探讨机械电子节能控制技术应用

蒋良

（泰声电力建设有限公司，浙江 温州 325000）

机械电子与各行各业存在千丝万缕的关联，为全面推动我国机械产业发展，应将节能控制理念融入到机械电子工程发展过程中，持续优化机电体系，提高机械电子设施运行效果及节能环保效益，减少资源损耗，使机械电子设施不仅可助力产业发展，还可通过降低资源消耗而控制产业成本，以机械电子节能控制为手段全方位促进我国机械工程领域的发展。

1 机械电子节能控制的实现要点

节能环保、智能高效等理念现已深入人心，成为新时代各产业发展的主要方向，对于机械电子工程而言，同样可引入节能控制技术，优化调整原有机电设施控制系统，通过增强控制效果及设备运行能力而降低资源损耗，提高节能效益。为更好地实现机械电子节能控制效果，应注意以下几点。

1.1 重视运行耗能

机械电子设施在运行期间不可避免地存在机械能量消耗问题，能量按照机械电子设施运行程序完成传递、转化、做工，以能量为支撑驱动机械电子设备的运行。从这一角度来看，机械电子设备运行期间的能量损耗控制是实现节能目标的关键。结合常规性机械电子设备柴油发电机展开分析，该发电机设备以柴油为能源动力，当发电机进入运行状态后，柴油能源则会发生一系列化学反应而产生能量，能源进一步驱动着机械设备运行，并转化为机械能。在部分柴油工程机械设备内设有液压水泵，该类设备运行过程中，柴油同样作为能源而发生化学反应，并从化学能逐渐转化成液压能，能量转化严格遵守守恒定律，因此，为实现机械电子设备节能，需尽可能降低设备运行期间的能量损耗，对流量、压力、功率等关键参数严格设置，尽可能提高能量转换率，继而使机械电子设备更高效地运转。在上述分析中，液压水泵、柴油机均属于机械电子设备实现能源转化的重要装置，二者分别扮演着能量需求者、能量供应者的角色，在实现机械电子设备节能过程中，需对做功极限、转速感应情况进行设置，并运用节能控制技术调节控制液压水泵、柴油机在能量转换做功期间的能量消耗，均衡两者之间的供需关系，通过减少能量损失而促进节能控制目标的实现。

1.2 优化运行效率

机械电子设备的运行效率越高，则产生的能量损耗越低，因此，将节能控制技术应用到机械电子中时，应加强对运行效率的重视，对机械电子设备历史运行数据进行整理分析，基于实际数据信息对机械电子设备运行细节进行优化，尽可能控制能量损耗量，使机械电子设备能够在较短时间内完成做功。因此，在机械电子设备实际运行期间，应做好运行数据的采集归档，以便后续查看利用，为机械电子设备运行效率的优化提供良好依据。

1.3 统一节能目标

为便于机械电子节能控制局面的实现，在节能控制技术具体应用过程中，应根据机械电子设备现有结构、具体用途、参数指标向科学制定技能控制技术，并注意均衡节能控制目标与机械电子工程间的关系，并从不同角度统一节能目标，从软件、硬件两个方面同时推进机械电子设备的节能控制优化，防止出现“一条腿走路”的情况。若机械电子设备节能目标尚未达成一致，则将导致节能控制措施未融入机械电子设备运行的各个环节中，由目标冲突发展为运行冲突，甚至都引发机械电子设备运行内耗情况，因此，为保障节能控制技术的应用效果，必须实现机械电子节能控制目标的统一。

1.4 做好动态匹配

机械电子设备完成设计制造后，其运行模式基本固定，但设备用途、运行环境处在差异，这就导致机械电子设备即使在固定运行模式下仍可表现为不同效果，因此，为提高节能控制技术应用效果，应做好动态匹配，即加强对机械设备实际运行状况的重视程度，基于实际运行数据动态调整节能控制措施，以此最大限度地提高节能控制技术在机械电子中的应用效果。动态匹配调整的实现是建立在庞大的实时数据上的，因此，为更好地通过动态匹配提高机械电子节能控制效果，应注意解决设备实施控制问题。

