淺析鋼鐵企業中機電一體化技術的應用和發展

包小麗

[摘? ? 要 ]自動控制技術和微電子技術等現代高科技領域的技術在工業生產中的應用已變得越來越廣泛，而機電一體化技術也逐漸成為我國工業企業科技的重要組成部分。加強機電一體化技術在企業智能制造領域的應用是時代發展的要求，也是機電工業發展的必然趨勢。積極推動機電一體化建設的進程對提高企業智能制造的產品質量、科技含量都有著重要的意義，甚至影響了整個企業的管理方式極大提高了生產能力。當今時代不斷進步，科技不斷發展，信息技術也在不斷地向各行各業滲透，也為鋼鐵行業機電一體化技術的發展提供了便利條件。 本文主要關注機電一體化技術的基礎知識，簡要分析總結了其特點和發展方向，并簡要分析總結了其在鋼鐵工業中的應用問題，并提出相應的解決方案，僅供參考。

[關鍵詞]機電一體化技術;智能制造;技術應用;技術發展方向

[中圖分類號]TD67 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–03

Application and Development of Mechatronics Technology in Iron and Steel Enterprises

Bao Xiao-li

[Abstract]The application of modern high-tech technologies such as automatic control technology and microelectronics technology in industrial production has become more and more extensive， and the mechatronics technology has gradually become an important part of science and technology in China's industrial enterprises. To strengthen the application of mechatronics technology in the field of enterprise intelligent manufacturing is not only the requirement of the times， but also the inevitable trend of the development of Electromechanical industry. Actively promoting the process of Mechatronics construction is of great significance to improve the product quality and scientific and technological content of enterprise intelligent manufacturing， even affect the management mode of the whole enterprise， and greatly improve the production capacity. With the continuous progress of the times and the continuous development of science and technology， information technology is constantly penetrating into all walks of life， which also provides convenient conditions for the development of electromechanical integration technology in the iron and steel industry. This paper focuses on the basic knowledge of mechatronics technology. This paper briefly analyzes and summarizes its characteristics and development direction， and briefly analyzes and summarizes its application problems in the iron and steel industry， and puts forward the corresponding solutions for reference only.

[Keywords]mechatronics technology; intelligent manufacturing; technology application; technology development direction

1 機電一體化技術的基本特征

機電一體化技術的特征就是有機地結合多種學科及技術，包括傳統的機械技術、微電子技術、信息技術以及計算機技術等，使其形成一個整體體系，相輔相成，大大發揮各種機器設備的組合功能，并進行創新。在現在機械領域以及電力領域的革新大背景下，機電一體化技術正在成為一個革新的大方向。在實際應用過程中，液壓傳動系統是很多機械設備的重要組成部件，在技術組合、設備組合的大理念下，將液壓、電子元件與機械融為一體，也就是機電液一體化系統，則是對前面所提到的機電一體化技術的拓展和創新。

產品和技術，是機電一體化技術的2個關注點。機電一體化技術并不是說簡單的、單純的將機械和電子元件連接在一起，或者說將二者簡單組合在一起，而是對于二者的有機結合。如果說，從傳統的、純粹的機械，到電氣化機械，還是屬于機械技術的范圍內。然而，科技不斷進步的今天，很多新興的微電子元件不僅可以代替傳統的機械元件的某些功能，并且還可以在組合中整個系統提供傳統機械所達不到的新功能，像是數據的自動采集功能，信息電子顯示功能和自動計算功能。所以說，機電一體，重在有機結合，而有機結合的一個最大效果就是產生傳統元件無法單獨達到的功能，具有很強的智能性與集成性。機械電氣化和機電一體化的根本區別也在于此。

2 機電一體化的組成技術

軟件編程技術、微電子技術、電力電子技術、自動控制技術、接口技術和傳統機械技術、傳感器測試技術、信息技術，這些都是機電一體化的重要組成技術。在理論的基礎上，這些技術與機電一體化技術有效結合，完善并創新系統的某些功能，深入構造新的組織結構。在高精度、高可靠性、高質量、低能耗多功能等條件下，機電一體化技術有效形成了各種技術的合力，主要有以下幾個方面。

