孫靈修

（國電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇南京 210009）

1 智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢

智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三方面：其一，提升機(jī)械設(shè)備的故障報(bào)備能力。我國以往電氣自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備當(dāng)中雖然已經(jīng)完成了機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展目標(biāo)，但是在設(shè)備的故障報(bào)備方面還存在諸多不足，缺乏一定的準(zhǔn)確性。引入智能化技術(shù)后，可以有效提升機(jī)械設(shè)備故障報(bào)備的效率和準(zhǔn)確程度。其二，提升生產(chǎn)效率。我國傳統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要由人力資源對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操控，這種方式不但消耗了大量的人力成本，其工作效率也無法得到提升，而應(yīng)用智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)后，可以實(shí)現(xiàn)一人面對多臺機(jī)器的合理操控，在一定程度上控制了資金成本，也提升了原本的生產(chǎn)效率。其三，提升產(chǎn)品質(zhì)量，智能化技術(shù)主要借助計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的工具檢測電氣自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，減少人工檢測存在的誤差，提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量[1]。

2 智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)分析

2.1 集成控制

機(jī)械設(shè)備應(yīng)采用集成控制形式，對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高機(jī)械設(shè)備的控制水平。機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程較為復(fù)雜，需要對控制過程嚴(yán)格把關(guān)，提高控制方法的有效性。集成控制需要由控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，可以采用PLC作為控制器，能夠與機(jī)械設(shè)備建立完善的連接，使控制效果更加的完善。集成控制是實(shí)現(xiàn)智能化控制的關(guān)鍵，需要不斷提高機(jī)械設(shè)備的集成化水平，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的推理能力，使設(shè)備能夠穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。通過集成控制，可以對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。集成控制應(yīng)具有完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，注重?cái)?shù)據(jù)的共享性，對機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸數(shù)據(jù)嚴(yán)格地進(jìn)行分析，進(jìn)而形成有效的集成控制條件。

2.2 自動(dòng)儀表

在智能化控制過程中，需要做好儀表技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，進(jìn)而采取相應(yīng)的控制策略。自動(dòng)儀表對精度具有較高的要求，一般工業(yè)用表精度在0.5-4級之間，精度數(shù)字越小，則說明儀表的精度越高，可以對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別。自動(dòng)儀表的種類較多，包括溫度、壓力、流量等多種控制儀表，可以滿足不同機(jī)械設(shè)備的控制功能。自動(dòng)儀表的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，使儀表間能夠形成有效地配合，通過控制器對儀表檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，為智能化控制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高機(jī)械設(shè)備的控制效果。以數(shù)字式儀表為例，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化能力，測準(zhǔn)精度為0.5%，可以準(zhǔn)確地對溫度進(jìn)行測量，并且實(shí)時(shí)對溫度進(jìn)行顯示。自動(dòng)儀表是實(shí)現(xiàn)智能控制的重要技術(shù)，同時(shí)也是保障設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

2.3 過程控制

機(jī)械設(shè)備應(yīng)注重過程控制，確保設(shè)備具有實(shí)時(shí)控制的條件，保障流程化生產(chǎn)過程的實(shí)現(xiàn)。過程控制需要由控制器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，將設(shè)備的各個(gè)部分連接起來，按照一定的順利對設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)，使設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行條件。過程控制是實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)的基礎(chǔ)，使實(shí)現(xiàn)智能化控制的重要條件。過程控制的關(guān)鍵在于程序的運(yùn)用，需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對控制器進(jìn)行編程，使機(jī)械設(shè)備得到嚴(yán)格控制。通過過程控制可以使機(jī)械設(shè)備做一些重復(fù)的工作，能夠降低人力的投入，使設(shè)備的運(yùn)行控制更加的可靠。過程控制具有較高的工序要求，控制設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行仿真，對控制效果進(jìn)行檢驗(yàn)，保障機(jī)械設(shè)備過程控制能夠順利實(shí)現(xiàn)。

2.4 電力拖動(dòng)

電機(jī)是為機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)能的重要裝置，需要正確地在設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用，提高設(shè)備的動(dòng)力傳輸效果，保障生產(chǎn)過程能夠穩(wěn)定運(yùn)行。電機(jī)使用過程中，需要做好溫度控制工作，表面溫度不能超過90℃，否將將會對電機(jī)內(nèi)部造成損傷。在動(dòng)力傳輸方面，電機(jī)一般通過齒輪或皮帶來傳輸動(dòng)力，帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，為生產(chǎn)過程提供良好的數(shù)據(jù)來源。電機(jī)工作過程中，對轉(zhuǎn)速具有較高的要求，在轉(zhuǎn)速變化率方面，需要控制在5%-15%之間，防止轉(zhuǎn)速變化過快，對動(dòng)力傳輸效果造成影響，同時(shí)防止對電機(jī)造成損傷。以伺服電機(jī)為例，可以對速度進(jìn)行準(zhǔn)確地控制。在定位精度方面，可以達(dá)到0.001mm，保障電機(jī)能夠在指定的位置停止，使機(jī)械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)化地生產(chǎn)。

