時(shí)間：2022-11-17 11:26:23
導(dǎo)語(yǔ)：在機(jī)電一體化技術(shù)的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；煤礦機(jī)械；應(yīng)用研究
近年來(lái)煤礦工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)越來(lái)越明顯，它對(duì)于高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的生產(chǎn)技術(shù)需求也有了一種新的需求。在生產(chǎn)力水平迫切需要提高的大背景下，機(jī)電一體化的出現(xiàn)給煤礦企業(yè)帶來(lái)了希望，成為了當(dāng)前各大煤礦企業(yè)普遍應(yīng)用的生產(chǎn)運(yùn)作模式。煤礦工業(yè)在傳統(tǒng)工業(yè)中是一種比較傳統(tǒng)和主打的產(chǎn)業(yè)，在新產(chǎn)業(yè)迅速崛起的今天，若要穩(wěn)定鞏固自身的地位，就要不斷改進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)作模式，不斷引入最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
1機(jī)電一體化的相關(guān)概述
1.1技術(shù)原理
機(jī)電一體化即通過(guò)對(duì)電力電子、信息通信、計(jì)算機(jī)控制等先進(jìn)技術(shù)的整合，同時(shí)借鑒微電子技術(shù)、智能軟件技術(shù)的技術(shù)精華，實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)形式之間的相互滲透與結(jié)合的一種廣泛運(yùn)用于煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中的科技匹配系統(tǒng)。機(jī)電一體化代表著煤工業(yè)技術(shù)中先進(jìn)生產(chǎn)要素的結(jié)晶，以其系統(tǒng)化、智能化、微型化和人性化的諸多優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域，并為各大企業(yè)帶來(lái)較為豐厚的效益。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)優(yōu)化升級(jí)的同時(shí)，將先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械中，還能節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)目標(biāo)。
1.2發(fā)展歷程
我國(guó)機(jī)電一體化起步較晚，其發(fā)展歷程大致可以分為3個(gè)階段：第一階段，上個(gè)世紀(jì)60年代初，為滿足國(guó)防建設(shè)的需求，在軍工企業(yè)中科研人員開(kāi)展了大量的實(shí)踐研究，進(jìn)而制造出一系列電子技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)載體，為機(jī)電一體化的研制開(kāi)發(fā)奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。第二階段，上世紀(jì)70年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)、通信以及控制技術(shù)得到了快速發(fā)展，逐漸走向成熟，這些外部技術(shù)基礎(chǔ)推動(dòng)了機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展。第三階段，起始于20世紀(jì)90年代，民用工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中的地位逐漸增強(qiáng)，在眾多科研院校、研究單位和企業(yè)的共同研究下，機(jī)電一體化技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，盡管與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距
1.3特色優(yōu)勢(shì)
隨著新興科技產(chǎn)業(yè)的蓬勃崛起，科學(xué)與技術(shù)之間的融合逐漸增強(qiáng)，傳統(tǒng)的能源經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)模式越發(fā)不能滿足當(dāng)前國(guó)家崛起的戰(zhàn)略需要，因而實(shí)現(xiàn)技術(shù)體制的改革創(chuàng)新，促成機(jī)電一體化體制的構(gòu)建，既是一種必要性的驅(qū)使，也具有得天獨(dú)厚的特色優(yōu)勢(shì)。
2煤礦機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析
2.1機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦安監(jiān)系統(tǒng)中的應(yīng)用
煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是機(jī)電一體化技術(shù)的集中體現(xiàn)，但在我國(guó)起步很晚，1980年以后才逐漸開(kāi)始在煤礦中得到應(yīng)用，其原因主要有兩個(gè)方面，一方面是因?yàn)樯鲜兰o(jì)80年代實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的安監(jiān)系統(tǒng)逐步成熟，開(kāi)始得到應(yīng)用，另一方面也是因?yàn)閲?guó)外更為先進(jìn)的煤礦監(jiān)控技術(shù)很大程度上促進(jìn)、幫助了我國(guó)安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用在很大程度上降低了煤礦事故的發(fā)生，對(duì)于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)無(wú)疑起到了重要的作用。
2.2機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的逐步成熟，煤礦企業(yè)嘗試了在井下運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用這一技術(shù)，如帶式運(yùn)輸機(jī)。由于帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、功率大，機(jī)電一體化的應(yīng)用可以在很大程度上排除安全隱患，其核心技術(shù)也在實(shí)踐中得到了廣泛的發(fā)展，并能夠?qū)崿F(xiàn)大傾角、長(zhǎng)距離的安全運(yùn)輸，相配套的技術(shù)和關(guān)鍵元件也得到了產(chǎn)品研發(fā)與理論研究。
2.3機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用
煤礦機(jī)械自動(dòng)化不僅能夠提高工作效率，也能大大降低安全隱患，為此，機(jī)電一體化的采煤機(jī)被逐步研發(fā)應(yīng)用。此類型采煤機(jī)采用電牽引，相比傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)動(dòng)力更強(qiáng)，煤層傾角較大、頂板突然來(lái)壓導(dǎo)致采煤機(jī)下滑時(shí)，自身也可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。同時(shí)，機(jī)電一體化的采煤機(jī)結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)單，整機(jī)效率高，可靠性強(qiáng)，在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
2.4提升機(jī)中的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用
交直流全數(shù)字化提升機(jī)代表著煤礦機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的最高水平。在內(nèi)裝式提升機(jī)上，將驅(qū)動(dòng)與滾筒的機(jī)械結(jié)構(gòu)合二為一，總體整合了電力電子、機(jī)械、自動(dòng)控制、通信等相關(guān)先進(jìn)技術(shù)。采用總線方式的全數(shù)字化提升機(jī)不僅大大簡(jiǎn)化了電器安裝，也使其達(dá)到了高度可靠的效果。
3機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用意義
3.1實(shí)現(xiàn)了煤礦開(kāi)采的高效生產(chǎn)
煤礦機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了礦山開(kāi)采效率，改變了以往落后的生產(chǎn)方式和作業(yè)模式，提升其中的技術(shù)操作便捷性和安全性，極大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提升了生產(chǎn)效率和勞動(dòng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
3.2提高了礦山開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益
煤礦機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的成功應(yīng)用大幅提高了煤炭產(chǎn)量，降低了礦山開(kāi)采的生產(chǎn)費(fèi)用，增加了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并帶動(dòng)了相關(guān)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。
3.3提高了安全的煤礦開(kāi)采工作環(huán)境
良好的開(kāi)采環(huán)境是安全生產(chǎn)的有力保證，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的大量推廣應(yīng)用，煤礦機(jī)械的效率大大提高的同時(shí)，在很大程度上也減少了安全隱患的發(fā)生。傳統(tǒng)的破、裝、運(yùn)、支、處等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)械被現(xiàn)代化的設(shè)備逐步取代，將采礦工作人員從危險(xiǎn)的開(kāi)采工作中脫出來(lái)，降低了發(fā)生危險(xiǎn)事故的幾率，使礦工的人身安全得到了保證，防止了職業(yè)病與工傷的發(fā)生。
4結(jié)語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，煤礦企業(yè)在發(fā)展中對(duì)機(jī)電一體化也提出了新的要求，這在一定程度上促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和完善。當(dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)中已經(jīng)融入了網(wǎng)絡(luò)、光纖以及人工智能等新技術(shù)，在很大程度上可以提高工作效率以及作業(yè)的安全性，確保煤礦企業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]李道敏.機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(29):116-117.
