機械控制中的機械自動化技術的應用研究

李端宇

[摘? ? 要]在機械控制技術的研究中，機械自動化技術是十分重要的部分。近年來，我國科技發展迅速，人們以及企業對于工業指標提出了更高的要求，機械加工精度也得到了更多人的重視。在傳統的機械加工中，工人的經驗、技術等對于加工質量有明顯的影響，無法保證產品的質量，所以在機械自動化技術中應用機械控制成為現階段重要的研究話題。本文主要討論機械控制中的機械自動化技術的應用研究，旨在對我國機械自動化發展提供借鑒。

[關鍵詞]機械自動化技術;機械控制;自動化控制

[中圖分類號]TH16 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–03

Application of Mechanical Automation in Mechanical Control

Li Duan-yu

[Abstract]Mechanical automation technology is an important part in the research of mechanical control technology. In recent years， China's science and technology has developed rapidly， people and enterprises have put forward higher requirements for industrial indicators， and the mechanical processing precision has also attracted more attention. In the traditional machining， workers' experience and technology have an obvious impact on the processing quality and cannot guarantee the quality of products. Therefore， the application of mechanical control in the mechanical automation technology has become an important research topic at the present stage. This paper will mainly discuss the application of mechanical automation technology in mechanical control， aiming to provide reference for the development of mechanical automation in China.

[Keywords]mechanical automation technology; mechanical control; automatic control

近年來，機械自動化技術發展十分迅速，人類通過創新型的思維以及勤勞的雙手有效促進了社會發展，對科技進步也有深刻的意義。同時，在機械自動化技術中，已經開始應用先進的科學技術，有效推動了機械加工的發展。在現階段的工業發展中，機械自動化和過去有了較大的差異，不論是技術水平還是加工質量都得到了提升。此外，控制技術的應用在機械自動化中也有重要的地位。實際上，在當前機械自動化中，控制技術對于其精密程度有深刻的意義。

1 機械自動化技術及其應用領域

對于某些較為繁重的任務，僅依靠人力是很難完成的，也無法有效保證完成的質量。通過機械自動化技術，可以利用自動化控制的方式使機械設備依照操作程序作業，進而就可以完成操作任務。本文以機械自動化技術作為基礎，闡述機械控制中機械自動化技術的主要應用方式。

2 機械自動化技術發展

2.1 機械自動化技術

近年來，隨著我國經濟的迅速發展，提升工作效率已經成了機械設備的重要目的。傳統的人工勞動力工作效率較低，并且很難保證質量，所以機械自動化的使用具有十分重要的意義。在實際生產中，為了減少人工事故，需要有效減小意外情況的發生。在完善機械自動化技術的過程中，大量重復的工作是一項重要的問題，也是一個明顯的難題，將智能信息化代替機械化。人類的程序設定會在一定程度上制約其發展，無法實施進一步的創新，同時這也是很難突破的瓶頸。在使用機械自動化技術的過程中，運動控制技術對人類有較大的影響，有不少生活中常見的物品都需要通過其進行制造。

2.2 運動控制技術

機械運動部件的位置和速度都是十分重要的部分，通過運動控制技術就可以對運動軌跡進行設定，進而完成程序設定的任務。就現階段而言，直線電機驅動技術、計算機控制技術以及全閉環交流伺服驅動技術是較為成熟的運動控制技術。對于傳統控制器而言，完全可以脫離操作系統或者處理器的輔助，但是隨著社會的發展，人們的需求不斷提升，傳統控制器已經很難滿足現階段的需要，所以上述3種運動控制技術的應用已經較為廣泛。

2.3 存在的問題

實際上，我國機械化工業發展相較于西方國家較晚，仍然有一定的差距，不論是機械設備還是技術都不具備在國際上有較強的競爭力。在學習的過程中，技術人才沒有充分的實踐環境，沒有足夠的動手條件，所以創新能力的培養也很難得到保證。在教育體系中，人才培養機制存在一定的不足，不少想要學習的人缺乏學習渠道。設備更新換代較快。許多機械設備的使用和維護都需要較大的學習成本，企業在購入后需要花費大量的時間培訓員工熟悉設備。

3 機械自動化控制系統的基本含義與設計要求

3.1 基本含義

以往的機械生產往往是通過大量的勞動力進而對機械進行著操控，以此來實現各自的生產上的目標。然而，機械自動化控制系統則是通過一系列的系統和設備的組合而成的，由此可以在大大降低成本的同時，減少來自操作上的錯誤和失誤，進一步提高生產的效率，并且降低一部分生產過程中產生的安全風險。所以，在當前的經濟以及相應技術的高速發展的過程中，機械自動化控制系統已經廣泛應用到了各個領域和行業中。