2.5 智能控制

智能控制具有較強(qiáng)的控制作用，可以提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，使控制方式更加的多樣化。通過智能控制可以提高機(jī)械工作狀態(tài)的適應(yīng)性，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的調(diào)節(jié)能力，既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制過程，又能夠提高控制的精度，使控制方式更加的有效化。在智能控制領(lǐng)域中，可供選擇的方法較多，包括模糊控制、專家控制等，可使機(jī)械設(shè)備的控制更加的完善，為設(shè)備提供良好的運(yùn)行基礎(chǔ)。以模糊控制為例，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械設(shè)備的非線性控制，使設(shè)備的控制更加的易于實(shí)現(xiàn)，提高設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可靠性。而專家控制則可以模擬專家進(jìn)行操作，保障機(jī)械設(shè)備控制效果的可行性，使機(jī)械設(shè)備控制朝著智能化方向發(fā)展。

2.6 故障檢測

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，難免會發(fā)生故障，需要通過自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障檢測，對設(shè)備故障進(jìn)行排查。一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，將會影響到機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，甚至?xí)C(jī)械設(shè)備造成損傷，使其無法保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，故障檢測對于機(jī)械設(shè)備非常重要，使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。故障檢測的重點(diǎn)在于故障問題的識別，一方面，需要做好故障的檢測動(dòng)作，對故障的發(fā)生趨勢進(jìn)行判斷，使故障能夠提前檢測出來，避免引起嚴(yán)重的故障問題。另一方面，需要通過傳感技術(shù)對故障位置進(jìn)行判斷，提高故障檢測的準(zhǔn)確性，便于故障檢修過程的進(jìn)行，保障生產(chǎn)過程能夠順利地進(jìn)行。

3 智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械工程

機(jī)械制造的初衷主要是為了減少人們在勞動(dòng)耕作中的負(fù)擔(dān)和工作量，并在此基礎(chǔ)上增加經(jīng)濟(jì)收益和工作效率。根據(jù)我國現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)行情來分析，很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和農(nóng)作物栽培工作都可以依靠農(nóng)業(yè)機(jī)械完成，更多的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于基層生產(chǎn)當(dāng)中，現(xiàn)階段主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備主要體現(xiàn)在耕種、灌溉和收獲方面，比如我國小麥、水稻等糧食作物的收成逐漸由機(jī)械自主收集替代人工收集。我國農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的研制獲得了顯著的成功，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)部門的報(bào)告顯示，在2016-2019年之間，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械帶來的全部動(dòng)力呈現(xiàn)出逐漸上升的良好趨勢。其中自走式輪式谷物收割機(jī)的產(chǎn)量高達(dá)18532臺，同比增長19.71%；半喂入水稻收割機(jī)的產(chǎn)量約為3258臺，同比增長63.23%。由此可見，在智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的影響下，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)走向機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展道路中，在此過程中有效減少了人力資源和物力資源的消耗，在一定程度上也控制了成本的流失。除此之外，在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的制造期間也研制出了部分智能化環(huán)境配套設(shè)備，主要包括大棚溫度監(jiān)測系統(tǒng)、人工模擬降雨系統(tǒng)以及灌溉區(qū)域水源控制中心等等，這些技術(shù)的應(yīng)用有效克服了地域條件和氣候條件等因素的制約，滿足人民群眾對糧食作物和其他農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的需求，也在無形當(dāng)中推動(dòng)了農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展和廣大農(nóng)民群眾帶來更多地經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 運(yùn)輸機(jī)械方面

從整體目光來看，我國運(yùn)輸行業(yè)正在不斷進(jìn)步和發(fā)展的階段中，人民群眾逐漸關(guān)注運(yùn)輸行業(yè)的工作質(zhì)量和效率，因此相關(guān)企業(yè)和部門已經(jīng)設(shè)計(jì)研制出提升運(yùn)輸效率的機(jī)械器材，并將其廣泛應(yīng)用于實(shí)際的工作當(dāng)中。在智能化機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的大力支持下，由傳統(tǒng)的人工運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代化運(yùn)輸方式。這種創(chuàng)新型運(yùn)輸模式有效提升了運(yùn)輸速度和質(zhì)量，并控制運(yùn)輸期間所花費(fèi)的成本，在當(dāng)今社會發(fā)展中，傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式已經(jīng)無法跟上現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，所以運(yùn)輸行業(yè)要注重智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，積極主動(dòng)利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操控技術(shù)，這樣才可以在一定程度上提升運(yùn)輸機(jī)械器材的各項(xiàng)功能，同時(shí)也提升了運(yùn)輸?shù)男屎唾|(zhì)量，為運(yùn)輸行業(yè)的長足發(fā)展提供有力的保障。

