第一篇：機電一體化技術在電力系統中的應用

機電一體化技術在電力系統中的應用

杜燃（20150351）

（天津理工大機械工程學院，2015級機械4班）

摘要：近年來，機電一體化在電力系統中得到了廣泛應用和關注，研究其相關課題有著重要意義。首先對相關內容做了概述，分析了機電一體化技術發展現狀，指出了機電一體化在電力系統的控制中起主導作用，并結合相關實踐經驗，分別就機電一體化在電力系統保護系統及配電過程中的應用展開了研究，闡述了個人對此的幾點認識。

關鍵詞： 機電一體化；電力,應用 1 機電一體化在電力系統的控制中起主導作用

電力系統是覆蓋的區域非常廣闊，在統一分配，調度，協調運行時需要考慮各個方面有很大的難度，電力系統中發電站、變電站、輸配電網絡、用戶等方面都在不同程度上用到了自動控制，如：生產過程的自動檢測、網絡信息的自動傳輸、電網調度的自動調節、系統和元件的自動安全保護等。電力系統的自動控制的運用主要就是為了保證供電的穩定和安全，保證電力系統運行的安全可靠，提高經濟效益。

機電一體化主要是指將機構的主要功能以及動力、信息處理、控制等功能與電子科技相結合，實現機械裝置與電子化控制軟件、設計有機結合，形成全新的系統。它具有多功能、高質量、高可靠性、低能耗等特定功能價值，涵蓋了“技術”和“產品”兩個方面，是一個功能強大的系統。

當前，機電一體化已經發展成為了一門具有專門系統的學科領域，當今科學發展日新月異，機電一體化也將逐漸被賦予新的內容。2 機電一體化技術發展現狀 2.1 機電一體化技術在的發展現狀

機電一體化從產生到發展是一個較為漫長的過程，事實上，在這一概念被日本學者首次提出之前，在工業機械生產與加工的實踐活動中，已經出現了機電一體化的雛形，即一些機械作業人員開始無意識地將不同學科范疇的技術應用與同一種產品的研發進程當中。例如基于機械技術與電子信息技術的雷達伺服系統即可被視之為機電一體化的原型之一，而該技術在第二次世界大戰之中大放異彩，這也從側面印證了機電一體化技術在實踐研究中的應用價值。20 世紀 70 年代，日本學者開始提出機電一體化，并對其理論內涵予以不斷地豐富完善。經過幾十年的發展研究，到 20 世紀末葉，此時基于微型電子計算機技術與集成電路的相關技術已經迅速地占據了人們的視野，這就為機電一體化在新時期煥發出新的生機與活力提供了重要資源。微型電子計算機技術與集成電路技術與機械工業一經碰撞，即產生了奇妙的化學反應，并隨之發生了一場聲勢浩大、影響深遠的機電一體化技術革命。當前是科技全球化的歷史發展新紀元，在經歷過上世紀的技術革命之后，如果機電一體化技術的應用范圍已經拓展到了生產、生活的方方面面，包括復印機、打印機、洗衣機、冰箱、工業機器人在內的產品都是基于機電一體化的技術才能出現的新產品。這說明，當前機電一體化不僅對人們的生活造成了極大的積極影響，同時對于產業的優化發展、社會進步穩定、國家繁榮昌盛等都具有重要的意義。

2.2 機電一體化技術的發展趨勢

當今數字化、綜合化、網絡化以及個性化的技術革命是以微電子、軟件、計算機和通信技術為核心引發的，對全球經濟、社會、科技和軍事等方面發展影響深刻，也影響了機電一體化學科的發展趨勢。據有關預測表明，機電一體化技術的發展方向如下所述。

（1）朝著光電一體化發展：一般由傳感、動力、信息處理、機械結構等部件即可組成機電一體化系統，加入光學技術，并利用其特點，能有效完善機電一體化系統中的傳感、動力和信息處理部件。（2）朝著柔韌化發展：今后的機電一體化系列產品，會有足夠的冗余度來運轉執行和控制系統，對突發事件應對能力加強，柔韌化改善。該系統的子系統之間相互獨立，均服務于總系統，而本身也具有“自律性”，能就不同環境而做出差異反應，同時，單個子系統的故障不會影響總系統性能發揮，使得總系統柔韌性加強。（3）朝著智能化發展：未來的機電一體化系列產品的“全息”特點將會更突出，表現為極強的智能化，這是由于信息技術、模糊技術都在快速發展，識別能力增強。

3機電一體化技術在電力系統中的應用情況 3.1 交流電機的正反轉控制設計

在生產實踐過程中，常要求用一臺電動機的正反轉控制方向相反的兩個運動，如小車的左行、右行，機械手的上升和下降等。

交流電機的正反轉控制電氣設計如圖1所示。

要實現三項鼠籠型異步電動機的正反轉控制，只要把三相線當中的任意兩相調換位置即可。如圖1，加入接觸器KM1閉合時電動機正轉，當接觸器KM1斷開，接觸器KM2閉合時，電動機就會反轉。

3.2 機電一體化技術在水電站廠設備中的應用

隨著光電式互感器、智能化開關等機電一體化設備的出現，水電廠的自動化技術逐漸進入到數字化階段。

（1）水電廠設備機電一體化結構分析。

水電廠設備機電一體化結構主要分3層。其中過程層，隨著信息技術發展，采用了新一代光電電壓互感器、光電電流互感器，能夠直接采集數字量，提高了抗干擾和抗飽和性能，開關裝置也實現了緊湊化和小型化。

（2）水電廠自動化的發展趨勢。

目前，水電廠機電一體化不斷更新技術，其發展趨勢主要有智能化、人性化及用戶二次開發等。

智能化指系統可根據人為存儲的命令對事件進行推理、判斷及歸納。在一定條件下能代替人工操縱，經過歸納和判斷，自動操作、提示信息，使機組安全地運行。智能化越高，對人員要求越低，對自身及控制設備的狀態能給出準確判斷、統計及報警提示。3.3 機電一體化技術在電站輔機產品研制中的應用

（1）微機勵磁調節器：該裝置典型的有UNITROP系列，響應快、精度高、穩定可靠、結構緊湊、抗干擾、運行和維護方便、可靠性高，在市場上應用非常廣泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自動調節器分別適用于≤50 MW等級的無刷勵磁汽輪發電機、≤600 MW和≥135 MW等級的汽輪發電機組的自動勵磁電壓調節器。（2）勵磁繞組絕緣電阻監測裝置：該裝置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196單片機技術。用來測量勵磁繞組與地之間的絕緣電阻，一般采用在線檢測的方式，監測發電機與勵磁機勵磁繞組之間絕緣情況。（3）發電機氣體純度監測裝置：該裝置典型的有GHS-1型，由純度風機、純度儀和變送器等部件構成。優點為：性能穩、無污染、不漂移、維護便捷，獨有的微處理器結構容易使壓力、環境和溫度相互補償，精度高。（4）勵磁電流電壓測算儀：該裝置典型的有GES-9001型，用于測量勵磁電流和電壓，并可顯示發電機的電流、電壓、功率因數、頻率、有功和無功功率以及轉子氫溫、繞組溫度等。適用范圍較廣，可供3～600 MW的發電機組使用，性能好，質量可靠。3.4.1保護的功能類型