1.5 增设节能评价

为了解机械电子节能控制效果，在应用节能控制技术时可引入评价体系，根据设备具体情况设定节能控制评价指标，使节能控制效果能够直观性呈现出来。评价体系的设置能够对节能控制技术的应用起到一定的监督效果，还有助于技术人员及时发现机械电子设备潜在问题，便于及时遏制潜在问题的发生。由此可见，将节能控制技术应用到机械电子中时，增设构建行之有效的节能评价体系是更加科学的。

2 节能控制技术在机械电子中的应用分析

2.1 全电控节能管控技术

全电控节能管控技术是指立足于机械电子设备运行全流程进行节能控制优化的技术，要求技术人员全方位了解设备运行参数标准、运行流程、运行环境等，通过对设备的整体性调节优化为提高其运行效率，继而促进节能控制目标的实现。以喷油柴油机为例，在进行节能控制时，可引入全电控节能管控技术，采用电控的方式调节机电液比例，并对液压泵装置进行全流程控制，以此加强对液压泵装置的控制效果，使柴油机能够长时间稳定运行。电控是节能控制机械电子的主要方式，该技术具体应用期间，可与PLC等智能控制系统达成联动，对机械电子内部关键数据精细化控制。PLC系统可借助通信联网系统对接不同机械电子设备及其关键仪表，使机械电子设备实时运行情况可直观显示到PLC系统平台界面内，以此即可解决设备运行数据实时采集难题，为节能控制动态匹配调整提供良好支撑。

2.2 电子功率管控节能系统

有效功率与油耗（能源消耗量）的比值可作为机械电子节能效果，此外，还可运用对外有效功/（作业时间×油耗）这一关系式代表节能效果，但无论按照何种计算方式，功率均为影响节能效果的重要指标，因此，必须重视功率管控工作，以功率为突破口强化机械电子节能控制效果。

为确保节能控制技术可在不同机械电子工程环境下顺利应用，应结合节能控制技术具体应用要点配置智能化管控系统，借助管控系统实现多种技术手段的整合，转变以往的机械电子设备管控模式，采用工况划分等方式完善优化机械电子设备装置。除此之外，应加强对机械操作性能的重视，基于操作性能构建行之有效的操作体系，借助流畅的操作体系连接系统的执行层与控制层，以此搭建一个完整可靠的节能控制体系。

当机械电子设备投入工作运行状态后，可依托电子功率管控节能系统整体化管理能量，采用分割式管理办法对设备内部能量进行优化配置，继而使机械电子设备能量可得到最大限度的应用，通过优化能量分配利用而保障机械电子设备运行效率，减少能量损耗，促进节能目标的实现。机械电子设备运行期间，技术人员可基于电子功率管控节能系统设置设备节能目标，从运行协调、作业效率、任务执行情况等不同方面全面推进机械电子节能控制目标的实现。在现代化时代背景下，机械电子产业的智能化、信息化程度逐步提高，在提高机械电子技能控制效果时，构建与机械电子设备相匹配的节能控制系统是较为必要的。电子功率管控节能系统优势显著，其一，能够统一机械电子节能目标，并可对机械电子设备内部不同装置部件下达一致性节能控制指令。其二，机械电子设备内部零构件装置对节能措施的应用情况存在差异，而借助管控系统能够实时突出零构件装置的运行参数差异，有助于技术人员有针对性地进行节能控制。

2.3 分布式节能管控技术

节能控制技术具体应用过程中，可引入分布式管理方式，构建分布式控制系统，按照机械电子设备常用样式进行结构划分，如分为功率系统、液压系统，各系统主要用于执行不同的节能控制任务。其中功率系统强调机械电子设备实际运行性能，力图借助最少能量输出最高功率，提高能量利用率；而液压系统则用于保障机械电子设备运行状态，使其可在提高节能控制效果的同时仍可顺利完成设备作业任务。

