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篇1

中圖分類號TH-39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）81-0159-02

1概述

機電一體化是把傳統(tǒng)機械的多種功能與電子技術(shù)緊密聯(lián)系，它是一門新興的綜合性科學(xué)。其實它在技術(shù)上并沒有什么新發(fā)現(xiàn)或新發(fā)明，而是把機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等多門學(xué)科有機的聯(lián)結(jié)在一起，形成了一門有著自身體系的學(xué)科。機電一體化是以這些學(xué)科為基礎(chǔ)，最后形成了一門綜合性的技術(shù)，而不是各門技術(shù)簡單的拼湊，這就是機電一體化同機械自動化的最大區(qū)別。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，從而帶動了機電一體化的發(fā)展，機電一體化將在未來的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。

2 核心技術(shù)

機電一體化的核心技術(shù)主要在于硬件和軟件。

2.1機械技術(shù)

機電一體化是以機械技術(shù)為基礎(chǔ)，機械技術(shù)側(cè)重點是怎樣與機電一體化相適應(yīng)，機電一體化是取其精華去其糟粕，利用各科學(xué)發(fā)展的高、新技術(shù)來更新自身概念。機械本體應(yīng)該從改善自身性能、減輕質(zhì)量和提高工作精度等幾個重要方面方面考慮，以此減少工作時能量消耗，提高工作效率。為了提高機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，機電一體化要具有高精度、快速響應(yīng)性、良好的穩(wěn)定性。

2.2信息處理技術(shù)

由于微電子學(xué)的迅速發(fā)展、信息處理技術(shù)的普及極大的促進了機電一體化的發(fā)展。信息處理技術(shù)包括信息交換、信息存取、信息運算和最終決策等，實現(xiàn)信息處理的工具是現(xiàn)在已經(jīng)普及的計算機，所以計算機技術(shù)的發(fā)展與信息處理技術(shù)緊密相聯(lián)。要更好的發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性從而提高信息處理的速度同時解決信息處理的抗干擾問題。

2.3檢測技術(shù)

檢測與傳感技術(shù)指與傳感器及其信號檢測裝置相關(guān)的技術(shù)。由檢測技術(shù)自身的功能，傳感器的主要功能應(yīng)提高工作可靠性、工作的靈敏度和精確度等，并且要經(jīng)受各種嚴酷環(huán)境的考驗，因此必須提高其抗干擾能力。由此可見，發(fā)展檢測、傳感器技術(shù)是機電一體化發(fā)展的必然趨勢。

2.4自動控制技術(shù)

在無人直接參與下，自動控制技術(shù)能通過控制裝置讓被控對象或過程的被控量能按照人們事先預(yù)定的規(guī)律變化的技術(shù)。自動控制技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，主要由自動控制理論、機械控制系統(tǒng)的設(shè)計、仿生學(xué)中的系統(tǒng)仿真、工作時現(xiàn)場的調(diào)試、可靠運行等從理論到實踐的整個過程。制動控制技術(shù)的難點在于自動控制理論的工程化與實用化，這是因為被控對象與理論的控制量存在較大的差距，從而需要反復(fù)調(diào)試和修改，才能達到最佳效果?，F(xiàn)在微型機的應(yīng)用非常廣泛，自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為機電一體化中十分重要的一部分。

2.5驅(qū)動技術(shù)

驅(qū)動技術(shù)的主要研究對象是執(zhí)行元件及驅(qū)動裝置。驅(qū)動技術(shù)是執(zhí)行操作的技術(shù)，對機電一體化產(chǎn)品的動態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等都有決定性的作用。電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛應(yīng)用但其快速響應(yīng)和效率等方面還有一部分問題，驅(qū)動技術(shù)極大地促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展。

2.6軟件技術(shù)

機電一體化的發(fā)展過程中僅僅發(fā)展硬件是不夠的，必須在發(fā)展硬件的同時發(fā)展軟件，但是軟件的更新速度太快，這樣就導(dǎo)致研制成本提高了，為了降低成本，應(yīng)該推行軟件標準化等措施。

3機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1數(shù)控機床

經(jīng)過多年的發(fā)展數(shù)控機床已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，數(shù)控機床又稱數(shù)字控制機床，它是一種裝有程序控制系統(tǒng)，通過數(shù)字化信息對機床的運動及加工過程進行控制的機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床主要由動力源、操作機構(gòu)、傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器等組成。數(shù)控機床具有很高的柔性，能實現(xiàn)編程自動化，具有更高的可靠性以及強大的通信功能，還可以實現(xiàn)多種控制的功能。數(shù)控機床的發(fā)展給機械領(lǐng)域的提高起到了促進作用。

3.2機器人

機器人是眾所周知的一種高新技術(shù)產(chǎn)品，是典型的機電一體化產(chǎn)品。其最早是人們幻想出來可以聽從人們的命令，任勞任怨的從事各種勞動。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)形成了綜合性的科學(xué)。機器人主要由：機器手、操作機構(gòu)、傳感器、移動機構(gòu)、控制裝置、驅(qū)動器等部分組成，通過各部分之間相互協(xié)調(diào)，相互配合，機器人已經(jīng)能靈活的代替人類很多活動，在焊接、裝配、軍事、空間、水下、農(nóng)業(yè)、建筑、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域都有應(yīng)用。機器人應(yīng)經(jīng)成為人類良好的助手和親密的伙伴。