變配電所是電力系統中的重要組成部分，其中容納了各種電器裝置，這些電氣裝置的對整個電力系統的正常安全運轉有著決定性作用，對這些電氣設備的保護就顯得非常重要而機電一體化的應用恰好可以用來實現這些保護，主要就是對變電所的線路，電容器，變壓器等進行適當的保護，除了這些設備的保護之外，還有過電壓保護，過電流保護等，保護功能是機電一體化在變配電所中的重要功能。3.4.2通信功能

通信功能就是實現與上級站的信息交流和溝通，將變配電所的各個電氣設備的運行情況，各種異常故障數據資源資料等上報。通信功能并不僅僅是實現對各中數據的上報，它還有對臨近的站點的數據資料的轉發，實現各個站點之間的信息互通，通訊功能是使得各個站點之間實現信息傳遞實現對整個系統有效控制，能夠及時獲取異常數據，及時發現設備的故障，迅速解決問題，保證電力系統的安全穩定。3.5機電一體化在電力系統中的應用前景

電力系統在現代社會所起的作用越來越重要，它關系到了社會生活的各個方面，從日常生活，到國家國民經濟，社會大大小小的企業對電力系統的依賴性越來越高。隨著科學技術的發展，機電一體化技術的發展也是一日千里，機電一體化在電力系統中的應用也越來越成熟，為電力系統的發展帶來了更多的可能。在未來電力系統應用機電一體化的方面將會越來越多，電力系統也將朝著自動化，智能化方向發展。4 結語

機電一體化的應用越來越廣泛，而在電力系統中，不論是電氣設備的控制，信息的傳播，還是電力系統的保護，都充分利用了機電一體化的知識。可以說有了機電一體化現在的發展，才有了電力系統如今的狀態，在未來，隨著科技的發展機電一體化在電力系統中的應用將越來越多，而電力系統的發展也將越來越成熟。

參考文獻

[1] 章浩，張西良，周士沖，機電一體化技術的發展與應用，農機化研究，2006 [2] 袁中凡，機電一體化技術，北京電子工業出版社，2006 [3] 王中杰，余章雄，智能控制綜述，基礎自動化，1998 [4] 姚伯威，呂強，機電一體化原理及應用，國防工業出版社，2005 [5] 徐航，機電一體化技術基礎，北京理工大學出版社，2010

第二篇：機電一體化技術在工程機械中的應用

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機電一體化技術在工程機械中的應用

摘要

在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。現代工程施工中,工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可以直接影響到施工工藝的好壞,而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。在工程機械中的應用越來越廣泛。

關鍵詞：機電一體化 技術 工程機械 應用 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

目錄

前言 ????????????????????????????????????? 1

一、機電一體化概要???????????????????????????? 2（1）機電一體化的發展階段??????????????????????? 3（2）工程機械核心技術——機電一體化 ??????????????? 4

二、現代工程機械技術 ?????????????????????????? 5（1）工程機械系統的基本結構 ?????????????????????

1、機械本體 ??????????????????????????????.2、動力部分 ??????????????????????????????

3、測試傳感部分 ???????????????????????????.4、執行機構 ??????????????????????????????

5、驅動部分 ??????????????????????????????

6、控制及信息處理單元 ???????????????????????（2）工程機械的系統功能 ???????????????????????

1、電子監控、自動報警及故障自診 ????????????????

2、節能降耗,提高生產率 ??????????????????????

3、柴油機的控制 ???????????????????????????

4、提高作業精度 ??????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

5、作業過程的自動化或半自動化 ?????????????????

6、其他應用 ?????????????????????????????

三、機電一體化在工程機械中的應用 ????????????????（1）機電一體化和工程機械的關系 ?????????????????（2）機電一體化對工程機械功能的改進 ??????????????

四、結束語 ??????????????????????????????? 參考文獻

???????????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

前言

機電一體化又稱機械電子學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從上世紀70 年代中期開始在國外工程機械上得到應用。80 年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了工程機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在工程機械上的應用,從根本上改變了工程機械的面貌,極大促進了產品性能的提高,使工程機械進入了一個全新的發展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統目前在國外工程機械上的應用已相當普及,并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發展方向。

一、機電一體化概要（1）機電一體化的發展階段

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

一體化技術和產品給以很大的關注和支持,20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入了深入發展時期。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展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。

機電一體化產品和技術可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術是這三者的共同技術。模塊化技術可以減少產品的開發和生產成本，提高不同產品間的零部件通用化程度，提高產品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。融合機械、電子和軟件三大部分的機電一體化模塊代表了未來產品的發展方向，具有高度自主性、良好的協調性和自組織性的特點。總之，模塊化設計與制造是機電一體化系統的基本方法和發展趨勢。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子（MEMS）技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。

機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。早期的自動化技術主要是借助凸輪、機械機構等實現的,這一時期的自動化實際上是機械自動化;隨著電子技術的發展,凸輪、機械機構逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關等機構所取代,實現了電氣自動化,機械機構大大簡化,自動化水沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

平大為提高;機電一體化則是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要,也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科,其發展歷程可分為四個階段:

1、數控機床的問世是機電一體化發展的開始。

2、微電子技術為機電一體化帶來勃勃生機。

3、可編程序控制器的發展為機電一體化提供了堅強基礎。

4、激光技術、模糊技術、信息技術使機電一體化躍上新臺階。（2）工程機械核心技術——機電一體化

1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5、傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6、伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、現代工程機械技術

（1）工程機械系統的基本結構

1、機械本體

系統所有功能元素的機械支持結構，包括機身、框架、機械聯接等。機械本體要在結構、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面適應產品高效、多功能、可靠和節能、小型輕量等要求。

2、動力部分

按照系統控制要求，為系統提供能量和動力，用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出

3、測試傳感部分 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

對系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別信號，傳輸到信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

4、執行機構

根據控制信息和指令，完成要求的動作。執行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構。

5、驅動部分

在控制信息作用下提供動力，驅動各種執行機構完成各種動作和功能。一方面要求驅動的高效率和快速響應特征，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環境的適應性和可靠性；另一方面，由于幾何尺寸的限制，動作范圍狹窄，還需考慮維修及標準化。

6、控制及信息處理單元

將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進行集中、儲存、分析、加工，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應指令，控制整個系統有目的地運行（2）工程機械的系統功能

