探討機械電子節能控制技術應用

蔣良

（泰聲電力建設有限公司，浙江 溫州 325000）

機械電子與各行各業存在千絲萬縷的關聯，為全面推動我國機械產業發展，應將節能控制理念融入到機械電子工程發展過程中，持續優化機電體系，提高機械電子設施運行效果及節能環保效益，減少資源損耗，使機械電子設施不僅可助力產業發展，還可通過降低資源消耗而控制產業成本，以機械電子節能控制為手段全方位促進我國機械工程領域的發展。

1 機械電子節能控制的實現要點

節能環保、智能高效等理念現已深入人心，成為新時代各產業發展的主要方向，對于機械電子工程而言，同樣可引入節能控制技術，優化調整原有機電設施控制系統，通過增強控制效果及設備運行能力而降低資源損耗，提高節能效益。為更好地實現機械電子節能控制效果，應注意以下幾點。

1.1 重視運行耗能

機械電子設施在運行期間不可避免地存在機械能量消耗問題，能量按照機械電子設施運行程序完成傳遞、轉化、做工，以能量為支撐驅動機械電子設備的運行。從這一角度來看，機械電子設備運行期間的能量損耗控制是實現節能目標的關鍵。結合常規性機械電子設備柴油發電機展開分析，該發電機設備以柴油為能源動力，當發電機進入運行狀態后，柴油能源則會發生一系列化學反應而產生能量，能源進一步驅動著機械設備運行，并轉化為機械能。在部分柴油工程機械設備內設有液壓水泵，該類設備運行過程中，柴油同樣作為能源而發生化學反應，并從化學能逐漸轉化成液壓能，能量轉化嚴格遵守守恒定律，因此，為實現機械電子設備節能，需盡可能降低設備運行期間的能量損耗，對流量、壓力、功率等關鍵參數嚴格設置，盡可能提高能量轉換率，繼而使機械電子設備更高效地運轉。在上述分析中，液壓水泵、柴油機均屬于機械電子設備實現能源轉化的重要裝置，二者分別扮演著能量需求者、能量供應者的角色，在實現機械電子設備節能過程中，需對做功極限、轉速感應情況進行設置，并運用節能控制技術調節控制液壓水泵、柴油機在能量轉換做功期間的能量消耗，均衡兩者之間的供需關系，通過減少能量損失而促進節能控制目標的實現。

1.2 優化運行效率

機械電子設備的運行效率越高，則產生的能量損耗越低，因此，將節能控制技術應用到機械電子中時，應加強對運行效率的重視，對機械電子設備歷史運行數據進行整理分析，基于實際數據信息對機械電子設備運行細節進行優化，盡可能控制能量損耗量，使機械電子設備能夠在較短時間內完成做功。因此，在機械電子設備實際運行期間，應做好運行數據的采集歸檔，以便后續查看利用，為機械電子設備運行效率的優化提供良好依據。

1.3 統一節能目標

為便于機械電子節能控制局面的實現，在節能控制技術具體應用過程中，應根據機械電子設備現有結構、具體用途、參數指標向科學制定技能控制技術，并注意均衡節能控制目標與機械電子工程間的關系，并從不同角度統一節能目標，從軟件、硬件兩個方面同時推進機械電子設備的節能控制優化，防止出現“一條腿走路”的情況。若機械電子設備節能目標尚未達成一致，則將導致節能控制措施未融入機械電子設備運行的各個環節中，由目標沖突發展為運行沖突，甚至都引發機械電子設備運行內耗情況，因此，為保障節能控制技術的應用效果，必須實現機械電子節能控制目標的統一。

1.4 做好動態匹配

機械電子設備完成設計制造后，其運行模式基本固定，但設備用途、運行環境處在差異，這就導致機械電子設備即使在固定運行模式下仍可表現為不同效果，因此，為提高節能控制技術應用效果，應做好動態匹配，即加強對機械設備實際運行狀況的重視程度，基于實際運行數據動態調整節能控制措施，以此最大限度地提高節能控制技術在機械電子中的應用效果。動態匹配調整的實現是建立在龐大的實時數據上的，因此，為更好地通過動態匹配提高機械電子節能控制效果，應注意解決設備實施控制問題。