3.3現(xiàn)代溫室設(shè)施

現(xiàn)代溫室設(shè)施是實現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要設(shè)施，也是機電一體化設(shè)備應(yīng)用較密集的地方。主要由：溫室框架結(jié)構(gòu)、覆蓋材料、通風(fēng)系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、二氧化碳施肥系統(tǒng)、室內(nèi)噴霧/屋頂噴淋降溫系統(tǒng)、遮陽/保溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、防蟲系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)及一些必要的生產(chǎn)工具等?？梢酝ㄟ^這些設(shè)施和計算機系統(tǒng)有效的提供一個適宜的環(huán)境條件，為作為優(yōu)產(chǎn)提供保障。

4 機電一體化的發(fā)展趨勢

與其他科學(xué)一樣，機電一體化技術(shù)也經(jīng)歷一個漫長的過程?，F(xiàn)在機電一體化已經(jīng)滲透到各個學(xué)科、領(lǐng)域。成為一門新興的科學(xué)，為了適應(yīng)各領(lǐng)域的需求機電一體化的主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、人性化。機電一體化對機械工業(yè)也影響很大包括提高性能、擴展功能、簡化結(jié)構(gòu)、提高可靠性、節(jié)約能源、操作簡單，可以說機電一體化的發(fā)展前景在未來的幾十年里一片光芒。

5結(jié)論

綜上所述，機電一體化并不是獨立的，而是各個學(xué)科相互滲透，相互融合的產(chǎn)物，也是科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻

[1]朱思洪.機電一體化技術(shù).北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

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中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）022-015-2

1 概述

1.1 機電一體化簡述

機電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機械技術(shù)和電子技術(shù)于一體的技術(shù)。隨著現(xiàn)在計算機技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的普及，機電一體化技術(shù)已經(jīng)由原來的單一技術(shù)逐步發(fā)展到自動控制技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等相互交叉，形成了一個完整的體系。與原有的體系有所區(qū)別。尤其是計算機的使用更是使這一領(lǐng)域的發(fā)展得到了強有力的支撐。隨著科技的不斷的進步，社會經(jīng)濟的不斷擴大，機電一體化已經(jīng)深入到了各個行業(yè)之中，創(chuàng)造出了大量的社會財富。機電一體化的最基本的特征就是將計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)有機的相結(jié)合在一起，通過這些技術(shù)的運用將生產(chǎn)的工作有效的分配到各個需要的工作崗位上，通過機電一體化的使用，提高了原來的工作效率，并且在生產(chǎn)過程中更是降低了能耗，提高了安全性，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量也有進一步的提升。

1.2 機電一體化的發(fā)展歷史

機電一體化的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀的60年代，發(fā)展過程可以概括為以下幾個階段。

1）原始階段：電子技術(shù)的應(yīng)用到機械裝置中的生產(chǎn)中來，從電子技術(shù)的最初的發(fā)展就是建立在機械設(shè)備的技術(shù)改造上的，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，促進了兩者的結(jié)合。

2）初級發(fā)展階段；計算機的使用，使得機械的電子化控制進一步的得到了加強。計算機在電子控制方面的介入，為機電一體化控制提供了強有力的技術(shù)支持。

3）蓬勃發(fā)展階段：由于科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各個科學(xué)領(lǐng)域都影響到了機電一體化的發(fā)展，例如，光纖技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、智能技術(shù)等等應(yīng)用，使機電一體化得到了充分的發(fā)展。以后也將有更多的新技術(shù)會應(yīng)用到其中來。

1.3 機電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域

經(jīng)過近50年的發(fā)展，機電一體化取得的長足的進步，但是在應(yīng)用的范圍上還是主要應(yīng)用在自動生產(chǎn)線和數(shù)控機床方面。機床從最早的手動車床發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)控機床，無論在功能上、操作上、效率上都比原來的機床有了顯著的提高，數(shù)控機床可以根據(jù)加工的產(chǎn)品的參數(shù)來進行精確的操作，數(shù)控機床的另一特點是通過電腦來進行控制的，在對相同的產(chǎn)品進行重復(fù)的加工的時候，工作人員只需要根據(jù)事先設(shè)計好的參數(shù)進行選擇，剩下的就可以在由數(shù)控機床自己來進行加工了，一個人工作人員可以同時操作多臺數(shù)控機床來進行生產(chǎn)。

2 機電一體化中電機控制技術(shù)現(xiàn)況

我國的工業(yè)經(jīng)歷了一個從無到有的發(fā)展過程，發(fā)展到現(xiàn)階段，比起最初的起步階段已經(jīng)有了很大的改變，但是某些的技術(shù)上與發(fā)達國家還存在一定的差距，其中最明顯的就是電機的控制技術(shù)。電機控制技術(shù)是機電一體化過程中不可或缺的一個重要組成部分，在我國的工業(yè)發(fā)展中扮演了重要的角色，也是國家大力發(fā)展的一個目標，電機的運行在整個的工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)中屬于重中之重。電機的運用到生產(chǎn)中來，可以有效的降低工作成本，提高工作效率。

