機電一體化技術在工業(yè)中的應用

　　機電一體化又稱機械電子工程，是機械工程與自動化的一種，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。以下是小編精心整理的機電一體化技術在工業(yè)中的應用，希望對大家有所幫助。

　　應用1：

　　摘要隨著科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的舊模式“機械電氣化”已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求了。

　　為了適應工業(yè)控制的需求出現(xiàn)了機電一體化，使工業(yè)領域發(fā)生了一次技術改革，而高新技術的應用，使機電一體化技術有了質(zhì)的飛躍，進入了自動控制的高層領域。

　　關鍵詞機電一體化;系統(tǒng)結構;特點;應用

　　隨著微電子技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了在傳統(tǒng)的機械控制基礎之上，引入微電子技術和自動化技術，實現(xiàn)了機械部分和電子部分的有機結合，從而形成一個新的學科領域——機電一體化。

　　機電一體化技術的產(chǎn)生，是對傳統(tǒng)機械工業(yè)的一次革命，為機械產(chǎn)品注入了新的內(nèi)涵，其技術上的先進性、創(chuàng)新性和可靠性滿足了人們在生產(chǎn)生活中的需要。

　　機電一體化技術的產(chǎn)品涉及的領域有日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、軍工業(yè)、航空航天等，非常廣泛。

　　隨著與之相關的各學科的發(fā)展，機電一體化技術將具有更加廣闊的發(fā)展空間。

　　在現(xiàn)在的工業(yè)當中，機電一體化系統(tǒng)的核心就是微處理器，并與工控裝置、顯示裝置、通訊裝置、電工電子裝置等組裝在一起，來實現(xiàn)對于精度、質(zhì)量和可靠性的保障。

　　而對于機電設備來說，使機電設備更加小型化、輕量化，使控制過程更具智能化、高速化、精準化和系統(tǒng)化，是機電設備發(fā)展的必然趨勢。

　　從而產(chǎn)品更具有靈活性和適應性。

　　機電一體化技術在現(xiàn)在工業(yè)中的應用很廣泛，其主要表現(xiàn)如下。

　　1、智能化控制系統(tǒng)

　　智能化控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的核心是自動化控制智能化，具有高速化、連續(xù)化的特點，使機電一體化產(chǎn)品具有“思維”，是控制理論發(fā)展的必然產(chǎn)物，主要用來解決比較復雜控制系統(tǒng)的問題。

　　使機電設備有了一定的人的行為。

　　例如：產(chǎn)品自動裝配控制系統(tǒng)、智能機器人控制系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)等。

　　主要的智能技術包括數(shù)字模擬量控制、智能網(wǎng)絡控制、數(shù)據(jù)自動處理、故障自我診斷控制等。

　　當今世界上，比較先進的智能控制主要針對整個生產(chǎn)過程的自動化，包括整個操作工藝流程的控制、整個系統(tǒng)的故障診斷、處理并優(yōu)化過程操作異常等，解決了傳統(tǒng)控制技術的不夠完備和不夠精度帶來的一系列問題。

　　2、分布式控制系統(tǒng)

　　分布式控制系統(tǒng)是由一臺中央控制系統(tǒng)計算機指揮若干單元計算機或智能控制單元，來實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控、操作、管理，優(yōu)化生產(chǎn)制造過程的控制系統(tǒng)，其中包括數(shù)據(jù)獲取控制系統(tǒng)、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機多級控制系統(tǒng)等。

　　而且系統(tǒng)中存在保護功能，使系統(tǒng)的安全性、可靠性更強。

　　分布式控制系統(tǒng)的特點是功能更強、具有更高的安全性，其優(yōu)點遠比集中控制系統(tǒng)，是現(xiàn)在的大型機電一體化系統(tǒng)的重要組成部分。

　　3、放式控制系統(tǒng)

　　開放式控制系統(tǒng)，是基于市場對制造系統(tǒng)具有適應中小批量生產(chǎn)、良好的柔性、多功能的特點，并結合計算機技術的發(fā)展，所出現(xiàn)的一種新的結構體系。

　　開放式控制系統(tǒng)具有標準的信息交換規(guī)程，具有互聯(lián)的工業(yè)通信網(wǎng)絡，具有軟件的擴展等特點。

　　通過開放式控制系統(tǒng)，可使不同的廠家的產(chǎn)品具有可互換性和兼容性，顧客可以在不同廠家的產(chǎn)品中進行選擇。

　　開放式控制系統(tǒng)同時提供了標準的通信協(xié)議。

　　在工業(yè)中有利于實現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)的構建。

　　基于開放式控制系統(tǒng)的特點，使產(chǎn)品的選擇性更廣，銷售透明化，并利于網(wǎng)絡化管理。

　　4、計算機集成制造控制系統(tǒng)