3.2 設計要求

從字面意思上可以出，機械自動化控制系統不需要通過任何識別就可以直接進行作業的一項控制系統，它的生產過程是由設計好的自動控制系統來直接進行完成的。它展現出了自動化生產管理的特征，節約了人力、物力、財力，大大降低了企業的用工成本，增加了企業的經濟利益。正因為它可以給企業帶來巨大的增益以及效益，使得人們對于自動化系統的更新創造達到了一個更加高的要求，從而通過技術的不斷更新、改變發展以及進步，來實現對自動化運作的高效率發展。所以，在設計這一自動化控制系統中需要結合很多的專業知識、專業和技術，綜合各個方面的運動科學技術，進而才能設計出一項滿足企業生產需要的，并且最具有幫助的自動化控制系統。

一般機械化自動化的控制系統都是由傳感塊單元、作用單元、程序單元、執行模塊單元和制定單元這幾個部分而組成的。傳感控制模塊單元是對機械自動化控制系統的實時監控和信息有效傳遞的模塊，而且其還擔負著將信息傳遞到控制執行模塊處的作用。通過實時監視機器在運作中發生的問題，能夠進行提前預警，提示作業員對故障進行及時處理以及解決好此類問題，防止其再度發生起到了關鍵作用。作用單元是整個系統的核心板塊，它可以大大提高系統的能力，保證機械自動化系統的正常運作。程序單元則主要需要對機械操作的步驟進行控制，通過編寫對應的程序，進而知道自動化機械的運作步驟，按照既定的步驟一步一步進行運行，從而保證生產過程中不會出現任何問題，由此順利完成生產工作，提高工作效率。控制模塊是一項調節單元，其將對收到的信號以及一些數據進行分析處理，保證系統的正常運作。制定單元則是自動化控制系統的核心部分，是通過傳遞信號進而發出指令，系統依據該指令才能執行對應的操作。

4 機械自動化控制系統需要具備的特點

4.1 機械自動化控制系統的優點

由于機械自動化控制系統牽扯到整個生產的全過程，所以需要擁有良好的安全性、可靠性、自動運行的特點。一旦機械出現問題，系統就會自動發出警報，停止一切運作并進行一系列有效控制的措施，進而保護機械和人員的安全，降低工作中發生事故的可能性，提高工作的安全性。另外，通過這一系統，也可以大大降低人員操作上的一些生產損失，減少失誤率，增加系統的可靠性，進而通過這一設備，對生產的準確度和產品的穩定性有所提高，提高工作效率，降低企業大大成本，提高企業的相應利潤。

4.2 機械自動化控制系統設計注意事項

機械自動化系統的第一優點就是環保。在設計時，首先，需要選擇環保、無毒、可利用可回收的材料。這樣既可以大大降低成本，也對環境進行了保護。其次，在此過程中，還會用到很多的零件和配件，尤其是核心部分的選擇。機電是機械運作的核心部分，在選擇時需要篩選出排放少、小污染、損耗低的設備，在不能滿足所有的要求的情況之下，材料的選擇必須要基于最重要的因素才行。當然，也可以依靠相應的技術優勢來對耗能和排放進行有效地后期處理，使得其可以有效地提高設計的利用效率，繼而保證生產過程的正常運作。

液壓系統是自動化控制系統的核心部件，其關乎著機械使用壽命的長短，通過良好的保證液壓系統的正常運行，可以對其進行日常的維護與保養、清洗，才可以延長液壓系統的使用壽命，進而提高控制系統的穩定性。在對液壓系統進行設計時，還需要考慮到其制造的油液的垃圾量，通過一系列先進的設計思路，降低液壓運作的磨損程度。增壓液壓油箱是對外界阻隔的有效保護設計措施，所以也要注意到一些零部件的設計，通過選擇一些性能良好的材料來制作零部件，這樣才可以降低污染的程度。

提高機械自動化系統運行的效果，就需要優化相應的設計技術。例如，通過減弱機械產品發生的震動頻率和噪聲分貝的設計方式，來降低噪聲對人們身體和日常工作的影響，體現了機械設計的人性化特點，噪聲分貝和振動的減弱，是對工作人員的一種良好的有利設計，讓工作的人員可以在一個舒適的環境中進行作業，這樣可以提高員工的工作積極性和工作穩定性，讓員工的身體不會受到傷害，降低了因為工作而發生疾病的概率。在這一設計中，環保是必須引入設計中的，進而確保機械自動化系統的正常運作。環保、低耗是機械自動化系統在以后可以長期發展的優先條件。確保液壓系統設計的環保性，需要從各個角度出發，通過各種手段來提高設計的可靠性以及環保性。雙泵分流技術、液壓靜液壓驅動技術和液壓負載傳感技術都是環保性液壓設計的體現。由此最大限度地減少在能源方面的消耗，實現低碳、環保以及可持續發展的理念。