1.5 增設節能評價

為了解機械電子節能控制效果，在應用節能控制技術時可引入評價體系，根據設備具體情況設定節能控制評價指標，使節能控制效果能夠直觀性呈現出來。評價體系的設置能夠對節能控制技術的應用起到一定的監督效果，還有助于技術人員及時發現機械電子設備潛在問題，便于及時遏制潛在問題的發生。由此可見，將節能控制技術應用到機械電子中時，增設構建行之有效的節能評價體系是更加科學的。

2 節能控制技術在機械電子中的應用分析

2.1 全電控節能管控技術

全電控節能管控技術是指立足于機械電子設備運行全流程進行節能控制優化的技術，要求技術人員全方位了解設備運行參數標準、運行流程、運行環境等，通過對設備的整體性調節優化為提高其運行效率，繼而促進節能控制目標的實現。以噴油柴油機為例，在進行節能控制時，可引入全電控節能管控技術，采用電控的方式調節機電液比例，并對液壓泵裝置進行全流程控制，以此加強對液壓泵裝置的控制效果，使柴油機能夠長時間穩定運行。電控是節能控制機械電子的主要方式，該技術具體應用期間，可與PLC等智能控制系統達成聯動，對機械電子內部關鍵數據精細化控制。PLC系統可借助通信聯網系統對接不同機械電子設備及其關鍵儀表，使機械電子設備實時運行情況可直觀顯示到PLC系統平臺界面內，以此即可解決設備運行數據實時采集難題，為節能控制動態匹配調整提供良好支撐。

2.2 電子功率管控節能系統

有效功率與油耗（能源消耗量）的比值可作為機械電子節能效果，此外，還可運用對外有效功/（作業時間×油耗）這一關系式代表節能效果，但無論按照何種計算方式，功率均為影響節能效果的重要指標，因此，必須重視功率管控工作，以功率為突破口強化機械電子節能控制效果。

為確保節能控制技術可在不同機械電子工程環境下順利應用，應結合節能控制技術具體應用要點配置智能化管控系統，借助管控系統實現多種技術手段的整合，轉變以往的機械電子設備管控模式，采用工況劃分等方式完善優化機械電子設備裝置。除此之外，應加強對機械操作性能的重視，基于操作性能構建行之有效的操作體系，借助流暢的操作體系連接系統的執行層與控制層，以此搭建一個完整可靠的節能控制體系。

當機械電子設備投入工作運行狀態后，可依托電子功率管控節能系統整體化管理能量，采用分割式管理辦法對設備內部能量進行優化配置，繼而使機械電子設備能量可得到最大限度的應用，通過優化能量分配利用而保障機械電子設備運行效率，減少能量損耗，促進節能目標的實現。機械電子設備運行期間，技術人員可基于電子功率管控節能系統設置設備節能目標，從運行協調、作業效率、任務執行情況等不同方面全面推進機械電子節能控制目標的實現。在現代化時代背景下，機械電子產業的智能化、信息化程度逐步提高，在提高機械電子技能控制效果時，構建與機械電子設備相匹配的節能控制系統是較為必要的。電子功率管控節能系統優勢顯著，其一，能夠統一機械電子節能目標，并可對機械電子設備內部不同裝置部件下達一致性節能控制指令。其二，機械電子設備內部零構件裝置對節能措施的應用情況存在差異，而借助管控系統能夠實時突出零構件裝置的運行參數差異，有助于技術人員有針對性地進行節能控制。

2.3 分布式節能管控技術

節能控制技術具體應用過程中，可引入分布式管理方式，構建分布式控制系統，按照機械電子設備常用樣式進行結構劃分，如分為功率系統、液壓系統，各系統主要用于執行不同的節能控制任務。其中功率系統強調機械電子設備實際運行性能，力圖借助最少能量輸出最高功率，提高能量利用率；而液壓系統則用于保障機械電子設備運行狀態，使其可在提高節能控制效果的同時仍可順利完成設備作業任務。