由于電機設(shè)備是機電一體化生產(chǎn)中的關(guān)鍵部件，機電設(shè)備的出現(xiàn)問題的地方，多數(shù)是在電機控制保護裝置中，所以電機必須要有堅硬的電機保護外殼，同時還要有良好的絕緣性。隨著機械的自動化的程度越來越高，很多需要工作人員操作的地方都由機械設(shè)備所取代，隨著自動化程度的越來越高，生產(chǎn)的效率越來越高，但是時間長了，機械的工作和電機設(shè)備的長時間運轉(zhuǎn)，都會造成磨損，由于長期處于高溫、高壓、電壓不穩(wěn)定、酸腐等惡劣環(huán)境下，很容易出現(xiàn)各種各樣的問題，造成機電設(shè)備的老化，降低了機器的使用壽命。為了能夠及時有效的了解機電設(shè)備的運行情況，這就需要我們的技術(shù)人員長時間的測試和試驗，以便對機電設(shè)備做出合理的維護和檢修。

3 未來機電一體化電機控制發(fā)展和展望

從以上的情況中，我們不難看出阻礙機電一體化發(fā)展的問題所在。只有在機電設(shè)備這個重要環(huán)節(jié)上下工夫，才能解決問題，但這并不是一朝一夕可以解決的，需要大量的相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員通過各種實驗和測試加以解決，其中在涉及到控制部分的專業(yè)就有單片機、整流模塊、輸入、輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、報警電路等多個相關(guān)的工程學(xué)科，就拿其中的單片機來講，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，從我們生活中的遙控器中到天上的無人偵察的控制，都有單片機的身影，單片機為了滿足機電一體化控制的需求，就需要專業(yè)的人員來對單片機進行數(shù)據(jù)編程，然后再將所編寫的程序固定到單片機的芯片中去。其中的一個環(huán)節(jié)就需要涉及到很多的科學(xué)知識，將其中的各個技術(shù)環(huán)節(jié)都拆開來進行研究可見是一項相當浩大的工程。它需要經(jīng)過多個領(lǐng)域的技術(shù)人員通力合作才能完成的。

在未來的機電一體化的發(fā)展過程中，必將涉及到更多的科學(xué)領(lǐng)域，這些科學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)，都為機電一體化控制提供重要的技術(shù)支撐，這些技術(shù)的使用，可以降低能源的消耗、資源的浪費、降低人們的成本、產(chǎn)品的成本并提高產(chǎn)品的質(zhì)量，為社會創(chuàng)造大量的財富，還可以極大的提高人們的生活質(zhì)量，增強國家的實力，為我國的發(fā)展盡一份力。

4 結(jié)束語

將機械設(shè)備與電子設(shè)備有機的組合到一起，就是機電一體化控制。兩者相互促進相輔相成，隨著越來越多的新技術(shù)的使用，機電一體化控制的發(fā)展前途光明，隨著社會的不斷進步，對生活的要求人們也在不斷的提高，這就對各種生活資料提出了更多需求，為了滿足這些需求，必然會有越來越多的領(lǐng)域采用機電一體化控制技術(shù)來進行生產(chǎn)?，F(xiàn)代社會是一個信息爆炸的時代，計算機、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化技術(shù)、虛擬技術(shù)等等新技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，必將對機電一體化控制技術(shù)產(chǎn)生更加深遠的影響，在技術(shù)的提升同時，也必將會為機電一體化的發(fā)展帶來更美好的前景。

參考文獻

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機電一體化電機控制發(fā)展趨勢與展望

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A

一.機電一體化的發(fā)展

機電一體化在20 世紀70 年代是初始研究探索的時期，此階段研究者通過嘗試各種科學(xué)試驗來提高機電器械的運作效率和質(zhì)量。尤其在第二次世界大戰(zhàn)時期，戰(zhàn)爭促進了電子技術(shù)與機械的相互滲透融合，當時目的是為了戰(zhàn)爭服務(wù)，而戰(zhàn)爭結(jié)束后技術(shù)優(yōu)勢和特點逐漸轉(zhuǎn)為為民眾服務(wù)。加快了使用地區(qū)人民生產(chǎn)生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術(shù)發(fā)展的初級階段，性能和質(zhì)量并不是特別完善，而適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外在環(huán)境條件尚不充分，因此其進一步發(fā)展受到局限。后來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制、傳播技術(shù)的推廣帶來微型計算機和集成電路等技術(shù)的使用等成為了電子技術(shù)和機械技術(shù)相融合的前提性條件甚至決定性條件，對促進機電一體化事業(yè)功不可沒。90 年代以后，機電一體化的發(fā)展出現(xiàn)新的進程，有一下兩點：第一，學(xué)術(shù)界同仁始進一步關(guān)注機電一體化進程的研究，由此擴展出新的相關(guān)學(xué)科和研究重點，如出現(xiàn)了光機電一體化以及微機電一體化等等;第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)等新的研究對象興起后為機電一體化技術(shù)的推廣傳播提供了技術(shù)等方面的支持。

