杨鑫

温州日益机电科技有限公司，中国·浙江 温州 325025

1 引言

伴随着中国信息化程度的提高，自动控制技术正逐步由电子工业向机械制造业过渡，在新的历史时期，机械设备必须依靠信息技术来实现性能的优化。因此，运用自动化技术进行优化是可行的，以提高机械制造的科学性与合理性。论文运用理论与文献相结合的方法，对机械制造中的机械自动化技术进行了全面的论述。

2 机械自动化概述

机械自动化的本质就是依靠计算机技术和自动化技术实现的，而机器自身的运行则可以在一定程度上利用计算机的知识进行操作。从机械的设计上来说，机械设备的制造过程中，很多环节都是相互配合的，而手工的操作和设备的自动操作，本质是保证生产效率和品质[1]。从分类上来说，自动化技术在机械生产中的运用，着重于智能硬件管理、智能软件检测、自动化运行等多种环节为一体的管理模式。

3 机械工程自动化技术在产品生产制造中的应用

3.1 柔性自动化技术的应用

由于机械制造项目具有很强的系统性，其自身的性能也存在着很大的差别，因此，在机械制造过程中，也存在着相应的问题。要改变传统的机械制造模式，建立灵活的管理指标，提高企业的管理水平，提升企业的生产效率。对这些变数进行适当的调节[2]。因此柔性自动化技术在机械加工中注重适应性、灵活性，以适应各种机械生产的实际需要。

如一种不锈钢材料的废气再循环阀隔热罩的加工，传统的生产工艺是由剪板机下料，由CNC冲压成形，然后对连接部位进行焊接。这种传统的生产系统存在着很多问题：首先，人工成本高，一条生产线需要8个以上的员工同时进行管理和作业；其次，对人的高度依赖，总体质量不稳定，需要大量的手工操作；最后，工作效率低。为解决这一问题，企业采用自动化技术，建立灵活的生产线，以保证更大的可调节空间，为柔性生产线建立了一套自动化的仓库。

现有的数控冲孔机、一套CNC折弯机、一套自动清洁、涂胶、压紧机、自动铆接、滚轮传动等设备。采用西门子总线控制系统（图1），提高整个流水线的可调节性。新的柔性产线生产工艺为：全自动料仓自动送料，冲孔机自动弯曲系统能迅速运转；再对已加工完成的成品进行清洗、上胶，最后将上、下两个结合部位进行压合，并实现自动铆合[3]。经过改进的生产线能够根据不同的生产要求，进行全面的调整，从而防止人为因素的影响。同时还可以实现自动上料和折弯，整个生产线可以实现流水线操作，解决生产过程对员工的高度依赖性，提高产品质量。

图1 西门子总线控制系统图示

3.2 智能化自动技术

智能自动化技术是指依靠信息技术和计算机，用“智脑”取代传统的手工操作。从技术上来说，其涉及机械、自动化、人工智能等多个技术的结合，让机械制造业的生产变得更加灵活，能够实时监测生产线的运转状况。与传统的机械化生产相比较，智能自动化技术在企业中的运用，着重于整个生产系统的监控，生产组织有序、物料信息监控、设备运行过程监控、质量监测等功能。

目前，世界各大生产大国都已经基本实现了智能化的生产线，并且形成自己的技术体系，研发出智能化系统，实现对机械生产线的智能化控制。例如，某铸造企业的传统流水线是依靠人机交互系统来完成的，其注重的是人工操作和机械自动化，尽管可以采用一定的自动化技术进行系统的优化，然而由于原料质量不稳定，生产效率低下，很难满足高端用户的实际需要。而通过智能化自动化技术的改造，将自动化技术和智能铸造技术有机地融合在一起，既能提高产量，又能提高产品的质量[4]。从优化转型的角度出发，对传统铸造工艺的各个关键环节进行智能化改造，包括智能配料、智能熔炼工艺、智能浇筑工艺、智能清理单元、细节处理单元五大智能单元，形成一个闭环的体系，使每个单元都能实现本地的智能生产。并在中央处理器的支持下，实现生产、能源、质量的监控、安全管理、排放控制，真正做到生产线的全过程智能化管理。

3.3 集成化自动技术

集成化就是对机械制造的各个环节进行合理的控制，形成企业与企业、人与人、项目与项目的集成化控制，不断缩小行业间的差异化，与国际接轨，真正达到全性能优化、全流程控制的机械生产与制造系统。集成设计具有很强的复合性，从单机到系统，从简单到复杂，从刚性到柔性。

以某发动机电控产品为例，其主要应用于汽车零部件制造领域，采用一体化、自动化的方法进行系统的设计，以形成一套完整的生产体系，各系统与其他系统之间的联系，使设备的生产效率和质量得到提高；而这些整合的内容除包括压装时对物料有无、方向是否正确的判定，还包压装过程压力、位移的实时监测等[5]。将传感器技术、视觉技术等相关的智能技术应用于装备制造中，通过对信息的连接，实现对上料系统、送料系统、压装系统的合理利用，从而提高生产的过程防错和生产效率。