　　計算機集成制造控制系統(tǒng)，是在通信信息技術發(fā)展到一定程度，對生產(chǎn)的全局進行統(tǒng)一控制的前提下形成的一種新的制造系統(tǒng)。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，原有的單項自動化生產(chǎn)，缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，形成了“自動化孤島”，在現(xiàn)在的工業(yè)當中不能滿足生產(chǎn)的需求。

　　單一的自動控制系統(tǒng)和制造企業(yè)管理信息系統(tǒng)，不能實現(xiàn)對于產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理、銷售的統(tǒng)一控制，而計算機集成制造控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品從生產(chǎn)中的加工需求到市場銷售信息處理的統(tǒng)一，形成了完善的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)管理。

　　5、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

　　由于傳統(tǒng)的控制結構缺欠，所以迫切需要一種新型系統(tǒng)體系結構來滿足綜合自動化控制，在近年來隨著工業(yè)自動化控制的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一種現(xiàn)場智能儀表與上位機和其他智能儀表之間進行串行的工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線—現(xiàn)場總線。

　　它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信，以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。

　　智能儀表得到現(xiàn)場信息后，置入微處理器，經(jīng)過變換和運算得到結果，再傳遞給執(zhí)行調(diào)節(jié)器，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場總線的特點：數(shù)字化;分布式;開放性;雙向串行輸出;互操作性;節(jié)省布局空間;智能自我診斷。

　　由于現(xiàn)場總線一系列的優(yōu)點，使其更加利于實現(xiàn)遠程控制中的數(shù)據(jù)的傳輸和處理、現(xiàn)場儀表的檢測等，因此受到更多廠家的青睞。

　　6、交流傳動技術

　　交流傳動技術，是一門綜合技術，其本質(zhì)是牽引電動機采用了交流異步電動機，因此出現(xiàn)了一系列的優(yōu)點。

　　由于交流傳動技術的成熟和優(yōu)越性，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制得以實現(xiàn)，從而使交流傳動技術控制的電動機，從性能有了突飛猛進的提高。

　　電氣傳動技術將逐步的由交流傳動取代直流傳動。

　　交流傳動與直流傳動相比較其優(yōu)點：構造簡單，轉(zhuǎn)速高，可靠性高，維修簡便;功率大，牽引力大，可以發(fā)揮較高的輸出功率;粘著性能好;簡化了主電路;動力性能和制動性能較好;效率高，利用率高，使用靈活性強。

　　目前數(shù)控機床、大功率提升機和重型機械牽引系統(tǒng)中使用的高動態(tài)性能的矢量控制變頻器，使交流傳動技術已達到或超過了直流傳動技術。

　　由于交流傳動技術的優(yōu)越性，使交流傳動技術在當今工業(yè)中占的比重越來越大。

　　總之，機電一體化技術從產(chǎn)生之初到現(xiàn)在，一方面從性能上和市場競爭力上有了極大地提高，提高了產(chǎn)品的可靠性;另一方面提高了產(chǎn)品的適應性，使人類的活動空間在不斷擴大，從原來的生活生產(chǎn)向太空探索發(fā)展。

　　尤其在現(xiàn)在的工業(yè)當中體現(xiàn)的更加透徹，使工業(yè)生產(chǎn)向著高速化、精準化、智能化、高性能化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，并有益于實現(xiàn)無人控制的全自動控制。

　　應用2：

　　1.機電一體化的簡介和生產(chǎn)應用

　　機電一體化是指在機構的主功能、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計算機軟件系統(tǒng)集合起來所構成的系統(tǒng)總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產(chǎn)領域的控制過程進行監(jiān)督操作。

　　它主要應用領域有數(shù)控機床，通過相應的數(shù)控技術，在工業(yè)操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。

　　采用多CPU和多主線的體系結構，豐富了數(shù)控功能，也提高了生產(chǎn)效率。

　　柔性制造系統(tǒng)的應用是計算機技術和制造系統(tǒng)在機電控制工業(yè)的應用，是計算機化的制造系統(tǒng)。

　　它主要由計算機、數(shù)控機床、自動化倉庫等組成。

　　在工業(yè)上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。

　　交流傳動技術的發(fā)展也是隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業(yè)中，使復雜的矢量控制技術得以實現(xiàn)，無論是大容量電機還是小容量電機現(xiàn)均可使同步電機或者異步電機實現(xiàn)可逆滑調(diào)速。