二．機電一體化的電機控制與保護

機電一體化的電機控制與保護簡單來說就是對自動化機械的相關(guān)組成部分的保養(yǎng)，這在機電一體化中起著至關(guān)重要的作用, 只有將機電一體化相關(guān)組成部分保養(yǎng)好才能使機械在工作中更好的發(fā)揮作用。電機的控制與保護深的國內(nèi)外的重視, 是促進機電一體化發(fā)展的一個重要舉措，無論對企業(yè)和個人都有著非常重要的作用。實現(xiàn)機電一體化的電機控制可以節(jié)省電力減少能耗, 并且節(jié)省經(jīng)費, 可以使機電一體化更好的服務(wù)與企業(yè)和個人。機電一體化雖然是一項有著國際意義的重大舉措, 有著良好的發(fā)展前景, 但目前在發(fā)展中也有很多不足需要加以完善。機電一體化在實際應(yīng)用中電機控制與保護存在的問題，具體分析如下：

1.井下機電設(shè)備的應(yīng)用存在的問題

在井下機電設(shè)備的應(yīng)用中對電機的控制與保護還存在著很多弱點，如鼠籠式異步電機屬于電機控制與保護中最薄弱的環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)應(yīng)用不當所引起的電機運行故障很多，約占整個電機設(shè)備故障的一半以上。因此，有關(guān)人員必須要將井下的電機設(shè)備的電機控制與保護重視起來，要研發(fā)性能更為可靠的電機控制保護裝置。

2. 電機控制保護裝置的使用難以達到需求

在現(xiàn)階段，所使用的電機控制保護裝置還不夠發(fā)達，尚未達到機電一體化應(yīng)用中的電機控制與保護的需求。因為所使用的電機控制保護裝置多是憑借電熱原理和電磁原理，利用熱繼電器的過載保護功能和熔斷器的短路保護而進行的，由于這種零部件本身的不足，導(dǎo)致機電控制與保護還存在缺陷，因此，在機電產(chǎn)品的設(shè)計過程中，要將設(shè)計、控制與保護融為一體、綜合考慮，使電機控制與保護裝置實現(xiàn)多樣化和全面化。電機設(shè)備研究人員希望通過長期的調(diào)查和試驗找到保護電機保護技術(shù)前景何在，得到以下結(jié)論：第一，設(shè)計之初便要考慮日后的維護保護工作，提前做好計劃安排，從頭到尾進行統(tǒng)籌規(guī)劃。第二，拓展設(shè)備養(yǎng)護問題胡思路，創(chuàng)新保護裝置，使其發(fā)展規(guī)模發(fā)展思路更加多樣。第三，轉(zhuǎn)變管理觀察方式方法，在設(shè)備運行過程中根據(jù)實際情況一切以更好更快為目標，及時將出現(xiàn)的問題處理完，在此，數(shù)字化的監(jiān)管模式因為其高速和全面是目前發(fā)展的主要方向。

三、機電一體化應(yīng)用中電機控制與保護的措施

在機電一體化應(yīng)用中，電機設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)主要由兩部分組成，分別是：執(zhí)行驅(qū)動部和控制部分。其中執(zhí)行驅(qū)動部是由位置傳感器、三相伺服電機等組成；控制部分是由單片機、IPM 逆變器、輸入通道、PWM 發(fā)生器等組成。

1 對閥門與速度的控制

在電機控制保護裝置的實際應(yīng)用中，對閥門和速度的控制是不可缺少的。在我國主要采用的是雙環(huán)控制方案，其中內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)的目的是為實現(xiàn)對于電機實際轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與控制而進行的一系列操作，這個目的是通過使用速度調(diào)節(jié)器，將PWM 波發(fā)生器的載波頻率進行調(diào)節(jié)而達到的。外環(huán)的作用是向內(nèi)環(huán)提供相應(yīng)的速度設(shè)定值，這一過程是根據(jù)外環(huán)的當前位置速度設(shè)定，并使用速度給定發(fā)生器來實現(xiàn)的。在機電控制保護裝置的閥門與速度控制中，由于大流量閥門執(zhí)行機構(gòu)在運行中存在勻速、加速或減速等階段，而且實際位置與給定位置存在不確定性，從而導(dǎo)致閥門與速度控制存在困難，這就需要在對其調(diào)節(jié)中，要根據(jù)閥門與給定閥門的比較，對速度進行調(diào)節(jié)。

2 對電流電壓的準確檢測

在對機電一體化中電機控制與保護裝置的應(yīng)用中，對于電流、電壓的檢測也是不可忽視的，因為對二者的正確檢測有益于電機力矩、斷相保護、逆變模塊等故障的診斷。但是使用一般的電流、電壓互感器是很難達到此要求的，為了快速診斷故障排除問題，要采用霍爾型電流互感器和IPM 輸出電壓采用分壓電路的方式對IPM 輸出三相電流和電壓進行檢測，從而達到電機控制與保護的要求。

