機電一體化及其應用淺析

摘要：機電一體化是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。隨著微電子技術信息技術的迅速發展以及科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。本文簡述了機電一體化技術的基本功能和主要應用領域，供參考。

關鍵詞：機電一體化 基本功能 應用領域

一、機電一體化的基本概念和特點

機電一體化是一門新興的邊緣性的技術學科，它是由機械、電子技術及計算機科學等多個學科互相結合滲透而形成并發展起來的，而機電一體化產品則是運用最新的微電子、計算機技術以機械產品為基礎研發出來的新產品。在工程領域對各類技術實踐應用后，再加以借鑒與整合就創造出了現在的機電一體化技術，所以說它是在機械、微電子、自動控制、計算機和信息處理、伺服驅動、電力電子等技術以及系統的總體技術的基礎上形成的一項高新技術。

如下特點是機電一體化產品普遍具有的：具有可以自動監視、診斷、報警、保護的功能；具有自動處理和控制信息的功能，可以通過自動控制系統確保機械的操作者按照設計要求精確地完成預先設定好的程序，以使其不會依靠主觀思想來行動，從而保證良好的工作質量和完美的產品合格率，而機械控制的靈敏度和檢測的精確度及范圍也獲得了提高；采用復合技術、復合功能，這脫離了原來傳統機電產品單技術、單功能的局限，很大程度上提高了產品的功能水平及自動化的程度；利用程序控制和數字顯示技術，減少了操作的按鈕和手柄的數目，使操作變得更為簡單方便；在不同的應用領域和場合，其具有可以自動控制、自動補償、調節、自動校驗、保護及智能化等功能，從而能夠迅速的滿足不同用戶的不同需求；具體的安裝調試過程中，可根據不同用戶對象的需要、實際參數的變化等來相應的改變控制程序以使其適應變化的工作方式。而且不必改變產品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能將這些控制程序輸入到產品的控制系統里[1]。

二、機電一體化的核心技術

1、機械本體技術：該技術的主要功能是改善性能、減輕質量和提高精度。目前發展方向是減輕機械本體重量，實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

2、驅動技術：該技術的主要功能是快速響應。目前主要是在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

3、信息處理技術：主要功能在于實現機電一體化與微電子學、信息處理設備緊密相連。目前主要是提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

4、接口技術：該技術是使數據傳遞的格式標準化、規格化，接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前的研究方向主要集中在開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

三、機電一體化技術的應用

1、制造工程領域的應用

現代制造業充分的利用現代化的科學技術，使用電子計算機技術，對其自身的制造技術進行提升。因此，制造工程領域的新技術也不斷的被研發出來，例如：計算機的數字控制、現代集成制造系統、敏捷制造、柔性制造技術、并行工程、虛擬制造等[2]。

2、食品行業中的應用

隨著機電一體化技術廣泛應用到食品、飲料等的包裝機械的制造和開發設計上，單機的自動化程度有了明顯的提高，而包裝生產線也提升了生產的能力和自動化控制的水平，從而使其在與傳統的同類控制設備的競爭中處于領先優勢。這極大的提高了企業產品的國際影響力，并提升了食品飲料業包裝生產的設備的產品質量。

3、鋼鐵工業中的應用

為了把工程大系統綜合統一起來，鋼鐵企業就利用機電一體化系統，來完成這項巨大的工作。而這個系統的核心就是微處理機，通過將工控機技術、微機技術、數據通訊、儀表、顯示裝置等技術統一結合起來，再采用組裝合并的方法，就能確保系統控制的精確度、質量及其工作的可靠性。?而傳統控制技術已不適應鋼鐵工業大型化、高速化及連續化的特點，難以解決一些現實問題，所以就必須采用智能控制技術。通常智能控制技術被運用在鋼鐵企業的生產中，深入到各個環節里，該技術主要包括了專家系統、神經網絡及模糊控制等，具體應用環節則有：設計產品、生產控制產品，診斷設備和產品質量等方面，最關鍵的是它是利用計算機來對整個生產過程進行管理、監視、操作及分散控制。例如：高爐的控制系統，軋鋼系統，冷連軋，電爐和連鑄車間等都利用到了這個技術。測控技術的不斷發展，使分布式控制系統具有了豐富的功能，也因此成為測、控、管一體化的一種綜合系統。它在對生產過程控制的同時，還可以在生產過程中還可以實時進行調度、統計管理生產計劃，最終實現在線的最優化。而交流調速技術也伴隨著微電子技術、電子電力技術的發展而發展起來，交流傳動因具有獨特的優越性，所以電氣傳動技術在未來必將是由直流傳動轉變成交流傳動。又由于數字技術的發展，矢量控制技術雖復雜但已顯現出它的實用性，交流調速系統的調速性能因此超越了直流調速。目前，交流傳動系統日益之所以會受到像軋鋼企業等各行業客戶的歡迎，不同容量的電機均可以通過同步或異步電機來實現可逆平滑調速一個重要的原因[3]。

結束語

各種產品和裝置因為機電一體化技術的發展，也完成了機電一體化，從而達到了自身的整體優化，也有利于產品質量和生產效率的提高，并縮短了新產品生產開發的準備周期，使其由科技成果快速向商品轉化，從而深刻變革了傳統產業。又由于新產品研發的需要以及發展高精密設備的需要，所以未來的機電一體化技術、產品及其系統必然會向著智能化、系統化、高性能、微型化、輕量化的方向邁進，并最終為國家帶來創造巨大的經濟和社會效益。

參考文獻:

[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社.2006.

[2]章浩，張西良，周士沖.機電一體化技術的發展與應用[J].農機化研究，2006(7).

[3]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京:機械工業出版社.2004