第一篇：淺談機電一體化技術的主要應用及特點

淺談機電一體化技術的主要

應用領域及特點

一、應用領域

1.數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:總線式、模塊化、緊湊型的結構.近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。

a.高速化:由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。b.高精度化:數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；

c.新型復合數控機床：如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。

2.柔性制造系統(FMS)

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。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”。

二、特點

1、智能化

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。

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。

2、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。系統可以靈活組態,進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。

3、模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。

第二篇：機電一體化技術及應用.doc

第1章緒論

第一節機電一體化的定義

1、機電一體化是機電一體化技術及其產品的統稱，并把柔性制造系統（FMS）和計算機集成制造系統（CIMS）等先進制造技術的生產線和制造過程也包括在內，發展了機電一體化的含義。

2、機電一體化包括六大共性關鍵技術：精密機械技術、伺服驅動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、自動控制技術和系統總體技術。

3、名詞解釋：機電一體化產品

在機械產品的基礎上應用微電子技術和計算機技術產生出來的新一代的機電產品。

第二節機電一體化系統的基本功能要素及相應功能

1.機械本體機械本體包括機械傳動裝置和機械結構裝置。其主要功能是使構造系統的各子系統、零部件按照一定的空間和時間關系安置在一定的位置上，并保持特定的關系。

2.動力部分功能是按照機電一體化系統的控制要求，為系統提供能量和動力以保證系統的正常運行。機電一體化的顯著特征之一，是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。

3.傳感檢測部分 功能是對系統運行過程中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，并裝換成可識別信號，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。其功能通常由專門的傳感器和儀器儀表完成。

4.執行部分功能是根據控制和指令完成所要求的動作。執行部分是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構。它將輸入的各種形式的能量轉換為機械能。

5.驅動部分功能是在控制信息作用下，驅動各種執行機構完成各種動作和功能。

6.控制與信息處理部分功能是將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進行集中、存儲、分析、加工，根據信息處理結果，按照一定的程序發出相應的控制信號，通過輸出接口送往執行部分，控制整個系統有目的地運行，并達到預期的性能。控制與信息處理單元一般由計算機、可編程控制器（PLC）、數控裝置以及邏輯電路A/D與的、D/A轉換、I/O接口和計算機外部設備等組成。

7.接口一是交換；二是放大；三是傳遞。機電一體化系統的組成及工作原理

第三節機電一體化的相關技術（六大方面）

1．機械技術：是機電一體化的基礎

2．傳感檢測技術：是機電一體化系統的感覺器官

3．信息處理技術：包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策。機電一體化主要采用工業

4．自動控制5.伺服傳動技術6.系統總體技術

第2章機械傳動與支承技術機械系統是機電一體化系統的基本要素，主要用于執行機構、傳動機構、支承部件。

第一節機械系統數學模型的建立

1．機械移動系統

機械移動系統的基本元件是質量、阻尼器和彈簧。

第二節機械傳動系統的特性、影響機電一體化系統中傳動鏈的動力學性能的因素：（1）負載的變化（2）傳動鏈慣性（3）傳動鏈固有頻率（4）間隙、摩擦、潤滑和溫升

2．機械傳動系統的特性（公式—選擇）P22-23

(1)阻尼線性阻尼下的振動為實模態，非線性阻尼下的振動為復模態阻尼比§= C/2√mkc:粘性阻尼系數m—系統的質量 k—系統的剛度（2）剛度對于伺服系統的失動

量來說，系統的剛度越大，失動量越小。對于伺服系統的穩定性來說，剛度對開環系統的穩定性沒有影響，而對閉環系統的穩定性有很大影響，提高剛度可增加閉環系統的穩定性。

（3）諧振頻率（4）間隙（1）齒輪傳動的齒側間隙的消除 1)剛性消隙法2）柔性消隙法 3）絲杠螺母間隙的調整墊片式調隙機構、螺紋式調隙機構、齒差式調隙機構

第三節機械傳動裝置齒輪傳動使用最多的原因是：瞬時傳動比為常數、傳動精確、強度大、能承受重載、結構緊湊、摩擦力小、效率高。

諧波齒輪減速器原理若將鋼輪固定，外裝柔性軸承4的波發生器凸輪3裝入柔輪2中，是原形為圓環形的柔輪產生彈性變形，柔輪兩端的齒與鋼輪的齒完全脫開，長袖與短袖間的齒測逐漸齒入齒出。與一般齒輪傳動相比有下列特點(1)傳動比大單級50~500多級可達3000以上（2）承載能力大（3）傳動精度高（4）齒側間隙小（5）結構簡單、體積小、重量輕

