機電一體化技術(shù)的應用

趙笑亮

摘 要： 隨著社會的不斷發(fā)展，科技越來越呈現(xiàn)出整體化、交叉化和數(shù)字化，與此同時，微電子技術(shù)信息技術(shù)也在不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)的應用越來越廣泛，其被廣泛地應用在很多行業(yè)和領域，發(fā)揮著巨大的功能與效用，為社會發(fā)展起到極大的促進作用。本文對機電一體化技術(shù)的應用進行闡述，并對其發(fā)展進行探究。

關(guān)鍵詞： 機電一體化 應用 發(fā)展

機電一體化發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，其內(nèi)容也不斷更新。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)，綜合利用計算機技術(shù)、光學技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)等群體技術(shù)，合理配置各功能單元高可靠性、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(shù)，它使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段[1]。

一、機電一體化技術(shù)的應用

（一）在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用

傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模經(jīng)濟的基礎上，靠企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和重復性獲得競爭優(yōu)勢的，它強調(diào)資源的有效利用，以低成本獲得高質(zhì)量和高效率，其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產(chǎn)模式、先進制造技術(shù)和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)。現(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，充分利用了電子計算機技術(shù)，使制造技術(shù)提高到了新的高度。近年來，制造工程領域的新技術(shù)相繼誕生，如計算機數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。

（二）在飲料行業(yè)中的應用

機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應用前景最廣泛的技術(shù)之一。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用，不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產(chǎn)線的自動化控制水平、生產(chǎn)能力大大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統(tǒng)的機械控制的同類設備[2]，可以大大提高食品飲料包裝生產(chǎn)設備產(chǎn)品的質(zhì)量，增強其國內(nèi)、國際競爭能力。

（三）在鋼鐵企業(yè)中的應用

1.計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理和過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。

2.現(xiàn)場總線技術(shù)（FBT）。現(xiàn)場總線技術(shù)是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內(nèi)的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)，能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。

3.交流傳動技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和高于直流調(diào)速水平。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用范圍不斷擴大。

二、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）智能化

智能化即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

（二）數(shù)字化

微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力和友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程控制操作、診斷和修復。

（三）模塊化

其屬于一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作[3]。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機于一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在開發(fā)產(chǎn)品設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品，從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

（四）網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡技術(shù)的興起和飛速發(fā)展，給社會各個領域帶來了巨大變革。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

三、結(jié)語

隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利于實現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革。隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化、輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]袁中凡.機電一體化技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012（06）：45-49.

[2]殷際英.光機電一體化實用技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013（06）：41-42.

[3]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013（06）：58-59.