機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析及發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展給社會(huì)生產(chǎn)生活帶來(lái)了巨大影響，機(jī)電一體化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快、應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一，本文介紹了機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及機(jī)電一體化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，并闡述了機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；應(yīng)用；分析 ；

中圖分類(lèi)號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-01

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門(mén)有著自身體系的新型學(xué)科，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，其內(nèi)容將不斷更新。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)等群體技術(shù)，合理配置各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)，它使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

（一）機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用

1、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過(guò)程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠(chǎng)，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程全局和過(guò)程一體化控制。

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)（FBT） 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。

3、交流傳動(dòng)技術(shù) 隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來(lái)由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過(guò)直流調(diào)速水平。

4、開(kāi)放式控制系統(tǒng) “開(kāi)放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開(kāi)放控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。

（二）機(jī)電一體化技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用

1、通過(guò)微機(jī)控制發(fā)電機(jī)系統(tǒng)：控制發(fā)電機(jī)單元的核心部位是利用微處理器設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)集成大規(guī)模電路，通過(guò)各個(gè)傳感器接受電壓模擬信號(hào)傳輸至發(fā)電機(jī)單元，信號(hào)模擬利用數(shù)字模擬直接轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)數(shù)字。將這些信息都作為重要基礎(chǔ)，在控制發(fā)電機(jī)單元對(duì)燃料空氣比例，點(diǎn)火時(shí)間，循環(huán)排氣效率實(shí)施最好的計(jì)算，將最終的計(jì)算結(jié)果當(dāng)做噴射閥燃料控制與點(diǎn)火設(shè)備的驅(qū)動(dòng)信息進(jìn)行輸出，用來(lái)對(duì)空氣與燃料質(zhì)量之間的比例實(shí)施控制。當(dāng)燃料與空氣的比例增加時(shí)，燃料十分稀薄，點(diǎn)火就會(huì)非常困難，反之比例減少時(shí)，打火就會(huì)容易很多。

2、汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)：在我們?nèi)粘Ｉ钪?，?jīng)常會(huì)找停車(chē)位，進(jìn)行倒車(chē)，在汽車(chē)正常行駛速度下或者倒車(chē)減速時(shí)對(duì)于前后方距離的觀察，檢測(cè)是否有障礙物體，在有障礙物的情況下就會(huì)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警，進(jìn)一步提醒司機(jī)發(fā)生交通意外，這是用到了機(jī)電一體化技術(shù)中的激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)，方便了我們的日常生活。

3、行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)：為了使汽車(chē)在正常行駛的速度下直接降為直接停車(chē)，保證汽車(chē)行駛的安全性，在我們的汽車(chē)上基本都安裝有行車(chē)制動(dòng)器，在早些時(shí)候一般都是汽車(chē)后輪上裝有制動(dòng)器，但是隨著汽車(chē)質(zhì)量和行車(chē)速度的提高，僅僅靠后輪停車(chē)制動(dòng)根本不能滿(mǎn)足剎車(chē)制動(dòng)的需要，這樣才在前輪上也安裝了行車(chē)制動(dòng)器，運(yùn)用了機(jī)電一體化技術(shù)，更為有效的防止了交通事故的發(fā)生。

（三）機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)械設(shè)備方面的應(yīng)用：現(xiàn)代煤礦采煤機(jī)械設(shè)備方面，電牽引采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的典范。由于該機(jī)械設(shè)備應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)，其具備了傳統(tǒng)液壓型牽引采煤機(jī)無(wú)法具備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，例如其牽引特性極佳，采煤機(jī)在前進(jìn)的同時(shí)為其提供強(qiáng)大的牽引力，在下滑的同時(shí)能自行發(fā)電制動(dòng)，在大傾角煤層中也是應(yīng)用自如。傳統(tǒng)的液壓型牽引采煤機(jī)必須配備防滑裝置，而電牽引采煤機(jī)則是采用的制動(dòng)器，技術(shù)在傾角高達(dá)40到50度的煤層也能應(yīng)用自如。而這一切的優(yōu)勢(shì)，歸根結(jié)底源于機(jī)電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用。

2、機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)械設(shè)備方面的應(yīng)用：在現(xiàn)代煤礦提升機(jī)械設(shè)備方面，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用效果最佳的就屬礦井提升機(jī)，該提升機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的交直流，其中內(nèi)裝式的提升機(jī)應(yīng)用效果最佳，不僅把驅(qū)動(dòng)和滾筒進(jìn)行了有機(jī)整合，對(duì)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效的簡(jiǎn)化，還成為集計(jì)算機(jī)信息、自控、電力電子等電子信息技術(shù)為一體的煤礦提升機(jī)電設(shè)備。

二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）智能化 智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類(lèi)似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。

（二）數(shù)字化 微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。

（三）模塊化 是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠(chǎng)家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。

（四）網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了巨大變革。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能。

（五）自源化 自源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。

（六）人性化 人性化是各類(lèi)產(chǎn)品的必然發(fā)展方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)更自然，更接近生活習(xí)慣。

（七） 微型化 微型化是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。

機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵和核心技術(shù)，在機(jī)電產(chǎn)業(yè)以及其他制造業(yè)發(fā)展中應(yīng)用非常廣泛，也是我國(guó)在今后的發(fā)展中實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的重要內(nèi)容。隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國(guó)家?guī)?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。