第一篇：機電一體化論文

機電一體化導論論文

我是機電XX班的XX。我從小就希望成為一名優秀的工程師，同時我的父母也希望我能出國以謀求更好的發展。所以我在高考填志愿時毫不猶豫的填了海事大學這所百年名校的機電（荷）這個符合我與父母共同希望的專業。

我一開始以為機電這個專業就是設計和規劃各種機械電子設備的。但我學了這門課后我發現我的認識太狹隘了。機電專業旨在培養從事機電設備的使用、維護、維修、設備的管理與設計等工作的高素質、高技能、應用型高級職業技術人才。機電一體化有以下6個特點：模塊化，智能化，網絡化，綠色化，微型化，系統化。

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的如數字機床，表現為總線式、模塊化、緊湊型的結構，開放性設計，W O P技術和智能化大容量存儲器的應用和軟件的模 塊化設，能實現多過程、多通道控制，系統的多級網絡功。

如法國工業機器人Nao，Nao?是一個身高58公分的兩足機器人。它是Aldebaran RoboticsTM 公司四年潛心研究的成果，集多種軟、硬件為一身，兼有出色的外形設計。Nao是同類機器人中的佼佼者。其硬件采用最新科技設計制造，保證了Nao動作的流暢性，還配備了多種傳感器。此外，Nao可在Linux、Windows或Mac OS X等操作系統下編程，并隨機提供完整的軟件和使用說明書。動作Nao具有25個自由度，動作靈活。它配有一個慣性導航儀和閉環控制系統，使Nao在移動時既可很好地保持平衡。也可進行空間定位。憑借其超聲波傳感器和壓力傳感器，在進行全方位行走運動過程中，Nao可以探測到周圍的障礙物并繞行。Nao的致動器使用尖端技術，可以使Nao的動作十分精確。互動Nao的一大特點是它的嵌入式軟件。通過這些軟件，Nao可以進行聲音合成、語音識別（高保真揚聲器系統、擴音器系統），探測視覺圖像，面部以及著色特定形狀物體識別（頭部的兩個數碼攝像頭）、（憑借雙通道超聲波系統）探測障礙物并通過自身大量的發光二極管來產生視覺效果或進行互動。編程能力Nao擁有開放式編程構架，使分布式軟件模塊可以在一起協調運行。用戶給Nao編程時，可根據自身專業水平，或是通過操作簡便的行為編輯軟件，使用C++語言編程，或是通過一個豐富的應用程序接口（API），使用不同腳本語言來編.模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、識別和測距等功能的，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出

新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。

如柔性制造系統(FMS)就是很好的體現。這種技術可以根據要求的不同而改變制作的工序。這大大方便了工業的制作，同時也降低了成本。柔性制造系統是計算機化的制造系 統,主要由計算機、數控機床、機器人、料 盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、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,特別適于多品種、中小批量、設計更改 頻繁的離散零件的批量生產。

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

機械電子技術有以下6大技術：

機械本體技術, 傳感技術,信息處理技術，驅動技術，接口技術，軟件技術。

(一)機械本體技術 機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。

(二)傳感技術 傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾 有著直接的關系。

(三)信息處理技術 機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普 及應用緊密相連。

(四)驅動技術內部裝有編碼器 的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

(五)接口技術 為了與計算機進行通信,必須使數據 傳遞的格式標準化、規格化。

(六)軟件技術 軟件與硬件必須協調一致地發展。

我對機電發展的期盼：

今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于信息技術的發展。我期望信息技術完全融入機電技術，成為立體化的全面技術。

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于靜態時不穩定，但在工作時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統停止工作時，生物便死亡，而當控制系統工作時，生物就很有活力。更加有擬人化，有效。