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隨著煤礦資源開(kāi)采難度的加深，機(jī)電一體化技術(shù)也被廣泛地運(yùn)用到煤礦機(jī)械中去。但是，機(jī)電一體化技術(shù)作為煤礦機(jī)械設(shè)備的核心技術(shù)也并不是一成不變的。當(dāng)前，許多擁有豐富煤礦資源的國(guó)家都在加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行研究，以此來(lái)確保煤礦機(jī)械能夠朝著智能化、信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，減少煤礦工作中安全事故的發(fā)生，提高工作安全，提高工作人員的生命安全，并在此基礎(chǔ)上，有效地提高工作效率，使得煤礦的開(kāi)采能夠提升到一個(gè)新的層次中去，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與安全生產(chǎn)雙贏的局面。因此，在今后的機(jī)電一體化技術(shù)改革創(chuàng)新中，機(jī)電一體化技術(shù)要提高其通信能力，要加強(qiáng)對(duì)危機(jī)預(yù)警軟件的開(kāi)發(fā)研究，研究出新的安全監(jiān)控系統(tǒng)，提高煤礦機(jī)器人工作的智能多樣化。
2煤礦機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)
2.1安全監(jiān)控技術(shù)
煤礦工作是在井下進(jìn)行，由于井下環(huán)境惡劣，存在著許多的不安全因素，對(duì)工作人員的安全工作和生命安全帶來(lái)威脅。機(jī)電一體化技術(shù)能夠及時(shí)地對(duì)煤礦工作環(huán)境中的有毒氣體進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)地預(yù)警給煤礦施工人員，有利于工作人員及時(shí)作出防范措施，從源頭上來(lái)避免有毒氣體的泄露給工作人員的生命安全帶來(lái)隱患。在煤礦機(jī)械中運(yùn)用安全監(jiān)督技術(shù)，能夠有效地提高安全監(jiān)督系統(tǒng)的工作性能，及時(shí)地對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行排查，對(duì)設(shè)備故障的部位精準(zhǔn)到位地運(yùn)用數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并能夠自動(dòng)化地對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行糾正，對(duì)設(shè)備故障發(fā)出警報(bào)，以此來(lái)避免因?yàn)樵O(shè)備故障耽誤了工作的順利進(jìn)行，給工作人員的生命安全帶來(lái)威脅，造成企業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2.2節(jié)能損耗技術(shù)
煤礦工作進(jìn)行中，因?yàn)槊旱V機(jī)械設(shè)備的性能不高，操作難度比較大，常有資源能源浪費(fèi)的現(xiàn)象出現(xiàn)。為了提高煤礦工作的工作效率，減少工作運(yùn)行中能源損耗，就要加強(qiáng)對(duì)煤礦工作的管理，還應(yīng)該要對(duì)其相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新。采煤機(jī)是傳統(tǒng)的煤礦工作運(yùn)行中對(duì)資源能源耗費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重的機(jī)器設(shè)備之一，傳統(tǒng)的采煤機(jī)以液壓技術(shù)來(lái)對(duì)其工作的開(kāi)展進(jìn)行牽引，液壓技術(shù)具有不穩(wěn)定性，導(dǎo)致?tīng)恳Σ蛔?，為了提供充足的牽引力，需要提供大量的能源消耗能量?lái)進(jìn)行補(bǔ)充，且對(duì)設(shè)備的損害大，導(dǎo)致能源損耗過(guò)大?，F(xiàn)在采煤機(jī)運(yùn)用電氣一體化技術(shù)進(jìn)行牽引，因?yàn)殡娏骶哂蟹€(wěn)定性，所以能夠提供平穩(wěn)的牽引力，有效地降低設(shè)備在工作過(guò)程中的磨損程度，減少設(shè)備維修的次數(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能損耗，提高了煤礦工作的安全可靠性，提高了煤礦工作的工作效率，促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
2.3機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)
傳統(tǒng)的煤礦工作一般都是由人工來(lái)進(jìn)行施工，機(jī)械只是起到輔助作用，導(dǎo)致人工的工作強(qiáng)度大，給工作安全和生命安全帶來(lái)了威脅，不利于提高煤礦工作的工作效率，給煤炭的產(chǎn)量和質(zhì)量都帶來(lái)了一定的影響。機(jī)電一體化中的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到煤礦機(jī)械中去，能夠有效地實(shí)現(xiàn)施工管理以及施工機(jī)械化。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，能夠使用機(jī)器代替人工進(jìn)行施工，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的控制，及時(shí)迅速地檢測(cè)出施工環(huán)境的有毒氣體，進(jìn)而確定工作的安全方式。能夠有效地減少施工人員工作的強(qiáng)度，提高施工人員工作的安全可靠性，還能夠及時(shí)地將發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象以圖文的方式反饋給管理系統(tǒng)，然后提交到施工管理部門處，通過(guò)對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析，技術(shù)做好防范措施，有利于提高工作質(zhì)量，保證工作人員的生命安全。
3結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化技術(shù)，應(yīng)用，研究
第一章 緒論
1.1概述
進(jìn)入80年代以來(lái)，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，可以說(shuō)，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡(jiǎn)單的日用消費(fèi)品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會(huì)生產(chǎn)和管理系統(tǒng).機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá)到無(wú)所不在、無(wú)孔不入的地步。然而，“什么是機(jī)電一體化？”，‘呼機(jī)電一體化技術(shù)都包括那些特征？”，“機(jī)電一體化技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r如何？”等問(wèn)題卻很難令人回答，這一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術(shù)手段越來(lái)越先進(jìn)，無(wú)法通過(guò)定義來(lái)界定其發(fā)展?jié)摿?；另一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無(wú)法通過(guò)定義來(lái)界定其應(yīng)用范圍。
第二章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
2.1數(shù)字化。微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
2.2智能化。即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來(lái)極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。
2.3模塊化。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品。
2.4網(wǎng)絡(luò)化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
2.5？人性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。
第三章 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：
3.1智能化控制技術(shù)（IC）。由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）。分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來(lái)越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
3.3開(kāi)放式控制系統(tǒng)（OCS）。開(kāi)放控制系統(tǒng)（Open Control System）是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開(kāi)放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開(kāi)放控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電機(jī)；控制；保護(hù)
一、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
1、機(jī)電一體化的發(fā)展歷程
