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摘要：现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏，而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。通过对目前工程机械的电子控制系统主要实现的六大特色（电子监控、节能降耗、提高作业精度为保证成品料的作业精度、工程机械实现自动化或半自动化控制、应用于一些成品机械产品中），六大发展趋势（智能化、模块化、网络化、微型化、环保化、系统化）阐述机电一体化系统在工程机械中实现与生活中的广泛应用和产业化优势。
关键词：机电一体化 工程机械 应用
【分类号】：TH-39
机电一体化在工程机械的应用
目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能：
1 工作运行状态监控
电子监控、自动报警及故障自诊即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控，工作中一旦出现异常现象，能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善驾驶员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。
2 节能降耗，提高生产率
传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右，如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。
3 提高作业精度
为保证成品料的作业精度，现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统，并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用，使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统，使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节，进一步提高了摊铺质量。
4 作业过程的自动化或半自动化工程机械实现自动化或半自动化控制
可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。
空压机辅助控制系统设计
1. 工艺概述与设计要求
空压机房无人值守系统主要由检修空压机、仪用空压机、干冷器、空气冷却器、除油器等设备构成；工业水泵及消防水泵房无人值守系统主要由工业水泵、消防水泵、补水泵、缓冲箱等构成。辅助系统自动监控是采用以可编程计算机控制器（PCC）技术为基础的控制系统，由中央控制站、数据通讯网络、设备级控制器及就地传感器、执行机构等组成。根据生产工艺设计要求，上述系统自动化控制系统采用典型的三级监控方式。
该辅助监控系统的设计要求如下：
（1）在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、液位等模拟量参数。需要通过PCC对这些参数进行实时采集和处理。
（2）辅助系统无人值守的自动化控制，即实现整个空气压缩、储存、输送和工业、消防水处理过程的全自动控制，进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
（3）对调节系统可采用操作器控制，确保系统压力准确稳定，使各参数达到设计要求，其故障实现实时报警和联锁启停切换控制。
（4）对电动机等重要现场设备进行温度、电流及振动的状态监测。
（5）控制系統具备双路电源切换功能，当一路电源故障时能可靠的自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。
（6）自控系统通过控制器的冗余设计保证系统运行的高可靠性。
（7）将控制与视频信号通过通讯网络传输，进行中央控制室集中监控，实现站房现场的无人值守。
2. 控制系统选型及特点
为了实现上面提到的空压机房、工业水泵及消防泵房无人值守的设计要求，选用贝加莱工业自动化公司B&R 2005可编程计算机控制器（PCC）和研华公司ADVANTECH IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以先进的B&R自动化软件，来实现上述各辅助控制系统的各项功能。
当前可编程计算机控制器（PCC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已成为电气控制系统中应用最为广泛的核心，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接
B&R新一代可编程计算机控制器（PCC）综合了PLC和工业计算机的优点和功能。它采用B&R的Automation Studio集成软件开发平台，支持多任务分时操作系统，能够使用高级语言、指令表、梯形图以及其它功能块编程，并且具备面向控制的标准功能和独特方便的模块结构，适合密集安装，模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。独特的掉电保持功能以及可热插拔的模块特性，为系统维护带来了极大的方便。
3.系统功能
控制中心数据采集功能：上位机将可编程控制器中传出的数据信息直接采集，通过软件功能将信号以文字、图像、报表等方式形成人机界面，操作人员通过此界面进行监控操作。
控制中心控制信号发送功能：控制信号由上位机经通讯接口送入控制器，由控制器来实现各控制指令，完成对现场设备的各种操作。
监控中心控制及集中管理功能：在上位机的监控画面上点击相关控制设备均可对其进行控制，对相关参数及设备运行状态实现实时显示、报警和历史记录并形成报表。通过摄像监控功能实时监控生产现场设备运行状况，可及时发现设备及管路的跑冒滴漏现象，最终实现站房内无人值守、站房外集中管理的目标与要求。
系统调节控制功能：主要包括储气罐压力控制、工业水泵控制、消防水泵控制、补水控制、水箱液位及疏水变频控制功能。通过以上控制功能的实现，最终完成对各系统的顺序、调节控制。
系统联锁控制功能：连锁控制是辅控系统的核心。特以空压机连锁做详细说明：空气压缩系统共有5台空压设备，分为A段与B段，正常运行时各段均有一台空压机运行，在允许压力范围内，设备将采用大循环启停方式，即根据先启先停的方式由程序控制循环运行，循环时先启动停机时间长的空压机，加载后，再将需要停机的空压机按步骤停机；当母管压力低于0.65MPa时，系统自动启动另一台空压机，加载30秒后若压力仍低于允许范围，则再启动一台仪用空压机，直至满足压力条件；当母管压力低于0.55MPa时关闭除油器出口电动门；当A段或B段有两台以上空压机运行且母管压力高于0.8MPa时，系统自动对运行时间最长的一台设备停机，直至满足压力条件或每段仅剩一台运行。