1．產品系統性增強

2．功能增加，精度大幅提高

3．產品可靠性得到提高，使用壽命增長

4．融合了新技術，多功能更強、性能更好的新產品

5.體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

如波音787的裝備過程就是最新機電技術的體現

波音公司在研制裝配787客機的過程中，采用了全新的基于模型定義

同時使數字化技術在飛機裝配中的應用有了革命性的進展。在此過程中，其主導思想不只是簡單地將二維圖紙的信息反映到三維數據中，而是充分利用三維模型所具備的表現力，去探索便于用戶理解且更具效率的設計信息表達方式。其中，最為艱難的是“要從二維圖紙文化這種現有概念中跳出來，從零開始研究新的信息表達方式”。同時，波音公司進一步把MBD技術深入應用到787數字化裝配的各個方面。

由于現代大型飛機的結構尺寸大、剛性差、定位精度要求嚴，同時還有制造成本低、裝配速率高的要求。這就造成飛機裝配工藝及其工裝的設計和制造難度大，裝配協調困難。使得傳統的裝配工藝及其工裝難以勝任，需要用新的方法和技術來支持部件之間的精確裝配關系。在這種條件下，基于產品的三維數字化定義和精確CNC加工技術的數字化協調方法，即陣列式裝配（Determinate Assembly，DA)技術應運而生了。一般來說，裝配工裝大于產品本身，工裝的設計與產品設計、工裝制造和裝配的速率密切相關，而且飛機產品的設計還在不斷的變化之中。所以需要新的裝配工藝及其工裝設計和制造方法——基于數字化協調的陣列式裝配方法來解決這個問題。

數字化陣列式裝配是一個術語，用來描述實際的設計零部件在預先定義的界面上，能精確地裝配在一起，而不需要實物標準樣件或其他復雜的測量和調整技術，其實質上是數字化協調方法的具體體現。也就是通常說的，為了制造和裝配的設計（DFMA），這樣大幅度地減少了工裝的設計和制造工作。

在復材部件的裝配中，一般采用機械連接或膠接的方法將復合材料構件或復合材料構件與金屬零件裝配在一起形成部件。由于復合材料構件的特殊性，它的連接方法與金屬零件的裝配方法也有所不同。

在裝配過程中，14個定位系統的組件被移動到各自的支架移動車附近位置，并按預定方案舉起和移動飛機部件，一旦裝配工裝被剛性地連接到一起，測量系統就會定位飛機部件，這些數據信息被輸入到系統的應用軟件中。依據這些數據，系統計算出飛機各部件（前后機身、左右機翼等）需要移動的距離，以確保飛機相鄰部件的準確對接裝配。這一精確的定位過程保證飛機能夠平滑地裝配，利用這一先進的全數字化的裝配裝備的突出優點，787的機翼對接裝配到機身上僅用了幾小時，而不是通常所需的幾天。由此可知，在波音787對接總裝配過程中所采用的裝配系統的優點在于使裝配廠房內空間利用率高、方便到達，總體上是柔性的。同時為了減少出錯和裝配周期，具有自動化定位機構。

我的學業規劃和職業規劃

大一時要打牢基礎,始終確立自我學習的觀念,腳踏實地的學好基礎課程,認真學習數學,英語基礎課:每周背誦至少三篇英語課文,增強自己的語感,掌握文中出現的生詞及語法.數學課程每講完一章進行概括總結.花時間在自己的功課上,并堅定不移的學下去.大一的學習相對輕松,所以要積極參加實踐活動,加強與他人的交流與溝通,加強鍛煉增強體質,為以后打好一定基礎.擴展自己的閱讀量,可以是名著,藝術,自然,哲學等等自己感興趣的書籍。

大二的專業課程多了，要進一步加強自己的專業技能訓練，這就要求我們有接受更高專業知識的準備。盡量將自己的一些課程轉移到本學年，以減輕大三包括學習和就業壓力在內的壓力。

1.通過進行習題練習,模擬真題訓練,在大二通過雅思.注重英語口語能力

2.能較熟練的掌握計算機基本操作，在大二時通過計算機二級考試。

3.暑假期間可嘗試參加相關的社會工作,培養自己的合作

意識、溝通能力、自我認識等；還有應當

在大學中學會最基本的幾種能力：

如信息收集能力與交往溝通能力、文字表達能力、計算機辦公能力。

進一步了解專業的最新動態，信息不

能落后，也有利于自己將來走向社會。

大三這一年在努力適應社會環境,建立新的人際關系的同時大量閱覽書籍,對社會對工作對人與人的交際,職場道德等有深刻的了解.并樹立遠大理想培養優良作風.還 向老師和學長打聽求職信息,面試技巧和職場需求情況,請教寫求職信,個人簡歷的經驗等等.大三下學期結合自己所學到的專業知識以及市場狀況開始規劃確定自己將來的去向