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代引入機電一體化技術,使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合,可以極大地提高了工程機械的各種性能,如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性,操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及,電子控制技術已深入到工程機械的許多領域,如攤鋪機和平地機的自動找平,攤鋪機的自動供料,挖掘機的電子功率優化,柴油機的電子調速,裝載機、鏟運機變速箱的自動控制,工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高,電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。

現代工程施工要求工程機械具有以下性能生產效率高且能量損失小,節約能源;自動化程度高,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全,使用壽命長;具有較好的經濟性;高的技術價格比和低的制造與使用成本;操作簡單、輕便、勞動強度低,駕駛員的工作條件好,具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修作業時間。

目前工程機械的電子控制系統主要實現如下功能:

1、電子監控、自動報警及故障自診

即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態監控,工作中一旦出現異常現象,能自動報警并準確地指出故障的部位,從而改善駕駛員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。

2、節能降耗,提高生產率 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

傳統工程機械的能量利用率較低,例如液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程機械的發展必須著眼于節能。日本小松公司挖掘機采用新型節能控制器,具有良好的節能效果,燃料可節省23 %;日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統,通過對發動機和泵的綜合控制,使功率的利用率可達98 % ,同時生產率也大大提高。

3、柴油機的控制

采用電子調速器,電子油門控制裝置,自動停機裝置,自動升溫控制裝置等。

4、提高作業精度

為保證成品料的作業精度,現代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統,并使稱量過程實現了自動化。自動找平系統的應用,使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統,使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節,進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制,不僅提高了作業精度和作業效率,而且也減輕了操作人員的勞動強度。

5、作業過程的自動化或半自動化

工程機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產率,并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響,例如,日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統,操作者在控制板上設定好鏟沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

斗運動軌跡的形狀后,微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號,自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動,實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘,使挖掘作業實現了自動化。

6、其他應用

一些國外生產的推土機、裝載機、鏟運機等有了電子控制的自動變速器,其能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系統的傳動比,這不僅充分利用了發動機的功率,提高了燃油經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度。為有效地防止翻車和斷臂事故,提高作業的安全性,現代起重機上廣泛地采用了電子控制的力矩限制器。為實現無人駕駛,使工程機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,某些國外工程機械上設置了無線遙控裝置。

電子系統的可靠性是現代工程機械非常重要的一項性能指標。由于工程機械一般露天作業,其直接受到烈日暴曬、雨霧、強風、塵埃等的侵襲,此外還受到強烈的振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子控制系統應滿足:能在-40～80 ℃的環境溫度下可靠、穩定地工作;抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,較好的耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。

三、機電一體化在工程機械中的應用（1）機電一體化和工程機械的關系

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合, 可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置(系統)在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域, 如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，拌利設備稱重計量過程的自動控制,挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高，電子（微機）控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜。（2）機電一體化對工程機械功能的改進

在工程機械上運用傳感器技術是當前機電一體化技術最主要的技術手段和特征，傳感器技術是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統的功能；其水平越高，系統的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數進行及時準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統控制的信息就無法獲得，進而使整個系統就無法正常有效的工作。

我國傳感器的研究主要集中在專業研究所和大學，始于20世紀80年代，與國外先進技術相比，我們還有較大差距，主要表現在： 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

1、先進的計算、模擬和設計方法；

2、先進的微機械加工技術與設備；

3、先進的封裝技術與設備；

4、可靠性技術研究等方面。因此，必須加強技術研究和引進先進設備以提高整體水平。

傳感器技術今后的發展方向可有幾方面：

1、加速開發新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。

2、向高精度發展：研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產自動化的可靠性。

3、向微型化發展：通過發展新的材料及加工技術實現傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

4、向微功耗及無源化發展：傳感器一般都是非電量向電量的轉化，工作時離不開電源，開發微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發展方向。

5、向智能化數字化發展：隨著現代化的發展，傳感器的功能已突破傳統的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0-10mV），而是經過微電腦處理好后的數字信號，有點甚至帶有控制功能，即智能傳感器。沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

四、結束語

機電一體化的出現不是隨機出現的，而是一個時代的產物，文中敘述的這些發展方向是科技發展到一定階段的必然要求，更是一個必然結果。目前，因為科學技術的限制，其與一些相關技術的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，因為它既是多項科學技術發展的結晶，又極大地推動了不同學科的交叉與滲透，其發展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術力量。隨著科技的發展和電子技術的成熟和廣泛應用,機電一體化產品在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面發揮著越來越重要的作用。機電一體化是許多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻

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第三篇：機電一體化技術在智能制造中的應用

機電一體化技術在智能制造中的應用

【摘要】機電一體化技術已經成為了我國工業發展過程中的一種強勁動力。機電一體化技術屬于綜合性的技術，它融合了電子、計算機、機械以及信息技術的優勢，將生產設備進行有機的組合，利用信息設備對其進行控制，大幅度提升工業企業的生產效率。在智能制造過程中使用和發展機電一體化技術將是智能制造發展的大方向，在智能制造過程中，加強機電一體化技術的使用對于提升企業的生產能力，提升產品質量以及提升產品的科技含量具有重要意義。

【關鍵詞】機電一體化 智能制造 應用

隨著科學技術的不斷進步，機電一體化也得到了快速的發展，并且其生產應用范圍逐步擴大，機電一體化技術已經成為工業化發展的動力。機電一體化技術實現了電子與機械的緊密結合，從而實現了對機械設備的智能化控制和管理，這也是智能制造的構成基礎。在實際的生產制造中，智能制造基本上包含兩方面的內容，一是智能制造系統，另一個是智能制造技術。智能制造已經成為社會工業化發展的主體，使工業生產更加的智能化、人性化，可以準確控制生產過程。而智能制造的發展離不開機電一體化技術，加強機電一體化技術在智能制造中的研究具有重要的現實意義。

一、智能制造概述

從目前的社會發展來看是，智能制造主要包含兩方面的內容：一是智能制造技術（IMT）。主要指的是，技術人員借助計算機模擬系統，從而實現對某一系統的分析、決策等，節省了大量的人力和物力，研究人員只需通過計算機系統就可以實現系統的分析，有效保證了研發的可靠性，同時也保證了生產的實效性。二是智能制造系統（IMS）。可以簡單地理解為人機一體化智能系統，由智能機器人和人類專家共同組成。它在應用的過程中，以計算機為主要工具，借助人類專家進行分析、構思以及決策等智能活動，代替制造工程中人力腦力活動。智能制造系統是智能制造技術的延伸，是集網絡化、自動化技術于一體的制造系統，使整個子系統實現智能化運轉。