　　也使交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應用。

　　可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統(tǒng)。

　　這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。

　　隨著PLC技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。

　　PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。

　　這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

　　此外，隨著工廠網(wǎng)絡自動化的發(fā)展，PLC可實現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。

　　如今，PLC技術已經(jīng)被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。

　　2.計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應用實例

　　計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術是切身關系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕�活�?/p>

　　下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

　　PLC實現(xiàn)了機械手移動工件的控制過程。

　　隨著世界經(jīng)濟和技術的發(fā)展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉(zhuǎn)向非制造領域，各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。

　　隨著機器人的生產(chǎn)和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。

　　工業(yè)機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。

　　與計算機及網(wǎng)絡技術相結合應用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

　　農(nóng)業(yè)方面，機械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。

　　這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端，它代表了當代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。

　　它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。

　　另外，還可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲卡，將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。

　　也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現(xiàn)自動控制農(nóng)機的操作。

　　PLC在自動售貨機中的應用。

　　自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由PLC驅(qū)動數(shù)碼管顯示，經(jīng)過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經(jīng)過PLC的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。

　　計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使PLC的應用更加廣泛。

　　交通信號燈系統(tǒng)也是微機軟件應用到電子控制系統(tǒng)中的典型實例。

　　通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。

　　準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ�活工作的出行�?/p>

　　電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。

　　現(xiàn)在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統(tǒng)。

　　電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。

　　隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數(shù)字化設計，通過計算機數(shù)字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統(tǒng)完成整個設計的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

　　與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

　　在機械生產(chǎn)領域，電子技術和計算機技術的融入發(fā)展，機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革。

　　通過不斷發(fā)展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

　　應用3：

　　機電一體化技術帶動了我國經(jīng)濟的發(fā)展，為我國經(jīng)濟技術實現(xiàn)自動化提供了可能，其發(fā)展和使用大大的降低了生產(chǎn)經(jīng)營過程中的人力耗費，同時降低了在工作中的危險系數(shù)，為我國的煤礦、建筑等許多產(chǎn)業(yè)帶來了很好地效益，因此對機電一體化的研究至關重要，加強其發(fā)展及推廣力度，加大在企業(yè)當中的應用從而促進經(jīng)濟的發(fā)展。

　　一、機電一體化的發(fā)展背景

　　從總體上看，機電一體化技術的發(fā)展可以分成三個階段:二十世紀六十年代以前可以視為第一階段，運用機電一體化技術開發(fā)出來的產(chǎn)品不能夠被廣泛的推廣。但是，人們在有意無意的情況卜己經(jīng)開始運用簡單的電r技術來完善產(chǎn)品的機械性能了尤其是在戰(zhàn)爭時期，電子技術和機械產(chǎn)品的完美結合，使得這項軍用技術發(fā)揮出了重要的作用戰(zhàn)爭結束后，這項技術由以前的軍用轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼�，促進了戰(zhàn)后經(jīng)濟的快速發(fā)展第二階段的發(fā)展是在二十世紀七八十年代，在這一發(fā)展時期，幾電一體化技術不僅得到了來自通信技術、計算機技術和控制技術等提供的技術基礎，而且由于微型計算機和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，機電一體化還得到了充分的物質(zhì)基礎由此可見，蓬勃發(fā)展的機電一體化技術必將運用于國內(nèi)外的各行各業(yè)中。二十世紀九十年代以來，機電一體化技術己經(jīng)開始向智能化的新階段邁進在這個深入發(fā)展的階段里，一些人上智能技術、光纖技術以及神經(jīng)網(wǎng)絡技術如雨后春筍般的迅速發(fā)展，給機電一體化技術打開了一片新的發(fā)展天地除此之外，機電一體化技術還涵蓋了光學、通信技術以及微細加上技術等。

　　二、機電一體化的發(fā)展趨勢

　　(一)綠色化。在如今高科技技術飛速發(fā)展的時代背景下，人們對生活水平的要求越來越高，在我們享受著美好環(huán)境帶來的快樂的同時，也要主要對其環(huán)境的保護，避免生態(tài)環(huán)境的破壞以及物質(zhì)資源的減少。所以，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的綠色化標準越來越受我們共同追求的目標。一切綠色機電一體化的技術產(chǎn)品在當今時代一定會非常受歡迎，并且也將很好地發(fā)揮出其作用。