機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展有三個(gè)階段，即發(fā)展初級(jí)階段、蓬勃發(fā)展階段和智能化發(fā)展階段。最初早在20實(shí)際60年代人們開(kāi)始利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。而由于軍事和工業(yè)發(fā)展的需求，當(dāng)時(shí)的人們對(duì)于這方面開(kāi)始重視，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)水平發(fā)展不夠，技術(shù)結(jié)合與運(yùn)用還沒(méi)有得到深入發(fā)展。到上個(gè)世紀(jì)七八十年，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)開(kāi)始快速的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。到了90年代后期，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。此外，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、光纖技術(shù)等領(lǐng)域巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。從數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世到微電子技術(shù)的全新發(fā)展，進(jìn)而可編程序控制器、電力電子等的發(fā)展為機(jī)電一體化提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)，最后激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使機(jī)電一體化躍上新臺(tái)階。
2、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
近些年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)有了更全面的進(jìn)步，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等許多新的功能。目前一些電動(dòng)的實(shí)際運(yùn)行中依然存在著一定的問(wèn)題，比如執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)多、定位精度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差等問(wèn)題，因而對(duì)于這種情況，采用機(jī)電一體化技術(shù)，將伺服電機(jī)、閥門、控制器合為一體，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)內(nèi)置變頻器，實(shí)現(xiàn)閥門的高效控制。
二、機(jī)電一體化中電動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理
1、電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成
目前較常用的主要是交流電動(dòng)機(jī)，它可分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相交流電動(dòng)機(jī)兩種，前一種比較多的用在工業(yè)上，而后以后總通常用在民用電器上。從電機(jī)的結(jié)構(gòu)上看，主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分，控制部分主要由三相PWM波發(fā)生器、單片機(jī)、智能逆變模塊、整流模塊、A/D、故障檢測(cè)、輸入輸出通道等組成；執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分主要包括三相伺報(bào)電機(jī)和位置傳感器。
2、電機(jī)的工作原理
電機(jī)執(zhí)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)電流與電壓傳感器和位置傳感器的檢測(cè)，得出逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號(hào)，然后由A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)控制PWM波發(fā)生器的作用，最后實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行控制。逆變模塊工作時(shí)需要的直流電壓信號(hào)由整流電路對(duì)380V電源進(jìn)行全橋整流得到。對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的分析，這里主要針對(duì)工業(yè)中應(yīng)用的三相異步電動(dòng)機(jī)的原理進(jìn)行探討。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原理是三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
三、機(jī)電一體化中電機(jī)閥門位及速度控制與運(yùn)行維護(hù)
1、電機(jī)閥門位及速度控制
實(shí)現(xiàn)電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門位和速度的控制需要解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題主要有五個(gè)方面，分別是閥門柔性開(kāi)關(guān)的控制、閥門位的極限位置的判斷、電機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)、準(zhǔn)確定位與模擬信號(hào)的隔離。對(duì)于機(jī)電一體化中電機(jī)閥門位和速度的控制，微處理器根據(jù)測(cè)得的變頻器輸出電壓和電流，通過(guò)計(jì)算得出輸出力矩，如果輸出力矩達(dá)到或大于設(shè)定的力矩，那么就會(huì)自動(dòng)降低運(yùn)行速度。在傳統(tǒng)電機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，閥位的極限位置的檢測(cè)是通過(guò)機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)獲得的。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限位置的檢測(cè)是通過(guò)檢測(cè)位置信號(hào)的增量獲得的。單片機(jī)將本次檢測(cè)的位置信號(hào)與上次檢測(cè)的信號(hào)相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，就會(huì)自動(dòng)供應(yīng)電機(jī)的供電電源。
電機(jī)的運(yùn)行控制與加速度的大小、時(shí)間長(zhǎng)短、當(dāng)前位置、速度控制與給定位置以及運(yùn)行速度有關(guān)。再機(jī)電一體化中電機(jī)采用的是雙環(huán)控制方案，外環(huán)為位置環(huán)，內(nèi)環(huán)為速度環(huán)。外環(huán)是通過(guò)當(dāng)前位置速度的設(shè)定將速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。內(nèi)環(huán)是將當(dāng)前速度與速度給定與發(fā)生器的設(shè)定速度進(jìn)行比較，依靠速度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
2、機(jī)電一體化中電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)
機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)不斷提出新的要求，而現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展又為電機(jī)的保護(hù)水平的提高提供了新的空間。然而再先進(jìn)的技術(shù)都需要依靠人為的操控，因而對(duì)于電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)是確保電機(jī)的機(jī)電一體化技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的重要前提。在這里把電機(jī)的維護(hù)分為三個(gè)方面，一個(gè)是電機(jī)運(yùn)行前的準(zhǔn)備，一個(gè)是電機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)管，另外一個(gè)是電機(jī)的日常保養(yǎng)。
在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前需要檢查電源是否有電，觀察啟動(dòng)器是否正常、熔絲規(guī)格大小是否合適，檢查傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載機(jī)械的轉(zhuǎn)軸、電動(dòng)機(jī)及啟動(dòng)電器外科是否接地、負(fù)載機(jī)械是否妥善地做好了啟動(dòng)準(zhǔn)備。接通電源后，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意觀察電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、負(fù)載機(jī)械的工作情況，如果發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即切斷電源。對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的監(jiān)視，要時(shí)刻注意電動(dòng)機(jī)的電壓與電流，關(guān)注電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、響聲和氣味，注意傳動(dòng)裝置的檢查，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減少或避免故障的發(fā)生。而對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)除了運(yùn)行過(guò)程中注意監(jiān)視和維護(hù)外還應(yīng)進(jìn)行定期檢查和保養(yǎng)。
四、結(jié)語(yǔ)
總而言之，隨著我國(guó)科技水平的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到不斷提高，而電動(dòng)機(jī)作為扮演我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中的重要角色，起著非常關(guān)鍵的作用。而對(duì)于機(jī)電一體化中的電機(jī)控制和保護(hù)技術(shù)也因此顯得格外重要，電動(dòng)機(jī)的高效率運(yùn)行是目前電機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可見(jiàn)推廣高效率電動(dòng)機(jī)是非常有必要的。要從電動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展和運(yùn)行維護(hù)上進(jìn)行探討分析，以從根本上解決目前機(jī)電一體化中電機(jī)的高效問(wèn)題，同時(shí)也為今后的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)： TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)正以迅猛之勢(shì)進(jìn)行發(fā)展，極大的推動(dòng)了不同領(lǐng)域之間的交叉滲透與融合，機(jī)電一體化就是不同領(lǐng)域之間交融的產(chǎn)物。機(jī)電一體化產(chǎn)品是在原有的機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，融合了微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的技術(shù)所生產(chǎn)出的新產(chǎn)品。機(jī)電一體化的產(chǎn)品應(yīng)用在工業(yè)上，大大提高了工作效率以及工作的質(zhì)量，已經(jīng)在工業(yè)中得到了普遍的使用。
