機電一體化的發(fā)展及工業(yè)應用
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機電一體化的發(fā)展及工業(yè)應用【1】
摘 要：現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。
隨著(zhù)各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域將給工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來(lái)更多的實(shí)際應用。
關(guān)鍵詞： 計算機技術(shù) 機電一體化 生產(chǎn)應用
一、機械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現狀
在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進(jìn)行控制。
在二十世紀三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。
最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機械控制實(shí)踐。
隨著(zhù)電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機控制系統的出現，直接實(shí)現了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過(guò)程的數字控制。
計算機的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機械、電子、計算機技術(shù)和控制技術(shù)有機結合的機電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來(lái)越被廣泛的應用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。
目前主要形成并應用的機電控制技術(shù)主要有PID控制，PID是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢，形成了自適應PID和非線(xiàn)性PID等更利于控制的變種PID控制器。
另外還有模糊控制(FLC)、變結構控制等，均隨著(zhù)計算機領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。
二、機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡(jiǎn)介和生產(chǎn)應用
機電一體化是指在機構的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來(lái)所構成的系統總稱(chēng)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過(guò)程進(jìn)行監督操作。
它主要應用領(lǐng)域有數控機床，通過(guò)相應的數控技術(shù)，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(xiàn)的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產(chǎn)效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術(shù)和制造系統在機電控制工業(yè)的應用，是計算機化的制造系統。
它主要由計算機、數控機床、自動(dòng)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(mén)的要求，生產(chǎn)其能力范圍內的任何工件，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(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著(zhù)電子技術(shù)和計算機技術(shù)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(shù)得以實(shí)現，無(wú)論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實(shí)現可逆滑調速。
也使交流傳動(dòng)系統在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應用。
可編程控制器(PLC)是集計算機技術(shù)和自動(dòng)控制化技術(shù)于一體的新型控制系統。
這一系統解決了工業(yè)控制系統中大量開(kāi)關(guān)控制的問(wèn)題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。
隨著(zhù)PLC技術(shù)的進(jìn)步，其應用領(lǐng)域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進(jìn)行監控。
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(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應用。
此外，隨著(zhù)工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化的發(fā)展，PLC可實(shí)現通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過(guò)程的監控。
如今，PLC技術(shù)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(chē)、輕工、環(huán)保以及文化娛樂(lè )等各行各業(yè)。
2.2 計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應用實(shí)例
計算機技術(shù)和機械電子控制技術(shù)一體化的有機結合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應用到更多的領(lǐng)域中去，這些應用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們日常的工作和生活。
下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來(lái)介紹計算機技術(shù)和機電控制相結合的實(shí)際應用。