　　(二)智能化。如今是一個智能化水平相對比較高的社會，要想跟隨上社會的步伐，就要在機電一體化技術當中加入人工智能，實現(xiàn)機電一體化的智能化。其實現(xiàn)智能化的方法包括加設一些控制理論基礎以及引進源自于多方面的思維和方法。比如說：計算機科學技術、心理學等，雖然說機電一體化的產(chǎn)品是無法達到與人同等智能水平的，不過其中高性能的微處理器具是絕對可以生產(chǎn)出低級智能產(chǎn)品的。

　　(三)網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡技術的產(chǎn)生和發(fā)展給我們的日常生活帶來了很多的方便，而且由于網(wǎng)絡技術的高科技性能其在工業(yè)生產(chǎn)以及科學技術等方面都有所涉及。伴隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展普及，在網(wǎng)絡技術的基礎上產(chǎn)生的高科技技術也在影響著我們的生活。比如說機電一體化體系中產(chǎn)品的遠程監(jiān)控終端設備在很多的領域當中都有所體現(xiàn)，隨著計算機技術的使用和不斷推廣，使得人們足不出戶就可以很好地享受到其機電一體化技術帶來的優(yōu)越特性，所以機電一體化技術逐步的走向網(wǎng)絡化是必然的發(fā)展趨勢。

　　(四)模塊化。機電一體化向模塊化方向的發(fā)展是一項非常重要而且很艱巨的工作。機電一體化中的各項內(nèi)容種類繁多，要想對其進行任何研究或者進行開發(fā)其難度都很大，因此將機電一體化產(chǎn)品進行模塊分割，劃分單元是非常重要的，這不僅是一項非常困難而又復雜的工作，而且也是一項非常具有發(fā)展前景的工作。

　　三、機電一體化的應用

　　(一)在建筑材料中的應用

　　當前在我國對一切施工建設的要求規(guī)格不斷地提高，而且對建筑材料的生產(chǎn)的要求更是嚴格，所以這就意味著，對施工單位的選擇首先就是要考慮機電一體化的技術標準，因為，機電一體化的技術是一項綜合性很強的技術，它的高質(zhì)量、多功能等特點都對建筑材料的生產(chǎn)有著非常重要的作用，除此之外，材料的級配控制對目前建筑質(zhì)量影響非常重要，如果級配控制出現(xiàn)錯誤則必然會使得建筑工程的使用壽命降低，并且還會存在嚴重的安全隱患，機電一體化技術可以幫助完成級配的完美控制，使得其誤差能夠降到最小。

　　(二)在現(xiàn)代制造業(yè)方面的應用

　　現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展主要強調(diào)盡量減小人力，通過機器來完成一切工作，機電一體化的應用對現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展起到了很好地促進作用。就比如說Li/MnO2的扣式電池在生產(chǎn)時就需要PLC控制技術對其進行控制，如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障，則PLC控制系統(tǒng)將會自動的進行報警，而且如果生產(chǎn)出不合格的產(chǎn)品系統(tǒng)也會自動的將其剔除，這不僅提高了加工精度的同時也減小了人力，對現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展起到了很好地促進作用。

　　(三)在鋼鐵企業(yè)中的應用

　　在鋼鐵的企業(yè)中的應用又包括分布式、開放式和計算機集成幾部分。分布式的控制系統(tǒng)將分布在鋼廠中的各操作系統(tǒng)通過電腦對其控制、管理、檢測，這一技術具有安全性相當高的特點，起引領了機電一體化的發(fā)展潮流。開放式的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了有效資源的共享以及高科技技術的交流，從而促進了企業(yè)的共同發(fā)展。計算機的集成應用以及未來的推廣對企業(yè)在國際市場中的發(fā)展有著良好的作用，有助于企業(yè)國際地位的提高。

　　(四)在煤礦企業(yè)中的應用

　　大家都知道，煤礦是一項地下工作，其具有非常高的危險系數(shù)，惡劣的自然環(huán)境以及隨時可能發(fā)生的自然災害對任何一位煤礦工作者來說都是嚴重的威脅，因此，在世界各國都在盡力的建設一套可以完全代替人力高科技技術，機電一體化技術就可以完成這一項任務，它可以自動的完成地下任務，實現(xiàn)完全的自動化。

　　四、結語

　　機電一體化技術對現(xiàn)代技術的發(fā)展起著關鍵的影響作用，其高科技技術在各大行業(yè)都有所發(fā)展和使用，帶動了我國的經(jīng)濟的發(fā)展，其使用不僅實現(xiàn)了低勞動力、提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，尤其是在煤礦方面的應用對意義重大。因此要加大對機電一體化在各行業(yè)的發(fā)展，真正的實現(xiàn)推廣，為我國帶來更好的社會以及經(jīng)濟效益。

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