一、關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的特點(diǎn)
1、性能得到提高
機(jī)電一體化的生產(chǎn)設(shè)備在原有的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，使得它在生產(chǎn)安全以及可靠性的方面都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品一般都具有報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷等功能。在工作期間如果遇到了一些突發(fā)的狀況，比如過(guò)載、過(guò)流、短路等一些問(wèn)題，機(jī)電一體化的產(chǎn)品能夠自動(dòng)采取保護(hù)的措施，盡可能的避免或者是減少設(shè)備和人身的事故，對(duì)于設(shè)備使用的安全性有了顯著的提高。
2、效率得到提高
機(jī)電一體化的產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理的功能和自動(dòng)控制的功能。新產(chǎn)品的檢測(cè)和控制的靈敏度、范圍以及精度都有了很大的提高。機(jī)電一體化的產(chǎn)品通過(guò)自動(dòng)控制的系統(tǒng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，使機(jī)械規(guī)范的進(jìn)行工作，可以精確的完成來(lái)自控系統(tǒng)設(shè)定的動(dòng)作，從而得到最佳的操作，使其不受操作者的主觀因素的影響。不但可以提高生產(chǎn)的效率，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3使用性能得到提高
機(jī)電一體化的設(shè)備基本上都是采用了程序控制和數(shù)字顯示的方式，操作臺(tái)上的操作按鈕以及操作手柄都已經(jīng)在逐漸的減少，這樣做可以使操作人員進(jìn)行操作的時(shí)候簡(jiǎn)單、方便。機(jī)電一體化的產(chǎn)品是以程序?yàn)楦?，電子控制系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定好的程序進(jìn)行指揮實(shí)現(xiàn)操作，系統(tǒng)支持重復(fù)操作。
4、功能得到提高
機(jī)電一體化的設(shè)備具有復(fù)合功能并且得到了廣泛的應(yīng)用，適用面也比較廣泛。原有的機(jī)械只具有單一的功能、單一的技術(shù)，機(jī)電一體化的設(shè)備技術(shù)不再是單純的只是單一技術(shù)，單一功能了，具有了復(fù)合的技術(shù)與功能，使得產(chǎn)品的自動(dòng)化和功能水平上都有了很大的提高。
5、維護(hù)得到提高
機(jī)電一體化產(chǎn)品維護(hù)和調(diào)整都變的方便了很多，產(chǎn)品在進(jìn)行安裝和調(diào)試的時(shí)候，是可以通過(guò)改變程序的控制來(lái)達(dá)到改變工作方式的目的。因此，更加的適應(yīng)不同對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)的需求。機(jī)電一體化的的產(chǎn)品具有自動(dòng)監(jiān)視的功能和自動(dòng)化檢驗(yàn)的功能，可以在工作的過(guò)程中針對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題自動(dòng)采取措施，使其恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。
二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
機(jī)電一體化的產(chǎn)品是通過(guò)自身內(nèi)部各個(gè)組成部分功能的綜合與協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)它自身的功能。從機(jī)電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，該產(chǎn)品具有智能化、自動(dòng)化以及多功能等特點(diǎn)，但是想要實(shí)現(xiàn)這種多功能基本需要該類產(chǎn)品中擁有五種內(nèi)部的功能，就是主功能、檢測(cè)功能、動(dòng)力功能、控制功能以及執(zhí)行的功能，而機(jī)電一體化產(chǎn)品或者系統(tǒng)都是由這些功能的組成部分和技術(shù)構(gòu)成的。
1、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)
機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)身、機(jī)械傳動(dòng)、框架以及連接等部分。機(jī)械系統(tǒng)部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能最基礎(chǔ)的部分，因此對(duì)于機(jī)械的結(jié)構(gòu)要求也就更高了，需要在材料、結(jié)構(gòu)、幾何尺寸以及工藝加工等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能、高效率、節(jié)能、可靠以及小型輕量等要求。
2、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力功能和能量都是由動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)完成的。動(dòng)力的系統(tǒng)主要包括電、氣、液等一類的動(dòng)力源，一般的都是以電力為主的，比如電源、驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)等。
3、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的傳感與檢測(cè)的系統(tǒng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行中所需要的自身和外在環(huán)境的各種各樣的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠測(cè)定的物理量，這個(gè)過(guò)程都是由傳感器完成的。而檢測(cè)的系統(tǒng)就是對(duì)這些物理量進(jìn)行精確的測(cè)定，從而為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需要的各個(gè)種類的信息。
4、機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)以及信息處理
為了滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和要求，信息處理以及控制系統(tǒng)接收到了檢測(cè)和傳感系統(tǒng)發(fā)送的信息，然后對(duì)這些信息進(jìn)行一些處理、運(yùn)算和一些決策，對(duì)正在運(yùn)行按照要求進(jìn)行控制，達(dá)到控制的功能。在產(chǎn)品中，信息處理以及控制系統(tǒng)只要是用計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)的硬件以及各種接口組成的。
5、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)想要完成要求的動(dòng)作，控制信息占據(jù)這重要的地位，只有在控制信息的作用下才能完成產(chǎn)品的主功能。 機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本都是運(yùn)動(dòng)部件，經(jīng)常性的采用電液、機(jī)械、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。
三、機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展方向
1 機(jī)電一體化的智能化
機(jī)電一體化技術(shù)中一個(gè)重要的發(fā)展方向就是智能化。智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用得到了機(jī)電一體化的研究建設(shè)的重視，最重要的應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的智能化，以控制理論為基礎(chǔ)，融合了人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、心理學(xué)、模糊學(xué)、混沌動(dòng)力學(xué)等新的思想與方法，對(duì)人類智能進(jìn)行模擬，致使新一代的產(chǎn)品具有了推理、自主決定、邏輯思維等各種能力，得已達(dá)到更高的控制目標(biāo)，更好的為工業(yè)加強(qiáng)效率。
2機(jī)電一體化的模塊化
由于現(xiàn)在生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的廠家與種類比較多，所以十分有必要研制和開(kāi)發(fā)有著標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、電力接口、電氣接口、環(huán)境接口模塊。同時(shí)還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以方便各個(gè)部件，單元的匹配和接口。模塊化將會(huì)為機(jī)電一體化企業(yè)鋪墊一條暢通的大道。
3機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在20世紀(jì)90年代是計(jì)算機(jī)等最為突出的成就。機(jī)電一體化的新產(chǎn)品一旦問(wèn)世，只要是擁有獨(dú)特的功能，并且可靠性比較高，質(zhì)量能夠保證，相信很快就會(huì)風(fēng)靡全球?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)以及得到了普及，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的各種遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控技術(shù)正在興盛的時(shí)期，而遠(yuǎn)程的終端本身就是一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化肯定也會(huì)向著網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。