四、電機保護控制裝置發(fā)展趨勢及前景

電機控制保護現(xiàn)狀是缺乏思路創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進該事業(yè)的進一步發(fā)展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破進展提供依據(jù)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電一體化將會有更大的發(fā)展空間，電機控制與保護中存在的問題也會越來越少。機電一體化未來的發(fā)展趨勢是向智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、系統(tǒng)化等方向發(fā)展。

五、結(jié)束語

隨著機電行業(yè)對現(xiàn)代化計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，再加上電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，使我國機電一體化技術(shù)的應(yīng)用取得了良好的效果。但是在機電控制與保護中尚存在很多問題需要解決，為了促進我國機電一體化事業(yè)的發(fā)展，減少電機控制與保護故障的發(fā)生，重視引起故障的原因，并逐步研究補救措施加以解決。

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[2]吉亞民.江蘇電網(wǎng)500 kV 輸電線路絕緣子選型[J].江蘇電機工程，2003（5）.

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煤礦機電一體化技術(shù)在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機的結(jié)合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。目前以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統(tǒng))在煤礦機械中的應(yīng)用已很普及,電子控制技術(shù)已深入到煤礦機械的許多領(lǐng)域,如提升機和采煤機,提升機的PLC系統(tǒng),采煤機的變頻控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)操作等,煤礦機械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報警等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對煤礦機械的性能要求也在不斷提高,電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應(yīng)用將更加廣泛,結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜、維護也將更加專業(yè)化。特別是,隨著我國進口及國產(chǎn)煤礦機械數(shù)量的逐年增加,如何用好,管好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發(fā)揮最大的效率,是煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。

為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。

煤礦生產(chǎn)中,煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現(xiàn)代機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應(yīng)用范圍也將越來越廣,而其復(fù)雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟性,即高的技術(shù)價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。

為適應(yīng)煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術(shù)的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術(shù)的發(fā)展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術(shù),將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨立的交叉學(xué)科。機電一體化技術(shù)從70年代中期開始在國外機械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起,推動了機械制造技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在機械上的應(yīng)用,極大促進了煤礦機電產(chǎn)品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發(fā)展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機械上的應(yīng)用已相當普及,在我國也是發(fā)展的方向,已成為機械高性能的體現(xiàn)。目前機械的電子(微機)控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能:

1、在線監(jiān)控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設(shè)備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

2、節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風(fēng)機、提升機等,使用變頻起動、PLC控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時生產(chǎn)效率也大大提高。

3、自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。新晨

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［關(guān)鍵詞］

機電一體化；概述；發(fā)展前景

一、機電一體化技術(shù)概述

隨著社會和科技的迅猛發(fā)展，學(xué)科之間相互滲透，這促使了工業(yè)技術(shù)的更新發(fā)展，進而帶動了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，同時機電一體化技術(shù)的發(fā)展也帶動了工業(yè)技術(shù)的進步。

二、機電一體化技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展狀況

（一）初級階段：20世紀60年代前。此階段，人們自發(fā)地將電子技術(shù)和機械設(shè)備結(jié)合來改進產(chǎn)品的性能指標。由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，使得電子技術(shù)和機械技術(shù)無法深度結(jié)合，當時的研發(fā)出于一種自發(fā)因素，生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)用受到極大的制約。

（二）蓬勃發(fā)展階段：20世紀70—80年代。此階段，計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展為機電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持和基礎(chǔ)條件。同時，國際上也逐漸重視機電一體化技術(shù)的發(fā)展。

（三）轉(zhuǎn)型階段：20世紀90年代后期。此時，機電一體化技術(shù)向多個領(lǐng)域進行滲透并呈現(xiàn)出新的特征。新型技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展也帶動了機電一體化技術(shù)不斷前行，這些學(xué)科和技術(shù)之間的互相滲透與融合也帶動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。基于上述背景，國內(nèi)很多大專院校和企事業(yè)單位分別設(shè)立了專業(yè)與崗位，對機電一體化技術(shù)開始深入研究，但與外國相比仍存在較大差距。

三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景

（一）智能化的前景方向“智能化”可以理解為將計算機技術(shù)融合到機械設(shè)備中去，根據(jù)具體需求設(shè)置不同的程序，讓機械設(shè)備遵循事先編制好的程序完成具體的操作功能。這種技術(shù)既可以減少勞動力又能實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。機械設(shè)備的智能化是機電一體化技術(shù)智能化作為前提和保障的。因此，機電一體化技術(shù)智能化勢在必行。

（二）綠色化的前景方向人類社會的發(fā)展離不開自然資源。然而，隨著社會進步，剩余的自然資源有限，環(huán)境的破壞也越發(fā)嚴重，因此，各個國家都意識到環(huán)境對于人類的重要意義，環(huán)境保護成為各種技術(shù)和各個領(lǐng)域發(fā)展所考慮的基本因素。我國提出的技術(shù)發(fā)展綠色化、環(huán)?；涂沙掷m(xù)發(fā)展正是這方面的最好體現(xiàn)。利用機電一體化技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品在研發(fā)、生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，都要考慮資源的利用和對環(huán)境的影響，從而實現(xiàn)機電一體化技術(shù)的綠色化。