结束语
机电一体化技术在工程机械中的应用将越来越广泛，地位也越来越重要，设备使用和管理以人为本的原则也说明，作为工程施工中工程机械的使用、维修的管理人员，应尽快了解和掌握这门技术，更好地融入科技含量越来越浓厚的现代工程施工中。
关键词：机电一体化 工程机械 应用
【分类号】：TH-39
机电一体化在工程机械的应用
目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能：
1 工作运行状态监控
电子监控、自动报警及故障自诊即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控，工作中一旦出现异常现象，能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善驾驶员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。
2 节能降耗，提高生产率
传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右，如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。
3 提高作业精度
为保证成品料的作业精度，现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统，并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用，使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统，使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节，进一步提高了摊铺质量。
4 作业过程的自动化或半自动化工程机械实现自动化或半自动化控制
可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。
空压机辅助控制系统设计
1. 工艺概述与设计要求
空压机房无人值守系统主要由检修空压机、仪用空压机、干冷器、空气冷却器、除油器等设备构成；工业水泵及消防水泵房无人值守系统主要由工业水泵、消防水泵、补水泵、缓冲箱等构成。辅助系统自动监控是采用以可编程计算机控制器（PCC）技术为基础的控制系统，由中央控制站、数据通讯网络、设备级控制器及就地传感器、执行机构等组成。根据生产工艺设计要求，上述系统自动化控制系统采用典型的三级监控方式。
该辅助监控系统的设计要求如下：
（1）在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、液位等模拟量参数。需要通过PCC对这些参数进行实时采集和处理。
（2）辅助系统无人值守的自动化控制，即实现整个空气压缩、储存、输送和工业、消防水处理过程的全自动控制，进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
（3）对调节系统可采用操作器控制，确保系统压力准确稳定，使各参数达到设计要求，其故障实现实时报警和联锁启停切换控制。
（4）对电动机等重要现场设备进行温度、电流及振动的状态监测。
（5）控制系統具备双路电源切换功能，当一路电源故障时能可靠的自动切换到另一路，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。
（6）自控系统通过控制器的冗余设计保证系统运行的高可靠性。
（7）将控制与视频信号通过通讯网络传输，进行中央控制室集中监控，实现站房现场的无人值守。
2. 控制系统选型及特点
为了实现上面提到的空压机房、工业水泵及消防泵房无人值守的设计要求，选用贝加莱工业自动化公司B&R 2005可编程计算机控制器（PCC）和研华公司ADVANTECH IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以先进的B&R自动化软件，来实现上述各辅助控制系统的各项功能。
当前可编程计算机控制器（PCC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已成为电气控制系统中应用最为广泛的核心，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接
B&R新一代可编程计算机控制器（PCC）综合了PLC和工业计算机的优点和功能。它采用B&R的Automation Studio集成软件开发平台，支持多任务分时操作系统，能够使用高级语言、指令表、梯形图以及其它功能块编程，并且具备面向控制的标准功能和独特方便的模块结构，适合密集安装，模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。独特的掉电保持功能以及可热插拔的模块特性，为系统维护带来了极大的方便。
3.系统功能
控制中心数据采集功能：上位机将可编程控制器中传出的数据信息直接采集，通过软件功能将信号以文字、图像、报表等方式形成人机界面，操作人员通过此界面进行监控操作。
控制中心控制信号发送功能：控制信号由上位机经通讯接口送入控制器，由控制器来实现各控制指令，完成对现场设备的各种操作。
监控中心控制及集中管理功能：在上位机的监控画面上点击相关控制设备均可对其进行控制，对相关参数及设备运行状态实现实时显示、报警和历史记录并形成报表。通过摄像监控功能实时监控生产现场设备运行状况，可及时发现设备及管路的跑冒滴漏现象，最终实现站房内无人值守、站房外集中管理的目标与要求。
系统调节控制功能：主要包括储气罐压力控制、工业水泵控制、消防水泵控制、补水控制、水箱液位及疏水变频控制功能。通过以上控制功能的实现，最终完成对各系统的顺序、调节控制。
系统联锁控制功能：连锁控制是辅控系统的核心。特以空压机连锁做详细说明：空气压缩系统共有5台空压设备，分为A段与B段，正常运行时各段均有一台空压机运行，在允许压力范围内，设备将采用大循环启停方式，即根据先启先停的方式由程序控制循环运行，循环时先启动停机时间长的空压机，加载后，再将需要停机的空压机按步骤停机；当母管压力低于0.65MPa时，系统自动启动另一台空压机，加载30秒后若压力仍低于允许范围，则再启动一台仪用空压机，直至满足压力条件；当母管压力低于0.55MPa时关闭除油器出口电动门；当A段或B段有两台以上空压机运行且母管压力高于0.8MPa时，系统自动对运行时间最长的一台设备停机，直至满足压力条件或每段仅剩一台运行。
结束语
机电一体化技术在工程机械中的应用将越来越广泛，地位也越来越重要，设备使用和管理以人为本的原则也说明，作为工程施工中工程机械的使用、维修的管理人员，应尽快了解和掌握这门技术，更好地融入科技含量越来越浓厚的现代工程施工中。