淺析機電一體化技術的發(fā)展與應用

摘要：機電一體化又稱機械電子學，是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了電子技術，并將機械裝置電子設備以及軟件等有機地結合起來構成的系統(tǒng)的總稱，在當今社會，機電一體化主要應用于石油化工等重工業(yè)領域，該技術的發(fā)展，為工業(yè)的發(fā)展提供了便利，為此，本文簡述了機電一體化技術的基本概況和應用領域，分析了機電一體化技術的優(yōu)點和發(fā)展趨勢。

關鍵字：機電一體化工業(yè)石油

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容，其基本特征可概括為機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術微電子、技術自動控制技術、計算機技術信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術。根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結構目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。

一、機電一體化基本結構要素

1.機械本體部分

機械本體就像人體的身軀骨架，它是系統(tǒng)所有功能元素的機械支持結構，包括機身框架機械連接等。它是機電一體化要素中最基本的部分。

2.動力部分

動力部分與人體內(nèi)臟產(chǎn)生能量去維持生命運動是一樣的道理，它是為系統(tǒng)提供能量和動力功能驅動執(zhí)行的機構，使系統(tǒng)按照控制要求得以正常運行，是機帶你一體化結構中不可或缺的部分。

3.傳感部分

傳感部分就像人的眼鼻耳口等感覺器官，將系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測變成可識別的信號，然后傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)過分析處理后產(chǎn)生相應的控制信息，其功能一般由專門的傳感器和儀器儀表來共同完成。

4.驅動部分

驅動部分就像人體的肌肋腱一樣，要接受大腦指揮，驅動四肢運動，在控制信息作用下驅動執(zhí)行機構完成各種動作和功能。

5.執(zhí)行部分

執(zhí)行部分如同人的四肢，由大腦支配完成各項工作任務一樣，根據(jù)控制信息和指令完成各種動作和功能，執(zhí)行機構是運動部件，一般采用機械電磁電液等構成。

6.控制及信息處理部分

控制及信息處理部分，猶如人的大腦，指揮和控制全身運動，并能記憶思考和判斷問題一樣，將來自各傳感器的檢測信息集中存儲分析加工，并根據(jù)信息處理的結果按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行，它一般由計算機可編程序控制器數(shù)控裝置以及邏輯電路A/D與D/A轉換I/O輸入輸出接口和計算機外部設備等組成。

二、機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是近幾年才出現(xiàn)的一門新科學、新技術，但它卻必將是當前世界技術發(fā)展的必然趨勢。因為在當今社會，隨著科學技術的不斷發(fā)展，高新技術的發(fā)展越來越受國家、社會和企業(yè)的關注與重視，機電一體化程度的高低，一定程度上代表的是一個國家科技實力的水平，一個企業(yè)機電一體化的運用程度，也從一個側面反映了該企業(yè)自主創(chuàng)新能力的高低，該技術的使用，不僅能夠提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，而且能夠增強企業(yè)的核心競爭力，讓企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地，眾所周知，當今社會國際競爭的實質，是以經(jīng)濟和科技為核心的綜合國力的較量，所有，提高國家綜合國力，發(fā)展科技，是每個國家義不容辭的，在這樣的情況下，一定程度上代表著技術發(fā)展水平的機電一體化技術，將會越來越受到國家和社會的青睞，所以，機電一體化技術的未來市場將呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。

三、機電一體化技術的優(yōu)點

1.安全性高

機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

2.生產(chǎn)能力高

機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質量和產(chǎn)品的合格率。同時，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產(chǎn)能力大大提高。

3.使用性能高

機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

4.適用面廣

機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單一技術和單一功能限制，具有復合技術和復合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

四、機電一體化的應用領域

1.重工業(yè)領域

在目前，機電一體化技術目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程等行業(yè)中，相對來說，主要是應用于重工業(yè)領域，無論是國有企業(yè)，還是私營企業(yè)，在生產(chǎn)過程中都會采用機電一體化來提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經(jīng)過40年的發(fā)展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。WOP技術和智能化。

系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中。

參考文獻：

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