4機(jī)電一體化的微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，是指機(jī)電一體化向微型化的方面發(fā)展，國(guó)外稱之為微電子，它的特點(diǎn)是體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活。
5機(jī)電一體化的系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的特征之一就是將系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步采用開(kāi)放式與模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以進(jìn)行靈活的組態(tài)，裁剪和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制以及進(jìn)行綜合管理。第二個(gè)特征就是它的通信功能得到了加強(qiáng)。
總結(jié)：
經(jīng)過(guò)本文的分析，可以看出，機(jī)電一體化并不是一個(gè)孤立的個(gè)體，是一個(gè)由很多科學(xué)與領(lǐng)域交叉融合后的產(chǎn)物，隨著時(shí)代的發(fā)展以及生產(chǎn)力的需求，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然的，因此機(jī)電一體化的技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]新時(shí)期；機(jī)電一體化；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）27-0146-01
機(jī)電一體化技術(shù)也就是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵和核心技術(shù)，在機(jī)電產(chǎn)業(yè)以及其他制造業(yè)發(fā)展中應(yīng)該得到更廣泛的應(yīng)用，也是我國(guó)今后重點(diǎn)發(fā)展方向。隨著對(duì)產(chǎn)品的更高要求，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品也就有了更高的要求，不斷朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，為國(guó)家?guī)?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一、機(jī)電一體化中的關(guān)鍵技術(shù)
1、信息處理技術(shù)
信息處理技術(shù)主要是指在機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)作過(guò)程中，與設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)及功能控制相關(guān)的信息的運(yùn)算、判斷、存儲(chǔ)及分析等等。在機(jī)電一體化設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)信息處理功能的主要載具是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的技術(shù)主要包含通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)、軟件技術(shù)與硬件技術(shù)等等。而且計(jì)算機(jī)處理裝置是機(jī)電一體化設(shè)備的核心，其對(duì)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行有著指揮與控制的作用。所以計(jì)算機(jī)的信息處理技術(shù)應(yīng)用是機(jī)電一體化技術(shù)中最關(guān)鍵的因素。具體技術(shù)分支包含專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能技術(shù)等等。
2、機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是支撐機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)力量。機(jī)電一體化設(shè)備的主要功能及輔助功能多數(shù)都是借助機(jī)械技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械控制、傳動(dòng)功能與電子技術(shù)互相融合的過(guò)程中，設(shè)備對(duì)機(jī)械技術(shù)的要求也在不斷提升。例如對(duì)傳動(dòng)精確性的要求較比以往就有了很大的提升。現(xiàn)今機(jī)械技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)及新原理都在不斷的被發(fā)掘與應(yīng)用，滿足了設(shè)備對(duì)重量、體積、剛度及性能等方面的需求。
3、自動(dòng)控制技術(shù)
應(yīng)用在一體化設(shè)備上的控制技術(shù)主要包含速度控制、高精度定位控制、校正、補(bǔ)償及自適應(yīng)控制等等。設(shè)備控制功能的不斷擴(kuò)展，使得設(shè)備的工作效率與精確度都在持續(xù)提升。而且通過(guò)自動(dòng)的控制，機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中也能夠更加快速及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)的故障，并及時(shí)的進(jìn)行預(yù)警，進(jìn)而有效減少了故障造成的停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，讓設(shè)備的利用率有了很大的提升。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及，自動(dòng)控制技術(shù)也逐漸與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)融合在了一起，并且成為了支撐機(jī)電一體化設(shè)備的核心技術(shù)。但這項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)在于對(duì)干擾的預(yù)防、對(duì)控制模型的優(yōu)化、對(duì)控制邊界條件的確認(rèn)以及控制理論的實(shí)用化與工程化等方面。
4、傳感器與檢測(cè)技術(shù)
在設(shè)備工作過(guò)程中，設(shè)備的運(yùn)作過(guò)程、運(yùn)作狀態(tài)、各項(xiàng)參數(shù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)及信息，都要用傳感器來(lái)進(jìn)行接收，并且要通過(guò)信號(hào)檢測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行具體的測(cè)試。之后再將信息傳送到處理裝置中，向控制裝置進(jìn)行反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作過(guò)程的自動(dòng)化?，F(xiàn)今的一體化設(shè)備對(duì)傳感器的精確性與實(shí)時(shí)性都有著很高的要求，并且要確保獲取信息的過(guò)程不會(huì)受到外部環(huán)境的影響。所以，為了確保傳感器能夠及時(shí)、精確的反饋信息，就要對(duì)傳感器及其信號(hào)檢測(cè)裝置進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)化。
二、新時(shí)期機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1、綠色化方向
工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著積極的影響，但在工業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)我們必須要正視的問(wèn)題是社會(huì)資源的減少以及對(duì)人類賴以生存生態(tài)環(huán)境所帶來(lái)的影響。為了能夠保證工業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，又不對(duì)人類的生存環(huán)境造成破壞，大力生產(chǎn)綠色化的產(chǎn)品是當(dāng)今全世界各國(guó)共同關(guān)注的重要問(wèn)題。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。綠色化是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化研究和開(kāi)發(fā)是當(dāng)前我們需要面對(duì)和解決的重要課題。
2、智能化方向
人工智能化系統(tǒng)包括知識(shí)表示、知識(shí)利用和知識(shí)獲取三大內(nèi)容，其本質(zhì)是一個(gè)知識(shí)處理系統(tǒng)，最終是為了通過(guò)模擬人的思維方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理和求解。智能化其實(shí)是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在掌握控制理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)以及混沌力學(xué)等學(xué)科知識(shí)對(duì)機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程使其具有人的思維能力、判斷能力，從而能夠高效完成某個(gè)高難度生產(chǎn)操作動(dòng)作或任務(wù)。隨著制造自動(dòng)化程度的不斷提高，將會(huì)出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來(lái)模擬人類專家的智能制造活動(dòng)，并會(huì)對(duì)制造中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。
3、網(wǎng)絡(luò)化方向