從機械電子設備液壓系統角度來看，借助分布式節能控制系統可將壓力信息及時傳輸至機械電子設備指定零部件內，通過此方式管控機械電子設備壓力數據，為進一步提高壓力控制效果，可及時更新信息傳輸方式，壓縮信息傳輸速度。結合信息實際傳輸情況來看，因機械電子設備內部裝置銜接不當等現象，導致壓力信息傳輸速度難以被良好壓縮，繼而使壓力信息無法第一時間傳輸給特定零部件，因此，為實現壓力傳輸效率提升目標，需立足機械電子設備實際情況優化其內部裝置，發動機、液壓閥、液壓泵是影響機械電子設備運行狀態的關鍵，基于該結構，可借助分布式控制系統設置多個相互獨立的控制器，用于管理機械電子設備內部裝置，由此構建了一個分散式控制結構。

在該結構中，控制器與系統之間采用總線連接，當發出節能控制指令后，指令將會沿分布式總線傳輸給指定裝置。分布式總線結構不僅可用于下達節能控制指令，機械電子設備內部零部件裝置的實時運行數據同樣可傳輸給控制系統，以便于技術人員根據實時數據調整優化機械電子設備零部件裝置運行參數，實現節能控制的動態匹配，繼而相應地提高節能控制技術應用效果。

為最大限度地發揮出分布式節能控制系統應用情況，要求所構建的控制系統功能完善。第一，按照機械電子設備內部結構情況劃分零部件系統（如上述提到的功率系統、液壓系統）后，要求各系統均可獨立運行，且控制系統所下達的運行指令可快速傳輸至指定零部件裝置。第二，能夠對機械電子設備內部裝置零部件的運行信息數據進行綜合管理，全方位了解機械電子運行狀態，防止某零部件運行異常而直接影響整個機械電子的運行情況。第三，分布式控制系統應具備信息高效傳輸、異常及時處理的能力。按照上述功能標準所構建的分布式控制系統實現了機械電子設備運行參數的集成化管理與控制，在具體節能控制過程中，技術人員可根據機械電子設備運行標準及運行環境，針對內部零部件裝置設計節能控制指標，確認該指標可行性后，將節能控制指標分別傳輸給機械電子內部零部件裝置內，當各零部件系統控制器接收到節能控制指令后，其將會按照節能控制指令內容執行任務，以此強化對機械電子設備的控制。若機械電子設備運行期間發現某零部件系統運行數據已超過節能控制標準，則會及時發出警示，提醒技術人員進行檢查核對，若發現潛在問題則及時遏制，若發現零部件裝置運行良好，需結合實際情況調節節能控制指標，確保節能控制指標能夠符合機械電子設備實際情況。

3 機械電子節能控制技術未來發展趨勢

節能控制是機械電子工程適應新時代背景、實現可持續發展的必經之路，必須予以足夠重視。隨著機械電子工程的持續發展，設備內部結構日漸復雜，零部件精密程度及數量類型均不斷提升，給節能控制技術的應用提出了更高要求。零部件數量類型的提升與精密程度的提高能夠加快零部件磨損，磨損問題不僅可加大機械電子成本，還造成了能源浪費。機械電子節能控制技術為實現穩定發展需以問題為導向，應針對零部件磨損問題進行解決，深究零部件細節，盡可能降低磨損程度，以此減少因零部件磨損造成的額外能量損耗，延長機械電子使用壽命。除上述發展趨勢外，機械電子節能控制技術將會趨向集成化發展，整合多種節能控制技術構建集成化控制系統，對機械電子進行一體化節能控制，提高節能控制技術在機械電子工程中的應用價值。結合現階段機械電子工程發展態勢來看，需進一步加強對前沿技術的重視，應靈活運用當前先進技術，如PLC控制系統、大數據、物聯網、5G通信等，旨在借助前沿技術提高機械電子運行效率，繼而減少能源消耗。

4 結語

綜上所述，機械電子實現節能控制是產業發展的必然趨勢，在節能控制技術具體應用過程中，需重視運行耗能，對設備運行效率進行優化，統一節能目標，做好動態匹配工作及節能控制評價工作，以此確保節能控制技術能夠得到良好應用。而在技術具體應用過程中，應靈活應用全電控節能管控技術、電子功率管控節能系統、分布式節能管控技術，在多種技術系統的應用，切實提高機械電子設備節能控制效果。