3.4 虚拟化自动技术

虚拟自动化技术着重于把已有的加工产品转换成数字化模型，并对其进行早期的品质调整和系统分析，从而确定机器的各部分和系统的故障。并结合机械的动态特性和有关活动，建立模拟分析模型，及时发现问题，并对生产计划和生产计划进行调整，一般用于机械设备的早期制造。该技术的应用可以有效地保证产品的一次生产符合性，大大缩短生产周期，降低错误成本，提高产品的综合品质。

如在汽车零件生产中，利用虚拟技术对零件进行绘制，并对各种动力因素进行分析；采用计算机虚拟技术进行图形和动画处理，可以直观地分析模型的工作状况，并对零件的各个细节进行详细的了解。该流程可以直接用于生产设备的自动化控制，并在此基础上对其进行早期的虚拟分析。此外，在目前的一些电力设备制造中，利用有限元技术建立运动系统的模拟模型，可以了解多个结构的动态模拟和受力状况；还能对动载和静态载荷进行分析，提高机械制造的精度。

4 应用PLC技术实现产品的机械化自动生产

4.1 PLC技术概述

PLC在传统继电器接触控制技术的基础上进行改进，利用单片机实现对其进行自动化控制、不需要专用的计算机程序设计。由于指令的结构简单、调试方便，具有很大的发展空间，在机电自动化系统中得到了广泛的应用。另外，PLC存储区具有可编程功能，能够按照自动控制系统的命令信息进行逻辑运算。同时在该系统中，控制器可以进行多次的扫描，并将扫描的结果传送到执行单元，并循环执行。

在电气自动化控制系统中，采用PLC技术，只有输入和输出两种接口，通过对内存编程的调节，达到了控制目的。PLC技术体系随着行业发展的需要而不断改进，比如对基本性能的提高，而对PLC的抗干扰能力则是最基本的能力。研究表明，采用绝缘变压器来屏蔽干扰源，或者在供电端配置LC滤波器，可以提高系统的抗干扰性，从而可以避免由于电磁干扰等因素对指令的传递和执行产生影响。

4.2 机械工程自动化生产中PLC技术的应用

4.2.1 在生产自动化控制中的应用

在机电一体化方面，PLC技术部门采用模拟参数控制、顺序控制和定位控制等方法，实现了对工业控制的自动化。同时本技术的存储器区域具有可编程性，能够根据实际情况调节控制参数，并能对目标和行为进行监测，以实事求是的方式来进行生产控制，以最合理的加工方法实施机械控制，在提高生产效率的同时还能控制生产成本。例如，将PLC技术用于热处理炉温的操作控制，可以实现热处理炉的温度控制；当温度变化时系统会收到相应的信息，并作出相应的反应，使其符合生产的需要，从而使热处理炉的温度达到预定的要求，保证产品的正常运转。

4.2.2 在控制逻辑运算中的应用

PLC技术具有逻辑计算功能，可以根据生产资料进行灵活的控制。在此工艺中，本工艺系统主要采取两种控制方法：

①连续控制。PLC可以用作连续控制，它包括主站控制模块、传感器模块和自动控制模块，实现对生产过程中的某些控制。

②控制开关量。采用PLC技术，使中间继电器具有切换控制功能，同时克服了传统的继电器保护技术的缺点，使自动控制系统得到最优的设计。系统具有高效的数据处理能力，可以及时、高效地处理各种突发事件。

4.2.3 在远程通信与系统控制中的应用

PLC技术是一种安全、稳定的技术，它在机械工业领域的应用主要包括三大技术：

①集中监测技术。通常是在生产设备中进行自检，对于安全性的需求比较小的时候，也比较容易进行。该技术使各系统的各部分功能都在一个单一的处理器上，具有快速的数据处理能力，同时也减少对目标的监视。

②将两台监视器的计算机相连，监视器具有完全的掌控力，可以遥控操控被监控者的计算机，其具有灵活、高效、低成本的特点。

③基于以太网技术的发展，既具备远距离监测的优势，又具备很好的适用性，使原有的电气自动控制体系得到进一步的发展。

5 结语

在目前的生产制造行业中，电气机械已经逐渐取代人工，成为目前机械制造与生产的主力，在能源的驱动下为人们和社会创造了十分丰富的物资。且随着计算机技术的不断发展与广泛应用，人们也在开始逐渐研究机械工程及其自动化的控制技术，减少人工运营成本的同时来提升工业制造效率。电气自动化技术本身由自动化软件、硬件和系统三个部分组成，核心为PLC技术，以开关和顺序等控制方式，实现产品生产与机械制造的自动控制与调配。