進入總結階段，重點任務是準備考研，大四意味著大學即將結束，但也意味著新的征程即將開始。大四要做好充分的準備工作，除了要準備考研的知識外，還要將強自己與社會的溝通能力，畢竟考研并不是人生的最終目的，也不意味著考研就可以是自己安枕無憂，最終還是要走向社會，考研只不過是增強我們競爭力的籌碼，所以這個階段也不能一味的看重學習，這是要總結自己的大學階段，看看哪些事情在規劃內，卻沒有做到，努力分析原因為自己的大學生涯字做一個總結.社會需求的職業。什么樣的職業社會的需求量很大，什么樣的職業風險相對很小，什么樣的職業薪水會高？這是一個數學公式，試圖先估算一下最佳的X值是多少，是什么！選擇這個職業去奮斗拼搏！對組織與社會環境進行分析；然后對生涯機會進行評估，通過對社會環境的分析結合本人的具體情況，評估有哪些長期的發展機會，通過對組織環境的分析，評估組織內有哪些短期的發展機會。

了解自己。要實施職業規劃，首先我要進行自我評估。對個人的需求，能力興趣，性格，氣質等進行分析，確定什么職業比較適合自己和自己具備那些能力

給自己一個定位。我要選擇什么，很簡單，難的是不會學會放手!規劃只是一個手段，而不是思維的主宰！帶著這樣的想法去看社會，去了解生活，了解職業，再確定職業生涯的目標，根據自己的專業，價值觀及社會的發展趨勢確定自己的人生目標幾職業目標，再把職業目標細化，努力實現

規劃雖然好，更重要的在于具體的實踐。任何目標不付諸行動都只是一場空。現實是未知而又多變的，而計劃也面臨著隨時的變化，所以我應該矢志不渝的堅定自己的目標，努力勇敢，堅持不懈的向著自己的目標前進，希望能在自己的努力付出下能實現自己的夢想，能在未來的工作崗位上讓自己的人生不在有遺憾。

第二篇：機電一體化論文

機電一體化論文

題目： PLC在機電一體化生產系統中的應用

學院：核技術與自動化工程學院

專業：電氣工程及其自動化

班級：

學號：

姓名：

指導老師：

摘 要：可編程控制器指建立在計算機的基礎之上，以工業現場作業等為主要適用范圍的一類電控控制器，當前我國工業生產自動化水平整體來說較低，PLC產品具有著極大發展空間。PLC在生產系統中起著至關重要的作用，自動控制已經成為智能生產系統中必不可少的一部分。首先對機電一體化技術及PLC進行了簡要介紹，在此基礎上詳細闡述了PLC在機電一體化生產系統中的應用。

關鍵字：PLC生產控制智能

一、機電一體化：

1、機電一體化的概念：

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展?，F在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。

2、機電一體化的發展方向

機電一體化向智能化方向邁進.20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。

關注六個發展方向：

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。未來機電一體化的主要發展方向有：

1．智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。

2．模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

3．網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

4．微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一

體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5．綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。

6．系統化。系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。

二、可編程控制器（PLC）：

1、PLC的概念：

PLC是一種專門在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。PLC是工控的利器,機電一體化專業本來就是一門控制機械的學科,包含了機械設計和電控設計.所以只要是機械要用到(非人工)控制的都可以用到PLC,當然單片機也可以,但是對于電氣控制來說可編程控制以其編程便捷、接口通用和工業環境適應性等特點支撐著整個控制核心，是機電一體化產品中重要的器件。

2、PLC的構成：

PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：

a、電源

PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%）范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。

b、中央處理單元（CPU)

