淺析機電一體化技術應用及發展趨勢

傅寶根

【摘要】機電一體化技術是機械、微電子和信息三項技術相互融合、交叉的產物，是機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和系統技術等多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。隨著電子技術的迅速發展，微處理器、微型機在各個技術領域已經得到廣泛應用，對各個領域的發展起了很大的推動作用，正因電子技術的快速發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，科技的進步更是依賴于其發展，因此其未來的發展對科技的進步起著至關重要的作用。

【關鍵詞】機電一體化交融控制應用問題

一、機電一體化技術

1、機械本體技術

機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特2、傳感技術

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。

3、信息處理技術

機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

4、驅動技術

電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

5、接口技術

為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

6、軟件技術

軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化在水利應用中存在的問題

1、涉及的行業、部門太多，缺乏整體協調配合的機制。

由于機電的綜合性很強，機電設備都是由很多零部件組成，零部件的設計、加工、試驗、檢測等都由不同的行業、不同部門的不同專業來完成。大多數水利工程的規劃、設計、建設和管理都是由水利和電力行業來完成，機電技術的主要標準也來源于水利和電力行業標準，但機電工程中大量的產品質量控制和安全鑒定涉及到冶金、機械、消防、電子等多行業、多部門。如何協調各行業、各部門在制訂使用功能一致的機電設備標準上還缺乏強有力的協調機制，造成同一種功能的產品因為使用單位的不同而采用不同的標準設計制造的情況，既不利于產品的規范化、系列化，也會使設計、制造、運行成本增大，造成不必要的資源浪費。

2、安全評價和鑒定的指標不夠明確。

機電專業的安全評價和鑒定除了按照設計、制造、試驗、驗收、運行、檢修等規程規范和標準執行外，更重要的措施就是借助于強制性標準。我國機電專業的強制性標準比較少。近年來，我國加大了對工程建設強制性條文的擬定、發布力度，極力保障工程建設的安全可靠性和直接涉及人民生命財產安全、人身健康、環境保護和公共利益的各個方面，起到一定的效果。實踐證明，強制性條文的制訂和發布對于工程安全性評價和鑒定是十分重要的，但是機電專業安全評價和鑒定的指標體系尚未完全建立，評價和鑒定指標不明確，強制性條文所規定的強制標準還停留在某些具體零部件的工藝過程控制中，缺乏對機電工程整體性的考慮。

3、設備的更新不利。

水利工程的特殊性和管理原因所造成的使用、維護不當，受修理能力和條件限制致使設備隱患消除不及時與不徹底等原因，使得部分設備無法達到預期的使用周期而損壞限制，在一段時間后被淘汰。再加之設備國有資產管理的特殊性，設備的處置受一定管理制度的限制和約束，施工企業實際的設備擁有量和設備的水平比例失調。

4、設備基礎尺寸、標高、位置出現偏差。

這種偏差大多是由于工程施工圖紙所標注的設備尺寸與設備實際安裝時的尺寸有偏差。例如，土建施工圖紙與機電安裝圖紙中機組標高存在誤差，機電安裝圖紙上表明了基礎板的高度和墊板、可調墊鐵的厚度，而土建施工圖沒有標注墊板和可調墊鐵的厚度，在進行機組承重梁配筋布置時也沒有考慮到相關因素，結果導致機組安裝就位時不能按設計高程進行，通常只有放棄使用可調節墊鐵來保證機組的安裝高程。

三、機電一體化技術的發展趨勢

1、智能化

21世紀機電一體化的技術發展的重要方向是智能化，機電一體化的建設研究逐漸的重視人共智能，其一個重要的應用就是機器人與數控機床的智能化，智能化指的是對機器行為的一個描述，它是在控制理論的基礎上，充分的吸收各個學科的新思想與新知識，使得它能夠具有一定的判斷推理與邏輯思維自主決策的能力。但是，我們要做到使機電一體化的產品與人有完全相同的智能與邏輯判斷是不可能實現的，但是，較高性能的高速微處理器能夠賦予機電一體化一些較為低級的智能是完全有可能實現的。

2、模塊化

機電一體化的模塊化是一項非常重要而且艱巨的工程。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、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

3、網絡化

隨著網絡技術的逐步普及，帶動了一大批現代網絡科技的發展，其中以網絡為基礎的遠程控制與監視技術逐漸興起與飛速發展，而這些新技術的終端設備就是機電一體化產品，所以，機電一體化會隨著網絡技術的發展而逐漸的發展。