（三）微型化的前景方向隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，微型化已逐步滲透到各個學(xué)科領(lǐng)域當中。機電一體化技術(shù)的微型化必然成為其發(fā)展方向?，F(xiàn)在許多的機電一體化產(chǎn)品都向微米級和納米級發(fā)展，它們具有體積小、能耗低等優(yōu)勢，這些優(yōu)勢必將成為機電一體化技術(shù)未來發(fā)展的一大特色。

（四）網(wǎng)絡(luò)化的前景方向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動了科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)、生活等多個領(lǐng)域的不斷變化。機電一體化產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)通過網(wǎng)絡(luò)會迅速傳播到全世界。機電一體化設(shè)備和產(chǎn)品更加應(yīng)該順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的潮流，這樣才能立于不敗之地。

四、結(jié)束語

我國的機電一體化技術(shù)雖然起步較晚、發(fā)展較滯后，但我們看到了世界機電一體化技術(shù)發(fā)展的潮流，增強自身實力，增加信心，不斷進取，腳踏實地，共同努力，讓我國的機電一體化技術(shù)在智能化、綠色化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化的前景方向上不斷前行。

參考文獻：

［1］中國機電一體化協(xié)會.用信息化提高我國制造業(yè)競爭能力［J］.Cameta資訊，2003.

篇7

關(guān)鍵詞：機械；機電一體化；應(yīng)用

0.引言

工程機械的操作中，實現(xiàn)了機電一體化就能提高機械使用性能以及效率。傳統(tǒng)的機械使用整體效率比較低，處在當前的發(fā)展階段，傳統(tǒng)機械應(yīng)用已經(jīng)不能滿足實際的生產(chǎn)力需求。通過從理論層面對機械中機電一體化的應(yīng)用研究，對機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就有著積極意義。

1.機械機電一體化的特征以及應(yīng)用作用發(fā)揮

1.1 機械機電一體化的特征體現(xiàn)

機械機電一體化的運用有著鮮明特征體現(xiàn)，生產(chǎn)能力強的特征比較突出。機電一體化目標的實現(xiàn)對信息自動處理的作用能充分發(fā)揮，這樣機械就能在自動化的運作能力上表現(xiàn)的比較強，對設(shè)備運用的靈敏度檢測也能實現(xiàn)。機電一體化的設(shè)備系統(tǒng)控制，能有效保障產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在產(chǎn)品的性能上也能保障。特征還體現(xiàn)在安全性方面。實現(xiàn)了機電一體化，就能有效保障機械的安全運行[1]。基于機電一體化系統(tǒng)的多樣化功能，在機械設(shè)備的運行當中自動診斷功能的發(fā)揮也比較突出，從而就提高了設(shè)備運行的安全。除此之外，機電一體化系統(tǒng)在使用性能上也比較強，在應(yīng)用的范圍也比較廣泛。

1.2 機械機電一體化應(yīng)用作用發(fā)揮

工程機械中機電一體化的應(yīng)用有著諸多積極作用發(fā)揮，在監(jiān)控作用方面表現(xiàn)的比較突出。工程機械機電一體化的電子監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對機械設(shè)備的運行狀態(tài)能實時性的監(jiān)測，在機械出現(xiàn)了嚴重磨損的時候，系統(tǒng)的自動診斷功能就能發(fā)揮其積極作用，這對故障的及時性解決就提供了方便。在機電一體化的目標實現(xiàn)下，對工程機械的正?；鳂I(yè)有著保障，能最大化的降低安全事故。

再者，機電一體化的應(yīng)用作用發(fā)揮還體現(xiàn)在節(jié)能作用上。機械運作中，機電一體化的系統(tǒng)運行能對設(shè)備的正常運行得以保障，將機械設(shè)備的能量充分發(fā)揮，實現(xiàn)節(jié)能的目標。這對資源儲備量也能得到有效保障[2]。電子節(jié)能控制器的運用，能降低設(shè)備的磨損率，從整體上提高機械設(shè)備的工作效率。機電一體化的運用對作業(yè)的精度能得以保障，減少了傳統(tǒng)機械工作中的人為誤差。

2.機械中機電一體化的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

2.1 機械中機電一體化的應(yīng)用分析

機械中機電一體化的應(yīng)用中，對成品的精度要求比較高，這也是和產(chǎn)品的性能保障有著直接性關(guān)系的。機電一體化技術(shù)能對產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行直接控制。在輸入了相應(yīng)參數(shù)之后，機械就可按照參數(shù)進行自動化的運作，這對產(chǎn)品的精度就得到了保障，使得整體生產(chǎn)水平和能力得到了提高。機械的自動化以及半自動化作業(yè)當中，對人員操作的工作量大大降低了，也能保障生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。如日本的三菱公司就將挖掘軌跡控制和挖掘機進行稽核，在對鏟斗的運動軌跡設(shè)定之后，通過微機進行控制，就可對臂桿和鏟刀等自動化控制，這就大大增加了工作的效率和質(zhì)量。

