機械電氣一體化技術的探討

王海榮 張永兵 劉少謙 史月

摘要：機械電氣一體化是當前我國經濟快速發展中的應用產物，其高效便捷操作手段如今已經被運用到廣泛工業領域中。在機械電氣一體化技術不斷的發展過程中，如何規劃好機械電氣一體化技術的發展方向而制定相應的改善策略，是當前階段相關技術人員需要考慮的問題。

關鍵詞：機械電氣一體化技術;應用;發展趨勢

隨著我國工業的不斷發展與更新，工業技術的運用也非常廣泛。機械電氣一體化是目前工廠常用的技術之一，它便捷的操作方法和高效率的操作流程得到了廣大工廠的青睞。機械電氣一體化的運用原理在于把計算機技術和機電技術相結合，同時在不斷的應用實踐中不斷在更新。本文通過闡述機械電氣一體化的基本概念與發展歷程，結合調查分析機械電氣一體化技術在各行各業發展的現狀和方向，提出針對加快機械電氣一體化技術發展的相關策略，供相關行業的技術人員參考。

1.機械電氣一體化技術概述

機械電氣一體化技術是指，在機械功能的設計和應用中，在機械結構的主功能、信息處理和功能控制中引入電子技術，將控制裝置與電子化集成和控制軟件等有機結合起來，形成統一的系統。系統引進電子技術后，在程序預定的操作功能下，綜合運用機械技術、微電子技術和電力電子技術，再配合系統布局的各個功能單元完成機械系統的智能化控制，以保證機械設備的多功能性、高質量、低能耗、環保，進而提高其運行的可靠性。

2.機械電氣一體化技術在各行各業的發展現狀

2.1數控機床的應用

數控機床是大家耳熟能詳的技術之一，它的性能參數是反映一個國家機床水平生產高低的直接性指標。目前我國數控機床的研發和生產能力與其他發達國家相比還有著一定的差距，國產化的數控機床在我國工廠中只占有少量的比例，大部分產品還是通過從歐美、日本等數控機床技術發達的國家進口。

2.2工廠中產品生產流線化、自動化

在信息化發展的今天，效率是反映一個企業工業水平高低的主要因素，在工業生產中利用機械電氣一體化代替人力能夠很好的增加產品的生產效率，不僅是生產效率上有著大幅度的提升，在工業上的生產成本也有不少的節省。

2.3機器人在工業生產上的應用

機器人的發明無疑是上世紀最偉大的發明之一，在工業生產中利用機器人可以完成很多人力無法完成的操作。例如有些生產操作時極為復雜的，運用人力的話不僅要完成復雜的操作步驟，還要記住每一步的操作順序，加大了工業生產的難度性。而運用機器人的話這些問題將被得到很好的解決，在輸入相關程序后機器人會自動、重復的完成一系列復雜的生產操作。最后，在生產中難免會遇到一些腐蝕性物質和高溫的環境，運用機械手代替人手操作同樣也解決了此類問題。

3.機電一體化的發展趨勢

3.1智能化

智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3.2模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。

3.3網絡化

20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

4.機械電氣一體化技術的應用

4.1分布式控制系統

相對于集中式控制系統而言，分布式控制系統是通過一臺中央計算機對多臺計算機進行控制和指揮，由于分布式控制系統強大的功能和可靠地安全性，使其成為機械電氣一體化的主流技術。一般情況下，分布式控制系統根據實際情況進行分級，可分為兩級、三級或更多級。其核心技術就是通過中央計算機完成對現場生產過程的實時控制等，另一方面，分布式控制系統隨著測控技術的不斷發展與創新，還可以實現對生產過程的實時調度、在線最優化、生產計劃統計管理等功能，成為一種集測、控、管于一體的綜合系統，可靠性大幅提高。

4.2數控機床

機械電氣一體化技術的應用當中，數控機床可謂最成功的典型。隨著機械電氣一體化的發展，數控機床技術也有了質的提高：結構更合理、功能更廣、操作更方便、控制精度更高。數控機床結構的發展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。在數控機床中，開放性的設計逼近可以在很大程度上提高系統的兼容性和層次性，以便用戶的編程和對設備進行改裝和升級。一般情況下，可以在系統中引入在線診斷、模糊控制等技術，這些技術可以提高數控機床的智能化水平。其中，在線診斷功能可以將機床中出現的刀具破損等一系列故障或潛在性的故障反饋給操作人員，以便可以根據故障的情況，迅速采取控制手段;模塊化的設計，可以豐富系統功能，使得機床控制操作都更加簡便，一般情況下，都是通過一臺機床控制多臺機床，使它們同時、獨立的完成各自的任務，實現多過程、多通道的控制。

5.結束語

綜上所述，為了促進企業的生產效率，研究機械電氣一體化的發展有著重要的意義，在工業領域機械電氣一體化的發展不僅是生產企業需要關注的一個話題，同樣也需要政府制定相關政策和加大資金投入對其進行改善。