蔣良

（泰聲電力建設(shè)有限公司，浙江 溫州 325000）

機械電子與各行各業(yè)存在千絲萬縷的關(guān)聯(lián)，為全面推動我國機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)將節(jié)能控制理念融入到機械電子工程發(fā)展過程中，持續(xù)優(yōu)化機電體系，提高機械電子設(shè)施運行效果及節(jié)能環(huán)保效益，減少資源損耗，使機械電子設(shè)施不僅可助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還可通過降低資源消耗而控制產(chǎn)業(yè)成本，以機械電子節(jié)能控制為手段全方位促進我國機械工程領(lǐng)域的發(fā)展。

1 機械電子節(jié)能控制的實現(xiàn)要點

節(jié)能環(huán)保、智能高效等理念現(xiàn)已深入人心，成為新時代各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，對于機械電子工程而言，同樣可引入節(jié)能控制技術(shù)，優(yōu)化調(diào)整原有機電設(shè)施控制系統(tǒng)，通過增強控制效果及設(shè)備運行能力而降低資源損耗，提高節(jié)能效益。為更好地實現(xiàn)機械電子節(jié)能控制效果，應(yīng)注意以下幾點。

1.1 重視運行耗能

機械電子設(shè)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(shè)施運行程序完成傳遞、轉(zhuǎn)化、做工，以能量為支撐驅(qū)動機械電子設(shè)備的運行。從這一角度來看，機械電子設(shè)備運行期間的能量損耗控制是實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的關(guān)鍵。結(jié)合常規(guī)性機械電子設(shè)備柴油發(fā)電機展開分析，該發(fā)電機設(shè)備以柴油為能源動力，當(dāng)發(fā)電機進入運行狀態(tài)后，柴油能源則會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生能量，能源進一步驅(qū)動著機械設(shè)備運行，并轉(zhuǎn)化為機械能。在部分柴油工程機械設(shè)備內(nèi)設(shè)有液壓水泵，該類設(shè)備運行過程中，柴油同樣作為能源而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從化學(xué)能逐漸轉(zhuǎn)化成液壓能，能量轉(zhuǎn)化嚴(yán)格遵守守恒定律，因此，為實現(xiàn)機械電子設(shè)備節(jié)能，需盡可能降低設(shè)備運行期間的能量損耗，對流量、壓力、功率等關(guān)鍵參數(shù)嚴(yán)格設(shè)置，盡可能提高能量轉(zhuǎn)換率，繼而使機械電子設(shè)備更高效地運轉(zhuǎn)。在上述分析中，液壓水泵、柴油機均屬于機械電子設(shè)備實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化的重要裝置，二者分別扮演著能量需求者、能量供應(yīng)者的角色，在實現(xiàn)機械電子設(shè)備節(jié)能過程中，需對做功極限、轉(zhuǎn)速感應(yīng)情況進行設(shè)置，并運用節(jié)能控制技術(shù)調(diào)節(jié)控制液壓水泵、柴油機在能量轉(zhuǎn)換做功期間的能量消耗，均衡兩者之間的供需關(guān)系，通過減少能量損失而促進節(jié)能控制目標(biāo)的實現(xiàn)。

1.2 優(yōu)化運行效率

機械電子設(shè)備的運行效率越高，則產(chǎn)生的能量損耗越低，因此，將節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用到機械電子中時，應(yīng)加強對運行效率的重視，對機械電子設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)進行整理分析，基于實際數(shù)據(jù)信息對機械電子設(shè)備運行細節(jié)進行優(yōu)化，盡可能控制能量損耗量，使機械電子設(shè)備能夠在較短時間內(nèi)完成做功。因此，在機械電子設(shè)備實際運行期間，應(yīng)做好運行數(shù)據(jù)的采集歸檔，以便后續(xù)查看利用，為機械電子設(shè)備運行效率的優(yōu)化提供良好依據(jù)。

1.3 統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)

