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【摘 要】计算机技术大量应用于机械工程领域，在智能化控制方面取得了重大突破。机械工程智能化控制使得机械操作更加高效、环保。本文对智能化控制系统的架构进行了简单的分析，并指出其优势，为同行提供借鉴及参考。
【关键词】机械工程；机器设备；智能化；控制系统
引言
现代化的机械工程，大量应用和吸收微电子技术、通信技术和软件技术的成果，使机械产品朝着自动化、智能化的方向发展，极大地提高了科技含量，促进了传统机械的发展。在初期，我国机械行业通过引进外国先进的技术并对其进行相应的改造，改变了机械领域落后的局面。目前，我国加大资金投入、技术投入，积极研发新产品、新工艺，为机械工程的智能化发展奠定了基础。
一、机械工程智能化发展的作用及意义
自从18世纪中叶欧洲进行工业革命之后，机械就成为人们生产、生活活动的基础，任何领域都离不开机械，各个领域的发展也同时促进了机械工程的发展。机械工程智能化，是近几十年来新兴的机械工程发展方向。机器设备能够在无人操作的情况下，自动驱使机器实现智能化的控制目标，一旦操作情况改变，智能化机器能够快速对现有情况做出分析，改变自身控制策略，从而代替人工进行繁琐复杂的工作。因此，智能化控制是未来机械工程最有前景的发展方向[1]。
二、智能化控制系统的架构分析
现代化的大型机械设备功能全面、技术复杂、自动化程度高，在自动控制方面应用了传感器技术、总线控制技术等先进控制技术。粗略地分，控制系统一般由传感器及执行器层、信号采集层、中央控制层以及人机对话层几个部分组成。
（一）传感器及执行器层。传感器和执行器主要是对大量信息进行处理以及实现双向通信功能，例如进行数据的测量、运行监测、自动诊断错误数据等，还可管理各仪器设备的运转情况。现在市面上有很多种传感器及执行器，不同的机器设备有不同的被控信号要求，因此选用时要根据具体要求选择合适的传感器，这样才能满足控制系统对底层信号的采集要求。
（二）信号采集层。信号采集层属于接口层，用于连接机械设备的系统与被控对象，该层由行走控制器、姿态控制器等分布式专用控制器组成，各个控制器之间没有相互关联，属于相对独立的部分。信号采集层通过中央控制总线，将传感器传输的状态信号上传到中央控制器上，并进行相关的数据处理；还能接收中央控制器下达的指令信号，实现现场机械设备的运转及操作。
（三）中央控制层。中央控制层是控制系统的总控制平台，属于核心部分，能够实现整个系统的监督、诊断、控制一体化操作[2]。该层使用的数据是各个控制层上传的现场数据，这些数据在中央控制层进行运算处理，同时在人机对话层以图形或列表的形式显示出来。
（四）人机对话层。人机对话层相当于一个客户终端，是人与机器交流的桥梁。利用人机对话层，用户可以随时监测机械设备的运行状态，也可以通过智能化控制系统平台，对系统直接发出指令，以此可以便捷地进行相关参数的设置以及控制设备的运行，随时调整运行状态。
三、机械工程智能化控制
目前我国的机械工程经过发展，已经初步具备了一整套独立设计、独立研发机械产品的能力。传统的机械大多采用手工操作及液压传动，操作复杂、工作强度大、科技含量低。现代化的机械工程能很好的克服上述缺点，实现机械工程智能化控制，具有十分重要的意义。
（一）高效率
随着信息技术的快速发展，尤其是嵌入式计算机技术的发展，机械工程的产品部件及整机智能化水平越来越高。例如在某一智能化机械设备中，只要信号采集层能够采集到信号，就能够通过中央控制层对下层发送命令，实现自动控制。智能控制系统还能与多种传感器技术相结合，如蓝牙技术、GPS技术、红外技术等，利用计算机相关软件绘制出或模拟出设备坐标、施工现场等信息，再利用仿真技术对各种不同工况条件进行模拟，以得出实际应用中的最佳方案[3]。这些信息可随时反馈到操作界面，以便操作员对参数等进行设置调整，这样就能极大地提高复杂机械设备的工作效率。
（二）人性化