中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。

為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。

c、存儲器

存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

d、輸入輸出接口電路。

1．現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。

2．現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。

e、功能模塊

如計數、定位等功能模塊。

f、通信模塊

如以太網、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。

3、PLC具有的鮮明的特點：

（1）功能完善，組合靈活，擴展方便，實用性強

（2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。

（3）安裝簡單，容易維修。PLC可以在各種工業環境下直接運行，只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，寫入程序即可運行。

（4）抗干擾能力和可靠性能力都強，遠高于其他各種機型。

（5）環境要求低。PLC的技術條件能在一般高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環境下工作，能在強電磁干擾環境下可靠工作。

（6）易學易用。PLC是面向工礦企業的工控設備，接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。

所以對于電氣控制來說可編程控制支撐著整個控制核心，是機電一體化產品中重要的器件。

三、PLC在機電一體化技術中的應用

目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂機電一體化領域，使用情況大致可歸納為如下幾類。

1、開關量的邏輯控制

這是PLC最基本最廣泛的應用領域。PLC取代繼電器控制系統，實現邏輯控制。例如：機床電氣控制，沖床、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，注塑機的控制，化工系統中各種泵和電磁閥的控制，冶金企業的高爐上料系統、軋機、連鑄機、飛剪的控制，電鍍生產線、啤酒灌裝生產線、汽車配裝線、電視機和收音機的生產線控制等。

PLC在CNC機床中的應用方式及其特點，PLC在CNC機床中的作用及數控裝置I/O口和機床控制面板、強電信號的連接方法，研究了數控機床中T功能代碼和M功能代碼在PLC上的實現方法。CNC機床數控系統具有較強的數據處理能力和圖形顯示功能，可編程控制器具有較好的邏輯處理功能，可以充當數控系統微處理器與機床強電控制的橋粱。PLC與CNC機床數控裝置聯接可靠性高，在經濟型數控機床和普通機床數控改造中有廣泛的應用前景。PLC在針吸式穴盤自動播種機上的應用，將PLC用于對氣動系統和電器系統的自動控制，使針吸式穴盤播種機結構簡單、緊湊，系統工作安全、可靠、效率高，且對故障的判斷也較容易和直觀。

2、運動控制

PLC可用于對直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器與執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。世界上各主要PLC廠家生產的PLC幾乎都有運動控制功能。

PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械。例如：金屬切削機床、金屬成型機械、配裝機械、機器人和電梯等。PLC以其工作平穩、可靠、抗干擾能力強等特點，在工業控制領域得到了越來越廣泛的應用。在磁選機中引入PLC控制，能極大地改善設備的電氣性能，提高設備的自動化水平，保證設備高效、安全運行，以達到提高礦山企業經濟效益之目的。從控制系統的組成、控制原理以及程序設計思想方面以PLC為核心的控制系統應用干混凝土攪拌站的生產運行控制，具有運轉平穩、攪拌的混凝土質量好，故障率低，生產量大，能耗低以及操作簡便等優點，可廣泛應用于建筑工程、公路工程、橋梁工程等。

3、過程控制

過程控制要用到模擬量。模擬量一般是指連續變化的量，如電流、電壓、溫度、壓力等物理量。過程控制的目的就是根據有關模擬量的當前與歷史的輸入狀況，產生所要求的開關量或模擬量輸出，以使系統工作參數能按一定要求作。是連續生產過程最常用的控制。

4、數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

5、通訊聯網

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

四、結論

總的概括說來，21 世紀的機械制造業是以信息為主導,它是采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業。它的特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。所以以PLC為主組成的控制系統將代表著當前機電設備電氣控制的先進水平與發展方向。