5 運動控制技術的應用

5.1 全閉環交流伺服驅動技術的應用

機械一體化產品有著相當高的定位，其既要保證產品有著較高的使用精度，還需要有較為敏感的動態響應程度，由此可以得出，利用交流伺服系統才可以實現對于輸電的控制。數字交流伺服系統有著數字信號處理器來進行驅動，利用光電編碼器來對系統中所有位置進行采集和控制，電機和驅動在一起組成一個速度和位置對應的閉環控制系統。利用此系統，既可以提高整個設備的運算速度，還能夠讓伺服系統可以產生調節增益的效果，進而使得機械設備可以在任何復雜的情況下，對數據進行跟蹤定位以及收集控制。對電機上的編碼器的反饋信息進行處理，可以清除設備在運作過程中產生的齒輪內的間隙，進而減小運作過程中出現的誤差。通過此方法，不但可以提高定位精度，還可以讓控制器的負擔大大減小，進而延長使用壽命。

5.2 直線電機驅動技術的應用

直線電機驅動技術目前在我國還是比較新型的技術。這一技術不但可以避免機械運作中零部件發生的一些故障，也可以提高閉環控制系統的動態效應，使設備在運作中更加靈敏。從而讓設備在運作過程中傳動間隙和誤差降低，進而，提高設備的經濟效益，讓系統變得更加穩定。然而，直線檢查的反饋控制方式，可以提高機床的定位精度，進而防止運作中出現一些滯后的情況發生。其優點在于噪聲小，速度快，行程長，耗能低。

5.3 可編程序計算機控制器技術的應用

可編程序控制器在我國已經有著40年左右的應用歷史，所以對于這一技術設計的掌握，我國已經算是比較成熟的國家之一了。尤其是在現階段，當微電子技術的不斷發展，使得可編程控制技術得到了進一步的完善和改進，讓可編程控制技術能夠在當今時代，繼續為人們所利用。可編程控制器大大解決了在控制的局限性，以及計算機的實時性上的需求和矛盾得以改善。同時可編程控制技術在軟件開發方面也取得了不錯的輔助作用。比如，在利用對各種模塊的控制，完成對數據的采集和通信的控制時，確保了各個數據之間都可以互相維系著。在對于每一個模塊的單獨測試實驗和編制過程中，可以確保它能夠一同載入中央處理器，從而對多個任務進行運作，繼而達到對整個項目的一同控制，故計算機可編程控制器目前在現在的工業發展中，其具備著較大功能優勢。

6 控制技術在機械自動化中的應用

6.1 增加機械成品合格率

目前機械控制是機械加工控制技術重要的轉變方向，條件允許的情況下應選擇高精密度的控制器。絕大部分傳統控制技術缺乏有效地張力，得到的產品通常較為單一，批量生產的目標很難實現，所以需要技術人員在生產過程中及時對程序進行調節。兩道工序一般都要分開使用，這就導致生產過程中會浪費許多時間。如果在機械自動化生產階段投入控制技術，那么在同一時間就可以允許多個工序同時進行，并且不同的工序并不會相互影響，出錯率也會明顯下降，有效降低了人力、物力的浪費，對于企業提升利潤有重要的意義。

6.2 推動機械自動化和現代化的工業進程

對于機械的工作而言，其運動過程中都是取決于控制技術，所以提升控制技術的質量可以有效改善機械自動化的水平。近些年來，人們生活水平不斷提升，對于工業產品的質量有了更高的要求，同時國外的機械自動化技術也在不斷加強，我國企業必須要認識到提升控制技術的重要性，如果沒有對控制技術進行深入的創新，那么當前的機械制造就不可能有長遠的發展，機械制造的產品質量也會參差不齊，無法滿足人們的基本需要。因此，在未來很長一段時間內，機械自動化的發展必然離不開控制技術，工業發展也需要控制技術的支持。

7 機械自動化控制技術的發展方向分析

與西方發達國家相比，我國的機械自動化控制技術仍然有一定的不足，控制技術的專利、質量等都和發達國家有明顯的差距。我國教育水平不斷提升，在機械自動化研究中有不少科研人員都取得了不錯的進展，我國機械自動化控制技術也有明顯的發展空間。通過控制器來進行工作使我國機械自動化控制技術的直接特征，傳統的運行控制器一般只有單一的處理方式，但是隨著技術的突破，核心處理器已經得到了大范圍的使用，這種工作方式可以有效拓寬控制技術的應用范圍，并且在多種不同的工業領域都可以進行使用，對于提升工業發展水平有重要的意義。

現階段，運行控制技術在許多領域都投入了使用，同時為了有效適應新環境，應當深入研究并改善控制系數。因此，必須要將多軸插補、運行規劃等新方式引用在機械自動化技術中，這樣才可以確保應用質量和效率。

8 結束語

我國目前經濟水平相較于20世紀有了明顯的提升，機械自動化水平也有了明顯的進步，在許多不同領域中都有機械自動化的應用，可以看出在我國工業生產中機械自動化的重要地位。作為機械自動化的重要部分，控制技術可以有效促進機械自動化的發展，提升機械自動化的水平。在未來的一段時間內，我國必須要完善機械自動化中的控制技術，這樣才可以拉近與發達國家的差距，以更為創新、更為實用的技術來提升自身市場競爭力，應對國外企業的挑戰。

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