随着机械工程智能化控制的应用，机器设备在使用中越来越趋于人性化，操作简单、控制方便，操作人员无需知道机械的工作原理，就可直接进行相关操作，这样不但让操作人员操作更方便，还省去了操作人员的培训时间，也使操作过程中由于人员疏忽而造成的失误大大降低。除此之外，机械工程智能化控制系统还能进行遥控操作，这使得一些高压危险场所或者人员难以进入的地方也能使用机械设备，可扩宽机械设备的工作范围。
（三）监测诊断智能化
在机械设备上一般都会安装故障检测传感器，能够及时发现故障，并通过声音报警或LED报警灯为操作人员提供故障信息，以便操作人员专心操作，减轻其工作强度。在故障监测、故障诊断过程中，是通过计算机对机械设备状态信号进行采集，并对采集的信号进行推理分析，使结果更加高效准确，从而排除故障隐患。智能化控制的机械能够对故障产生的原因以及故障将导致的后果进行一定的分析预测，进而提出相应的解决方法，以便操作人员选择，提高机械设备的运行可靠性。
（四）节能环保
我国能源资源比较贫乏，因此需要我国从各个领域大力开展节能环保工作，以解决严峻的能源问题，使能源资源做到可持续发展。在机械工程领域，需要从设计、运行、循环利用等方面实现节能环保，例如降低机械设备的能耗、减少污染物的排出等，其中降低机械设备能耗是目前最主要的一个研究方向。比如在发动机的变速箱和液压控制方面采取智能控制，能够在设备处于非工作状态时自动调节发动机转子的转速，降低能耗；还能通过智能控制系统，严格控制燃料与空气的体积比例，使燃燒更充分。
四、结束语
机械工程智能化控制在国民经济以及国民生产、生活中具有重大意义。智能化控制系统综合了嵌入式控制技术、信息技术以及电子技术，实现了机械工程整机操作、整机控制、整机监控、精细操作、故障诊断等多个目标。但是影响智能化发展的因素还很多，机械工程能够实现的改善措施也很多，我们需要合理利用现有资源以及技术，构建科学、合理、系统的机械智能化控制系统，促进机械工程朝着智能化、信息化的方向发展。
参考文献：
[1]孟玄.论机械制造的智能化技术发展趋势[J]. 科技致富向导，2011，24（12）
[2]李学忠，孙宽.工程机械产品的自动化与智能化控制——信息技术在工程机械上的应用综述之一[J]. 工程机械，2009，40（7）
[3]杨敏.工程机械的智能化发展趋势[J]. 科学时代，2011，8（4）
【关键词】机械工程；机器设备；智能化；控制系统
引言
现代化的机械工程，大量应用和吸收微电子技术、通信技术和软件技术的成果，使机械产品朝着自动化、智能化的方向发展，极大地提高了科技含量，促进了传统机械的发展。在初期，我国机械行业通过引进外国先进的技术并对其进行相应的改造，改变了机械领域落后的局面。目前，我国加大资金投入、技术投入，积极研发新产品、新工艺，为机械工程的智能化发展奠定了基础。
一、机械工程智能化发展的作用及意义
自从18世纪中叶欧洲进行工业革命之后，机械就成为人们生产、生活活动的基础，任何领域都离不开机械，各个领域的发展也同时促进了机械工程的发展。机械工程智能化，是近几十年来新兴的机械工程发展方向。机器设备能够在无人操作的情况下，自动驱使机器实现智能化的控制目标，一旦操作情况改变，智能化机器能够快速对现有情况做出分析，改变自身控制策略，从而代替人工进行繁琐复杂的工作。因此，智能化控制是未来机械工程最有前景的发展方向[1]。
二、智能化控制系统的架构分析
现代化的大型机械设备功能全面、技术复杂、自动化程度高，在自动控制方面应用了传感器技术、总线控制技术等先进控制技术。粗略地分，控制系统一般由传感器及执行器层、信号采集层、中央控制层以及人机对话层几个部分组成。
（一）传感器及执行器层。传感器和执行器主要是对大量信息进行处理以及实现双向通信功能，例如进行数据的测量、运行监测、自动诊断错误数据等，还可管理各仪器设备的运转情况。现在市面上有很多种传感器及执行器，不同的机器设备有不同的被控信号要求，因此选用时要根据具体要求选择合适的传感器，这样才能满足控制系统对底层信号的采集要求。
（二）信号采集层。信号采集层属于接口层，用于连接机械设备的系统与被控对象，该层由行走控制器、姿态控制器等分布式专用控制器组成，各个控制器之间没有相互关联，属于相对独立的部分。信号采集层通过中央控制总线，将传感器传输的状态信号上传到中央控制器上，并进行相关的数据处理；还能接收中央控制器下达的指令信号，实现现场机械设备的运转及操作。