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)社會(huì)政治、工業(yè)生產(chǎn)、軍事、生活及科研等帶來(lái)了深刻的影響，同樣機(jī)電一體化融合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等，在某種程度上分析，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的向前發(fā)展也有著舉足輕重的作用。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成為必然趨勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，給人們的生活增添了更多獲取和分享信息資源、節(jié)目的機(jī)會(huì)。所以機(jī)電一體化產(chǎn)品也必將向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
4、人格化方向發(fā)展
人格化是機(jī)電一體化發(fā)展的重要方向，機(jī)電一體化人格化的發(fā)展主要是指機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠有效的模仿人類的生命機(jī)能，而且這整個(gè)過(guò)程當(dāng)中非常的注重人和產(chǎn)品之間的聯(lián)系，因此是一種比較適合人類操作和使用的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，和人之間具有一種共性的存在。同時(shí)也由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終操作使用者還是人，因此其形成和產(chǎn)出的主要目的也是為了能夠有效的完成人類所需要完成的目標(biāo)和任務(wù)，所以提升機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化的過(guò)程，其實(shí)也就是以人的情感融入其中，從而真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化人格化的發(fā)展趨勢(shì)。
5、微型化方向發(fā)展
為了能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的微型化發(fā)展，以此來(lái)制造出更多具有微型化性質(zhì)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，這都是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，如今在這方面已經(jīng)取得了一些客觀的研究成果，然而這其中與之相關(guān)的產(chǎn)品體量仍然比較大。因此，這對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向來(lái)說(shuō)，其發(fā)展趨勢(shì)必將是一些尺寸不過(guò)1立方厘米的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，這類產(chǎn)品通常都將生產(chǎn)的重點(diǎn)偏向于微米級(jí)和納米級(jí)的發(fā)展方向靠攏。正是由于微機(jī)型的機(jī)電一體化產(chǎn)品所具有的體積普遍較小，因此其所要消耗的能源也相對(duì)較少，真正運(yùn)用起來(lái)必然將十分的靈活，因此就可以利用這個(gè)特點(diǎn)真正的進(jìn)入到很多機(jī)械都無(wú)法進(jìn)入到的微型空間當(dāng)中，這就非常方便于精細(xì)化的操作過(guò)程，而這這種微機(jī)型的產(chǎn)品在生物醫(yī)療、軍事以及信息等多個(gè)方面都有著非常獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
6、模塊化
由于機(jī)電一體化裝置的制造商較多，為降低系統(tǒng)升級(jí)改造的成本，并為維修提供便利，模塊化將是一個(gè)非常有前途的研究方向。通過(guò)對(duì)功能單元進(jìn)行模塊化改造，可在需要增加或改變功能時(shí)直接將對(duì)應(yīng)的功能模塊進(jìn)行組裝或更換，即便出現(xiàn)故障，只需將損害的模塊進(jìn)行更換即可，工作效率極高，通用性的增強(qiáng)為企業(yè)節(jié)約了大量的成本。
綜上所述，隨著機(jī)電一體化的逐步發(fā)展，其在機(jī)械制造以及機(jī)電產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。機(jī)電一體化技術(shù)是在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之上進(jìn)行革新，引進(jìn)更多的現(xiàn)代元素，促使其不斷進(jìn)步和完善。
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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 接口技術(shù) 動(dòng)力接口 智能接口
1前言
機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能在很大程度上取決于接口的性能，即各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是綜合系統(tǒng)性能優(yōu)劣的決定性因素。因此，機(jī)電接口技術(shù)是解決如何把機(jī)電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機(jī)地融為一體，從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域。
2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化是建立在機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感與測(cè)試等現(xiàn)代高新群體基礎(chǔ)上的一種先進(jìn)技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品由機(jī)械分系統(tǒng)和微電子分系統(tǒng)兩大部分組成，二者又分別由若干要素構(gòu)成。要構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，就必須在系統(tǒng)各要素、各子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換。即各要素和子系統(tǒng)的相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，這個(gè)聯(lián)系條件即機(jī)電一體化系統(tǒng)接口。
在早期的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心。電能僅用于驅(qū)動(dòng)，為系統(tǒng)提供動(dòng)力。利用直流電動(dòng)機(jī)的變速功能，雖然可以簡(jiǎn)化機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，但因?yàn)闊o(wú)法控制運(yùn)動(dòng)部件的行程，因而程序自動(dòng)化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)、速度和方向可控，運(yùn)動(dòng)部件位置和軌跡的單獨(dú)/聯(lián)動(dòng)控制使得柔性自動(dòng)化成為可能。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不再是機(jī)械運(yùn)動(dòng)鏈的起點(diǎn)，而成為聯(lián)結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及控制的接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)已從“純”機(jī)械的設(shè)計(jì)延伸到控制領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)、數(shù)字電路、傳感器以及自動(dòng)控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不可或缺的知識(shí)基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)已經(jīng)成為表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和協(xié)調(diào)自動(dòng)化工作的重要工具。
機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)性能和發(fā)展控制算法的要求，而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動(dòng)既拓展了機(jī)械系統(tǒng)的功能、簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，又要求機(jī)械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測(cè)確保了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，反饋的信息通過(guò)閉環(huán)確保了先進(jìn)控制理論的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機(jī)、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機(jī)電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計(jì)必須綜合考慮的重要內(nèi)容。早期的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)主要集中于系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐的豐富和設(shè)計(jì)理論的成熟，機(jī)電接口技術(shù)作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注。
3機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其子系統(tǒng)之間的接口極為重要，從某種意義上說(shuō)，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是接口的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在對(duì)于機(jī)電接口技術(shù)的研究較少，通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)和歸納，我們提出了機(jī)電接口技術(shù)的概念，形成了如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