2.1 機械本體技術

機械本體技術是機電一體化技術的基礎與前提，不僅提供著硬件支撐，還是整個系統可拓展性的先決條件。為了使機械本體與各種技術能夠更好地結合，有著更多的可拓展性，機械本體技術必須有著以下幾個要求，包括性能高、質量體積精簡、高精度。質量體積精簡的目的在于更好地整合多種技術元件，使整個系統小型化，提高整個控制系統的響應速度，減少材料與能源消耗，節能減排，提高整個系統的效率。

2.2 傳感器與檢測技術

傳感器的主要功能是將各種形式的信號，包括光、熱等，轉化成電信號，是機電一體化技術中最常見的功能元件之一，沒有它，很多自動化功能如檢測與控制等都無法實現。傳感器精度越高，反應越靈敏，就可以更加實時、可靠地獲取數據信息以及設備的實時狀態，更好地轉化與處理各種形式的信息，大大提高機械效率。

2.3 自動控制及信息處理技術

機電一體化系統的核心技術是信息處理技術以及自動控制技術。整個流程首先是在接收到數據信息之后，由信息處理技術進行整合與處理、分析和存儲，并獲得一個結果，再將這個結果輸入到已經預先設定好的程序中，計算得到這時機電一體化系統應該做出的指令，再將這個指令傳遞給自動控制系統，從而使系統做出相關的反應。

信息處理技術其實是一個很大的概念，在信息處理技術中設計很多的技術步驟，像是信息的語言轉化技術、數據計算程序、數據存儲方式、數據輸出形式等，這就需要計算機、微處理器、微電子元件等的參與。經過對信息的處理分析以及存儲，計算得到相關的系統指令。較高的處理速度，較高的可靠性，這是對信息處理技術的要求。

2.4 機電一體化技術的發展方向

機電一體化是一個綜合性的、集成性的、組合性的技術，與其他眾多相關技術聯系密切，所以機電一體化技術是一個整體發展的過程。本文認為以下幾個方面是機電一體化技術發展的主要方向。

2.4.1 智能化

智能化是機電一體化的一個重要特征，同時也是機電一體化的創新要點與革新方向。智能化設計的范疇非常廣泛，心理學、混沌動力學、計算機科學、生理學、運籌學等，通過綜合運用多種學科的具體知識，結合需要運用的功能，完成具體的機械工作。智能化要求機電一體化系統能夠達到高度的自主化，如自主的檢測、判斷，自主的計算與決策，自主的對機械和任務進行事實判斷并做出反應。知識獲取、知識利用、知識表示是智能化的機電一體化系統所要重點關注的點，從而通過這些點去模擬人類，幫助人類完成相關的工作任務，解決實際的問題，節省人力資源，提高工作效率。

在當今的機電一體化技術的智能化中，經常用到的智能化系統有智能神經網絡、模糊系統、智能專家系統和遺傳算法。這些系統的參與在實際問題的解決、工作的完成中有著舉足輕重的作用，它可以幫助人類，甚至代替人類，進行信息采集、問題分析、決策制定等活動。在智能控制器中添加故障自動診斷功能模塊使整個系統可以自動檢測故障并進行維護。它能夠在任務執行期間連續監視每個組件的工作狀態。如果存在異常，可以根據預設算法判斷具體算法、故障和通知，以便維護人員可以快速定位和修復故障。

2.4.2 網絡化

自成立而來，網絡的廣泛應用與極速發展，對于各行各業、各種領域都有著極大的促進作用，在機電一體化領域的運用同樣也非常火熱。網絡技術應用在機電一體化上，主要是幫助機電一體化達成了遠程控制的功能。現在比較先進的機電一體化器材往往都配備互聯網接口，可以與多種形式的信號源與信號網絡進行連接，達到各種網絡功能。通過企業骨干網與互聯網實現企業之間的網絡，實現信息的實時傳輸。

