機(jī)電自動(dòng)化在現(xiàn)代工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

韓加福 黑龍江省中能控制工程股份有限公司

在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，工程機(jī)械制造水平直接關(guān)系國家的工業(yè)化程度，影響整個(gè)經(jīng)濟(jì)市場的發(fā)展質(zhì)量。其中，將機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械制造業(yè)，能夠顯著提升工程機(jī)械制造的質(zhì)量與效率，保障工程機(jī)械制造市場的穩(wěn)定發(fā)展。因此，需深入把握機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用價(jià)值，在有效融合機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)理念與現(xiàn)代工程機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建完善的工程機(jī)械自動(dòng)化制造體系，最終促進(jìn)工程機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

一、設(shè)計(jì)原則

出于自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量考慮，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要遵從效率原則、精度原則、穩(wěn)定原則三大原則，各原則具體內(nèi)容如下。1）效率原則。效率原則指的是系統(tǒng)響應(yīng)速度，在機(jī)電一體化系統(tǒng)運(yùn)作中自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能快地根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況生成指令，同時(shí)保障機(jī)械手、運(yùn)輸小車等設(shè)備也盡可能快地執(zhí)行指令，這樣自動(dòng)化的上、下料環(huán)節(jié)才能有效率地完成，且如果遇到異常也能及時(shí)應(yīng)對，避免異常情況惡化。因此，該系統(tǒng)需遵循效率原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。效率原則下，該系統(tǒng)的響應(yīng)速度要保持在1s～3s（遭遇異常情況時(shí)，響應(yīng)速度從3min 之后算起，區(qū)間同樣是1s～3s），越快越好。2）精度原則。在自動(dòng)化的上、下料環(huán)節(jié)中，如果控制系統(tǒng)不能精確識別機(jī)械手臂、運(yùn)輸小車的位置、移動(dòng)等信息，則很可能出現(xiàn)誤判、誤動(dòng)等現(xiàn)象，這必然導(dǎo)致該環(huán)節(jié)運(yùn)作出現(xiàn)質(zhì)量問題。如果機(jī)械手臂在自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制下未能復(fù)位到標(biāo)準(zhǔn)位置，則其在抓取時(shí)就不能抓取標(biāo)準(zhǔn)位置的物料，導(dǎo)致該環(huán)節(jié)受阻后無法正常運(yùn)作。因此，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要遵從精度原則，以免不良事項(xiàng)的發(fā)生。3）穩(wěn)定原則。如果該自動(dòng)化控制系統(tǒng)表現(xiàn)良好，則其將投入實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)其在長期應(yīng)用中出現(xiàn)了異常，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，反復(fù)發(fā)生異常情況，這也是該系統(tǒng)質(zhì)量低下的表現(xiàn)，如在應(yīng)用中經(jīng)常受到信號干擾，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度、精度時(shí)好時(shí)壞。因此，該系統(tǒng)必須遵從穩(wěn)定性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，至少要保障系統(tǒng)能夠在常規(guī)干擾環(huán)境中正常運(yùn)作。

二、機(jī)電自動(dòng)化在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用價(jià)值

在工程機(jī)械制造過程中，機(jī)電自動(dòng)化的最大應(yīng)用價(jià)值在于能夠?qū)崿F(xiàn)針對機(jī)械制造全過程的精細(xì)化管理，這使因人為管理不當(dāng)所致的各種設(shè)備故障得到充分預(yù)防，有助于確保工程機(jī)械制造作業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，并提升工程機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)效益。首先，依托機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程機(jī)械制造機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)開機(jī)與關(guān)機(jī)，幫助生產(chǎn)人員科學(xué)控制生產(chǎn)實(shí)踐。同時(shí)，在機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用視角下，可圍繞機(jī)械制造機(jī)電設(shè)備構(gòu)建完善的故障預(yù)防機(jī)制，通過實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造運(yùn)行故障的及時(shí)預(yù)警幫助管理人員快速做出反應(yīng)，減少設(shè)備故障對生產(chǎn)作業(yè)的影響，最終確保生產(chǎn)企業(yè)的整體效益。其次，構(gòu)建機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，可借助參數(shù)設(shè)置控制整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)，而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常參數(shù)時(shí)，可通過自動(dòng)化預(yù)警實(shí)現(xiàn)對常見故障的有效預(yù)防。另外，機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)包含自動(dòng)記憶功能，這意味著當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行處理，進(jìn)而避免因人為反應(yīng)不及時(shí)所致的設(shè)備損壞。最后，在傳統(tǒng)設(shè)備管理過程中，即使企業(yè)會(huì)根據(jù)設(shè)備管理需求制定系統(tǒng)的監(jiān)控體制，但仍不可避免會(huì)出現(xiàn)一定的設(shè)備故障，對此，應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的全過程、不間斷管理，不僅可大幅節(jié)約管理人員的時(shí)間和精力，同時(shí)也減少了不必要的企業(yè)成本，有助于推動(dòng)工程機(jī)械制造企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

三、優(yōu)化機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與制造的建議

（一）加快機(jī)械制造行業(yè)人工智能化的應(yīng)用

當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)與制造發(fā)展領(lǐng)域面臨著新挑戰(zhàn)、新機(jī)遇。我國機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)摒棄既往傳統(tǒng)觀念，及時(shí)更新觀念，抓住時(shí)代新機(jī)遇，在機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)與制造中加入人工智能研究，加強(qiáng)對當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究力度，合理結(jié)合機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與人工智能技術(shù)，在機(jī)械設(shè)備的程序運(yùn)行、圖像設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制作中將智能化的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)所具有的功能全面發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)向生產(chǎn)自動(dòng)化與現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。

（二）設(shè)備故障診斷

在設(shè)備故障診斷方面，借助自動(dòng)化控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的全面監(jiān)控。一旦參數(shù)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)就能夠精確分析設(shè)備的故障種類和故障位置，并幫助維修人員以最及時(shí)的處理手段進(jìn)行控制。其中，通過應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)，能夠在盡可能少破壞設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地評估設(shè)備的運(yùn)行情況，如設(shè)備的承受應(yīng)力、強(qiáng)度以及設(shè)備的可靠性等。同時(shí)，依托于監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)備故障有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，掌握設(shè)備故障的產(chǎn)生原因，在建立設(shè)備故障模型基礎(chǔ)上給出最佳處理方案，最終實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的精確化維修。此外，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠隨時(shí)記錄設(shè)備的參數(shù)情況，這使得整個(gè)設(shè)備故障從產(chǎn)生到維修的數(shù)據(jù)均能夠得到妥善記錄，有助于在數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)對常見工程機(jī)械制造設(shè)備故障信息的分析處理，并形成完善的設(shè)備故障預(yù)防體系，最終不斷提高管理人員的設(shè)備故障防范水平。例如，當(dāng)前我國工程機(jī)械制造過程中已經(jīng)使用了智能化的專家系統(tǒng)，能夠精確捕獲設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行過程的全面監(jiān)控，最終可顯著提高工程機(jī)械制造設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。

四、結(jié)語

綜上，文章進(jìn)行了機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，在上、下料機(jī)電一體化系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出了相關(guān)設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)思路，遵從三大原則提出，共分四層展開設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后可得機(jī)電一體化自動(dòng)化控制系統(tǒng)，筆者對該系統(tǒng)進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示該系統(tǒng)可投入實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，該系統(tǒng)具有良好的人工控制模式切換機(jī)制，說明該系統(tǒng)可操作性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中能實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互。