關于機械設備電氣自動化控制的應用分析

王森 趙濤 史繼光

（濟南建設設備安裝有限責任公司，山東濟南 250033）

0.引言

建筑機械設備電氣自動化控制技術(shù)的應用結(jié)合了機械制造、電氣工程、控制技術(shù)以及計算機智能技術(shù)為一體，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，當前建筑機械設備自動化已經(jīng)成為一門熱門學科，比較傳統(tǒng)機械施工而言，施工的過程當中需要投入巨大的人力物力，且施工質(zhì)量和施工效率難以保證。而隨著建筑機械自動化研究進展的加快，更多的科學元素以及先進工藝得以在機械設備的設計和制造中滲透，機械設備的電氣自動化控制技術(shù)也逐步趨于完善，為整個建筑施工帶來了良好的基礎條件。

1.機械設備電氣自動化控制的核心技術(shù)

1.1 機身位置識別技術(shù)

建筑機械的機身位置識別技術(shù)主要是指機械設備本身具備一定的自動辨別能力，通過核心技術(shù)和計算機的反饋配合能夠清晰地判斷自身所處位置，并為下一步工程施工提供參考。整個機身位置識別技術(shù)包含內(nèi)部識別和外部識別兩種識別功能，其中內(nèi)部位置的識別以傳感器為識別核心，能夠通過對自身設備的運行速度、角度、路徑數(shù)據(jù)進行收集積累，并將其整理反饋至計算機中心進行處理，從而確定自身所處位置的方位參數(shù)；外部識別以超聲波和電磁波為技術(shù)核心，但識別的過程當中需要在施工現(xiàn)場進行預設位置的輔助，并以輔助點為基準點進行位置識別。

1.2 位置誘導技術(shù)

整個位置誘導技術(shù)以機身位置識別技術(shù)為基礎，通過機身位置識別技術(shù)進行機械自身所處位置的判斷，再利用位置誘導技術(shù)按照預定好的設備作業(yè)路線進行施工作業(yè)。該過程當中能夠準確實現(xiàn)機械設備定位，并利用位置誘導技術(shù)下達工作命令，保證機械設備按照預定路線以及相關指令完成施工作業(yè)，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的控制。而且在整個過程當中位置誘導技術(shù)會對錯誤的運行進行識別判斷同時發(fā)出預警信息，一旦檢測到路徑偏離則會啟動復位裝置，實現(xiàn)良好的位置、速度以及施工控制。但在該過程當中要注意預設路線的確定，注意將施工誤差控制在合理的范圍之內(nèi)，在整個機械自動化控制的過程當中，需要不斷地對其進行位置和路線進行校準實現(xiàn)閉環(huán)控制[1]。

1.3 集群協(xié)作控制技術(shù)

集群協(xié)作控制技術(shù)是多種機械設備自動化控制技術(shù)的聯(lián)合，其根本宗旨在于將各個機械設備的運行路線和運行狀態(tài)、位置等基本信息進行整合分析并得以反饋，在中央控制室的控制之下利用計算機綜合分析并完成作業(yè)方案的優(yōu)化從而實現(xiàn)合理施工分配。整個過程當中，不僅能夠控制施工現(xiàn)場機械設備的工作狀態(tài)和運行軌跡，同時也能夠進行運輸車輛位置識別，并在完成識別處理之后將最有效的作業(yè)方式通過指令傳輸滲透于各個機械設備控制程序當中，保證相關機械設備收到指令后能夠按照指令要求進行全方位的施工作業(yè)。可以說集群協(xié)作控制技術(shù)是保證合理施工進度、提升工程質(zhì)量、發(fā)揮機械設備電氣自動化技術(shù)優(yōu)勢的集成體現(xiàn)，也是整個施工現(xiàn)場完成更高效、更安全、更可靠、更優(yōu)質(zhì)的服務體系保障。

1.4 作業(yè)對象識別與評價技術(shù)

作業(yè)對象識別與評價技術(shù)以超聲波為技術(shù)核心，是建筑機械設備實現(xiàn)自動化的基礎功能也是根本標志。該技術(shù)在超聲波信號感知器的使用之下能夠及時反饋施工當中所涉及對象的位置、形狀以及姿態(tài)，并對其進行綜合評價和認識。例如，當前可以在挖掘機上進行超聲傳感器的安裝，該項技術(shù)能夠精準測出作業(yè)平面的位置，再結(jié)合設備本身的高度以及綜合信息進行識別對比，同時識別所挖掘的土方、沙石以及巖塊粒徑、形狀等基本為后續(xù)作業(yè)提供有效參考。

1.5 安全保障技術(shù)