為便于機械電子節(jié)能控制局面的實現(xiàn)，在節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)機械電子設(shè)備現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、具體用途、參數(shù)指標(biāo)向科學(xué)制定技能控制技術(shù)，并注意均衡節(jié)能控制目標(biāo)與機械電子工程間的關(guān)系，并從不同角度統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)，從軟件、硬件兩個方面同時推進機械電子設(shè)備的節(jié)能控制優(yōu)化，防止出現(xiàn)“一條腿走路”的情況。若機械電子設(shè)備節(jié)能目標(biāo)尚未達成一致，則將導(dǎo)致節(jié)能控制措施未融入機械電子設(shè)備運行的各個環(huán)節(jié)中，由目標(biāo)沖突發(fā)展為運行沖突，甚至都引發(fā)機械電子設(shè)備運行內(nèi)耗情況，因此，為保障節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用效果，必須實現(xiàn)機械電子節(jié)能控制目標(biāo)的統(tǒng)一。

1.4 做好動態(tài)匹配

機械電子設(shè)備完成設(shè)計制造后，其運行模式基本固定，但設(shè)備用途、運行環(huán)境處在差異，這就導(dǎo)致機械電子設(shè)備即使在固定運行模式下仍可表現(xiàn)為不同效果，因此，為提高節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用效果，應(yīng)做好動態(tài)匹配，即加強對機械設(shè)備實際運行狀況的重視程度，基于實際運行數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整節(jié)能控制措施，以此最大限度地提高節(jié)能控制技術(shù)在機械電子中的應(yīng)用效果。動態(tài)匹配調(diào)整的實現(xiàn)是建立在龐大的實時數(shù)據(jù)上的，因此，為更好地通過動態(tài)匹配提高機械電子節(jié)能控制效果，應(yīng)注意解決設(shè)備實施控制問題。

1.5 增設(shè)節(jié)能評價

為了解機械電子節(jié)能控制效果，在應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)時可引入評價體系，根據(jù)設(shè)備具體情況設(shè)定節(jié)能控制評價指標(biāo)，使節(jié)能控制效果能夠直觀性呈現(xiàn)出來。評價體系的設(shè)置能夠?qū)?jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用起到一定的監(jiān)督效果，還有助于技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)機械電子設(shè)備潛在問題，便于及時遏制潛在問題的發(fā)生。由此可見，將節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用到機械電子中時，增設(shè)構(gòu)建行之有效的節(jié)能評價體系是更加科學(xué)的。

2 節(jié)能控制技術(shù)在機械電子中的應(yīng)用分析

2.1 全電控節(jié)能管控技術(shù)

全電控節(jié)能管控技術(shù)是指立足于機械電子設(shè)備運行全流程進行節(jié)能控制優(yōu)化的技術(shù)，要求技術(shù)人員全方位了解設(shè)備運行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運行流程、運行環(huán)境等，通過對設(shè)備的整體性調(diào)節(jié)優(yōu)化為提高其運行效率，繼而促進節(jié)能控制目標(biāo)的實現(xiàn)。以噴油柴油機為例，在進行節(jié)能控制時，可引入全電控節(jié)能管控技術(shù)，采用電控的方式調(diào)節(jié)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(wěn)定運行。電控是節(jié)能控制機械電子的主要方式，該技術(shù)具體應(yīng)用期間，可與PLC等智能控制系統(tǒng)達成聯(lián)動，對機械電子內(nèi)部關(guān)鍵數(shù)據(jù)精細化控制。PLC系統(tǒng)可借助通信聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對接不同機械電子設(shè)備及其關(guān)鍵儀表，使機械電子設(shè)備實時運行情況可直觀顯示到PLC系統(tǒng)平臺界面內(nèi)，以此即可解決設(shè)備運行數(shù)據(jù)實時采集難題，為節(jié)能控制動態(tài)匹配調(diào)整提供良好支撐。

2.2 電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)

有效功率與油耗（能源消耗量）的比值可作為機械電子節(jié)能效果，此外，還可運用對外有效功/（作業(yè)時間×油耗）這一關(guān)系式代表節(jié)能效果，但無論按照何種計算方式，功率均為影響節(jié)能效果的重要指標(biāo)，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(jié)能控制效果。