農業(yè)方面，機械作業(yè)過(guò)程中駕駛室內的儀表盤(pán)正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過(guò)渡，以此來(lái)改善人機交互界面。
這種智能化顯示終端又被稱(chēng)為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal)，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(guò)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，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語(yǔ)音等多媒體信息。
另外，還可以將數據信息動(dòng)態(tài)存入類(lèi)似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業(yè)作業(yè)過(guò)程的數據信息通過(guò)智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進(jìn)行處理。
也可以將管理者的決策和操作指令通過(guò)智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實(shí)現自動(dòng)控制農機的操作。
電腦橫機中計算機技術(shù)的應用給機械編織行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革。
現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(lǐng)域的復雜系統。
電腦橫機的編織是一個(gè)極其復雜的過(guò)程，最初的橫機是手動(dòng)橫機，只能勝任比較簡(jiǎn)單的編織過(guò)程。
隨著(zhù)計算機技術(shù)應用到電腦橫機中，通過(guò)電腦的自動(dòng)控制，設計人員可對編織花型進(jìn)行數字化設計，通過(guò)計算機數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(dòng)作，由計算機指令控制系統完成整個(gè)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(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著(zhù)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(lái)越明顯，以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
三、總結
在機械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計算機技術(shù)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(guò)不斷發(fā)展的計算機技術(shù)，使機電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。
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機電一體化技術(shù)的發(fā)展及應用【2】
摘要：隨著(zhù)世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異，機電一體化技術(shù)也實(shí)現了越來(lái)越廣泛的應用和推廣。
機電一體化技術(shù)的應用有利于實(shí)現機械與信息控制技術(shù)的有機融合，有利于提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，從而促進(jìn)企業(yè)和經(jīng)濟的發(fā)展。
基于此，本文研究分析了機電一體化技術(shù)的應用現狀，探討研究了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：機電一體化;應用;數控
科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得各個(gè)不同學(xué)科之間的交叉滲透更加容易，推動(dòng)了我國機械工程領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現了工業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動(dòng)化。
機電一體化技術(shù)是一項綜合運用了各種群體技術(shù)，實(shí)現了高質(zhì)量、高可靠性性、低能耗的功能價(jià)值的系統工程技術(shù)。
因此研究和分析機電一體化技術(shù)的應用以及發(fā)展趨勢具有十分重要的實(shí)踐意義。
一、機電一體化技術(shù)的應用
(1)數控機床
我國數控機床經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，其數控技術(shù)在結構、功能操作與控制精度上都實(shí)現了飛速的發(fā)展。
第一，數控機床的結構基本上都是總線(xiàn)式、模塊化、緊湊型的結構，多數都是用多CPU、多住總線(xiàn)的系統結構體系。
第二，數控機床的硬件結構設計和功能模塊設計大多數采用開(kāi)放性、層次性、兼容性的設計，以期最大程度的實(shí)現用戶(hù)的使用效益。
第三，數控機床大多數應用WOP技術(shù)和實(shí)現了智能化。
數控機床系統通過(guò)應用和引進(jìn)在線(xiàn)診斷、模糊控制等智能方法，最終實(shí)現了二、三維加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真。
第四，為了豐富數控機床的功能和增強CNC系統的控制力度，數控機床中大量使用了大容量的儲存器和模塊化的軟件設計。
第五，機電一體化技術(shù)的在數控機床中的應用實(shí)現了多過(guò)程、多渠道的智能控制，實(shí)現了刀具檢測、物料搬運等操作。
第六，機電一體化技術(shù)在數控機床中的使用加強了系統組合以及加工系統的能力。
(2)柔性制造系統
柔性制造系統也是一種典型的應用了機電一體化技術(shù)的制造系統。
柔性制造系統的組成部分主要包括計算機、數控機床、機器人、自動(dòng)化倉庫等。
柔性制造系統將常被使用于多品種、中小批量、設計頻繁的零件批量生產(chǎn)過(guò)程中，大多數都依靠客戶(hù)的使用需求進(jìn)行隨機的、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)。
