計(jì)算機(jī)信息化在機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的作用淺析

陳顥

摘 要：當(dāng)今社會(huì)，科技飛速發(fā)展，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和飛躍，同時(shí)也推動(dòng)了機(jī)電一體化的進(jìn)步。本文通過(guò)分析機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)以及當(dāng)今工業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)的控制的特征，探討了機(jī)電一體化在計(jì)算機(jī)視野下的控制以及單元信息的功能優(yōu)勢(shì)和重要作用，尤其當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的促進(jìn)和推動(dòng)效應(yīng)。對(duì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)方面作了初步的探討和研究。

關(guān)鍵詞：信息化；機(jī)電一體化；產(chǎn)品；生產(chǎn)過(guò)程；作用

中圖分類(lèi)號(hào)： TP62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）24-185-2

1 概述

機(jī)電一體化是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)，機(jī)械技術(shù)等技術(shù)的集成獨(dú)立的學(xué)科。機(jī)電一體化產(chǎn)品的不斷發(fā)展，觸及幾乎所有的制造領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人，計(jì)算機(jī)集成制造等領(lǐng)域已取得了一定成效。隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化將是智能網(wǎng)中朝著小型化、綠色、模塊化方向，各種信息化領(lǐng)域的新技術(shù)不斷在機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。

當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)迭代式，非線性演進(jìn)和變革，工控機(jī)技術(shù)也正朝著微型智能化方向發(fā)展，工控機(jī)系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展方向也逐步實(shí)現(xiàn)智能化高度集成，計(jì)算機(jī)信息化促使的生產(chǎn)效率和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力不斷提升，帶動(dòng)機(jī)電一體化領(lǐng)域展開(kāi)了一場(chǎng)大規(guī)模的技術(shù)革命。

2 機(jī)電一體化產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)

機(jī)電一體化產(chǎn)品通常包括系統(tǒng)整體和基礎(chǔ)元部件兩類(lèi)。通用機(jī)電一體化系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床CNG，機(jī)器人POT，CAD/ CAM系統(tǒng)，汽車(chē)電子產(chǎn)品，智能儀器儀表，電子排版印刷系統(tǒng)。典型的機(jī)電一體化元組成部分是：功率電子裝置和設(shè)備，可編程邏輯控制器，模糊控制器，微型傳感器，專(zhuān)用集成電路，伺服等。機(jī)電一體化表示的設(shè)計(jì)原則是，匯集了電氣工程、控制工程、計(jì)算機(jī)工程以及機(jī)械工程。機(jī)電一體化一直以來(lái)多應(yīng)用于汽車(chē)制造、裝備制造、機(jī)械加工等行業(yè)，其優(yōu)越的性能在電力行業(yè)的應(yīng)用還處于待開(kāi)發(fā)階段。電力行業(yè)發(fā)展亟需具有集成化、智能化，人性化、綠色低碳環(huán)保的機(jī)電一體化產(chǎn)品加以推廣應(yīng)用，隨著國(guó)家電網(wǎng)特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和西電東送工程的不斷實(shí)施，更多的機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)用其中，光電式互感器、智能型開(kāi)關(guān)等二次設(shè)備得到不斷推廣，光伏發(fā)電產(chǎn)品中的太陽(yáng)能板智能跳接開(kāi)關(guān)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)扇葉的角度調(diào)整器等機(jī)電一體化產(chǎn)品不斷備引入使用，極大地促進(jìn)了電力能源的應(yīng)用水平，科技含量的提高帶動(dòng)著整個(gè)電力能源的深化應(yīng)用。

3 機(jī)電一體化的信息單元和系統(tǒng)控制

在機(jī)電一體化的研究體系中，在采取總線結(jié)構(gòu)的工控機(jī)技術(shù)架構(gòu)下，控制和檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程、工藝以及機(jī)電設(shè)備流程，系統(tǒng)控制單元可以在軟硬件程序指揮下下，對(duì)數(shù)據(jù)采集、分析、決策以及指令工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的精確控制。在目前高度智能化系統(tǒng)中，信息控制是以感知知識(shí)驅(qū)動(dòng)為核心的，例如：電力行業(yè)中新能源電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)不斷演進(jìn)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的大量應(yīng)用，充電樁變流技術(shù)，動(dòng)力傳感技術(shù)，電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)中，都不離開(kāi)計(jì)算機(jī)信號(hào)的傳遞和感知，對(duì)電池容量和行駛里程的預(yù)測(cè)和感知，離不開(kāi)微型芯片的研制開(kāi)發(fā)及對(duì)機(jī)械部分的操控和預(yù)判。

借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理的能力和分析判斷功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的全局調(diào)控，及時(shí)準(zhǔn)確的信息處理將對(duì)機(jī)電一體系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。在智能化建筑領(lǐng)域，小區(qū)自動(dòng)號(hào)牌識(shí)別功能，借助圖像處理技術(shù)，對(duì)訪客的車(chē)輛號(hào)碼進(jìn)行快速拍照分析，形成數(shù)字化信息錄入系統(tǒng)登記來(lái)訪人員車(chē)牌然后抬桿放行，看似瞬間完成，而內(nèi)部電路進(jìn)行了一系列聯(lián)動(dòng)反應(yīng)。這一切得益于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和機(jī)械控制技術(shù)的完美結(jié)合。

4 計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展與機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展和融合

機(jī)電一體化的技術(shù)將軟件技術(shù)、傳感器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)三者共通融合，不只是局限在電子技術(shù)和機(jī)械結(jié)合領(lǐng)域，同時(shí)融合了自動(dòng)化控制技術(shù)、電磁傳感檢測(cè)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和實(shí)時(shí)信息處理分析等學(xué)科技術(shù)，集成整合后可以更加高效調(diào)配資源，尤其可以解決過(guò)去單一機(jī)電產(chǎn)品無(wú)法獨(dú)立完成的系統(tǒng)整體問(wèn)題。

