PLC）是一種專用微處理器，它取代了許多硬件組件，如繼電器邏輯類型系統中使用的定時器和鼓定序器。通用過程控制計算機已經越來越多地取代了獨立控制器，而單臺計算機能夠執行數百個控制器的操作。過程控制計算機可以處理來自PLC，儀表和控制器網絡的數據，以實現許多單個變量的典型（如PID）控制，或者在某些情況下，可以使用多個輸入和數學操作實現復雜的控制算法。自動柜員機（ATM）的控制是交互過程的一個例子，其中計算機將基于從聯網數據庫中檢索的信息對用戶選擇執行邏輯推導的響應。ATM過程與其他在線交易過程相似。不同的邏輯回應稱為情景。這些過程通常是借助用例和流程圖來設計的，這些用例和流程圖指導了軟件代碼的編寫。

4 自動化限制

目前的技術無法使所有期望的任務自動化。許多使用自動化的操作具有大量的投資資本并產生大量的產品，使得故障成本極高且潛在危險。因此，需要一些人員來確保整個系統正常運行，并保證安全和產品質量。目前工業過程中人類的許多角色已經超出了自動化的范圍。人類模式識別、語言理解和語言生產能力遠遠超出了現代機械和計算機系統的能力。需要主觀評估或合成復雜感官數據以及戰略規劃等高級任務的任務目前需要人類專業知識。在許多情況下，甚至在可能實現工業任務自動化的情況下，使用人類比機械方法更具成本效益。克服這些障礙是后稀缺經濟學的理論化途徑。

二、機械工程智能化的發展方向

1 更高的精度與效率

根據我國當前機械工程的發展態勢，在未來機械工程會趨向于兩種主要的發展趨勢，一是精密化，二是微型化。要想成功實現這兩大目標，需要一個最關鍵的推動因素，那就是納米技術。目前，納米技術已經被廣泛應用到諸如光學、食品學、電子學等多種領域。如果在機械工程中，建立起納米技術平臺，那么其必然會為機械工程實現精密化與微型化兩種發展趨勢提供最強的技術支撐。

2 更高的自動化與智能化程度

在未來，機械工程中的一部分安全性低的工作種類，將會由自動化的機械完全取代人工操作，相信在不久的將來，機械工程智能化的覆蓋范圍會涉及到機械工程生產領域的方方面面，我們可以隨處可見自動化機械的身影。從早期的僅限于機械調度、數據采集等簡單的工作，到現在大量的復雜工作，都可以由自動化機械來代勞。未來其覆蓋范圍還會進一步擴大，其適應的工作環境也必將更加復雜。

3 更高的柔性化程度

更高的柔性化程度主要體現在生產加工系統且能夠進一步滿足加工制造的自由度這一方面。這與我國社會主義市場經濟體制的日益完善有著密切的關系，在此背景下，產品更新的速度越來越快，產品種類日新月異，周期更是越來越短。如果柔性化程度得到提高，生產加工人員便可以隨時進行生產任務、生產能力以及生產時間等諸多方面的調整，大大提高了加工制造的自由度。

4 更高的可視化程度

可視化程度得到有效提高的原理是以計算機圖形學的相關理論為基礎，完成科學工程計算，然后通過非常直觀的形式表達出來。關于此種技術的適用范圍非常廣泛，包括CAD制圖在內的多個領域都可以適用此技術。此技術最大的優勢在于，其可以將單一的文字轉化成為圖形甚至是圖像的方式，大大豐富了信息量。科學計算可視化程度的提高必然會在機械工程領域中產生強烈的影響。

5 更高的網絡化程度

借助網絡化技術，便可以成功將不同種類的子計算機和各種各樣的電子產品緊密聯系在一起，以網絡協議為基礎，實現溝通互信，進而實現不同用戶之間的資源共享。此外，網絡化的程度得到提高，其會在產品推廣的環節發揮巨大的作用，網絡化技術的優勢會在此環節中得到全面展現，其不僅完美實現了跨界銷售，更有效地拓寬了營銷渠道。

結語

智能化機械工程生產技術能夠有效地提高機械產品的生產效率和產品質量，智能化機械工程本質上是追求機械產品生產過程中的智能化，兼顧機械產品的智能化，使得機械廠家能夠根據客戶的產品需求進行工業生產，完善了客戶的產品體驗。

參考文獻

[1]朱澄。探究智能化技術在機械工程自動化中的應用[J].科技經濟導刊，2017（02）：80-80.

[2]單云峰。智能化技術在機械工程自動化中的應用[J].山東工業技術，2017（03）：129-129.