关于机械设计与制造中的自动化技术要点分析

引言：

全球制造业竞争加剧，企业对生产效率、产品质量和成本控制的要求不断提高，促使自动化技术成为机械设计与制造领域的研究热点，随着计算机技术、传感器技术和人工智能的快速发展，自动化系统在机械加工、装配、检测等环节的应用不断深化。数控机床、工业机器人和智能物流系统的广泛应用，极大地提升了生产线的灵活性和可靠性，自动化技术的集成仍面临技术壁垒高、系统兼容性差、维护成本高等挑战。

1. 应用PLC 控制系统实现破碎机自动调节

PLC（可编程逻辑控制器）控制系统凭借其高可靠性和模块化结构，能够精确控制破碎机的运行参数，如转速、压力和给料量，以适应不同物料的破碎需求，系统通过传感器实时监测破碎腔内的工况，并将数据反馈至 PLC 进行逻辑运算，进而动态调整设备运行状态。当检测到物料硬度较高时，PLC 可自动提高液压系统压力并降低转子转速，以优化破碎效率并减少设备磨损，这种闭环控制方式不仅提升了生产效率，还显著降低了人工干预的频率，使设备运行更加稳定。

PLC 控制系统在破碎机自动化中的应用需要解决多参数协同控制的难题破碎过程涉及多个子系统的配合，PLC 可与上位机或工业物联网平台通信，实现远程监控和数据管理，为设备维护和工艺优化提供支持。现代 PLC 系统还支持自适应控制算法，能够基于历史运行数据不断优化调节策略，从而延长设备寿命并提高能效，这种高度集成的自动化方案不仅提升了破碎机的智能化水平，也为机械制造领域的数字化转型奠定了基础，展现了自动化技术在提升生产效率和设备可靠性方面的核心价值。

2. 采用变频驱动技术优化球磨机转速

传统球磨机采用固定转速运行模式，无法根据物料特性和工艺需求进行动态调整，导致能源浪费和研磨效率低下，引入变频器控制系统，实现了电机转速的连续可调，使设备能够根据不同矿石的硬度、粒度和填充率自动优化运行参数。该系统实时监测电机负载和振动信号，运用先进的控制算法动态调节转速，确保球磨机始终工作在最佳状态。变频驱动技术的成功应用依赖于完善的控制策略和系统架构，现代球磨机控制系统需要综合考虑多个工艺参数，建立智能化的转速调节模型采集设备运行数据并运用先进控制算法，系统能够快速响应工况变化，实现转速的精准调节 [1]。系统可以自动选择最优的运行模式，在保证产品质量的同时最大化能效比，变频控制系统还能与工厂的自动化平台无缝集成，实现远程监控和数据分析，为生产优化和设备维护提供有力支持。采用变频驱动的球磨机在节能降耗、提高产量和延长设备寿命等方面都取得了显著成效，为矿物加工行业的智能化升级提供了可靠的技术方案。

3. 设计矿浆浓度在线检测系统实现分级机自动调节

矿浆浓度在线检测系统采用非接触式测量原理，超声波或射线检测技术实时获取矿浆密度数据，有效解决了传统人工取样检测存在的滞后性问题，系统硬件由检测探头、信号转换模块和数据处理单元组成，其中检测探头采用耐磨防腐材料制造，可适应选矿厂恶劣的工况环境。系统运用数字滤波算法消除矿浆流动带来的信号波动，确保浓度测量值的准确性，当检测到矿浆浓度偏离设定范围时，控制系统会自动调节分级机的给水量或排矿口开度，使矿浆浓度稳定在工艺要求的合理区间，这种闭环控制方式不仅将浓度调节响应时间从小时级缩短至秒级，还显著提高了分级效率，使有用矿物的回收率提升明显。

系统采用模块化设计理念，工业总线与 PLC 控制系统通信，实现检测数据与控制指令的实时传输，系统采用模糊 PID 算法，能够根据矿浆浓度变化趋势预测性地调节分级机参数，避免传统控制方式存在的超调现象。系统还可与选厂 DCS 系统联网，将浓度数据上传至中央控制室，为生产管理提供决策依据，在实际运行中，该系统表现出良好的适应性，能够处理不同矿石性质和工艺条件的变化，保持稳定的控制效果。系统积累的运行数据可用于分析工艺瓶颈，

为流程优化提供参考。

4. 开发基于传感器网络的皮带输送机物料流量监控方案

在机械设计与制造领域，基于传感器网络的皮带输送机物料流量监控方案代表了输送系统智能化的重要发展方向，系统采用应变式称重原理，在输送机关键位置安装高精度称重托辊，结合激光测速装置实时计算瞬时流量。针对不同物料特性，系统可自动切换算法模式，如对松散物料采用体积 - 质量换算，对粘性物料则启用防粘附补偿机制，监控主机通过工业以太网接收各传感器数据，运用自适应滤波技术消除皮带抖动带来的测量误差，确保流量检测精度达到工艺要求。当检测到流量异常波动时，系统可联动调节给料机速度或发出报警信号，有效预防堵料或空载运行[2]。系统通过OPCUA协议与工厂控制系统对接，将流量数据实时上传至中央数据库，形成完整的生产物流信息链，系统采用前馈 - 反馈复合控制算法，既能根据上游给料情况预测性调节输送速度。针对长距离输送的特殊工况，系统还开发了分布式协同控制模式，使多驱动点的电机功率分配更加合理，有效降低能耗 15% 以上，系统的人机界面提供丰富的可视化功能，包括流量趋势图、异常报警记录和设备状态监测，大大提升了操作便利性。

5. 集成液压伺服系统提升浮选机闸门开度调节精度

集成液压伺服系统为浮选机闸门开度调节带来了革命性的精度提升，传统浮选机采用手动或气动调节方式，存在响应速度慢、定位精度差等问题，而液压伺服系统借助高精度比例阀、位移传感器和闭环控制单元的协同工作，实现了闸门位置的毫米级精确控制。系统核心采用电液伺服阀作为执行元件，其响应时间可达毫秒级，配合高分辨率绝对值编码器实时反馈闸门位置，形成精确的闭环控制回路，系统采用自适应 PID 控制策略，能够根据矿浆特性和工艺要求自动调整控制参数，有效克服了矿浆波动对闸门造成的扰动影响。

系统还具备故障自诊断功能，可实时监测液压油温、压力和阀芯位置等关键参数，在出现异常时自动切换至安全模式，系统借助工业以太网与上位机连接，实现闸门开度的远程设定和实时监控，操作人员可在控制室根据工艺需求精确调整每个浮选槽的矿浆流量，在控制策略上，系统开发了基于工艺专家库的智能调节模式，能够根据入料性质自动匹配最优的闸门开度曲线，使浮选效率提升显著，系统可实现多槽联调，通过协调各槽闸门开度确保整个浮选回路的工艺平衡。

结语：

自动化技术正在深刻改变机械设计与制造的传统模式，为行业发展注入了新的活力，对其关键技术要点的分析，可以更好地把握自动化在提升生产效率、优化资源配置和保障产品质量方面的潜力，随着人工智能、物联网等新兴技术的进一步融合，自动化技术将朝着更智能、更灵活的方向发展。

参考文献：

[1] 戴琪 , 马强 . 机械设计与制造中的自动化技术分析 [J]. 机械工程与自动化 ,2024,(02):221-223.

[2] 邓书富 . 自动化技术在机械设计制造中的应用分析 [J]. 冶金与材料 ,2023,43(06):73-75.