五、參考文獻

1.《PLC編程及應用》廖常初主編機械工業出版社

2.《機電一體化技術》劉德全主編大連理工大學出版社.3.《電力拖動自動控制系統》陳伯時主編機械工業出版社.4.《計算機控制系統》何克忠李偉編著清華大學出版社

5.《計算機工業控制》楊勁松張濤編著中國電力出版社

第三篇：機電一體化論文

機電一體化

湘潭地區擁有較多的設備制造企業和電器制造企業。其中江麓機電科技機械制造有限公司、中國南方汽車湖南江濱活塞分公司限公司、湘潭煤礦機械電器有限公司、湘潭吉利汽車限公司、中冶京誠(湘潭)重工設備有限公司、湘潭永達機械制造有限公司、湘潭市江大機械制造有限公司、湖南廣繪軸承制造有限公司等大型企業集團公司從業人員多，企業規模大。同時，隨著行業結構的調整和優化組合，各行業的發展進入了一個新的快速發展階段，因此對人才的需求量大增，尤其是機電一體化技術，這種通用專業的技術人才需求量更大。

為充分滿足科技發展對多方位人才的需要，我系領導帶領有關人員調研了一些大型國營企業，還走訪了一些很有發展前景的單位。這些單位大都是以高新技術為重點的機械產品制造、電氣設備的生產、機械重工業產品等主導產業。機、電、信息技術的綜合應用是這些產業的主要特點。被調查的單位都涉及到機電一體化技術的應用，大部分崗位需求綜合素質高，具備專業技術綜合應用知識的技能型人才。在分別與企業領導、人事管理人員、技術人員、畢業生進行深入的交流和座談后，充分意識到隨著科學技術的不斷進步和社會經濟的迅猛發展，特別是近年來長、株、潭地區高新技術產業的迅速崛起，社會人才需求格局發生了很大變化。企、事業單位急需一線技能型操作人才，尤其是綜合技術應用人才為我們的畢業生提供了廣闊的就業空間。

調研表明，經濟發達地區對機電一體化技術專業的高職畢業生需求是巨大的，前提是畢業生具備實際工作能力，因此，為了適應區域經濟和高新技術產業發展的需要，滿足社會急需,我校對機電一體化技術專業進行了專業設置，該專業以社會發展對高職人才需求為著眼點，建立一個科學、完善、具有高職教育特色的教學體系。

一、調查過程

我系結合實際情況，開展了機電一體化專業的建設。為此，我們設計了企業單位對機電一體化專業人才培養的意見與建議的調查方案。調查分兩種方式進

行，一是在我市有代表性的企業發放《機電一體化人才需求調查問卷》，二是在召開相關企業專家訪談或座談會，廣泛征求用人單位對自動化專業人才培養的意見和需求。這次共發放問卷30份，收回有效問卷18份，主要有江麓機電科技機械制造有限公司、中國南方汽車湖南江濱活塞分公司限公司、湘潭煤礦機械電器有限公司、湘潭吉利汽車限公司、中冶京誠(湘潭)重工設備有限公司、湘潭永達機械制造有限公司、湘潭市江大機械制造有限公司、湖南廣繪軸承制造有限公司、湘潭樂星電氣有限公司、湘潭瑞通球團有限公司等10家本地單位，以及浙江義烏佳妃飾品廠等。

為了能較好地收集在我市對機電一體化專業人才的使用和需求情況，在《機電一體化專業人才需求調查問卷》的設計中主要考慮了以下幾個方面。

（1）企事業單位的基本情況；

（2）企事業單位中現有機電一體化專業人才的基本信息；

（3）企事業單位在未來幾年中對機電一體化人才的需求信息；

（4）企事業單位對高等教育在機電一體化專業人才培養方面的意見與建議。

總的看，調查過程較困難，雖然收集到的樣本不足，但在一定程度上也能夠反映與機電一體化專業相關的行業現狀、發展趨勢與未來的社會需求等情況，經調研獲取的信息反映座談會開得很好，到會人員暢所欲言，一方面積極介紹本單位引進畢業生的情況，另一方面積極進言，對機電一體化專業的教育獻計獻策。