(3)分布式控制系統
分布式控制系統是指通過(guò)使用一臺中央計算機對多臺測控計算機或者智能控制單元進(jìn)行操作指揮。
分布式控制系統大多數分為兩級、三級或者更多級。
通過(guò)將機電一體化技術(shù)應用于分布式控制系統可以實(shí)現生成過(guò)程的集中操作和管理等過(guò)程。
近年來(lái)測控技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，分布式控制系統也擁有了越來(lái)越強大的功能，不但可以實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控，還可以進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調度和生產(chǎn)計劃管理，最終形成一種可以同時(shí)進(jìn)行監測、控制、管理的綜合系統。
分布式控制系統的特點(diǎn)主要包括多功能、高可靠性、操作簡(jiǎn)單、維護方便、故障影響小等，另一方面分布控制系統還具有連鎖保護的功能，實(shí)現了人工手動(dòng)控制系統故障，很大程度上提高了分布式控制系統自身的可靠性和安全性，也正是因為這樣分布式控制系統逐漸成為世界上目前大型機電一體化系統的主要形式。
(4)工業(yè)機器人
在新的機電一體化技術(shù)出現之前，第一代工業(yè)機器人只能依靠示教內容進(jìn)行純粹簡(jiǎn)單的重復運動(dòng)，在面對不同的環(huán)境和使用情景時(shí)不能靈活變通額運用，因此具有十分明顯的不足。
但是隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和改進(jìn)，第二代新的工業(yè)機器人安裝了先進(jìn)的傳感電子元件。
機器人在工作時(shí)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的計算機計算和分析做出相應的判斷，從而做出動(dòng)作或者實(shí)現反饋。
但是不可忽視的是，第二代工業(yè)機器人的智能化還不是很高，只是僅僅實(shí)現了實(shí)用化。
第三代工業(yè)機器人也就是我們常說(shuō)的現代智能機器人，它具有各種不同的感知功能，可以在各種操作環(huán)境中進(jìn)行復雜的、獨立的邏輯思維、判斷與決策。
(5)計算機集成制造系統
計算機集成制造系統不僅僅是將現有系統進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合拼接，而是打破原有系統之間的限制和界限，尋求系統全局動(dòng)態(tài)的最優(yōu)結果。
計算機集成控制系統一般依靠制造過(guò)程實(shí)現對物流和信息流的控制，從而保證了產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)決策、開(kāi)發(fā)生產(chǎn)、生產(chǎn)試驗以及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程的結合，實(shí)現了各個(gè)生產(chǎn)要素之間的優(yōu)化配置，使得各種生產(chǎn)要素的潛力可以被最大程度的挖掘和發(fā)揮。
二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
第一，智能化是2l世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
智能化主要是指提高機電產(chǎn)品的智能，增加機電產(chǎn)品的實(shí)用性。
機電一體化技術(shù)的智能化主要包括機器人智能化和數控機床的智能化。
在未來(lái)隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)使用高性能、高速度的處理器一定能實(shí)現機電一體化產(chǎn)品的高級智能和類(lèi)似與人的邏輯思考能力。
第二，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)必將實(shí)現與網(wǎng)絡(luò )的互相結合。
網(wǎng)絡(luò )的遠程控制和檢測技術(shù)的不斷涌現，使得人們可以足不出戶(hù)就感受到各種高科技帶來(lái)便捷。
由此可見(jiàn)，機電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化必然是其發(fā)展的未來(lái)趨勢之一。
第三，微型化是指機電一體化技術(shù)在將來(lái)會(huì )不斷向微型機器或微型領(lǐng)域發(fā)展。
隨著(zhù)人們對高新技術(shù)不斷微型化的追求，在軍事、生物醫療以及信息處理等方面人們會(huì )越來(lái)越傾向于微型的設備和產(chǎn)品。
這也就是說(shuō)機電一體化技術(shù)的微型化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢。
第四，系統化是機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。
機電一體化技術(shù)的系統化使得總線(xiàn)結構更加開(kāi)放式和模塊化，實(shí)現了系統之間的任意組合，保證了系統的協(xié)調控制和綜合管理。
因此如何實(shí)現機電一體化產(chǎn)品更多系統、綜合的應用是未來(lái)的發(fā)展方向。
第五，當今時(shí)代的一大主題就是綠色環(huán)保，因此綠色環(huán)�；厝粚⒊蔀闄C電一體化技術(shù)的又一發(fā)展趨勢。
綠色環(huán)保的產(chǎn)品有利于提高對資源利用效率，有利于減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。
這也決定了未來(lái)機電一體化技術(shù)的發(fā)展必然將實(shí)現資源與能源高效利用的綠色環(huán)�；�。
三、小結
綜上所述，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機電一體化技術(shù)在機電產(chǎn)業(yè)以及現代制造業(yè)中得到了廣泛的應用和推廣。
機電一體化技術(shù)與各個(gè)行業(yè)和各種技術(shù)都實(shí)現了有機結合，并且這種互相融合的趨勢也越來(lái)越廣泛。
除此之外，機電一體化技術(shù)必將朝著(zhù)更加智能化、網(wǎng)絡(luò )化、微型化、系統化、綠色化的方向發(fā)展，從推動(dòng)我國制造業(yè)的快速發(fā)展，為國民經(jīng)濟帶來(lái)更大的效益。
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