从机械电子设备液压系统角度来看，借助分布式节能控制系统可将压力信息及时传输至机械电子设备指定零部件内，通过此方式管控机械电子设备压力数据，为进一步提高压力控制效果，可及时更新信息传输方式，压缩信息传输速度。结合信息实际传输情况来看，因机械电子设备内部装置衔接不当等现象，导致压力信息传输速度难以被良好压缩，继而使压力信息无法第一时间传输给特定零部件，因此，为实现压力传输效率提升目标，需立足机械电子设备实际情况优化其内部装置，发动机、液压阀、液压泵是影响机械电子设备运行状态的关键，基于该结构，可借助分布式控制系统设置多个相互独立的控制器，用于管理机械电子设备内部装置，由此构建了一个分散式控制结构。

在该结构中，控制器与系统之间采用总线连接，当发出节能控制指令后，指令将会沿分布式总线传输给指定装置。分布式总线结构不仅可用于下达节能控制指令，机械电子设备内部零部件装置的实时运行数据同样可传输给控制系统，以便于技术人员根据实时数据调整优化机械电子设备零部件装置运行参数，实现节能控制的动态匹配，继而相应地提高节能控制技术应用效果。

为最大限度地发挥出分布式节能控制系统应用情况，要求所构建的控制系统功能完善。第一，按照机械电子设备内部结构情况划分零部件系统（如上述提到的功率系统、液压系统）后，要求各系统均可独立运行，且控制系统所下达的运行指令可快速传输至指定零部件装置。第二，能够对机械电子设备内部装置零部件的运行信息数据进行综合管理，全方位了解机械电子运行状态，防止某零部件运行异常而直接影响整个机械电子的运行情况。第三，分布式控制系统应具备信息高效传输、异常及时处理的能力。按照上述功能标准所构建的分布式控制系统实现了机械电子设备运行参数的集成化管理与控制，在具体节能控制过程中，技术人员可根据机械电子设备运行标准及运行环境，针对内部零部件装置设计节能控制指标，确认该指标可行性后，将节能控制指标分别传输给机械电子内部零部件装置内，当各零部件系统控制器接收到节能控制指令后，其将会按照节能控制指令内容执行任务，以此强化对机械电子设备的控制。若机械电子设备运行期间发现某零部件系统运行数据已超过节能控制标准，则会及时发出警示，提醒技术人员进行检查核对，若发现潜在问题则及时遏制，若发现零部件装置运行良好，需结合实际情况调节节能控制指标，确保节能控制指标能够符合机械电子设备实际情况。

3 机械电子节能控制技术未来发展趋势

节能控制是机械电子工程适应新时代背景、实现可持续发展的必经之路，必须予以足够重视。随着机械电子工程的持续发展，设备内部结构日渐复杂，零部件精密程度及数量类型均不断提升，给节能控制技术的应用提出了更高要求。零部件数量类型的提升与精密程度的提高能够加快零部件磨损，磨损问题不仅可加大机械电子成本，还造成了能源浪费。机械电子节能控制技术为实现稳定发展需以问题为导向，应针对零部件磨损问题进行解决，深究零部件细节，尽可能降低磨损程度，以此减少因零部件磨损造成的额外能量损耗，延长机械电子使用寿命。除上述发展趋势外，机械电子节能控制技术将会趋向集成化发展，整合多种节能控制技术构建集成化控制系统，对机械电子进行一体化节能控制，提高节能控制技术在机械电子工程中的应用价值。结合现阶段机械电子工程发展态势来看，需进一步加强对前沿技术的重视，应灵活运用当前先进技术，如PLC控制系统、大数据、物联网、5G通信等，旨在借助前沿技术提高机械电子运行效率，继而减少能源消耗。

4 结语

综上所述，机械电子实现节能控制是产业发展的必然趋势，在节能控制技术具体应用过程中，需重视运行耗能，对设备运行效率进行优化，统一节能目标，做好动态匹配工作及节能控制评价工作，以此确保节能控制技术能够得到良好应用。而在技术具体应用过程中，应灵活应用全电控节能管控技术、电子功率管控节能系统、分布式节能管控技术，在多种技术系统的应用，切实提高机械电子设备节能控制效果。