二、對調查結果的分析

（一）通過發放調查表的調查

目前收到的調查表中有來自我市的10家單位，涉及的行業有機械加工、電氣設備制造等行業。

1．通過調查可以看出，隨著科學技術的進一步發展，各企事業單位的機電一體化程度都有了明顯的提高。特別是近幾年來，通過對工業生產線進行技術改造和引進，大大提高了生產過程中的自動化程度，提高了勞動生產率，改善了員工的操作環境，降低了原材料消耗，節約了成本，提高了產品質量，為企業帶來了大的經濟效益。企業期望學生對機電一體化設備的操作能力與維護的能力要優秀。企業比較歡迎既懂機又懂電的人才,對機械維護維修、電氣維護維修、數控操作、數控編程、CAD繪圖的需求較大，另外機電類企業對設備管理、機電產品市場營銷人才的需求也占了一定的比重，這幾年隨著經濟的發展,長株潭及周邊地區機電類企業和機電類產品逐年增加，這個崗位也變得熱俏起來。從調查的情況看，企業對技術主管，品質管理知識等職位都有不同程度的需求，隨著這些企業在發展的過程中的不斷壯大，使機電一體化技術人才呈現多元化的趨勢，也不斷向管理層發展。這也就使我們在專業定位時有更大的選擇，我們除了培養機電維修與維護人才、數控編程技術與應用人才，還可以培養機電設備管理與銷售人才。

2．統計表明，企事業單位對機電一體化專業學生的素質要求較高，按需求的重要性進行排序是：

① 機電一體化就業崗位的操作技能。

② 機電一體化專業及相關的技術基礎理論水平。

③ 計算機繪圖能力。

根據調查，我院機電一體化專業擬定以下工作崗位：

① 機械維修、電氣維修

② 車間技術管理

③ 設備管理

④ 普通機床、數控機床操作

3．企事業單位對機電一體化專業學生培養有待加強的方面的建議主要有： ① 專業面要進一步拓寬，要有一定的機械加工、生產工藝、設備、電氣技術及機械制造的基礎知識，了解PLC控制系統、變頻器技術的實際應用等基本知識。

② 介紹最新的機電一體化理論、機電一體化技術和機電一體化產品。

③ 理論的運用能力，分析解決問題的能力，現場調試和操作的能力。④ 增加工業管理方面的知識，增強市場意識方面的知識教育。

⑤ 跟蹤新技術的能力，實踐與創新能力。

⑥ 適應環境的能力，吃苦耐勞、腳踏實地的工作作風，敬業與拼搏精神，合作精神。

4．企事業單位對職業高等教育在機電一體化專業人才培養方面的意見與建議。

培養目標定位：面向社會、面向企業、面向實際，培養實用型、技能型、復合型優秀人才。對于?？飘厴I生，其培養目標是一線操作崗位的技能人才；

改革思路：緊跟時代的發展，結合生產的實際情況，培養既有理論知識、又有實踐經驗（用得上、留得住、能干事）的機電一體化專業人才。充分考慮學生的興趣和自身特點，實行必修與選修相結合的課程設置方式。

辦學模式：與企業開展產、學、研合作，開拓校企聯合辦學的模式。

教學改革：理論聯系實際，面向社會，在機電一體化專業課程基礎上，加強專業背景知識，增加機械制造、數控機床、企業管理等課程，以拓寬機電一體化專業學生的知識面。在加強理論教學的同時，通過參觀考察、社會實踐、建立校外實習基地等方法，培養學生的動手能力和實踐能力。加速教材更新，以適應專業的進步。加強教師隊伍的建設，培養一批德才兼備、理論與實踐知識并舉的優秀教師。另外，積極拓寬專業方向，造就適應面更寬、服務領域更廣的機電一體化專業人才。

上面是我們根據目前收到的調查表的內容進行的初步總結，由于樣本數不夠多，因而可能存在一定的局限性，在后期的工作中，我們將進一步開展工作，完善分析。

（二）通過座談會的調查

從調研反饋回來的信息來看，其他意見與建議還有：

① 辦學模式：多模式的辦學形式，除常規的學歷、學位教育外，還可以建立半工半讀類型的學校，以適應社會對不同層次人才的需求。推行通才教育的培養模式，注重學生基礎知識、學習能力、動手能力的培養。