（三）中央控制层。中央控制层是控制系统的总控制平台，属于核心部分，能够实现整个系统的监督、诊断、控制一体化操作[2]。该层使用的数据是各个控制层上传的现场数据，这些数据在中央控制层进行运算处理，同时在人机对话层以图形或列表的形式显示出来。
（四）人机对话层。人机对话层相当于一个客户终端，是人与机器交流的桥梁。利用人机对话层，用户可以随时监测机械设备的运行状态，也可以通过智能化控制系统平台，对系统直接发出指令，以此可以便捷地进行相关参数的设置以及控制设备的运行，随时调整运行状态。
三、机械工程智能化控制
目前我国的机械工程经过发展，已经初步具备了一整套独立设计、独立研发机械产品的能力。传统的机械大多采用手工操作及液压传动，操作复杂、工作强度大、科技含量低。现代化的机械工程能很好的克服上述缺点，实现机械工程智能化控制，具有十分重要的意义。
（一）高效率
随着信息技术的快速发展，尤其是嵌入式计算机技术的发展，机械工程的产品部件及整机智能化水平越来越高。例如在某一智能化机械设备中，只要信号采集层能够采集到信号，就能够通过中央控制层对下层发送命令，实现自动控制。智能控制系统还能与多种传感器技术相结合，如蓝牙技术、GPS技术、红外技术等，利用计算机相关软件绘制出或模拟出设备坐标、施工现场等信息，再利用仿真技术对各种不同工况条件进行模拟，以得出实际应用中的最佳方案[3]。这些信息可随时反馈到操作界面，以便操作员对参数等进行设置调整，这样就能极大地提高复杂机械设备的工作效率。
（二）人性化
随着机械工程智能化控制的应用，机器设备在使用中越来越趋于人性化，操作简单、控制方便，操作人员无需知道机械的工作原理，就可直接进行相关操作，这样不但让操作人员操作更方便，还省去了操作人员的培训时间，也使操作过程中由于人员疏忽而造成的失误大大降低。除此之外，机械工程智能化控制系统还能进行遥控操作，这使得一些高压危险场所或者人员难以进入的地方也能使用机械设备，可扩宽机械设备的工作范围。
（三）监测诊断智能化
在机械设备上一般都会安装故障检测传感器，能够及时发现故障，并通过声音报警或LED报警灯为操作人员提供故障信息，以便操作人员专心操作，减轻其工作强度。在故障监测、故障诊断过程中，是通过计算机对机械设备状态信号进行采集，并对采集的信号进行推理分析，使结果更加高效准确，从而排除故障隐患。智能化控制的机械能够对故障产生的原因以及故障将导致的后果进行一定的分析预测，进而提出相应的解决方法，以便操作人员选择，提高机械设备的运行可靠性。
（四）节能环保
我国能源资源比较贫乏，因此需要我国从各个领域大力开展节能环保工作，以解决严峻的能源问题，使能源资源做到可持续发展。在机械工程领域，需要从设计、运行、循环利用等方面实现节能环保，例如降低机械设备的能耗、减少污染物的排出等，其中降低机械设备能耗是目前最主要的一个研究方向。比如在发动机的变速箱和液压控制方面采取智能控制，能够在设备处于非工作状态时自动调节发动机转子的转速，降低能耗；还能通过智能控制系统，严格控制燃料与空气的体积比例，使燃燒更充分。
四、结束语
机械工程智能化控制在国民经济以及国民生产、生活中具有重大意义。智能化控制系统综合了嵌入式控制技术、信息技术以及电子技术，实现了机械工程整机操作、整机控制、整机监控、精细操作、故障诊断等多个目标。但是影响智能化发展的因素还很多，机械工程能够实现的改善措施也很多，我们需要合理利用现有资源以及技术，构建科学、合理、系统的机械智能化控制系统，促进机械工程朝着智能化、信息化的方向发展。
参考文献：
[1]孟玄.论机械制造的智能化技术发展趋势[J]. 科技致富向导，2011，24（12）
[2]李学忠，孙宽.工程机械产品的自动化与智能化控制——信息技术在工程机械上的应用综述之一[J]. 工程机械，2009，40（7）
[3]杨敏.工程机械的智能化发展趋势[J]. 科学时代，2011，8（4）