3.1機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵
機(jī)電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù)，它研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中各組成部分（子系統(tǒng)）和各組成技術(shù)之間的接口問(wèn)題。研究這門技術(shù)是為了更有效地進(jìn)行系統(tǒng)中信息能量的交互，融合各種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3.2機(jī)電一體化系統(tǒng)接口（簡(jiǎn)稱機(jī)電接口）的功能
機(jī)電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量，并將機(jī)電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機(jī)電接口包括硬件和軟件，硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間建立連接，為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過(guò)程，協(xié)調(diào)和綜合機(jī)電一體化組成技術(shù)，使各子系統(tǒng)集成并融合為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)新的功能。
3.3機(jī)電接口的分類
機(jī)電接口包括人―機(jī)接口、動(dòng)力接口、智能接口和機(jī)―電接口4類。
3.3.1人―機(jī)接口
人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間的接口，通過(guò)此接口，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，控制其運(yùn)行過(guò)程，即通過(guò)人―機(jī)接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進(jìn)行工作。人―機(jī)接口是雙向的，硬件包括輸入/輸出設(shè)備，主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。
3.3.2動(dòng)力接口
動(dòng)力源連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口，為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供相應(yīng)的動(dòng)力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動(dòng)力類型不同如直流電、交流電、氣動(dòng)、液壓等，動(dòng)力接口的形式也有很大的不同。但動(dòng)力接口有一個(gè)共同的特點(diǎn)，能夠通過(guò)較大的功率。
3.3.3智能接口
智能接口主要存在于三處，控制系統(tǒng)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對(duì)比較復(fù)雜，但可以得出它的一些共性：智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息，按照不同技術(shù)的要求改變信息形式，使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起，形成完整的系統(tǒng)。通常，智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。
3.3.4機(jī)―電接口
執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的信號(hào)，或?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號(hào)。
4機(jī)電接口技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的影響
社會(huì)需求推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)無(wú)法滿足日益增加的社會(huì)需求時(shí)，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機(jī)電一體化技術(shù)就成了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的必然。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)生之初，僅是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的簡(jiǎn)單結(jié)合，它們結(jié)合的方式―接口也比較簡(jiǎn)單，而隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為集多種技術(shù)于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來(lái)越復(fù)雜。
機(jī)電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行得非常深入且日趨成熟，同時(shí)，人們也意識(shí)到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。我們認(rèn)為無(wú)論是系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論還是系統(tǒng)集成和融合理論的研究都是必要的，但是，由于機(jī)電一體化系統(tǒng)的復(fù)雜性，這兩種理論都很難對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行具體的研究，只能停留在理論的層面上。而機(jī)電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和融合理論應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中。
現(xiàn)在，機(jī)電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密，信息傳遞和反饋更加迅速準(zhǔn)確。模塊化必然要對(duì)接口提出更高的要求，接口在保持一致性的情況下還要能保證系統(tǒng)信息和能量的傳遞、技術(shù)融合。網(wǎng)絡(luò)化要求系統(tǒng)的接口具有網(wǎng)絡(luò)功能，包括現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)功能。從機(jī)電一體化發(fā)展方向?qū)C(jī)電接口技術(shù)的要求來(lái)看，機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然，同時(shí)，機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進(jìn)作用。
5結(jié)論
機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識(shí)發(fā)展起來(lái)的。因此，從機(jī)械技術(shù)發(fā)展起來(lái)的機(jī)電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點(diǎn)是各種技術(shù)在機(jī)械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問(wèn)題，使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢，使系統(tǒng)各部分有機(jī)的結(jié)合在一起，形成完整的系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要。同時(shí)機(jī)電接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；應(yīng)用；技術(shù)
1.機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
1.2智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來(lái)極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。
1.3模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺(jué)傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。
1.6集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。
1.7綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。
2.機(jī)電一體化技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用
在企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：
2.1智能化控制技術(shù)(IC)
由于工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面。
2.2開(kāi)放式控制系統(tǒng)(OCS)
開(kāi)放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開(kāi)放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開(kāi)放控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。
2.3現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù) (如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)總線化檢測(cè)儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線化PLC(Programmable Logic Control
ler)和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展。
2.4交流傳動(dòng)技術(shù)
傳動(dòng)技術(shù)工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來(lái)由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過(guò)直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無(wú)論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