二、機電一體化技術的發展現狀

機電一體化技術是電子技術和機械技術的集合。機電一體化技術在20世紀60年代初步形成，這種技術的出現是為了滿足工業生產的需要，在發展的最初階段是通過電子手段對機械設備進行控制，提升企業的生產效率。最初的機電一體化技術十分簡單，技術含量也不高，智能適用于簡單小型設備的生產。經過幾十年的發展，機電一體化技術已經逐步的融合了計算機技術的精華和微處理技術的精髓，尤其是進入21世紀以來，機電一體化技術又和信息技術以及電子技術等高新技術融合，模擬人腦對生產過程進行分析和判斷，使生產逐步的智能化。

目前，隨著經濟全球化進程的不斷推進，工業生產已經不僅僅局限于某個區域，而是就地取材，遍布世界的各個角落，因此，機電一體化技術也有了新的含義，遠程控制技術以及遠程監視技術也在漸漸的被應用到機電一體化技術中來，機電一體化技術的發展是隨著科學技術的發展和生產的需要而不斷發展的，機電一體化技術有著廣闊的發展空間。機電一體化技術的發展也勢必會使企業打破自有的生產模式，逐步的實現模塊化集成機電生產，統一機電產品的部分標準，規范生產過程，提升產品質量。

三、機電一體化技術在企業智能制造中的發展與應用

智能制造技術隨著生產的需要發展迅速，并在短短的十幾年問廣泛的應用到絕大多數的工業生產當中來。當前，機電一體化技術正在逐步的和智能制造技術進行結合，用以滿足多樣化的工業企業的生產需要，同時兩種技術的有機結合也為兩者的發展提供了更為廣闊的發展空間。機電一體化技術在智能制造中的逐步應用必然會應用到一些核心的技術。傳感技術就是其中的核心技術之一，傳感技術如若應用到智能生產當中來必須要保證其準確性和靈敏性，并且保證傳感器不被目標信號以外的其他信號所干擾，單純的傳感器是不行的，還要建立相應的傳感器網絡系統，傳感器用于目標信號的收集，無線傳感器網絡實現信息的傳輸，通過計算機收集的信息進行分析和處理，最終達到對于整個生產過程的控制。就目前生產制造而言，主要采用的是非接觸性的檢測手段以及光纖電纜傳感器，采用統一且標準化的接口，將設計的難度適當降低，主要開發成本較低的串行接口。

機械制造在國民經濟中占有重要的地位，同時機械制造對于國家農業和工業的發展有著重要的意義，在我國，數控領域最早將機電一體化技術應用到智能制造中來，數控生產對于智能控制的要求非常高，其中還要涉及到模擬、信息處理等多種技術，在生產過程中，智能控制技術能夠對無法進行建立模型的環節以及模糊的信心?M行處理，優化整個生產過程的管理和控制。目前的數控機床主要采用多CPU和總主線的結構形式，通過在線診斷以及模糊智能控制技術，采用大型的儲存設備、提升數控能力，提供二維和三維的仿真動態畫面，對整個生產的過程實現多過程和多通道的控制。

自動機械和自動生產線也在智能制造中得到了很好的應用，其使用人機界面控制裝置、光電控制系統以及可編程序控制裝置等。機電一體化技術在智能制造中的極高體現表現為工業機器人的使用，工業機器人綜合了人工智能、遙感技術、通訊技術、仿生學技術等，它可以對生產信息記性獲取、識別和處理，工業機器人在目前工業生產中發揮著不可替代的作用。

四、結束語

綜上所述，智能制造是工業生產行業的主要發展趨勢，實現了工業生產的自動化、智能化管理，有效提升了工業生產效率和產品質量，為企業創造更多的經濟效益和社會價值。機電一體化是智能制造實現的重要技術條件，其運用水平也直接關系到智能制造功能的實現。因此一定要注重機電一體化技術在智能制造中的應用，促進智能制造更好的發展。

第四篇：機電一體化技術在辦公自動化設備中的應用

摘 要

機電一體化這種復合化技術的“乘法效應”使機電一體化產品的前景變得十分寬廣，機電一體化技術在社會生產和生活中顯現出了巨大的優越性，帶給人類社會的不僅僅是生產力水平的提高，它深刻的影響到人類生活的各各方面，帶給人們一個全新的社會。但目前，現代化的辦公環境越來越規范、空間越來越有限，原來功能單一和處理速度較低的傳統辦公設備卻越來越難以適應現代化的辦公信息處理的要求，這就需要開發出新的適應現代化辦公需求的設備。

關鍵詞：機電一體化技術；辦公自動化；計算機技術

目 錄

第一章 緒論............................................1 1.1課題研究的背景和意義...........................................1 1.2本課題研究的主要內容...........................................1 第二章 機電一體化技術概念以及發展狀況..................0 2.1機電一體化技術的概念及其應用...................................0 2.2機電一體化的發展歷程...........................................1 2.3機電一體化的發展趨勢...........................................1 2.4機電一體化技術的發展任務.......................................2 第三章 辦公自動化概念以及發展狀況.......................3 3.1現代辦公自動化的含義...........................................3 3.2 OA的發展.....................................................3 3.3發展OA的意義..................................................4 第四章 機電一體化和辦公自動化設備以及關系...............5 4.1辦公自動化設備.................................................5 4.2計算機與機電一體化技關系.......................................5 第五章 機電一體化技術在辦公自動化設備中應用的前景........7 5.1 辦公自動化設備的人性化需求.....................................7 5.2 機電一體化技術在辦公自動化設備中的應用前景.....................7 第六章 結論與展望.......................................8 答 謝 辭..............................................9 參考文獻...............................................10

第一章 緒論

1.1課題研究的背景和意義

辦公自動化（Office Automation，簡稱OA）是指利用計算機技術、通信技術、系統科學、管理科學等先進的科學技術，不斷使人們的部分辦公業務活動物化于人以外的各種現代化的辦公設備中，最大限度地提高辦公效率和改進辦公質量，改善辦公環境和條件，縮短辦公周期，并利用科學的管理方法，借助于各種先進技術，輔助決策，提高管理和決策的科學化水平，以實現辦公活動的科學化和自動化。辦公自動化在行政機關、企事業單位工作中已被廣泛的應用。它改變過去復雜、低效的手工辦公方式，為科學管理和決策服務，從而達到提高辦公效率的目的。目前，現代化的辦公環境越來越規范、空間越來越有限，原來功能單一和處理速度較低的傳統辦公設備卻越來越難以適應現代化的辦公信息處理的要求。這就需要開發出新的適應現代化辦公需求的設備，往著辦公的綜合化、智能化、人性化、可移動辦公等方向發展。

隨著科技，經濟及社會的不斷發展與進步，機電一體化技術應用廣泛，機電一體化產品已經遍及人們日常生活和國民經濟的各個領域。機電一體化技術在辦公自動化設備中的應用的重要性日漸突出，引起了人們的普遍重視。機電一體化技術在辦公自動化的設備中的應用使得辦公自動化的設備越來越先進，品種越來越多，功能越來越強，性能也越來越高，這為實現辦公自動化和無紙辦公創造了必要的條件，從而降低企業的成本，提高企業的效益。