第四節回轉運動支承主要由滾動軸承、動壓軸承、靜壓軸承、磁軸承等承擔。直線運動軸承主要是指直線運動導軌副起作用是保證各零件之間的相對位置和相對運動精度。機電一體化系統常用的直線運動支承有滑動導軌滾動導軌液體和氣體靜壓導軌

第三章檢測技術

第一節 傳感器的性能（1）靜態特性指標：線性度、靈敏度、遲滯、重復性。（2）動態特性傳感器的使用原則1）足夠容量2）與測量或控制系統的匹配性好，裝換靈敏度高3）精度適當且穩定性高4）反應速度快，工作可靠性好5）適用性和適應性強6）使用經濟

第二節光柵 由標尺光柵和指標光柵組成。是位移監測器，特點精確高、響應速度快、和量程范圍大。P=0.001mm把摩爾條紋調大10mm則放大倍數相當于1000倍

感應同步器是一種應用電磁傳感器原理制造的高精度檢測元件，直線式和圓盤式。分別檢測位移和轉角。

第三節光電式速度傳感器是由裝在被測軸上的帶縫隙圓盤、光電器件、和指示縫隙盤組成。

第四節接觸式位置傳感器1）由微動開關制成的位置傳感器2）二維矩陣是配置的位置傳感器。接近式位置傳感器按其工作原理主要分電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。

第五節 測量放大器需要電路具有橫高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。程控增益放大器經過處理的模擬型號，在送入計算機處理前，必須進行量化，及進行模擬數字變換，變換后的數字信號才能為計算機接受處理。在計算機自動測控系統中往往不希望、有時也不能利用手動辦法來實現增益而希望利用計算機采用軟件控制來實現增益的自動變化。隔離放大器在有強電或電磁干擾的環境中為了防止電網電壓等對測量回路的損壞，其信號輸入通道采用隔離技術。能完成這種任務、具有這種功能的放大器。

第七節用軟件線性化處理的方法有：計算法、查表法、插值法。

第四章伺服傳動技術伺服的意思是伺候服侍，就是在控制指令的指揮下，控制驅動元件，是機械系統的運動部件按照指令要求進行運動。伺服系統的結構組成：控制器、功率放大器、執行機構、和檢測裝置。通常伺服電動機應符合以下基本要求：具有寬廣而和平的調速范圍、具有較硬的機械特性和良好的調節特性、具有快速響應特性、空載使動電壓小。步進電動機是一種將脈沖信號裝換成位移角的執行元件。對這種電動機施加一個脈沖后，其轉軸就裝過一個角度，稱第一步。脈沖數增加位移角隨之增加，脈沖頻率高裝速快，相序改變，電動機反轉。

第二節直流伺服系統結構：相敏放大器、位置調節器、速度放大器、pwm功率放大器、伺服電動機、減速器、位置檢測

脈寬調制型pwm功率放大器基本原理：利用開關功率器件作用，將直流電壓換成一定頻率的方波電壓，通過方波脈沖寬度調制，改變輸出電壓的平均值。

Pwm控制電路脈沖調制器、邏輯延時環節、晶體管基極驅動器。

第三節異步電動機變頻調速器 6個功率開關、12個晶體管。

Spwm變頻調速系統：絕對值運算器、函數發生器、邏輯控制器。

環節分配器：三相三拍、三相六拍、雙三拍

電液伺服系統是由電信號處理部分和液壓的功率輸出部分組成的控制系統，系統的輸入是電信號。電液位置伺服控制系統常用于機床工作臺的位置控制、機械手的定位、穩定平臺水平位置控制等。電液速度伺服控制系統：若系統的輸出量為速度，將此速度反饋到輸入端，并與輸入量比較，就可以實現對系統的速度控制。