3.結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化不是機(jī)械裝置與電子裝置的簡(jiǎn)單組合，而是在功能上取其所長(zhǎng)、有機(jī)結(jié)合(融合)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳構(gòu)成。其目的是增加系統(tǒng)的功能，提高其效率、可靠性和性能/價(jià)格比，節(jié)省原材料和能源，降低生產(chǎn)成本。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；對(duì)策
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）06-0025-01
0 引言
機(jī)電一體化代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)革命的發(fā)展方向。在20世紀(jì)90年代后期，機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展并向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。隨著光學(xué)、通信技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)等滲入了機(jī)電一體化，進(jìn)而出現(xiàn)了一些新的機(jī)電一體化的新分支。人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)也為機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)辟了更廣闊的前景。
1 機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及其他技術(shù)相融合而構(gòu)成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體的一個(gè)學(xué)科。所以機(jī)電一體化技術(shù)又稱為機(jī)械電子技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。但是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還有新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
機(jī)電一體化現(xiàn)在已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)成為最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
2 機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀
機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)幾十年的研究和運(yùn)用，現(xiàn)在機(jī)電一體化技術(shù)正向智能化方向發(fā)展。最新的技術(shù)方向是：光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，使得微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中出現(xiàn)，從而出現(xiàn)光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；通過(guò)進(jìn)一步對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，使機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都得到了深入研究。
中國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)從80年代才開(kāi)始在企業(yè)里應(yīng)用和研究。經(jīng)過(guò)20多年的努力我國(guó)在機(jī)電一體化技術(shù)方面取得了一定成果，盡管我們國(guó)家對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)給予了積極支持，特別是在涉及基礎(chǔ)技術(shù)、綜合技術(shù)等方面給予大力扶持。但機(jī)電一體化技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有相當(dāng)差距。
2.1 數(shù)控技術(shù)方面 中國(guó)從1958年開(kāi)始發(fā)展數(shù)控技術(shù)，經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50%，出口到其它國(guó)家的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床也占到我國(guó)產(chǎn)量的10%左右。從90年代后期開(kāi)始，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的精度發(fā)展迅速：普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.01μm）。但是高精密的數(shù)控機(jī)床仍然需要從國(guó)外進(jìn)口！
2.2 工業(yè)機(jī)器人方面 我國(guó)的機(jī)器人研發(fā)技術(shù)從60年代才開(kāi)始，目前很多的機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)都掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)及軟件編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，能夠生產(chǎn)了部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件，機(jī)器人已進(jìn)入實(shí)用化階段，中國(guó)已開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機(jī)器人。中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)能自主解決工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，自主進(jìn)行機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)市場(chǎng)上運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人最多的企業(yè)目前主要分布在軍工企業(yè)、先進(jìn)制造行業(yè)及一些實(shí)力雄厚的大型，其中完全國(guó)產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在這些行業(yè)中占到30%左右。不可否認(rèn)的是工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)還是被國(guó)外的企業(yè)牢牢控制！
2.3 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面 我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備，計(jì)算機(jī)集成制造已經(jīng)有了較快發(fā)展，進(jìn)一步縮短了和國(guó)外的差距。
3 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展對(duì)策
根據(jù)我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，結(jié)合我國(guó)機(jī)電一體化企業(yè)的實(shí)際狀況，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面考慮：
3.1 要把發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)作為增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力的重要內(nèi)容，鼓勵(lì)和促進(jìn)企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域有所作為。同時(shí)，為縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，可以通過(guò)引進(jìn)、消化、升級(jí)來(lái)逐步達(dá)到提高自主創(chuàng)新能力的目的。有關(guān)部門可以通過(guò)政府采購(gòu)、項(xiàng)目設(shè)立等措施，達(dá)到支持和鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的目標(biāo)。
3.2 要充分發(fā)揮大專院校、研究機(jī)構(gòu)的科研作用，讓大專院校、研究機(jī)構(gòu)與一些大中型企業(yè)在機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行合作研究，推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展并把最新的研究成果快速的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品和相關(guān)的領(lǐng)域，為各方面帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益從而達(dá)到相互促進(jìn)的積極作用。
3.3 要明確機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣的主力軍是企業(yè)，在這方面，技術(shù)和綜合實(shí)力雄厚的大型企業(yè)將發(fā)揮舉足輕重的作用。有關(guān)部門應(yīng)該在稅收、金融和其他方面給予一定的優(yōu)惠傾斜。
4 結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。21世紀(jì)，機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械工業(yè)的主角，在各方面都會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)電一體化技術(shù)是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。
參考文獻(xiàn)：
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