1.2本課題研究的主要內容

1．闡述機電一體化技術的發展歷程以及發展趨勢 2．介紹辦公自動化的發展趨勢以及辦公設備的人性化 3．將機電一體化技術與辦公自動化的需求相結合 4．展望機電一體化技術在辦公自動化設備中應用 第二章 機電一體化技術概念以及發展狀況

2.1機電一體化技術的概念及其應用

機電一體化技術在自動化領域中應用甚廣，現代的自動化技術都離不開電，電與機械密切相連。從硬件和軟件兩個方面加以分析，硬件包括主機（機械本體）、傳感系統、控制系統、執行機構和接口等；軟件是按人的意志編成的計算機程序，通過信息使硬件更好地發揮作用。研制這些硬件和軟件的技術統稱為機電一體化技術。2.1.1機電一體化的硬件技術

（1）主機技術（即機械技術）

首先，應從設計上加以提高，如采用新材料，改進結構，提高剛性，減輕重量，實現模塊（組件）化、通用化、系列化和標準化，確保系統整體的可靠性。其次，要考慮制造工藝問題，如選定適當的加工設備，制造合理的工藝裝備，制定先進的工藝規程和按科學方法制訂生產計劃進行生產管理等。(2)傳感器技術

可根據用途分為檢測系統自身的內部信息傳感技術和檢測對象的外部信息傳感技術兩類。信息傳感方式有光、電、流體和機械等。（3）控制技術(主要指信息處理技術)機電一體化與微電子學的進步和信息處理設備的普及是分不開的，要進一步提高機電一體化水平就必須提高信息處理設備的功能及可靠性，其中包括模/數或數/模轉換的可靠性，分時處理輸入輸出的可靠性和抗干擾性等。（4）驅動技術

驅動方式根據不同的動力源可分為液壓、氣動和電動3種。液壓與氣動的驅動系統較為復雜，包括泵、閥、油缸（氣缸）、過濾器和管路等。現在應用較廣的是電動驅動機構。（5）接口

接口是一種連接設備，包括許多信息傳輸線及邏輯控制電路。接口設備的優劣關系著被連接設備發揮作用的程度。因此，接口技術是機電一體化中較為突出的問題。機、電兩部分的相互結合必須靠接口來實現。2.1.2機電一體化軟件技術

軟件技術就比較復雜了，它是人類智能和經驗的具體表現，也是利用硬件的有效手段。軟件一般叫做“程序系統”或“軟設備”，是實現計算機自動控制、提高計算機使用效率、擴大計算機功能的程序的總稱。凡是程序設計均可稱之為軟件工程。一般將軟件分為系統程序和應用程序系統兩大部分。系統程序包括程序設計語言、編譯程序及操作系統；而應用程序系統則包括專用程序語言及程序庫、計算機輔助設計等。一項重要的工作是推行軟件標準化，使之具有互換性和通用性。其中包括了程序標準化、模塊化和各種程序的固件化。數據庫的建立、作業描述語言的開發、語言理解或文字理解等軟件問題也是十分重要的。

2.1.3軟件和硬件的關系

軟件和硬件的關系十分密切，正如車身與車輪的關系一樣，必須協調發展。2.1.4機電一體化技術涉及的學科領域

機電一體化技術涉及的科學領域十分廣泛。機械技術包括機構學、機械加工、精密技術、液壓、氣動技術、系統技術；共性技術包括傳感器技術、控制論及控制技術（伺服技術、順序控制、計算機控制）等。2.1.5機電一體化技術的應用

利用機電一體化技術制造出來的產品被稱為機電一體化產品。機電一體化產品多種多樣，現已發展到機群或系統，并已向自動化車間或工廠發展，現今工廠自動化、辦公室自動化、家庭自動化的“三A”革命也離不開機電一體化產品。

2.2機電一體化的發展歷程

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。80年代，信息技術嶄露頭角。微機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引人了飛行器系統后，使機械一電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進人了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新領域。進人90年代，通信技術進人了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。

2.3機電一體化的發展趨勢

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。縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，未來機電一體化將朝著光機電一體化、機電微型化、網絡模塊化、仿生物系統化方向發展。

2.4機電一體化技術的發展任務

更加廣泛的學習電工技術、電子技術、電氣CAD、機械制圖、機械原理、機械CAD/CAM、材料科學、計算機語言與程序設計、微型計算機(含單片機)原理及應用、公差與技術測量、電氣控制、機械制造基礎、自動控制系統、數控加工技術、數控機床與數控系統，還得進行必要的實驗和實習訓練:如電工技術、電子技術、上機操作，機械CAD/CAM軟件應用(上機操作)、微機、電氣控制、自動控制系統、技術測量(含公差)，鉗工實習、車工實習、電工實習、電子實習、生產實習等，學會最基本的儀表操作、數控車床加工與編程、和網絡技術應用等。并且能活學活用，有機地把這些專業融合在一起，發現其中的必然聯系。

第三章 辦公自動化概念以及發展狀況

3.1現代辦公自動化的含義

辦公自動化(Office Automation，簡稱OA）是將現代化辦公和計算機網絡功能結合起來的一種新型的辦公方式。辦公自動化的內涵和外延IT隨著信息技術和機電一體化技術的迅猛發展而不斷擴展和豐富多彩。

3.2 OA的發展

3.2.1 OA的發展歷程

我國OA起源于20世紀70年代，迄今已有30多年的發展歷程，辦公自動化大致可劃分為四個發展階段：

第一階段：以復印機、個人計算機的出現和使用為主，還停留在沒有聯網的年代。OA系統國外以微軟公司的Microsoft Office和IBM公司的辦公套件Louts 1-2-3為代表，國內以金山公司的WPS、CCED為代表。其文檔處理能力較差、協作型工作處理能力和企業級信息集成能力較差。由于計算機以個人辦公為主，各部門計算機之間缺乏信息溝通和共享的渠道，因此信息處于高度孤立狀態。

第二階段：以個人計算機的大量普及和聯網技術的成熟為依托，企業建立了Intranet內部網絡，以一些基于C/S（Client/Server，客戶端/服務器）結構的公司內部信息管理軟件為代表，但沒有功能良好的應用系統支持協同工作，仍然是以個人辦公為主，信息依舊比較孤立。

第三階段：網絡互聯網技術和協同辦公技術趨于成熟，以網絡為中心，以工作流為主要存儲和處理對象，實現了工作流程自動化，讓群體協同工作成為可能，打破了第一代OA系統中的信息孤立狀態。除個人辦公軟件外，IBM公司LotusDomino和微軟公司Exchange群件技術逐步引入，以開通企業網站、實施ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計劃）和CRM（Customer Relationship Management，客戶關系管理）為主。該階段難以實現異地辦公，企業資源無法延展，系統開發和使用復雜，投資昂貴，推廣困難。