軟件編程技術(shù)的進(jìn)步在各行業(yè)都有了更好的應(yīng)用成果。例如，JAVA語(yǔ)言編程、FLEX頁(yè)面效果、構(gòu)件容器庫(kù)、編口API規(guī)范、編程接口Weblogic中間件等技術(shù)的使得軟件產(chǎn)品嵌入式到硬件芯片里。芯片SMT貼片技術(shù)和集成電子納米技術(shù)的不斷革新，帶來(lái)越來(lái)越智能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)的豐厚的市場(chǎng)回報(bào)也促進(jìn)了技術(shù)研發(fā)的進(jìn)一步加大。對(duì)工具性腳本Ative，嵌入式Linux原型等軟件的研制與開(kāi)發(fā)，將軟硬件技術(shù)的結(jié)合度進(jìn)一步提升。同時(shí)IP無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域不斷的應(yīng)用，使得數(shù)據(jù)共享和傳輸必將所有機(jī)電一體化行業(yè)重新洗牌。

高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)，實(shí)現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的功率模塊用機(jī)電：一個(gè)傳感器組件的機(jī)電結(jié)構(gòu)外部信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所導(dǎo)致動(dòng)器模塊的機(jī)電結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)渡到機(jī)械信號(hào)，電信號(hào)計(jì)算機(jī)模塊中輸入的電信號(hào)被加載數(shù)字信息，輸出新的電信號(hào)。因此，機(jī)械和電氣功能要素的整合是基于介質(zhì)為公共接口的一體化進(jìn)程。

5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)信息化發(fā)展引領(lǐng)著未來(lái)機(jī)電一體化的發(fā)展

計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的起源于美國(guó)軍方一個(gè)名為ARPANET（即“阿帕網(wǎng)”）的網(wǎng)絡(luò)興起和飛速發(fā)展，從1994年到現(xiàn)在，中國(guó)實(shí)現(xiàn)TCP / IP連接到Internet的方式，從而逐漸打開(kāi)一個(gè)提供全方位服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)；區(qū)域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)熱潮大幕拉開(kāi)，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。為了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的變化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于各種遠(yuǎn)程控制終端和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在迅速發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)改變了機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)和功能最直觀的例子是在汽車(chē)方面。汽車(chē)制造領(lǐng)域一直都有機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，如ABS防抱死剎車(chē)系統(tǒng)使汽車(chē)更安全，ESD電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)可使汽車(chē)節(jié)油。 物聯(lián)網(wǎng)還為汽車(chē)引進(jìn)了信息娛樂(lè)系統(tǒng)，在車(chē)內(nèi)提供了如新聞、交通更新、導(dǎo)航等信息以及流媒體音樂(lè)、視頻，以及在車(chē)上訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)查詢(xún)收看點(diǎn)播信息的功能。 物聯(lián)網(wǎng)也使得在車(chē)上部署遠(yuǎn)程控制設(shè)備用于各種人性化的用戶體驗(yàn)，例如保險(xiǎn)、車(chē)輛定位跟蹤、預(yù)防性維護(hù)監(jiān)控，及其他服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組合正在成為可能，利用家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)使家電連接電腦成為家庭系統(tǒng)中心，這是事物發(fā)展的方向，改變傳統(tǒng)的家電獨(dú)立單一的功能方式讓人們?cè)诩抑型耆硎芨鞣N信息技術(shù)帶來(lái)的便利，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)當(dāng)然應(yīng)該向物物相連的方向發(fā)展。當(dāng)你還在回家路上，手機(jī)作為遙控式操作，即可將家中的空調(diào)打開(kāi)設(shè)定合適的溫度，電飯煲進(jìn)行蒸煮做飯，熱水器加電至合適的洗浴溫度等，以及花園的智能灌溉操作皆可一鍵完成，等待您的將是一個(gè)溫馨浪漫的晚間時(shí)光。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)伴隨著其他學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展和迭代的，尤其是信息化技術(shù)的不斷深入推廣為機(jī)電一體化的發(fā)展提供更好的平臺(tái)。同時(shí)，機(jī)電一體化的發(fā)展也為信息化的社會(huì)中對(duì)現(xiàn)有機(jī)電產(chǎn)品和技術(shù)的交流，各種理論的實(shí)提供了舞臺(tái)和空間。

以機(jī)電一體化行業(yè)為代表的工業(yè)發(fā)展給人們生活帶來(lái)巨大變化。一方面，物質(zhì)生活條件的極大豐富和充實(shí)，人的勞動(dòng)力水平得到極大釋放和提高，人們從追究物質(zhì)生活開(kāi)始追求精神世界的享受；另一方面，資源不斷開(kāi)發(fā)利用，生態(tài)環(huán)境由于人類(lèi)的透支性使用受到嚴(yán)重污染。人類(lèi)意識(shí)到保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然生態(tài)的重要意義。綠色環(huán)保產(chǎn)品在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，堅(jiān)持綠色低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，符合時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電產(chǎn)品在生命過(guò)程中的設(shè)計(jì)、制造、使用和處置，應(yīng)以環(huán)保及人類(lèi)健康為前提，作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的代表計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，合理地使用人類(lèi)可開(kāi)發(fā)的資源，利用對(duì)生態(tài)環(huán)境安全或非常小的危害，產(chǎn)生對(duì)人類(lèi)發(fā)展具有巨大前景的歷史作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 石建軍.淺談機(jī)電一體化的進(jìn)程和智能化研究[J].電子制作，2015（10）：60-62.

[2] 黃華銳.淺析機(jī)電一體化的進(jìn)程與智能化趨勢(shì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（02）：115-116.