2.4.3 模塊化

機械、軟件、電子設備是現在比較完善的機電一體化產品往往具備的3個主要構成模塊。所以，將這些部分模塊化是非常有必要的，不僅可以提升元件組裝的靈活性，使裝配器械簡單化、通用化、可拓展化，還可以從根本上降低產品的開發成本。

機電產品和制造商的類型很多，生產狀況也大不相同。為了實現產品或零件的最大互換，有必要研究和開發標準化的產品。在這個目的下集成產品很好地滿足了這些需求。所以，為了實現上述目標，政府必須引導和所有相關企業參與制定各種標準，以便利各種制造商、產品和組件。一套機電產品，甚至是不同種類的、不同功能的機電產品，如果其接口可以通用，其模塊化、集成化的零件可以通用，就具有更高的可拓展性，更能根據實際情況根據需求進行組裝。并且微電子技術極大地推動了機電設備模塊化的發展，更精簡、更微小、更容易裝卸，從而使得設計和組合各種類型的產品變得更加容易。

2.4.4 集成化

集成是很多領域都在追求的一個趨勢，其含義也非常多。具體到機電一體化技術上，集成包括組件的物理集成、技術的滲透集成和生產過程的精簡集成。前面已經提到了很多，現在機電設備的需求是高效率、可操作性以及可拓展性，這就要求了模塊的集成化。集成化的第一步，可以按照具體功能將元件進行分類。在每個組件正常且協調地操作的條件下，該軟件可以通過。硬件有機地結合了各種組件，以實現最佳性能和最強大的功能，以實現軟硬件的完美結合。

3 機電一體化技術在鋼鐵行業中的應用

在機電一體化在各種機械領域中大展拳腳的大潮中，鋼鐵行業也是一個可以很好地配合與適應機電一體化技術的行業，并且要汲取其他領域的最新發展成果，如新設備和新式測試。只有技術和設備診斷才能取得更大的發展。機電一體化技術主要用于鋼鐵行業的以下幾個方面。

3.1 智能化控制技術

傳統的控制技術所難以克服的技術瓶頸，如速度快、精度高、規模連續等，進一步的發展必須依靠智能控制技術。智能控制技術主要包括模糊控制、遺傳算法、混沌理論、專家系統和人工神經網絡。在當今，智能化控制技術在鋼鐵行業的各個方面都有或多或少的滲透，涉及傳統鋼鐵行業的多種工藝，如軋鋼系統冷軋、軋鋼綜合調度系統、精煉和連鑄車間、高爐控制系統，煉鋼和連鑄等。

3.2 分布式控制系統

分布式控制系統以中央計算機為核心，以管理許多現場測量和控制系統還有執行智能化的控制的單元。在分布式控制系統中，利用多個元件、計算機的共同協作操作，處理和控制整個機電系統的工作。自動控制、自動檢測、自動排障、自動優化，這些都是其優點。集成了監視、控制（包括操作）和管理功能的綜合系統。從現階段的實踐中來看，分布控制系統在整個鋼鐵系統中有著優越的表現，不僅在功能上，在成本與可靠性上也表現極佳，特別是集中監控和分散控制的特點，可以最大限度地降低故障的影響，而集中控制與系統相比，功能更強，安全性更高。這是大型鋼廠機電技術下一步發展的主要方向。

3.3 開放式控制系統

開放式控制系統是當今越來越流行的一種新的控制系統概念。在某種程度上，“開放”意味著兼容性。也就是說不同制造商的產品可以和按照相同技術標準生產的硬件和系統實現資源交換和共享。可以識別和傳輸使用相同技術標準生成的信息。開放式控制系統利用以太網實現下層生產管理控制與上層管理決策的有效對接，實現管理計算機和各種設控的互聯互通。為了實現生產過程的控制集成讓現場總線連接各個儀表和控制設備，實現了上層對下層設備的有效管理。

4 結束語

簡而言之，機電一體化技術的應用和發展將繼續改變人類使用能源的方式和效率。我國裝備制造的能力和水平的提升有賴于鋼鐵企業一體化技術的增強。

參考文獻

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