第四階段：國內認為OA是以知識管理為核心的新一代辦公自動化系統，而國外目前很少使用OA這個概念，而多以門戶（Portal）和平臺（Platform）為主。該階段的企業OA系統是集信息處理、業務流程和知識管理為一體的新型應用系統，能夠體現“知識管理”的核心理念。通俗地講，知識管理是指在恰當的時間，將正確的知識傳給合適的人，讓他們采取最恰當的行動，以避免重復錯誤和重復工作，從而提高企業整體辦公效率。

3.2.2 OA的發展現狀

目前在我國，辦公自動化尚未完全社會化，在相當長的一個階段，電子文件和紙質文件將長期并存，國內OA廠商雖然大大小小有幾十家，但就目前市場而言，還有許多地方差強人意。具體表現在開發商水平參差不齊，部分軟件產品質量不高，對OA的理解起點不高，導致OA系統與其它系統集成度差，售后服務差。而國內企業的OA程度

大多處在第二、第三階段，且分布很不均勻，少數一流企業的OA程度很高，可以為高層決策提供支持，但絕大多數企業信息化程度很低，且企業信息化水平和普及程度因行業、地區經濟發展水平而存在很大差異。3.2.3 OA的發展趨勢

未來的OA會呈現出以下幾個明顯的特點：

（1）綜合化和智能化。未來的企業OA系統將同企業其它信息資源有效地融為一體，更為智能地為企業決策提供依據。

（2）以“知識管理”為核心。知識管理是一種全新的經營管理模式，它實際上是一種信息化應用系統，以企業網絡和信息系統為基礎，幫助企業發現和組織已經獲取的信息，定位于擁有專門技能的人，通過協作和企業培訓傳遞這些知識，讓整個組織能有效地利用知識，建立知識門戶和快速響應系統。

（3）移動辦公。隨著計算與通信融合和移動通訊的發展，移動辦公的時代正在來臨。移動辦公是基于移動通信平臺開發出來的現代電子辦公系統。為適應企業異地辦公和隨時隨地辦公，未來企業OA系統將會具備移動辦公的特性。

（4）用SOA（service-oriented architecture，面向服務的體系架構）標準。SOA是一種用于構建分布式系統的方法，它允許企業在其應用程序開發過程中把精力集中于業務流程，而先不去關注有關集成或應用程序底層實現問題，與目前流行的構建業務架構平臺有相同的思想，即“業務導向、技術無關”。業務導向是指在開發一個業務系統時工作重心放在用戶的業務需求上，在此基礎上能夠在業務架構平臺上迅速搭建出成熟的業務模型；技術無關是指把底層技術與具體業務模塊進行徹底的分離，因此企業信息化過程中可以把主要精力放在對業務的理解和構建上，而無需關注具體的實現手段。同樣，基于SOA的企業應用系統會反映出與業務模型的緊密結合。

（5）人性化。隨著企業OA功能的不斷擴展，使用隨之會越復雜。同時各企業內部情況各異，業務與需求也不盡相同。因此就要求OA系統必須遵循人性化設計，能夠根據不同的用戶需求進行功能組合，將合適的功能放在合適的位置給合適的員工訪問，實現真正的人本管理。

3.3發展OA的意義

在人類發展的歷史長河中，只有不斷地創新才能獲得不斷地進步，當新的思想、體制、工具等取代了舊的一切時，人類社會才能得到發展，這是社會發展的必然趨勢。因此，企業必須打破舊有的、故步自封的觀念，以發展的眼光不斷研究和接受新事物，才能獲得企業的創新和發展。實施辦公自動化能夠使企業更好地運用網絡資源，實現信息共享，促進內部資源的交流，實現日常管理工作的無紙化辦公，提高辦事效率，降低企業成本，為將來進一步的網絡化營銷、網絡化服務打下基礎。其目標是以確保系統實用、可靠、先進為原則，構造企業級通信平臺，實現電子郵件管理；建立以信息流轉為核心的辦公自動化系統；結合公共信息管理、個人事務管理以及檔案管理，在統一工作桌面下實現企業級信息共享，建立業務流程自動化、圖文傳遞電子化、文檔一體化等的辦公自動化系統，最終提高企業工作效率和管理水平，增強企業的競爭力；還可借助于互聯網技術，把企業的有關信息對內對外進行實時發布，以提高企業形象和知名度，增強企業的凝聚力。而且，實施辦公自動化能夠在企業中營造一種爭先創優、吐故納新的工作氛圍，對企業的發展也是一種很好地促進。因此，實施好辦公自動化對企業的長遠發展能夠起到至關重要的作用。

第四章 機電一體化和辦公自動化設備以及關系

4.1辦公自動化設備

辦公自動化設備包含兩方面：一是硬件設備、二是軟件系統。4.1.1硬件部分

辦公自動化設備的硬件部分：以計算機為主，打印機、復印機、傳真機、掃描儀、投影機、光盤刻錄機、數碼相機、移動硬盤、U盤為輔助工具。4.1.2軟件部分

辦公自動化設備的軟件部分：電腦操作系統、文字處理軟件、圖片處理軟件、影音處理軟件、表格和數據處理軟件、聊天軟件、保密軟件、網絡硬盤和一些控制軟件等等。

4.2計算機與機電一體化技關系

4.2.1計算機技術對機電一體化發展的推動過程

機電一體化是多種高新技術結合的產物,它是在信息論、控制論和系統論的基礎上,在計算機、傳感器和軟件技術三者的支撐下發展起來的。機電一體化技術不僅僅局限于機械和電子技術的結合,而且結合檢測傳感技術、信息處理技術、自控技術、伺服驅動技術、精密機械技術、計算機技術和系統總體技術等多種技術為一體的交叉學科與綜合技術。以微電子技術和計算機技術為龍頭的信息處理技術是使機電一體化產品具有自動化、數字化和智能化的關鍵所在。這為發展更高層次的自動化辦公提供了條件。4.2.2機電一體化與計算機技術結合的表現