整個建筑施工過程當中除了要保證施工質(zhì)量和施工工期，最重要的就是實現(xiàn)安全保障。對于建筑工程本身而言，涉及多種作業(yè)不僅施工現(xiàn)場復雜機械設備眾多，在材料的堆放上也會存在相應的危險系數(shù)。因此利用機械設備自動化控制技術(shù)將安全保障滲透其中，才能保證各個機械設備在運行時以合理合規(guī)的方式完善施工，即便有突發(fā)事件發(fā)生時也能夠通過自動識別系統(tǒng)進行危險識別啟動預警和緊急制停措施，以保證施工過程當中相關人員以及機械設備等安全，最大限度地減少經(jīng)濟損失和人員傷亡。

2.機械設備電氣自動化控制發(fā)展的影響因素

2.1 人為因素

建筑機械設備電氣自動化控制技術(shù)是一門綜合學科，同時也具備較強的專業(yè)性。在其發(fā)展促進的過程當中不僅需要專業(yè)且豐富的理論知識為基礎，更應該具備扎實的實踐經(jīng)驗為進階，結(jié)合實際工程需求對其進行整體的設計和完善。在影響電氣自動化控制技術(shù)發(fā)展的因素中，人為因素占比較大，這是因為很多技術(shù)人員在理論基礎知識儲備上不夠扎實，相應的實踐經(jīng)驗有所缺乏，導致在自動化控制過程當中技能銜接不夠嫻熟，即便在機械設備制造中面臨各種技術(shù)性問題也未能實現(xiàn)精準分析并采取針對性措施優(yōu)化，難以實現(xiàn)對建筑機械設備作業(yè)生產(chǎn)率以及生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制，阻礙了機械設備電氣自動化控制發(fā)展。

2.2 機械作用力

建筑工程當中所涉及的機械設備比較復雜，各個機械設備的作用力各不相同，在對其實施電氣自動化控制時會受到眾多因素的影響，如型號、參數(shù)、性能等，若干機械部件會組成不同的工作模塊，這些模塊運行過程當中原理不同基本操作不同，所以實現(xiàn)統(tǒng)一的控制，且在對其進行機械自動化控制的過程當中一旦受到震蕩、離心加速或者機械沖擊等外部作用力的影響時，會導致控制板塊內(nèi)的電子器件受到損壞，這樣一來，就導致了整個自動化控制系統(tǒng)難以發(fā)揮正常且穩(wěn)定的控制功能[2]。

2.3 元器件工藝水平差異

建筑機械設備構(gòu)成比較復雜使用頻率較高，因此需要進行及時的維護和保養(yǎng)，但對其進行電氣自動化控制的過程當中，整個控制系統(tǒng)具備較為煩瑣的結(jié)構(gòu)，會涉及眾多的元器件。而就我國當前機械制造水平而言，尚未達成一站式生產(chǎn)，所以不同的廠家會負責不同的元器件的生產(chǎn)任務，但在此過程當中相應的工藝水平差異也就顯現(xiàn)出來。一旦在使用過程當中核心元器件發(fā)生老化或者損壞，會使整個生產(chǎn)活動發(fā)生矛盾，而且安裝作業(yè)當中出現(xiàn)不規(guī)范操作行為也會導致設備運行中的故障發(fā)生，這也嚴重阻礙了機械設備電氣自動化控制發(fā)展。

3.機械設備電氣自動化控制發(fā)展優(yōu)化策略

3.1 加強人員建設，實現(xiàn)輔助發(fā)展

在智能化、信息化、自動化迅速發(fā)展到今天，技術(shù)人員的研發(fā)設計是促進整個機械設備實現(xiàn)自動化控制的核心。因此相關技術(shù)人員要與時俱進，及時適應智能化發(fā)展趨勢，結(jié)合科學發(fā)展理念，在建筑機械自動化控制領域開拓思維潛心鉆研，將精準化定位以及功能把控放在核心位置，最大程度地實現(xiàn)業(yè)內(nèi)資源優(yōu)化。同時能提升自身的文化素養(yǎng)，積極學習先進技術(shù)，在理論基礎之上積累經(jīng)驗，并結(jié)合施工實際推進建筑機械自動化控制技術(shù)[3]。