機械中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，對電子監(jiān)控以及自動化報警、故障自診斷系統(tǒng)的功能發(fā)揮，就能提高機械整體生產(chǎn)水平。工程機械的發(fā)動機以及傳動系統(tǒng)等在運行中，通過電子監(jiān)控以及自動報警系統(tǒng)的運用，對運行中所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象就能直接提示，這就對駕駛員的工作條件得到了有效提高，對機械維修的費用也能大大降低，有助于設(shè)備的使用壽命進一步延長。機械中的機電一體化的運用，能有效提高生產(chǎn)率。如在液壓挖掘機的燃料能力量的利用率僅為30%，這樣的低能運行，對能源的節(jié)約就體現(xiàn)的比較突出，在節(jié)約能源的同時，也能大大提高生產(chǎn)率，這就是機電一體化得以迅速發(fā)展的重要原因。

機電一體化在機械當中的運用過程中，機電自動檢測的功能也能充分發(fā)揮。自動檢測功能的運用對機械各子系統(tǒng)都能進行檢測，從而可及時性的了解機械設(shè)備的運用狀況。在系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時候，報警系統(tǒng)會發(fā)出警報，對故障的部位就能明確[4]。自動檢測系統(tǒng)對機械的運行效率提高就發(fā)揮了積極作用，保障了整個生產(chǎn)的順利進行。

2.2 機械中機電一體化的應(yīng)用發(fā)展趨勢

隨著新技術(shù)的升級，機械機電一體化也會向著智能化的方向發(fā)展。智能化是對機械設(shè)備行為的描述。機械的智能化發(fā)展是將多種學(xué)科知識技g進行綜合的，如計算機技術(shù)以及人工智能技術(shù)和運籌學(xué)等等。在這些技術(shù)以及理論的綜合下，就能對機電一體化的產(chǎn)品生產(chǎn)效率進一步的提高，對機械的控制能力也能提高。

機械機電一體化的發(fā)展也會向著微型化方向邁進。所謂的微型化就是通過對納米技術(shù)的應(yīng)用，微機電一體化的產(chǎn)品的體積縮小，這樣在能耗上也會大大降低，在實際運用過程中的靈活程度就可提高。機械機電一體化的微型化目標的實現(xiàn)，也是對整體機械行業(yè)的發(fā)展有著積極意義的。通過精細化的加工技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)能力提高的目標。

當前我國的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，而在機械行業(yè)中，將機電一體化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行結(jié)合，在對遠程控制技術(shù)以及監(jiān)視技術(shù)的應(yīng)用下，就能從很大程度上提高機械運作的效率。這也是現(xiàn)代化機械發(fā)展的重要方向[5]。

系統(tǒng)化的發(fā)展也是重要發(fā)展方向。主要就是機械機電一體化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的完善，在整體的結(jié)構(gòu)上能靈活性的組態(tài)，從而滿足實際應(yīng)用的需求。系統(tǒng)化發(fā)展目標的實現(xiàn)，就要能注重將多個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)化，并對子系統(tǒng)進行綜合性的管理，這樣就能提高系統(tǒng)的運用性能。

3.結(jié)語

綜上所述，我國的機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，要想促使其進步，就要充分重視機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，并要能從多方面注重對技術(shù)的升級運用。通過此次對機電一體化的技術(shù)應(yīng)用研究，就能為實際機械發(fā)展的水平提高起到一定啟示作用。

參考文獻：

[1] 吳澤平. 論機電一體化技術(shù)在工程機械中的運用[J]. 電腦迷. 2016（11）

[2] 傅思杰. 控制工程在機械電子工程中的應(yīng)用[J]. 福建質(zhì)量管理. 2016（04）

篇8

1.2我國的液壓挖掘機中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用隨著我國社會的不斷發(fā)展以及工程建設(shè)的壯大，液壓挖掘機正慢慢向大型化的方向發(fā)展，在這樣的背景下，液壓挖掘機的效率和節(jié)能效益都迫切地需要提高。在整個大功率挖掘機當中，即使是一點點的節(jié)能都能帶來經(jīng)濟效益上的極大節(jié)約，因此，強化液壓挖掘機的電子化與自動化不僅僅是出于對機器的安全性、經(jīng)濟性以及高效率、高質(zhì)量的考慮，也是對節(jié)能方面的考量。為了減小和發(fā)達國家的差距，我國在液壓挖掘機工業(yè)當中采用了技術(shù)引進的方案，通過對國外先進技術(shù)的引進實現(xiàn)在較短的時間內(nèi)和較少的資金下提升生產(chǎn)技術(shù)水平，促進液壓挖掘機技術(shù)方面的進步。我國對液壓挖掘機的研究正朝著機-電-液控制系統(tǒng)的方向上轉(zhuǎn)移，不斷地更新與提高液壓挖掘機的控制方式，使其從最初的機械杠桿控制慢慢轉(zhuǎn)變成了液壓控制。無線電控制與計算機控制將會是我國液壓挖掘機控制方式的未來發(fā)展前景。因此，在研究液壓挖掘機的機電一體化技術(shù)時，應(yīng)當將重點放在其控制系統(tǒng)方面。