第五章計算機控制技

1.直接數字控制系統（DDC）

這類系統中計算機的運算和處理結果直接輸出作用于被控制對象，故稱為直接數字控制系統 2分布控制系統式

分布式綜合了計算機技術 通信技術和控制技術，采用多層分級結構的構成，從下而上的分為控制級，控制管理級和經營管理級

3傳送的方式

無條件傳送 查詢式傳送 中斷式傳送D/A轉換器是指將數字量轉換位模擬量的電路DAC0883主要是有兩個8位寄存器和一個8位D/A轉換器組成的。使用兩個寄存器的優點是可以進行兩次緩沖操作，使該器件的應用有更大的靈活性。A/D模數轉換器是將模擬電壓轉換為數值量的器件。實現的方法a逼近法b雙積分法。7 STD總線的技術特點a小板結構b嚴格的標準化c面向I/O設計d高可靠性STD總線工業控制計算機

a Z80系列STD總線工業是最早開發的一種機型，特點可靠性高 價格便宜 普及面 等優點，目前占有很大市場

b 單片機系列本身就是工業控制機，集成密度較高，作為控制應用其功能比較齊全，可靠性和抗干擾能力強數值PID調節器的設計

PID能夠較好的兼顧動態控制系能和穩態控制系能

第六章簡單的機電一體化

1全自動洗衣機

工作時單面片機通過檢測待洗衣物的渾濁度 布質 布量和水溫等作為模糊推理的輸入條件。

第七章工業機器人

1.工業機器人的組成 操作機 驅動系統 控制系統 人工智能系統

2.工業機器人的分類 a按操作機坐標形式分為 直角坐標型工業機器人 圓柱型 球坐 多

關節型平面關節型機器人b按控制方式分類 點位控制 連續軌道控制c 按驅動方式分類 氣動式 液壓式 電動式

3.手腕是由彎曲式關節和轉動式關節組成。兩自由度腕關節來說有RR和BR兩個結構，對于三個自由度 BBR BRR RBR RRR RBB五種表示p表示俯仰Y表示擺動R表轉動

4.手部很據其結構和用途不同可以分為機械夾持器 專用工具和萬能手三類

5.機械夾持器分為 回轉式 移動式 內撐式

6.研究工業機器人的目的是建立工業機器人個運動構建與手部在空間位置之間的關系，建

立機器人的手臂運動的數學模型，為控制工業機器人的運動提供分析的方法和手段，為仿真研究手臂的運動特性和設計控制器實現預定功能提供依據。

7.工業機器人的力學分析分為靜態力學分析和動態力學分析。靜態力學是研究操作機在靜

態條件下，手臂受力情況；動力學分析是研究操作機各主動關節驅動力與手臂的關系，從而得出工業機器人的動力學方程。

第八章柔性制造系統和計算機集成制造系統

1．柔性制造系統的定義和適用范圍

FMS是指可變的 制動的化程度較高的制造系統，主要包括若干數控機床加工中心，用一套自動物料搬運系統連接起來，由布級多級計算機系統進行綜合管理與控制。

適用范圍：能解決單件 小批量生產的自動化問題，也能適應大批量 多種產品的自動化問題，它把高柔性 高質量 高效率結合起來，在當前具有較強的生命力

2柔性制造系統的組成和結構

組成：加工系統 物料系統 能量系統 信息系統。

第三篇：機電一體化技術的應用

機電一體化技術的應用

摘要：現階段，隨著我國全面改革的深化，各個領域發展都加快了步伐，機電一體化的技術層面也有了優化，對生產領域起到了很大促進作用。機電一體化技術的發展經歷了長時間積淀，發展至今已經在應用生產力層面得到了提高，對我國的經濟發展起到了積極促進作用。本文對機電一體化技術的應用進行了簡要分析。

關鍵字：機電一體化；技術；應用 1機電一體化技術的發展現狀

至今，機電一體化技術的應用主要在四個方面，分別是工業機器人的開發和利用、數控機床應用、分布式控制系統應用。工業機器人的產生能夠在一定程度上代替人類，經歷了三個發展階段，第一代機器人因為不具備高智能化水平，只能依據簡單的程序執行簡易的工作；第二代機器人可以依據內部傳感器獲取、分析環境中的信息，做出具體的動作；第三代機器人可以在不同環境下工作。機電一體化技術的應用最成功的案例就屬數控機床，目前數控機床是一個機床是可以同時進行多個任務的操控，讓提高工作效率在很大程度上得到提高。分布控制系統的安全和功能水平極高，隨著測控技術的發展，分布式控制系統能夠在干生產過程中實現調度、處理等多種功能。