在整個機械設備電氣自動化控制技術(shù)的推動過程重而道遠，縱觀整個機械設備自動化控制技術(shù)發(fā)展史研究和實現(xiàn)的過程當中經(jīng)歷了重重困難，但我國自改革開放以來，積極引進先進技術(shù)、學習先進國家制造經(jīng)驗，經(jīng)過不斷的努力，取得了突破性的進展。不僅是在建筑行業(yè)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國防領域也得到了有效的延伸，推動了社會建設的工業(yè)化進程。當前建筑工程當中對設備領域采用的自動化控制技術(shù)裝備在技術(shù)研發(fā)人員的努力之下更是實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。例如，自動化推土機在工作過程中結(jié)合了先進的ICT電子檢測控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)推土機工作過程當中的自動監(jiān)控，實現(xiàn)載荷檢測同時也能夠進行故障診斷以及自動怠速等電控功能。而在自動化壓路機的應用層面，引用了相應的檢測裝置以及數(shù)據(jù)處理和遠程通信裝置，在作業(yè)的過程當中以預設地面基準點為依據(jù)，利用測算儀和機載自動跟蹤儀完成整個壓實工作面的確定，并通過中央控制系統(tǒng)發(fā)號精準指令，有效完成大規(guī)模路面壓實作業(yè)。

3.2 合理采購設備嚴格執(zhí)行操作

合理采購設備嚴格執(zhí)行操作標準不僅能夠有效保證建筑機械設備的質(zhì)量控制，同時對于提升其自動化控制也有著積極的作用，因為在采購的過程當中，機械設備的質(zhì)量和參數(shù)的統(tǒng)一性能夠促進機械設備電氣自動化控制的標準化實施。而通過及時的檢查和維護能夠發(fā)現(xiàn)設備運行當中存在的問題，并根據(jù)應用實際進行優(yōu)化調(diào)整，同時在該過程當中可以對機械設備形成整體的概念，清楚地了解每一臺機械設備的工作特點，并根據(jù)其自身的特點引進先進的技術(shù)完成協(xié)同合作，促使其向著智能化、自動化的方向進一步發(fā)展。另外，在此過程當中應該注意機械元件的安裝和檢查防止因為操作失誤而產(chǎn)生不良的影響。

任何機械產(chǎn)品的故障都是在所難免的，要保證其在運行過程當中自動化控制的有效實施，需要對其結(jié)構(gòu)部分進行加強，也要對其進行安全評估。評估的因素包含使用周期、管理風險指標以及風險控制的可能性，評估的過程要考慮機械本身的性能，也要考慮自動化的性能，評估之后以風險要素為切入點，對可能出現(xiàn)的故障進行預測并制定相應的預案，從而提升設備穩(wěn)定性，將故障問題引發(fā)的損失降到最低[4]。

3.3 堅持可靠性安全性的基本原則

在建筑工程當中想要實現(xiàn)機械設備的自動化控制，既要保證機械功能使用需求，也要保證實際生產(chǎn)需求，而當前建筑工程施工的過程變得越發(fā)復雜，施工質(zhì)量的控制也有著更高的需求，所以對建筑機械自動化技術(shù)提出了更為強烈的需求。但無論何種需求，此過程中必須以安全性和可靠性為基本原則，所以在對機械進行自動化控制的設計過程當中綜合考慮生產(chǎn)制造以及基本操作需求，注重對安全控制系統(tǒng)的研究，在此基礎上，充分結(jié)合機械設備本身的特點，進行信息處理的強化和基本能力的優(yōu)化，從而為建筑機械設備電氣自動化控制的發(fā)展奠定基礎。

3.4 結(jié)合科學發(fā)展促成更深層次發(fā)展

隨著網(wǎng)絡的普及，信息資源共享實現(xiàn)了廣闊的覆蓋，而對于機械設備電氣自動化控制而言結(jié)合網(wǎng)絡發(fā)展實現(xiàn)智能化控制是未來的發(fā)展趨勢之一。在此過程當中，為了推進機械自動化的應用同時方便施工過程當中的維護和管理，整個設計應該以標準化和模塊化為基礎，結(jié)合先進的計算機技術(shù)同時融入傳感技術(shù)、超聲波技術(shù)以及位置識別遠程通信等技術(shù)，在操作軟件的編寫下，利用科學合理的手段融入建筑機械設備制造當中，這樣一來在建筑施工工作的過程當中即便不需要人為干預也能夠通過計算機就能實現(xiàn)全方位的控制。

4.結(jié)語

機器自動化控制技術(shù)是當今機械設備行業(yè)較為重要的組成，在建筑領域電氣工程自動化控制技術(shù)的應用可保障各項施工工序按照既有的操作步驟完成，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量的提升同時大大節(jié)省作業(yè)時間提高生產(chǎn)效率。而且建筑機械設備自動化技術(shù)具備相應的穩(wěn)定性和重復性，能夠減少人為因素的干擾避免施工過程當中危險元素的發(fā)生。在未來，機械設備電氣自動化控制還有很大的發(fā)展空間，只有積極掌握新技術(shù)、新理念、新動向?qū)崿F(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新才能夠促使其發(fā)揮出更優(yōu)質(zhì)的效果，促進整個建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。