機電一體化是一門以機械、電子、計算機為主的多學科交叉、滲透的邊緣學科，發展的過程是結合的過程。結合作為發展的動力，是一個制造的過程。由于它的制造性將機、電、信息、控制等各種相關技術融合貫通，揚長避短，實現了系統整體優化的效果，產生了多種多樣的機電一體化的產品和系統，促使該領域不斷拓展。其集中表現在兩個方面：一是以功能為線索、機電一體化產品或系統是在傳統的機械的基礎上實現了計算機控制的自動化機械，一個完整的機電一體化系統由5個本質上不同的基本功能要素組成:即由動力、機構、執行器、計算機和傳感器。5個要素組成一個完整的機電一體化系統。二是以機電為基礎，從機電一體化的5個功能要素來講，可以清楚地發現，除計算機的功能要素外，其它要素都是以機電為基礎的。這也是符合機電一體化產生和發展的背景。動力模塊通過機電結構實現了電信號到機械信號的轉變，傳感器模塊通過機電結構實現了外界信號轉換為電信號的途徑，計算機模塊在輸入電信號中加入了新的信息，從而實現了信息的增值，并輸出了新的電信號。因此結合的功能要素是以機電為基礎的，以電介質為結合過程的公共界面。

4.2.3計算機技術與機電一體化技術結合的特點

由此可見，機電一體化結合的本質就是信息結合，它通過在機電一體化系統中結合各種信息處理技術實現處理信息種類和數目的增多，從而實現復雜的或新的功能要求。從信息論的角度講，并非信源天然就能與信道的性質相匹配，而是采取一系列措施來實現這種匹配。現代信息技術中需要用的信息傳遞系統是電信系統，因而，要把一切事物的“運動方式”通過電信系統傳遞到對方。首先要把電參量變化來表示這種“運動狀態和方式”把原事物產生的信息映射為電信號即把非電量轉換為電的參量變化，通過電界面的典型結合技術有機電結合、光電結合、硬件結合等。4.2.4計算機與機電一體化結合發展的方向

機電一體化技術是一種新興的綜合性的高新技術,它是把電子器件的信息處理和控制功能“揉合”到機械裝置之中,是在信息論、控制論和系統論的基礎上建立起來的應用技術；由于機電一體化技術正在不斷發展,要從系統工程的角度了解機電一體化的本質。機電一體化系統,像人體構成一樣,具有機械本體部分、動力部分、傳感部分、驅動部分、執行部分、控制和信息處理部分等基本結構要素。各基本結構要素之間靠“接口”聯接,接口性能的優劣是影響機電一體化系統性能好壞的決定性因素；機電一體化技術是一門邊緣學科,是在許多相關技術發展的基礎上發展起來的,其共性關鍵技術是機械技術、計算機與信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術和系統總技術。其中集成電路技術、計算機技術和通訊技術是機電一體化的核心技術。

機電一體化技術的發展和推廣應用,是當今世界工業技術和產品開發的主要趨勢,在激烈的國際政治、軍事、經濟競爭中具有舉足輕重的作用,受到世界各國的極大重視。我國與發達國家相比,雖然在工業技術和產品水平上有一定的差距,但是我國有廣闊的機電一體化應用開拓領域和技術產品潛在市場,通過統籌兼顧,全盤規劃、制定正確的發展戰略,適當在財力、物力特別是智力上投資,提高工程技術人員的機電一體化意識和技術水平,我國的機電一體化技術革命一定會得到蓬勃發展。

第五章 機電一體化技術在辦公自動化設備中應用的前景

5.1 辦公自動化設備的人性化需求

隨著科技的發展現在的辦公自動化設備已經不能滿足于企業和社會發展的需要，這就需要用新的辦公自動化設備來完成，未來的辦公自動化設備應該是更多的傾向于自動化、人性化、微型化、移動型，但開發未來型的辦公自動化設備必定需要光機電一體化技術的支持，將激光技術、微電子技術、計算機技術、信息技術與機械技術結合而成的綜合性高技術應用于開發新的辦公自動化設備，有可能將仿生物技術引用到未來辦公自動化設備的開發中，從而提高辦公自動化的水平即無人化。

5.2 機電一體化技術在辦公自動化設備中的應用前景

機電一體化技術特別是其光電技術和微型計算機在辦公自動化設備中都是不可缺少技術支撐，這些技術在辦公自動化設備中的應用催化了新一輪辦自動化設備的革新，以確保辦公自動化系統實用、可靠、先進，實現企業級信息共享，最終提高企業工作效率和管理水平，增強企業的競爭力和凝聚力。促進企業又好又快發展。

為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：一層是如何賦予機電一體化產品人類智能、情感、人性等等，特別是對辦公機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品，從而使得辦公自動化設備服務的智能化、人性化。

第六章 結論與展望

實踐是檢驗真理的唯一標準，當然也是檢驗學習成果的標準。在經過一段時間的學習之后，我們需要了解自己的所學應該如何應用在實踐中，因為任何知識都源于實踐，歸于實踐，所以要將所學的知識在實踐中來檢驗。很多事情看起來是很簡單的問題，但實際做起來去會發現有許多奧妙！這是因為其中蘊含著許多科學的問題，運用科學的方法去解決問題。

隨著機電一體化技術的不斷發展我們將迎來了光機電一體化的革新時代他將推動著整個社會的進步，特別是在辦公自動化領域的應用。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在辦公自動化設備中恰當地引入光機電技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益，從而造福于人民，有利于國家。同時機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，機電一體化的出現是許多科學技術發展的結晶并且隨著科學技術的發展機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，對人類社會的進步的推動力也將越來越大，呈現在我們眼前的必然是一個全新的世界。

答 謝 辭

在畢業之際寫出了這些話，是因為我感覺到了學校生活的離我而去，感覺到了社會會給我壓力和阻力，歷時一個月的畢業論文設計也接近尾聲，在畢業論文設計的過程中很多人給了我很大的幫助。

首先要感謝老師對我的關心和教導，在論文的書寫過程中是老師給了我細心周到的講解，在忙于工作的同時是老師給了我很大的幫助，從老師身上，我不僅學到了科研的方法，更重要的是學會了如何做人，使我明白了許多待人接物與為人處世的道理，使我知道要認真對待每一天。在此謹向老師致以崇高的敬意和深深的感謝!

參考文獻

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第五篇：機電一體化技術在煤礦中的應用

機電一體化技術在煤礦中的應用

摘要 ····································· 1 前言 ····································· 2 第一章、機電一體化技術的概述 ························· 3 第二章、機電一體化技術的發展歷程和趨勢 ···················· 4 第三章、機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義 ·············· 5 3.1 提高勞動效率 ······························ 5 3.2 提高了勞動安全保障 ··························· 5 3.3 增加了經濟效益和礦工的勞動收入 ····················· 5 第四章機電一體化技術在煤礦中的應用 ······················ 6 4.1 機電一體化技術在采煤機中的應用 ····················· 6 4.2 機電一體化技術在提升機中的應用 ····················· 6 4.3 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用 ··················· 6 4.4 其他 ·································· 6 第五章 機電一體化技術發展趨勢 ························· 8 5.1 光機電一體化方向 ···························· 8 5.2 柔性化方向 ······························· 8 5.3 智能化方向 ······························· 8 5.4 仿生物系統化方向 ···························· 8 5.5 微型化方向 ······························· 8 結論 ····································· 10 致謝 ····································· 11 參考文獻 ··································· 12