2機電一體化的應用 2.1計算機的集成

計算機集成過程中的機電一體化，其意義主要是通過對各系統進行整合的方式，達到將全局動態進行綜合展示的目的，因此，可以說計算機的集成在一定程度上滿足了對產品研制、生產和經營等各個流程進行有機結合的要求，為產品的開發提供了相應的信息。隨著各企業對自身集成的程度進行不斷提升，不同生產要素所具有的相關配置也得到了一定的優化，這對于將生產要素的功效進行最大化發揮具有非常重要的意義。

2.2數控機床

研究結果表明，機電一體化在對數控機床操控的精確度進行提升過程中，起到了非常重要的作用，數控機床的模塊化結構也正是依托于該技術而產生的，除此之外，數控機床所具有的智能化技術和軟件研制也無法離開機電一體化而獨自生存，上述研究成果的發表和應用，不僅保證了數控機床功能性的有效提升，還在很大程度上為產品生產速度的提高提供了理論依據。

2.3工業機器人中的應用

將機電一體化技術應用在工業機器人當中可以細化成三個階段：①工業機器人能夠根據具體的規定要求對某一動作進行重復性地操作，而且在適應工作環境和對象變化方面能力偏弱；②工業機器人已經具備了傳感系統，可以及時獲取并處理與工作環境相關的狀況與信息。及時反饋，有效地控制動作。在此過程中，工業機器人也具備了低水平智能特征，可以達到實用化目標；③工業機器人與時俱進，呈現出智能化的發展趨勢，并且具備感知能力，而且形成了邏輯思維，可以判斷并決策，自身的環境適應力與行動力已經相對成熟。

2.4在汽車行業的應用

2.4.1汽車的打火系統使用機電一體化技術

原來的汽車打火系統接收到的打火指令信號較弱，使用時間一長，打火會很困難，影響汽車的啟動，采用機電一體化技術通過數字模式增強打火信號，提升電路傳感能力，系統自動對空氣和燃料質量之間進行對比，減少它們的比例，使燃料的含量提升，打火容易很多，實現發動機的快速反應。

2.4.2汽車的雷達系統使用了機電一體化技術

它的應用不僅使人們的生活更加方便，而且減少了危險因素。生活中，汽車在倒車、行駛、停車的時候，我們雖然也會減速對周圍的環境進行觀察，防止發生意外，但總會有視覺死角，在這種情況下，汽車的雷達系統檢測到障礙物就會自動發出警報，給駕駛員已提醒，有效的避免了事故的發生。

2.4.3汽車的制動系統使用了機電一體化技術

之前，汽車的制動是靠車后輪安裝的制動系統來完成的，是為了及時停車，保證安全，但是，隨著汽車行駛速度的提升，原來的制動作用已經難以滿足現代汽車的需要，因此，運用了機電一體化技術，能夠減輕汽車質量，提升車速，使得車輛在行駛狀態下遇到緊急情況也能夠實現快速平穩的制動，汽車的安全性更強，制動效果更好，防止了交通事故的發生。

3機電一體化技術的發展趨勢 3.1智能化

在21世紀機電一體化的主要研究就是智能化，智能化主要針對的是機器行為，是基于控制理論，綜合運用人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學等一些新技術，讓機器能夠具有人的基礎能力，例如判斷推理、羅輯思維和自主決策的能力，通過不斷的研究，最終可以達到更高的控制要求。研究出來的機電一體化產品雖然不具備和人一樣的能力，然而微處理器具備高速度和高性能的特點，這使機電一體化的產品能夠具備低級智能或者人的部分智能完全可以在未來實現。

3.2微型化

微型化主要針對的是外形尺寸為毫米，元件尺寸為微米的機電裝置，從在該理論指導誕生的技術被廣泛投入使用至今，人們對微電裝置的追求始終沒有停止，這是因為該類裝置具有小巧、靈活等諸多優點，因此，在軍事和醫療領域對其進行合理運用，可以取得事半功倍的效果。

