机电一体化技术在工业中的应用

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机电一体化技术在工业中的应用【1】

摘要随着科技的发展，工业生产的旧模式机械电气化已不能满足现代工业的需求了。

为了适应工业控制的需求出现了机电一体化，使工业领域发生了一次技术改革，而高新技术的应用，使机电一体化技术有了质的飞跃，进入了自动控制的高层领域。

关键词机电一体化;系统结构;特点;应用

随着微电子技术和自动控制技术的迅速发展，出现了在传统的机械控制基础之上，引入微电子技术和自动化技术，实现了机械部分和电子部分的有机结合，从而形成一个新的学科领域机电一体化。

机电一体化技术的产生，是对传统机械工业的一次革命，为机械产品注入了新的内涵，其技术上的先进性、创新性和可靠性满足了人们在生产生活中的需要。

机电一体化技术的产品涉及的领域有日常生活、工业生产、军工业、航空航天等，非常广泛。

随着与之相关的各学科的发展，机电一体化技术将具有更加广阔的发展空间。

在现在的工业当中，机电一体化系统的核心就是微处理器，并与工控装置、显示装置、通讯装置、电工电子装置等组装在一起，来实现对于精度、质量和可靠性的保障。

而对于机电设备来说，使机电设备更加小型化、轻量化，使控制过程更具智能化、高速化、精准化和系统化，是机电设备发展的必然趋势。

从而产品更具有灵活性和适应性。

机电一体化技术在现在工业中的应用很广泛，其主要表现如下。

1 智能化控制系统

智能化控制系统，其控制系统的核心是自动化控制智能化，具有高速化、连续化的特点，使机电一体化产品具有思维，是控制理论发展的必然产物，主要用来解决比较复杂控制系统的问题。

使机电设备有了一定的人的行为。

例如：产品自动装配控制系统、智能机器人控制系统、生产自动化控制系统等。

主要的智能技术包括数字模拟量控制、智能网络控制、数据自动处理、故障自我诊断控制等。

当今世界上，比较先进的智能控制主要针对整个生产过程的自动化，包括整个操作工艺流程的控制、整个系统的故障诊断、处理并优化过程操作异常等，解决了传统控制技术的不够完备和不够精度带来的一系列问题。

2 分布式控制系统

分布式控制系统是由一台中央控制系统计算机指挥若干单元计算机或智能控制单元，来实现对生产过程的监控、操作、管理，优化生产制造过程的控制系统，其中包括数据获取控制系统、计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统等。

而且系统中存在保护功能，使系统的安全性、可靠性更强。

分布式控制系统的特点是功能更强、具有更高的安全性，其优点远比集中控制系统，是现在的大型机电一体化系统的重要组成部分。

3 开放式控制系统

开放式控制系统，是基于市场对制造系统具有适应中小批量生产、良好的柔性、多功能的特点，并结合计算机技术的发展，所出现的一种新的结构体系。

开放式控制系统具有标准的信息交换规程，具有互联的工业通信网络，具有软件的扩展等特点。

通过开放式控制系统，可使不同的厂家的产品具有可互换性和兼容性，顾客可以在不同厂家的产品中进行选择。

开放式控制系统同时提供了标准的通信协议。

在工业中有利于实现分布式控制系统的构建。

基于开放式控制系统的特点，使产品的选择性更广，销售透明化，并利于网络化管理。

4 计算机集成制造控制系统

计算机集成制造控制系统，是在通信信息技术发展到一定程度，对生产的全局进行统一控制的前提下形成的一种新的制造系统。

在工业生产中，原有的单项自动化生产，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，形成了自动化孤岛，在现在的工业当中不能满足生产的需求。

单一的自动控制系统和制造企业管理信息系统，不能实现对于产品的生产、管理、销售的统一控制，而计算机集成制造控制系统，实现了产品从生产中的加工需求到市场销售信息处理的统一，形成了完善的全局产品数据模型及数据管理。