2液壓挖掘機機電一體化進程中的兩大分歧

由于機器的技術(shù)成本在不斷地減小，促進了液壓挖掘機的電子技術(shù)的有效推進，然而機電一體化技術(shù)的普及未能及時跟上液壓挖掘機電子技術(shù)的發(fā)展步伐，使得其出現(xiàn)了一些維護和保養(yǎng)方面的問題，在解決問題的過程中出現(xiàn)了液壓挖掘機機電一體化進程的分歧：一種是以CAT與小松各機型為代表的由微機與液壓系統(tǒng)聯(lián)合控制動力裝置方法，如小松PC200-5液壓挖掘機；另外一種是以日立公司近年產(chǎn)品為代表的完全采用電腦來控制動力裝置方法，如日立EX100WD2輪式液壓挖掘機。這兩大分歧代表了液壓挖掘機機電一體化進程中的設(shè)計、使用的兩種風(fēng)格，在實際應(yīng)用中各有利弊。1）供油系統(tǒng)。日立EX100WD2輪式液壓挖掘機的液壓主泵系統(tǒng)運用的是單泵供油的方法，在降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的同時實現(xiàn)復(fù)合操作，對執(zhí)行元件的工作速度進行控制，并采取壓力補償法來控制流量；小松PC200-5的液壓主泵系統(tǒng)則采用了雙泵雙回路，解決了單泵供油負載不同執(zhí)行元件的問題，但其主要使用的是液壓控制，機電一體化程度相對較低。2）液壓泵調(diào)節(jié)。在液壓泵的調(diào)節(jié)過程當中，PC200-5主要采用的是電液聯(lián)合控制，而EX100WD2則采用了全電腦控制，然而現(xiàn)階段的全電腦控制受到環(huán)境影響，電子系統(tǒng)易發(fā)生故障，并引發(fā)整機癱瘓，使工程受到延誤。

篇9

近些年來，光機電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此，光機電一體化技術(shù)成為當今機械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個主要趨勢。

1. 光機電一體化技術(shù)特征

光機電一體化系統(tǒng)主要由動力、機構(gòu)、執(zhí)行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構(gòu)成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng)。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較，光機電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。

1.1體積小，重量輕，適應(yīng)性強，操作更方便，光機電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實現(xiàn)，甚至實現(xiàn)操作全自動化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅度提高，光機電一體化系統(tǒng)包括激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動化、智能化機構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現(xiàn)的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3部分硬件實現(xiàn)軟件化，智能化程度提高，傳統(tǒng)機械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序，指令等軟件內(nèi)容而無需改動硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能，使機械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

1.4產(chǎn)品可靠性得到提高，使用壽命增長，傳統(tǒng)的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導(dǎo)致可動摩檫、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機電一體化技術(shù)的應(yīng)用，是裝置的可動部件減少，磨損也大大減少，像集成化接近開關(guān)甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù)，衍生出許多功能更強、性能更好的新產(chǎn)品，光機電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)。

1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強，各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高，光機電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù)，多種技術(shù)的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術(shù)揚長避短，提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

2. 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2.1研究現(xiàn)狀，自從我國實行改革開放以來，科技領(lǐng)域急起直追，我國的光機電一體化技術(shù)已取得明顯的成效，數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高，尤其是經(jīng)濟型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快，是我國特有的經(jīng)濟適用產(chǎn)品，不但適用國內(nèi)市場的需要，部分產(chǎn)品還隨主機配套出口。國內(nèi)的機械產(chǎn)品采用可編程控制器（PC）和微電子技術(shù)控制設(shè)備越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設(shè)備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業(yè)機械都是如此，我國自行研制和生產(chǎn)的光機電設(shè)備，在質(zhì)量上也有重大突破，為今后的推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

2.2發(fā)展趨勢光電機一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個學(xué)科、領(lǐng)域、成為一種新興的的學(xué)科、并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè)，而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟增長點越來越受到高度重視。

機電一體化專業(yè)論文從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看，光電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱

主要包括：

2.2.1激光技術(shù)。

（1）高單色性，利用激光高單色性精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

（2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導(dǎo)航以及遙控。

（3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千大幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產(chǎn)品進行特種加工。

（4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照亮、激光印刷以及光學(xué)計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性，應(yīng)用范圍更廣。

2.2.2傳感檢測技術(shù)。

（1）激光準值。

（2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

（3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險環(huán)境中，最常用的是光纖探測器。其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。

2.2.3激光快速成型技術(shù)，激光快速成型是利用計算機將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié)，有點、線構(gòu)造零件的面（層），然后逐層成型。

（1）激光快速成型技術(shù)可是新產(chǎn)品及早投放市場，極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。

（2）激光驅(qū)動技術(shù)，利用光致變性材料可制作光致動器和光機器人?，F(xiàn)已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復(fù)地通、斷使材料伸縮，利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現(xiàn)所要求的動作。實驗證明，該制動器可能在頂面步行。這種狀態(tài)目標處于初級階段，如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動態(tài)物質(zhì)，則可使光能驅(qū)動技術(shù)廣泛應(yīng)用。

篇10

1機電一體化技術(shù)發(fā)展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(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)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

1.2智能化

即要求機電產(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)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。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)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(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)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(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算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(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，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(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、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7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)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，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)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

1.8帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

1.9綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(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、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

2機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：2.1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，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、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，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。

2.2分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，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，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

2.5現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(FiedBusTechnology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(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)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(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。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

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