3.3綠色化發展趨勢

新形勢下，科學技術發展的速度不斷加快，一定程度上完善了人們物質生活質量，同時也提高了居住環境的要求。因而，環境問題也逐漸成為了人們所關注的重點內容，希望可以減少對于自然生態環境的破壞。為此，在實際發展的過程中，生產產品的綠色發展逐漸成為社會目標。其中，綠色機電一體化技術備受關注與認可，能夠將自身的價值充分發揮出來，對城市生態環境予以全面保護，進一步推動城市的建設與發展。

3.4網絡化發展趨勢

隨著網絡化技術的發展與應用，一定程度上促進人們生產與生活質量的提升。網絡技術在工業生產和科學技術中的應用不斷增加，而在網絡技術發展的同時，也形成了多種多樣的高新技術，對人們生活產生了影響。對機電一體化技術的應用制造遠程監控終端設備，在各領域中廣泛應用。而在家庭中，同樣可將機電一體化技術的優勢充分發揮出來。由此可見，必須要重視機電一體化技術的網絡化應用。

結束語：綜上所述，機電一體化的發展中，技術的升級進步對機電一體化設備的優化起到了很大促進作用。我國在機電一體化的發展中有了長足進步，但是在發展中存在著諸多不足。從理論上對機電一體化的技術進行研究分析，就能為實際機電一體化發展提供理論支持，帶動我國機電一體化領域的可持續發展。

參考文獻：

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第四篇：機電一體化技術應用

機電一體化技術應用

摘要

討論了機電一體化技術在數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化、綠色化這些方面的研究和發展對于改變整個機械制造業面貌所起的重要作用，并說明機電一體化技術的智能化技術，分布式控制系統、開放式控制系統、現場總線技術、交流傳動技術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、機電一體化技術概述

進入80年代以來，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，可以說，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。然而，“什么是機電一體化?”，‘呼機電一體化技術都包括那些特征?”，“機電一體化技術在各應用領域中的發展狀況如何?”等問題卻很難令人回答，這一方面是因為機電一體化技術的研究不斷向深度持續發展，所采用的技術手段越來越先進，無法通過定義來界定其發展潛力;另一方面是因為機電一體化技術的應用領域不斷向戶度持續發展，也無法通過定義來界定其應用范圍。

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

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。

2.2 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。

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。

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。

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）。

2.7 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。

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： 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、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。

3.3 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。“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。

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。

3.5 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。

3.6 交流傳動技術

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

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。我國從80年代初對機電一體化技術和產品開始予以重視，先后在國家科技攻關計劃、863高科技計劃和國家自然科學基金中列專項對機電一體技術加以研究，并取得了一系列重大科技成果。199。年，國家將用電子技術改造傳統產業列為“八五”及本世紀后十年發展全民經濟的重要戰略技術措施，機電一體化技術的推廣應用已取得相當進展。

第五篇：機電一體化技術的應用及發展趨勢

機電一體化技術的應用及發展趨勢

摘 要：隨著我國工業生產水平的不斷提高，機電一體化技術的應用也日趨廣泛，成為現代工業技術發展的重要?酥局?一，了解和掌握機電一體化技術的應用和未來發展前景，也是當前機械工程領域關注和研究的重點課題之一。本文從機電一體化技術的發展入手，分析了機電一體化的發展前景趨勢，希望能借此給同行們提供一些有價值的參考。

關鍵詞：機電一體化 技術應用 發展趨勢

1.機電一體化的技術應用

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。

機電一體化技術的應用領域十分廣泛，主要應用在數控機床、計算機集成制造系統、柔性制造系統、工業機器人等方面。它在應用技術方面主要包括軟件和硬件兩個大的方面，其在不同領域中的具體應用的核心技術包括：

1.1在現代機械制造業中的應用

機械制造業的市場競爭局面緊張，而在傳統的機械制造行業中，規模和經濟基礎是決定市場占有率的關鍵，而社會發展到今天，制造業已經打破了單純依靠人力生產的技能傳統，取而代之的是電子計算機技術、敏捷制造、柔性制造、并行工程和計算機數字控制技術等高新技術制造系統占據了信息競爭主導地位，起到了促進生產模式創新和發展的作用。

1.2在鋼鐵行業中的應用

機電一體化技術在鋼鐵企業中的應用主要是計算機集成制造系統，是將人、生產經營、生產管理和整個生產管理過程的全方面有效連接的一種控制系統。從原料進入生產企業，到原料的加工生產和成品的發貨等全方面加以監控的新技術應用。