② 人才培養結構方面：由于不同單位對人才的需求層次不同，因而學校要注重專業人才培養的三角形結構，特別要重視一般大學、高職、高專學校機電一體化人才的培養。

③ 實踐教學環節：學校要建立穩定的實踐教學基地。建議國家制定相應的法令法規，提倡全社會支持學校的實踐教學，確立用人單位在“終身教育”上的法律責任和義務。

④ 教學改革：對于創新教育、素質教育的考核體系，應提出量化性的指標，便于執行和考核。

⑤ 人才培養遵循學習、實踐、再學習、再實踐的過程。

⑥ 走出去、請進來。請歷屆畢業學生現身說法，介紹在社會這個大海里搏擊的體會。

在與中國南方汽車有限公司湖南江濱活塞分公司研究員級高工喻本海的交流中，喻工認為：學校作為教育機構應該有它的理念，課程、實驗等環節的安排能夠體現一個學校的教育理念。學校要給學生創造成才的平臺，并給學生以建議，使學生在能夠按著自己的目標制定自己的人生規劃的同時，又能滿足市場經濟對人才的需要。這樣培養出的人才具有個性化的特點，當然這也給學校及教師提出了更高的要求。

三、調查反映的問題及幾點認識

1．總體專業教育的面偏窄，需要進一步拓寬。不少企業提出學校的專業教育除了要學習堅實的機械、電氣專業基礎知識和專業知識外，還應了解機械維修、維護，電氣維修、維護，電氣控制系統的實際應用背景和主要應用領域，這樣能夠發揮出更好的作用，否則，培養的學生需要較長的適應時間，甚至還要經過專門知識的培訓和學習。

2．調查中企事業單位認為學生普遍“創意與策劃能力”不足，說明我們培養的學生原始創新活動少，模仿性創新不多，高水平的創新成果更少。學生知識面狹窄，課程內容落后于時代，缺乏反映學科發展前沿的新學科、新技術和新思維的知識，從而不能激發學生思考新問題、探討新知識的創新欲望。教學方法呆板，過于重視考試和成績，缺乏啟發式、研究式的學習氛圍；重理論、輕實踐，重計算推理，輕實驗論證，理論脫離實際，不利于培養學生發現問題和解決問題的能力。

3．提高學生的“語言、文字表達能力”是企事業單位對大學教育提出的又一點建議?，F在的大學生雖然高考作文好、計算機應用熟練、外語通過等級考試，但自然科學的文字功底淺，表現出歸納總結能力差、對事件或具體的工程技術狀況表述不清，甚至詞不達意。雖然素質教育、文化氛圍在高校也提了不少年，也加強了這方面的建設，但如何實際的用在生產、開發和科學技術研究中的交流、總結中，還明顯不足。

4．調查告訴我們，所有的企事業單位對學生的非智力品質都有強烈要求，它們都要求學生具有強的適應環境的能力，吃苦耐勞、腳踏實地的工作作風，敬業與拼搏精神，合作精神，甚至要培養學生“抗挫折能力”。只有能夠戰勝困難和失敗，堅持不懈、鍥而不舍，才可能贏得創新成果。

通過此次調查，我們發現長株潭地區今后幾年對機電一體化技術人才仍然有很大的需求，我們專業今后持續發展的空間仍然很大，我們仍然應該秉承學?！懊骼碇校ぶ逻h，引入市場機制，堅持兩個適應，深化兩大改革，以創新謀發展，以規范求提高”的辦學宗旨，培養高素質，高技能的優秀機電一體化技術人才，但在今后的培養中，他們除應具有必須的專業知識外，更應具有較強的管理和實踐能力，培養學生掌握實際工作的基本手段和方法的同時，培養學生分析和解決問題的能力，激發他們的創新思維。而且我們培養的學生應該堅持成人成才，但更重要的是培養他們成人，讓他們學會做人，學會做事，學會求

第四篇：機電一體化論文

東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

?？飘厴I實習報告

學生：趙樹滿

學習中心：河北唐山豐南奧鵬學習中心 專業：機電一體化技術 層次：高起專

提交日期：2016年1月19日

機電一體化技術專業實習報告 東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

第1章緒論

1.1概述

二十一世紀，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，機電一體化是以機械技術和電子技術為主題，多門技術學科互相參透、互相結合的產物，是正在發展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科。