3.3 煤礦產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，在進(jìn)行煤礦開采挖掘工作期間，往往會產(chǎn)生諸多有害物質(zhì)和粉塵，對周圍居民的身體健康產(chǎn)生一定的威脅。在開展煤礦挖掘的工作過程中要時(shí)刻保持空氣的暢通，將智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)有效融入煤礦的通風(fēng)體系當(dāng)中，可以針對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能化的掌控，在實(shí)施工作期間，利用主站與分站的軟件進(jìn)行合理掌控，可以對動(dòng)態(tài)化的空氣質(zhì)量和密度進(jìn)行檢測，如果空氣中存在有害物質(zhì)等，可以在第一時(shí)間開啟通風(fēng)系統(tǒng)，為工作人員的身體健康提供有力的保障，機(jī)器發(fā)生故障時(shí)還可以及時(shí)處理并解決。所以在煤礦產(chǎn)業(yè)的通風(fēng)體系中有效運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)可以確保開采挖掘工作的安全性和可靠性。另外，將智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦的井下排水體系中也會產(chǎn)生正面影響，不僅可以完成給排水的遠(yuǎn)程操控，還可以在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確計(jì)算出相關(guān)數(shù)據(jù)。如果排水系統(tǒng)中存在問題還可以及時(shí)勘察出故障位置并加以維護(hù)，不但提升了排水工作的效率，還為煤礦開產(chǎn)工作提供了一定的安全保障。

3.4 刀具生產(chǎn)領(lǐng)域

在人們的日常生活當(dāng)中，刀具的使用極其普遍，但是刀具的制造流程難度較大而且對其制作的標(biāo)準(zhǔn)需求比較高，刀具的制作材料和后續(xù)的加工生產(chǎn)都要嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展，只有完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才可以構(gòu)造出滿意度較高的刀具用品。智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)可以保證刀具在制作生產(chǎn)中的水準(zhǔn)和效率。在智能機(jī)械體系中利用此項(xiàng)技術(shù)可以精準(zhǔn)控制刀具的規(guī)格大小，還可以將生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確性大大提高。除此之外，利用此項(xiàng)技術(shù)還可以在一定程度上增強(qiáng)刀具的柔性，在刀具制作過程中利用自動(dòng)化技術(shù)可以減少工作人員更多的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)[2]。

3.5 水泥產(chǎn)業(yè)

現(xiàn)階段我國建筑領(lǐng)域的規(guī)模和數(shù)量逐漸增大，推動(dòng)了相關(guān)企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。水泥是建設(shè)工程中的主要原料。在社會市場激烈的競爭背景下，很多大型水泥廠為了提升自身的經(jīng)濟(jì)效益引入大量的智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化機(jī)械，并在此期間投入足夠的資金成本。引入此項(xiàng)技術(shù)后可以有效提升水泥企業(yè)的生產(chǎn)效率，智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)技術(shù)的推進(jìn)在一定程度上滿足社會發(fā)展的需求，為水泥的生產(chǎn)安全和效率提供了基礎(chǔ)保障。

3.6 電子信息領(lǐng)域

自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)的制造和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。比如較為常見的CAM和CAD，在零部件的構(gòu)造、配置圖形的繪制以及機(jī)械器件的設(shè)計(jì)完善等方面都可以引入此項(xiàng)技術(shù)加以解決。在設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，還可以利用相關(guān)的數(shù)控編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)工具進(jìn)行生產(chǎn)，在“設(shè)計(jì)-加工-生產(chǎn)”的流水線過程中，其中的加工配置、物流裝運(yùn)、設(shè)計(jì)包裝等環(huán)節(jié)都是在高度智能自動(dòng)化控制技術(shù)的幫助下完成的。另外，除了在電子設(shè)備的制造設(shè)計(jì)中有所應(yīng)用以外，智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助工藝中也有很大的造詣，輔助工藝的機(jī)械制造期間的核心部分，作為信息化制造的輔助橋梁，主要涵蓋的內(nèi)容包括產(chǎn)品的改良、生產(chǎn)制造互相協(xié)調(diào)等等，在此技術(shù)支持下不但可以完善各項(xiàng)工藝的設(shè)計(jì)，還可以有效提升機(jī)械制造系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。

4 智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的重要組成部分，也是深化提升智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)的主要途徑。推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展可以在機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中組建出科學(xué)合理的知識框架，并通過統(tǒng)計(jì)學(xué)知識和概率論述完成機(jī)器的自主學(xué)習(xí)。如此看來，智能化設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用于實(shí)際的操作和控制工作期間，可以就工作人員的喜好和操作形式入手，實(shí)現(xiàn)完善的操作方案規(guī)劃，在一定程度上提升我國工業(yè)機(jī)械操作的質(zhì)量和效率。所以，深入探究機(jī)器學(xué)習(xí)是我國智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢[3]。

除此之外，根據(jù)全世界機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化的探析結(jié)果來看，此項(xiàng)技術(shù)在長期的探索分析后，已經(jīng)逐漸趨向于完善和成熟。我國智能化機(jī)械設(shè)備電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用起步較晚，其水平與國外的機(jī)械強(qiáng)國相比仍然存在很大的差距。所以在未來的發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，相關(guān)部門和科研機(jī)構(gòu)需要不斷探索機(jī)電一體化的發(fā)展渠道，在此過程中要做好傳感器、動(dòng)力源和其他機(jī)械單元的有效組合與協(xié)調(diào)運(yùn)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的收益成果。