1.3在飲料食品行業中的應用

機電一體化作為一種應用發展最快的新技術，在飲料食品行業的包裝機械開發、設計和制造等方面也被廣泛引入，大大提高了生產加工的自動化水平，提升了生產能力和管理效率，為企業在行業中的優勢競爭地位奠定了基礎。

此外，機電一體化的技術應用還包括在現場總線技術方面和交流傳動技術方面的應用。現場總線技術其實就是將新型的信號傳輸技術替換成現場總線技術的一種方法，在有效控制的基礎上實現雙向的信息傳送。而交流傳動技術則是將矢量控制技術進行實用化應用的代表，是數字技術發展的產物，在未來，還將取代直流傳動技術。

2.機電一體化技術的未來發展趨勢

當前，光機電一體化技術作為一種新興的學科，在多年的發展后逐步形成了一種新興產業，并逐漸受到人們的重視。同時這也決定了當代機電一體化技術的未來發展趨勢：

2.1 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程，這一重要發展趨勢將給所有機電一體化企業帶來光明的發展前景。使得產品種類和生產廠家繁多、單元復雜的機電一體化產品更好的被整合，對開發研制新產品和進一步擴大生產規模都將有極強的推動作用。而為了更好的避免利益沖突，還應該相應的制定相關必要的國際或國內生產標準。相關標準的制定，對生產標準機電一體化單一的企業和對生產機電一體化產品的企業來說，都會有利無害。

2.2智能化

在21世紀智能化已然成為機電一體化技術發展的一個重要方向。這一時期的人工智能應用在機電一體化技術應用研究中備受關注，其中最為典型的技術應用代表當屬機器人和數控機床的智能化應用。盡管在當前的技術條件下，機器人不可能達到與人完全相同的智能，但是其智能化的擬人應用是完全有可能，并在現實的生產生活中也有必要的，如何在理論控制的基礎上行，達到更高的控制目標，將是機電一體化技術智能化應用的一個重點。

2.3微型化

在20世紀80年代末期，機電一體化技術已經開始朝著微型及其和微觀領域發展，國外更是興起了一種較為微電子機械系統的機電一體化產品，這種體積小、耗能少、而且運動靈活的這款新產品逐漸朝著微米、納米級發展，并彰顯其在生物醫療、軍事和信息等方面應用的巨大優勢，勢必成為未來的一大發展趨勢。但需要注意的是，這一技術的突破發展也存在一定的技術瓶頸。

2.4網絡化

20世紀90年代，計算機技術應用方面開始出現了網絡技術，其在工業生產和科學技術及各領域的廣泛應用，極大地影響了人們的日常生活，同時也加劇了企業間的全球化競爭趨勢，使得各企業在面臨嚴峻挑戰的同時也帶來了極大的發展機遇。這也就預示著，一旦研制出質量可靠、功能獨特的新的機電一體化產品，其暢銷度將快速覆蓋全球。特別是在網絡日益普及并形成了計算機技能家電系統的今天，家電已經和家庭網絡密切相連，這也就預示著機電一體化產品只有朝著網絡化方向發展，才能在高科技技術的應用中滿足人們的便利需求和使用快樂。

2.5綠色化

工業的發展給人們的生活帶來了巨大的影響，在提高舒適生活和物質滿足的同時，也衍生出了資源短缺和環境污染加劇等系列問題。因此，回歸自然、綠色環保健康的產品概念也開始成為社會需求的主流和時代發展的趨勢。這就要求產品在其設計、制造、使用和銷毀的全過程中，都應以盡量減少對人體健康的損傷和提高產品利用率為前提，不污染、能回收利用的新型機電一體化產品的綠色設計理念，其未來的發展前途將極其遠大。

3.結束語

眾所周知，在市場經濟體制不斷完善和競爭加劇的今天，科學技術不斷朝著整體化、交叉化、數字化和微電子技術信息技術的方向發展，機電一體化技術的應用范圍也不斷增加。只有了解其應用現狀，認清其未來發展趨勢大力推廣和發展，才能讓機電一體化技術在各行業中的應用，來進一步提升產品的質量和工作效率，更好的服務人們的生產生活，從而推動機械工業的發展與振興。

參考文獻

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