第2章機電一體化技術發展（具體內容）

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步于發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

2.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可能性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2.2智能化 東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

即要求機電產品有一定的智能，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數控機床上增加人機對話功能，設臵智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分叉等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

2.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速機電一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的機電一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

2.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使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，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

2.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

2.6微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執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。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很多的進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微梁、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

2.7集成化

集成化既包含各種技術的互相滲透、互相融合和各種產品不同東北大學繼續教育學院專科畢業實習報告

結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全的運轉，然后在通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

2.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，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品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

2.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來了巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生，綠色產品是指低能耗、低耗材、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環境和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

第3章機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝臵、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有利條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

3.1智能化控制技術（IC）

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術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。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼、連鑄、軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

3.2分布式控制系統（DCS）

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

3.3開放式控制系統（OCS）

開放控制系統是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

3.4計算機集成制造系統（CIMS）

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業以基本實現了過程自動化，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過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

3.5現場總線技術（FBT）

現場總線技術是連接設臵在現場的儀表與設臵在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術，就能使更多的信息在智能化現場儀表裝臵與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線?，F場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開發自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表和現場就地控制站等的發展。

3.6交流傳動技術

交流傳動技術在鋼鐵工業中起至關重要的作用。隨著電力電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F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可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。東北大學繼續教育學院?？飘厴I實習報告

第4章總結

綜上所述，經過20多年的發展，機電一體化技術已經成為當今世界最熱門、最重要的技術發展方向之一，并影響到幾乎全部的工業行業?？梢哉f，從軍事到經濟、從生產到生活、從簡單的日用消費品生產到復雜的社會生產和管理系統，機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。

致謝

謝謝學校三年來給予我的教導和莫大的幫助，無論是在學習上、還是在工作的過程中都教會了我許多許多。在學校和老師的悉心指導下，我也慢慢地學到了很多知識，不管是專業知識還是其它方面的知識，衷心的感謝學校感謝老師！

第五篇：機電一體化論文

淺談機電一體化技術的發展及其應用

摘 要：本文討論了機電一體化技術的概念以及對于改變整個機械制造業面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業中的應用以及發展趨勢。

關鍵詞 機電一體化 技術 應用

（一）機電一體化的含義

“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。

這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。

一、機電一體化技術基本概念

機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

二、機電一體化技術五大組成要素與四大原則：

1、五大組成要素：

一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。（（1）機械本體（結構組成要素）

是系統的所有功能要素的機械支持結構，一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。

（2）動力驅動部分（動力組成要素）

依據系統控制要求，為系統提供能量和動力以使系統正常運行。

（3）測試傳感部分（感知組成要素）

對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）

將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。

（5）執行機構（運動組成要素）

根據控制及信息處理部分發出的指令，完成規定的動作和功能。

2、機電一體化四大原則：

構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。

（1）接口耦合：

兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間，由于信息模式不同（數字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定的模式進行交換與傳遞。

（2）能量轉換：

兩個需要進行傳輸和交換的環節之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流，必須進行能量的轉換，能量的轉換包括執行器，驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。

（3）信息控制：

在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。

（4）運動傳遞：

運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。

三、自動化技術：

所謂自動化技術，是指人類利用各種技術手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現實預期的目標、功能。一個自動化系統通常由多個環節要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉換、信息的處理及信息的執行等功能，最后實現自動運行目標。

（二）機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

一、數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產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。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

二、智能化

即要求機電產品有一定的智能,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數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

三、模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；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，在產品開發設計時，可以利用這

些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

四、網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡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，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

五、人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

六、微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執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。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，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）。

七、集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

八、帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，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品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

九、綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

（三）機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

一、智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術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。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

二、分布式控制系統(ＤCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。ＤCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，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的主要潮流。

三、開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

四、計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，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過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

五、現場總線技術(ＦBT)

現場總線技術(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發展。

六、交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技

術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現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可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

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