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【摘要】随着时代的发展，机电一体化技术已成为我国经济发展的不可或缺的重要技术之一。本文介绍了机电一体化技术与产品的优越性，探讨了机电一体化技术在各个行业领域的应用以及今后的发展方向。
【关键词】机电 一体化 发展 应用
中图分类号：TH-39文献标识码： A
一、前言
机电一体化技术与产品的优越性
1、使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
2、生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度及范围都有提高，并可精确地保证机械的执行机构完成预定动作，使之不受操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作自动化，使生产能力大大提高。
3、使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使操作大大简化、方便。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
4、具有复合功能并且适用面广
机电一体化产品具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。
5、调整和维护方便
机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要，而不需要改变任何部件或零件。多数设备还可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
二、在现代机械制造业中的应用
傳统机械制造业是建立在规模经济的基础上, 靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
三、在钢铁企业中的应用
1、计算机集成制造系统(CIMS)
钢铁企业的CIMS 是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
2、现场总线技术(FBT)
现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
3、交流传动技术
随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
4、开放式控制系统
“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
5、分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
四、机电一体化技术在建筑材料生产中的应用
由于现在对施工建设的要求比较高，所以在改进工程机械的同时对建筑材料的要求也有了更高的要求，这就使得生产单位必须对生产机械做出一定的改进或更换新设备。由于机电一体化技术是多种技术的综合体并能够合理配置各功能单元，进而做到在多功能的情况下实现高质量、高可靠性、低能耗的功能价值，因此被广泛应用在材料生产中也是情理之中的事。由于现代建筑及其他一些公共设施对材料的级配控制非常严格，如果出现级配误差就会降低建筑及一些公共设施的使用寿命，同时会造成一定的安全隐患。而机电一体化技术的应用使得材料级配实现了微机控制，从而降低了级配的误差，使材料的质量得到了提高。而且由于新技术的应用也使得企业的竞争力得到了提高。
五、机电一体化技术的发展方向
1.光机电一体化
一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此, 引进光学技术, 实现光学技术的先天优点能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
2.自律分配系统化(柔性化)
今后的机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余” , 更“灵活” , 能更好地应付突发事件, 被设计为“ 自律分配系统” 。在自律分配系统中, 各系统相互独立工作, 子系统为总系统服务, 有其自身的“ 自律性” 。根据不同的环境条件的不同反应。它的特点是, 系统可以生成自己的信息和附加信息, 在总的前提下, 可以改变的“行动” 。在这种方式中, 显著提高了系统的适应性, 灵活的, 而不是因为对整个系统的一个子系统的故障。
3.全息系统化(智能化)
机电产品的“全息” 功能将越来越明显, 智能化程度也越来越高。这主要是由于模糊技术, 信息技术, 特别是软件和芯片技术的发展。此外, 从简单的“ 自上而下”系统的层次结构的情况已经变成了一个复杂的, 有更多的双向链路冗余。
4.微型机电化
目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中产生的亚微米的机械部件。当我们把这个结果用于实际产品, 没有必要区分机械部分和控制器。将完全机械和电子的“融合” , 机体, 执行器,传感器等CPU可以集成在一起, 体积很小, 和一个自我调控元件的形成的微观机制是机电一体化的重要发展方向。
结论
随着机电一体化技术的快速发展，必将加快社会工业生产的快速变革。我国要抓住这次发展机遇，使我国的科技水平得到大幅度地提升，同时也会给我国带来巨大的社会经济效益，提升我国的国际影响力，摆脱发达国家对我国科学技术的封锁和牵制，使我国的发展步入一个快车道。
【参考文献】
[1] 陈志彪.浅论“机电一体化技术”的内涵及发展方向[J].科技创新导报,2010,14:10 4.
[2] 孙铎.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技创新导报,2008,30:70.
【关键词】机电 一体化 发展 应用
中图分类号：TH-39文献标识码： A
一、前言
机电一体化技术与产品的优越性
1、使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
2、生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度及范围都有提高，并可精确地保证机械的执行机构完成预定动作，使之不受操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作自动化，使生产能力大大提高。
3、使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使操作大大简化、方便。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
4、具有复合功能并且适用面广
机电一体化产品具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。
5、调整和维护方便
机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要，而不需要改变任何部件或零件。多数设备还可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
二、在现代机械制造业中的应用
傳统机械制造业是建立在规模经济的基础上, 靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
三、在钢铁企业中的应用
1、计算机集成制造系统(CIMS)
钢铁企业的CIMS 是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
2、现场总线技术(FBT)
现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
3、交流传动技术
随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
4、开放式控制系统
“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
5、分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
四、机电一体化技术在建筑材料生产中的应用
由于现在对施工建设的要求比较高，所以在改进工程机械的同时对建筑材料的要求也有了更高的要求，这就使得生产单位必须对生产机械做出一定的改进或更换新设备。由于机电一体化技术是多种技术的综合体并能够合理配置各功能单元，进而做到在多功能的情况下实现高质量、高可靠性、低能耗的功能价值，因此被广泛应用在材料生产中也是情理之中的事。由于现代建筑及其他一些公共设施对材料的级配控制非常严格，如果出现级配误差就会降低建筑及一些公共设施的使用寿命，同时会造成一定的安全隐患。而机电一体化技术的应用使得材料级配实现了微机控制，从而降低了级配的误差，使材料的质量得到了提高。而且由于新技术的应用也使得企业的竞争力得到了提高。
五、机电一体化技术的发展方向
1.光机电一体化
一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此, 引进光学技术, 实现光学技术的先天优点能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
2.自律分配系统化(柔性化)
今后的机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余” , 更“灵活” , 能更好地应付突发事件, 被设计为“ 自律分配系统” 。在自律分配系统中, 各系统相互独立工作, 子系统为总系统服务, 有其自身的“ 自律性” 。根据不同的环境条件的不同反应。它的特点是, 系统可以生成自己的信息和附加信息, 在总的前提下, 可以改变的“行动” 。在这种方式中, 显著提高了系统的适应性, 灵活的, 而不是因为对整个系统的一个子系统的故障。
3.全息系统化(智能化)
机电产品的“全息” 功能将越来越明显, 智能化程度也越来越高。这主要是由于模糊技术, 信息技术, 特别是软件和芯片技术的发展。此外, 从简单的“ 自上而下”系统的层次结构的情况已经变成了一个复杂的, 有更多的双向链路冗余。
4.微型机电化
目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中产生的亚微米的机械部件。当我们把这个结果用于实际产品, 没有必要区分机械部分和控制器。将完全机械和电子的“融合” , 机体, 执行器,传感器等CPU可以集成在一起, 体积很小, 和一个自我调控元件的形成的微观机制是机电一体化的重要发展方向。
结论
随着机电一体化技术的快速发展，必将加快社会工业生产的快速变革。我国要抓住这次发展机遇，使我国的科技水平得到大幅度地提升，同时也会给我国带来巨大的社会经济效益，提升我国的国际影响力，摆脱发达国家对我国科学技术的封锁和牵制，使我国的发展步入一个快车道。
【参考文献】
[1] 陈志彪.浅论“机电一体化技术”的内涵及发展方向[J].科技创新导报,2010,14:10 4.
[2] 孙铎.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技创新导报,2008,30:70.