摘 要

本文對機電一體化技術進行了概述, 簡要介紹了機電一體化技術的發展歷程和趨勢, 論述了機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義, 重點介紹了機電一體化技術在煤礦生產中的應用。

關鍵詞:煤礦 機電一體化 意義 應用

引 言

由于現代科學技術的不斷發展，簡單的機械已無法繼續滿足工業的生產，在這種需求下，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域朝著微電子技術和計算機技術等高科技領域迅速發展，逐漸演化為一新名詞——機電一體化。這項綜合技術使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

第一章、機電一體化技術的概述

“ 機電一體化”(Mechatronics)是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技術。機電一體化是在機械的主功能、動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術,將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來,相互滲透,相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純地利用電子技術來簡化或替代機械,更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。

機電一體化技術具有下述優勢:提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能,大大簡化了操作步驟并且簡單、方便;適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于不同的場合和領域,應變能力強,很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度;具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能,它的它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施,使工作恢復正常。第二章、機電一體化技術的發展歷程和趨勢

機電一體化技術經歷了四個發展階段:準備階段,計算機的出現標準著機電一體化技術的產生。上個世紀六十年代,日本首先提出這個名詞,但是限于當時的技術水平,該技術無法得到廣泛的推廣和應用;起步階段,信息技術,微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實,在這一時期,機電一體化的影響不斷擴大,并取得了較大發展;發展時期,進入八十年代,機電一體化技術已為全世界學者所囑目,機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現;蓬勃發展時期,九十年代至今,各種新技術出現并取得突破性的發展,日新月異的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。

我國制造的機電一體化產品都具有智能化、程序化、信息化的特點,以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點,機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度,提高了生產力水平,創造了巨大的經濟和社會效益。然而,我國的機電一體化技術與發達國家相比差距還很大,其未來的發展趨勢是:

開發有自主知識產權的核心技術,研究具有自主知識產權的核心裝置;增加產品的通信功能,以適應綜合自動化的需要;開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等;機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。第三章、機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義

3.1 提高勞動效率

機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變,大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業模式,明顯降低了工人的勞動強度,大幅提升了勞動生產率,極大地提高了勞動效率。

3.2 提高了勞動安全保障

傳統的煤礦工作環境非常惡劣,在潮濕、充滿煤塵的環境中長時間、高負荷地工作嚴重影響到礦工的身體健康和生活質量,某些情況下還會危及到他們的人身安全。采用機電一體化設備進行煤炭的采掘、運輸、提升等,不僅可以使礦工從繁重的體力勞動中解脫出來,而且還能降低發生事故和危險的幾率,防止工傷和職業病的發生,保證了礦工的生命安全。

3.3 增加了經濟效益和礦工的勞動收入

煤礦機電一體化技術的運用使得煤炭的產量大幅提高,增加了企業的經濟效益,同樣使礦工的勞動收入有所提高,改善礦工的生活質量。煤礦企業的快速發展帶動了其它相關行業的快速發展,對地方經濟的快速發展起到積極的推動作用。

第四章機電一體化技術在煤礦中的應用

4.1 機電一體化技術在采煤機中的應用

機電一體化技術在采煤機的一個典型應用就是電牽引采煤機。它具有許多液壓牽引采煤機不具備的優勢和特點:良好的牽引特性。在采煤機前進時它可以提供牽引力,在采煤機下滑時它還可以進行發電制動;可用于大傾角煤層。牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器,可用在40°～50°傾角的煤層,而不需要其它防滑裝置;運行可靠,使用壽命長。與液壓牽引不同是電牽引采煤機除電動機的電刷和整流子有磨損外,其它元件沒有磨損,因此運行可靠,使用壽命長,維修量小;反應靈敏,動態特性好;結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構輕便簡單,只做一次轉換電能轉換為機械能,轉換效率可高達99%,而液壓采煤機的電能轉換機械能的轉換效率只有65%～70%左右。

4.2 機電一體化技術在提升機中的應用

目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備是礦井提升機,為全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機,在結構上將滾筒和驅動合二為一,大大簡化了機械結構,充分體現了機械～電力電子～計算機～自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠,采用總線方式,使電器安裝大大簡化,此外,硬件配置簡單,互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機,其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統,其性能先進、操作簡便、準確可靠。

4.3 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統的主要運輸設備,具有長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點。因此,近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術,我國帶式輸送機一般為3點驅動,對輸送機的單機長度和運量存在一定的限制。而且,輸送機的監控設備的功能、可靠性、靈敏度和壽命都與發達國家相比存在顯著的差距。

4.4 其他

煤礦機電一體化設備液壓支架則向電液控制方向發展,將計算機技術與液壓控制有機結合,實現定壓雙向鄰架或成組自動移架,避免對頂板和支架產生沖擊載荷。煤礦供電要求是供 電要可靠,質量要高,能滿足大功率設備。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小,使用壽命長的真空開關。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”,具備網絡功能,可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。

機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術,目前已經成為礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力,為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統，其構成要素或子系統之間的接口極為重要，從某種意義上說，機電一體化系統設計歸根結底就是接口設計概念設計是產品設計進程中最富創新性的階段之一，原理方案設計則是概念設計的核心，對提高產品性能、降低產品成本有決定性的影響[2]．近年來，國內外研制了一些能夠實現特定功能的功能原理解的設計知識目錄或知識庫，探索了單一功能原理解的計算機表達及智能搜索策略，研制了能對單一功能求解的試驗系統口。5]．但對多學科領域集成的機電一體化系統概念設計階段的功能原理求解，尤其是基于接口特征匹配的機電一體化系統功能原理求解的研究卻很少見到報道．本文著重探討了基于接口特征匹配的機電一體化系統功能原理求解策略和實現方法． 第五章 機電一體化技術發展趨勢

5.1 光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。引進光學技術、利用光學技術的先天優點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

5.2 柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在這種系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

5.3 智能化方向

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。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。

5.4 仿生物系統化方向

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，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有向仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段漫長的道路要走。

5.5 微型化方向

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產品時，就沒有必要再區分機械部分和控制器部分了。那時，機械 8 和電子完全可以“融合”，機體、執行結構、傳感器、CPH 等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發展方向。

結 論

隨著煤礦生產不斷向深部水平發展，對控制水平和規模的要求越來越高，從而會進一步加速機電一體化技術的發展和進步。目前各種高科技術的發展，如網絡、光纖、人工智能及生物工程等高新技術，已經滲入到機電一體化技術之中，使機電一體化產品功能更強大、性能更優越，智能化程度也越來越高。因此，采用新的機電一體化技術裝備的煤礦企業，會獲得更加顯著的技術、經濟和社會效益，循環促進、不斷發展下去。

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