為確保節(jié)能控制技術(shù)可在不同機械電子工程環(huán)境下順利應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用要點配置智能化管控系統(tǒng)，借助管控系統(tǒng)實現(xiàn)多種技術(shù)手段的整合，轉(zhuǎn)變以往的機械電子設(shè)備管控模式，采用工況劃分等方式完善優(yōu)化機械電子設(shè)備裝置。除此之外，應(yīng)加強對機械操作性能的重視，基于操作性能構(gòu)建行之有效的操作體系，借助流暢的操作體系連接系統(tǒng)的執(zhí)行層與控制層，以此搭建一個完整可靠的節(jié)能控制體系。

當(dāng)機械電子設(shè)備投入工作運行狀態(tài)后，可依托電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)整體化管理能量，采用分割式管理辦法對設(shè)備內(nèi)部能量進行優(yōu)化配置，繼而使機械電子設(shè)備能量可得到最大限度的應(yīng)用，通過優(yōu)化能量分配利用而保障機械電子設(shè)備運行效率，減少能量損耗，促進節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。機械電子設(shè)備運行期間，技術(shù)人員可基于電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)設(shè)置設(shè)備節(jié)能目標(biāo)，從運行協(xié)調(diào)、作業(yè)效率、任務(wù)執(zhí)行情況等不同方面全面推進機械電子節(jié)能控制目標(biāo)的實現(xiàn)。在現(xiàn)代化時代背景下，機械電子產(chǎn)業(yè)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(gòu)建與機械電子設(shè)備相匹配的節(jié)能控制系統(tǒng)是較為必要的。電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)勢顯著，其一，能夠統(tǒng)一機械電子節(jié)能目標(biāo)，并可對機械電子設(shè)備內(nèi)部不同裝置部件下達一致性節(jié)能控制指令。其二，機械電子設(shè)備內(nèi)部零構(gòu)件裝置對節(jié)能措施的應(yīng)用情況存在差異，而借助管控系統(tǒng)能夠?qū)崟r突出零構(gòu)件裝置的運行參數(shù)差異，有助于技術(shù)人員有針對性地進行節(jié)能控制。

2.3 分布式節(jié)能管控技術(shù)

節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過程中，可引入分布式管理方式，構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)，按照機械電子設(shè)備常用樣式進行結(jié)構(gòu)劃分，如分為功率系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，各系統(tǒng)主要用于執(zhí)行不同的節(jié)能控制任務(wù)。其中功率系統(tǒng)強調(diào)機械電子設(shè)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(tǒng)則用于保障機械電子設(shè)備運行狀態(tài)，使其可在提高節(jié)能控制效果的同時仍可順利完成設(shè)備作業(yè)任務(wù)。

從機械電子設(shè)備液壓系統(tǒng)角度來看，借助分布式節(jié)能控制系統(tǒng)可將壓力信息及時傳輸至機械電子設(shè)備指定零部件內(nèi)，通過此方式管控機械電子設(shè)備壓力數(shù)據(jù)，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(jié)合信息實際傳輸情況來看，因機械電子設(shè)備內(nèi)部裝置銜接不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，導(dǎo)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(xiàn)壓力傳輸效率提升目標(biāo)，需立足機械電子設(shè)備實際情況優(yōu)化其內(nèi)部裝置，發(fā)動機、液壓閥、液壓泵是影響機械電子設(shè)備運行狀態(tài)的關(guān)鍵，基于該結(jié)構(gòu)，可借助分布式控制系統(tǒng)設(shè)置多個相互獨立的控制器，用于管理機械電子設(shè)備內(nèi)部裝置，由此構(gòu)建了一個分散式控制結(jié)構(gòu)。

在該結(jié)構(gòu)中，控制器與系統(tǒng)之間采用總線連接，當(dāng)發(fā)出節(jié)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(jié)構(gòu)不僅可用于下達節(jié)能控制指令，機械電子設(shè)備內(nèi)部零部件裝置的實時運行數(shù)據(jù)同樣可傳輸給控制系統(tǒng)，以便于技術(shù)人員根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整優(yōu)化機械電子設(shè)備零部件裝置運行參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能控制的動態(tài)匹配，繼而相應(yīng)地提高節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用效果。