5 现场总线控制系统

由于传统的控制结构缺欠，所以迫切需要一种新型系统体系结构来满足综合自动化控制，在近年来随着工业自动化控制的迅速发展，出现了一种现场智能仪表与上位机和其他智能仪表之间进行串行的工业控制系统数据总线现场总线。

它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

智能仪表得到现场信息后，置入微处理器，经过变换和运算得到结果，再传递给执行调节器，形成各种适应实际需要的自动控制系统。

现场总线的特点：数字化;分布式;开放性;双向串行输出;互操作性;节省布局空间;智能自我诊断。

由于现场总线一系列的优点，使其更加利于实现远程控制中的数据的传输和处理、现场仪表的检测等，因此受到更多厂家的青睐。

6 交流传动技术

交流传动技术，是一门综合技术，其本质是牵引电动机采用了交流异步电动机，因此出现了一系列的优点。

由于交流传动技术的成熟和优越性，数字技术的发展，使复杂的矢量控制得以实现，从而使交流传动技术控制的电动机，从性能有了突飞猛进的提高。

电气传动技术将逐步的由交流传动取代直流传动。

交流传动与直流传动相比较其优点：构造简单，转速高，可靠性高，维修简便;功率大，牵引力大，可以发挥较高的输出功率;粘着性能好;简化了主电路;动力性能和制动性能较好;效率高，利用率高，使用灵活性强。

目前数控机床、大功率提升机和重型机械牵引系统中使用的高动态性能的矢量控制变频器，使交流传动技术已达到或超过了直流传动技术。

由于交流传动技术的优越性，使交流传动技术在当今工业中占的比重越来越大。

总之，机电一体化技术从产生之初到现在，一方面从性能上和市场竞争力上有了极大地提高，提高了产品的可靠性;另一方面提高了产品的适应性，使人类的活动空间在不断扩大，从原来的生活生产向太空探索发展。

尤其在现在的工业当中体现的更加透彻，使工业生产向着高速化、精准化、智能化、高性能化、系统化方向发展，提高了产品的质量和精度，并有益于实现无人控制的全自动控制。

参考文献

[1]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996(4).

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[4]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

机电一体化的发展及在工业上的广泛应用【2】

1. 机电一体化的简介和生产应用

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。

它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。

采用多CPU和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。

柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统。

它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。

在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产。

交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用，尤其是在钢铁工业中，使复杂的矢量控制技术得以实现，无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。

也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。

这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。

随着PLC技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控。

PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

此外，随着工厂网络自动化的发展，PLC可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控。

如今，PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

2. 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。

下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

PLC实现了机械手移动工件的控制过程。

随着世界经济和技术的发展，人类活动的范围不断扩大，机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，并从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。

随着机器人的生产和大量应用，很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。

工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。

与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

农业方面，机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡，以此来改善人机交互界面。

这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal)，它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。

它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息，在屏幕上按操作者的需求，调用数据库信息，显示数据、图形、语音等多媒体信息。

另外，还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡，将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室，由计算机应用高级软件进行处理。

也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端，实现自动控制农机的操作。

PLC在自动售货机中的应用。

自动售货机通过顾客选择商品开关，投入的硬币值由PLC驱动数码管显示，经过光传感器识别，通过判断，进行下一步操作，经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。

计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活，也使PLC的应用更加广泛。

交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。

通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。

准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间，这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。

现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。

电脑横机的编织是一个极其复杂的过程，最初的横机是手动横机，只能胜任比较简单的编织过程。

随着计算机技术应用到电脑横机中，通过电脑的自动控制，设计人员可对编织花型进行数字化设计，通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作，由计算机指令控制系统完成整个设计的编织，极大地提高了工业生产效率。

与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

在机械生产领域，电子技术和计算机技术的融入发展，机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。

通过不断发展的计算机技术，使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

机电一体化技术在工业中的应用