機電一體化的發展及工業應用

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　　機電一體化的發展及工業應用【1】

　　摘 要：現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。

　　隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

　　關鍵詞： 計算機技術 機電一體化 生產應用

　　一、機械和電子控制技術的發展和現狀

　　在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。

　　在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。

　　最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。

　　隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。

　　計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。

　　目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制，PID是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。

　　另外還有模糊控制(FLC)、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

　　二、機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

　　2.1 機電一體化的簡介和生產應用

　　機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。

　　它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。

　　采用多CPU和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

　　柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。

　　它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。

　　在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。

　　交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。

　　也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

　　可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。

　　這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。

　　隨著PLC技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。

　　PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。

　　這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

　　此外，隨著工廠網絡自動化的發展，PLC可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。

　　如今，PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

　　2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

　　計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。

　　下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

　　農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。

　　這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal)，它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。

　　它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。

　　另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。

　　也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。

　　電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。

　　現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。

　　電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。

　　隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。

　　與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

　　三、總結

　　在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。

　　通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

　　參考文獻

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　　[2]馬增強等，數據采集系統的研究，微計算機信息

　　[3]王立新，淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報

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　　[5]吳宏等，運動控制器的發展與現狀[M].電氣傳動自動化

　　[6]沈立盛，機電控制技術的現狀和發展趨勢，南方冶金學院

　　機電一體化技術的發展及應用【2】

　　摘要：隨著世界經濟的不斷發展和科學技術的日新月異，機電一體化技術也實現了越來越廣泛的應用和推廣。

　　機電一體化技術的應用有利于實現機械與信息控制技術的有機融合，有利于提高產品的性能和質量，從而促進企業和經濟的發展。

　　基于此，本文研究分析了機電一體化技術的應用現狀，探討研究了機電一體化技術的發展趨勢。

　　關鍵詞：機電一體化;應用;數控

　　科學技術的不斷發展使得各個不同學科之間的交叉滲透更加容易，推動了我國機械工程領域的技術發展和進步，實現了工業生產的機械化和自動化。

　　機電一體化技術是一項綜合運用了各種群體技術，實現了高質量、高可靠性性、低能耗的功能價值的系統工程技術。

　　因此研究和分析機電一體化技術的應用以及發展趨勢具有十分重要的實踐意義。

　　一、機電一體化技術的應用

　　(1)數控機床

　　我國數控機床經過40年的發展，其數控技術在結構、功能操作與控制精度上都實現了飛速的發展。

　　第一，數控機床的結構基本上都是總線式、模塊化、緊湊型的結構，多數都是用多CPU、多住總線的系統結構體系。

　　第二，數控機床的硬件結構設計和功能模塊設計大多數采用開放性、層次性、兼容性的設計，以期最大程度的實現用戶的使用效益。

　　第三，數控機床大多數應用WOP技術和實現了智能化。

　　數控機床系統通過應用和引進在線診斷、模糊控制等智能方法，最終實現了二、三維加工過程的動態仿真。

　　第四，為了豐富數控機床的功能和增強CNC系統的控制力度，數控機床中大量使用了大容量的儲存器和模塊化的軟件設計。

　　第五，機電一體化技術的在數控機床中的應用實現了多過程、多渠道的智能控制，實現了刀具檢測、物料搬運等操作。

　　第六，機電一體化技術在數控機床中的使用加強了系統組合以及加工系統的能力。

　　(2)柔性制造系統

　　柔性制造系統也是一種典型的應用了機電一體化技術的制造系統。

　　柔性制造系統的組成部分主要包括計算機、數控機床、機器人、自動化倉庫等。

　　柔性制造系統將常被使用于多品種、中小批量、設計頻繁的零件批量生產過程中，大多數都依靠客戶的使用需求進行隨機的、實時的生產。

　　(3)分布式控制系統

　　分布式控制系統是指通過使用一臺中央計算機對多臺測控計算機或者智能控制單元進行操作指揮。

　　分布式控制系統大多數分為兩級、三級或者更多級。

　　通過將機電一體化技術應用于分布式控制系統可以實現生成過程的集中操作和管理等過程。

　　近年來測控技術不斷發展和進步，分布式控制系統也擁有了越來越強大的功能，不但可以實現對生產過程的實時監控，還可以進行生產過程的實時調度和生產計劃管理，最終形成一種可以同時進行監測、控制、管理的綜合系統。