為最大限度地發(fā)揮出分布式節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用情況，要求所構(gòu)建的控制系統(tǒng)功能完善。第一，按照機械電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況劃分零部件系統(tǒng)（如上述提到的功率系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)）后，要求各系統(tǒng)均可獨立運行，且控制系統(tǒng)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?qū)C械電子設(shè)備內(nèi)部裝置零部件的運行信息數(shù)據(jù)進行綜合管理，全方位了解機械電子運行狀態(tài)，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(tǒng)應(yīng)具備信息高效傳輸、異常及時處理的能力。按照上述功能標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)了機械電子設(shè)備運行參數(shù)的集成化管理與控制，在具體節(jié)能控制過程中，技術(shù)人員可根據(jù)機械電子設(shè)備運行標(biāo)準(zhǔn)及運行環(huán)境，針對內(nèi)部零部件裝置設(shè)計節(jié)能控制指標(biāo)，確認(rèn)該指標(biāo)可行性后，將節(jié)能控制指標(biāo)分別傳輸給機械電子內(nèi)部零部件裝置內(nèi)，當(dāng)各零部件系統(tǒng)控制器接收到節(jié)能控制指令后，其將會按照節(jié)能控制指令內(nèi)容執(zhí)行任務(wù)，以此強化對機械電子設(shè)備的控制。若機械電子設(shè)備運行期間發(fā)現(xiàn)某零部件系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)已超過節(jié)能控制標(biāo)準(zhǔn)，則會及時發(fā)出警示，提醒技術(shù)人員進行檢查核對，若發(fā)現(xiàn)潛在問題則及時遏制，若發(fā)現(xiàn)零部件裝置運行良好，需結(jié)合實際情況調(diào)節(jié)節(jié)能控制指標(biāo)，確保節(jié)能控制指標(biāo)能夠符合機械電子設(shè)備實際情況。

3 機械電子節(jié)能控制技術(shù)未來發(fā)展趨勢

節(jié)能控制是機械電子工程適應(yīng)新時代背景、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，必須予以足夠重視。隨著機械電子工程的持續(xù)發(fā)展，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，零部件精密程度及數(shù)量類型均不斷提升，給節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用提出了更高要求。零部件數(shù)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(jié)能控制技術(shù)為實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展需以問題為導(dǎo)向，應(yīng)針對零部件磨損問題進行解決，深究零部件細節(jié)，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(fā)展趨勢外，機械電子節(jié)能控制技術(shù)將會趨向集成化發(fā)展，整合多種節(jié)能控制技術(shù)構(gòu)建集成化控制系統(tǒng)，對機械電子進行一體化節(jié)能控制，提高節(jié)能控制技術(shù)在機械電子工程中的應(yīng)用價值。結(jié)合現(xiàn)階段機械電子工程發(fā)展態(tài)勢來看，需進一步加強對前沿技術(shù)的重視，應(yīng)靈活運用當(dāng)前先進技術(shù)，如PLC控制系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等，旨在借助前沿技術(shù)提高機械電子運行效率，繼而減少能源消耗。

4 結(jié)語

綜上所述，機械電子實現(xiàn)節(jié)能控制是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在節(jié)能控制技術(shù)具體應(yīng)用過程中，需重視運行耗能，對設(shè)備運行效率進行優(yōu)化，統(tǒng)一節(jié)能目標(biāo)，做好動態(tài)匹配工作及節(jié)能控制評價工作，以此確保節(jié)能控制技術(shù)能夠得到良好應(yīng)用。而在技術(shù)具體應(yīng)用過程中，應(yīng)靈活應(yīng)用全電控節(jié)能管控技術(shù)、電子功率管控節(jié)能系統(tǒng)、分布式節(jié)能管控技術(shù)，在多種技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，切實提高機械電子設(shè)備節(jié)能控制效果。