　　分布式控制系統的特點主要包括多功能、高可靠性、操作簡單、維護方便、故障影響小等，另一方面分布控制系統還具有連鎖保護的功能，實現了人工手動控制系統故障，很大程度上提高了分布式控制系統自身的可靠性和安全性，也正是因為這樣分布式控制系統逐漸成為世界上目前大型機電一體化系統的主要形式。

　　(4)工業機器人

　　在新的機電一體化技術出現之前，第一代工業機器人只能依靠示教內容進行純粹簡單的重復運動，在面對不同的環境和使用情景時不能靈活變通額運用，因此具有十分明顯的不足。

　　但是隨著科學技術的不斷進步和改進，第二代新的工業機器人安裝了先進的傳感電子元件。

　　機器人在工作時可以通過簡單的計算機計算和分析做出相應的判斷，從而做出動作或者實現反饋。

　　但是不可忽視的是，第二代工業機器人的智能化還不是很高，只是僅僅實現了實用化。

　　第三代工業機器人也就是我們常說的現代智能機器人，它具有各種不同的感知功能，可以在各種操作環境中進行復雜的、獨立的邏輯思維、判斷與決策。

　　(5)計算機集成制造系統

　　計算機集成制造系統不僅僅是將現有系統進行簡單的組合拼接，而是打破原有系統之間的限制和界限，尋求系統全局動態的最優結果。

　　計算機集成控制系統一般依靠制造過程實現對物流和信息流的控制，從而保證了產品的經營決策、開發生產、生產試驗以及生產經營管理等過程的結合，實現了各個生產要素之間的優化配置，使得各種生產要素的潛力可以被最大程度的挖掘和發揮。

　　二、機電一體化技術的發展趨勢

　　第一，智能化是2l世紀機電一體化技術發展的主要方向之一。

　　智能化主要是指提高機電產品的智能，增加機電產品的實用性。

　　機電一體化技術的智能化主要包括機器人智能化和數控機床的智能化。

　　在未來隨著科學技術的發展，通過使用高性能、高速度的處理器一定能實現機電一體化產品的高級智能和類似與人的邏輯思考能力。

　　第二，隨著網絡技術的不斷發展，機電一體化技術必將實現與網絡的互相結合。

　　網絡的遠程控制和檢測技術的不斷涌現，使得人們可以足不出戶就感受到各種高科技帶來便捷。

　　由此可見，機電一體化技術的網絡化必然是其發展的未來趨勢之一。

　　第三，微型化是指機電一體化技術在將來會不斷向微型機器或微型領域發展。

　　隨著人們對高新技術不斷微型化的追求，在軍事、生物醫療以及信息處理等方面人們會越來越傾向于微型的設備和產品。

　　這也就是說機電一體化技術的微型化是未來發展的必然趨勢。

　　第四，系統化是機電一體化技術的發展趨勢之一。

　　機電一體化技術的系統化使得總線結構更加開放式和模塊化，實現了系統之間的任意組合，保證了系統的協調控制和綜合管理。

　　因此如何實現機電一體化產品更多系統、綜合的應用是未來的發展方向。

　　第五，當今時代的一大主題就是綠色環保，因此綠色環保化必然將成為機電一體化技術的又一發展趨勢。

　　綠色環保的產品有利于提高對資源利用效率，有利于減少對生態環境的破壞。

　　這也決定了未來機電一體化技術的發展必然將實現資源與能源高效利用的綠色環保化。

　　三、小結

　　綜上所述，隨著科學技術的不斷發展和進步，機電一體化技術在機電產業以及現代制造業中得到了廣泛的應用和推廣。

　　機電一體化技術與各個行業和各種技術都實現了有機結合，并且這種互相融合的趨勢也越來越廣泛。

　　除此之外，機電一體化技術必將朝著更加智能化、網絡化、微型化、系統化、綠色化的方向發展，從推動我國制造業的快速發展，為國民經濟帶來更大的效益。

　　參考文獻：

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