淺談機電一體化技術的發(fā)展及應用

王志英 王 飛

(1.大連博格曼有限公司 116620 ；2.大連紅陽建筑裝飾工程有限公司 116033)

淺談機電一體化技術的發(fā)展及應用

王志英1王 飛2

(1.大連博格曼有限公司 116620 ；2.大連紅陽建筑裝飾工程有限公司 116033)

隨著我國當今經(jīng)濟時代日新月異的變化，機電一體化技術也發(fā)展成為了一項無可替代的重要技術。本文對機電一體化技術的發(fā)展背景和基本概要作了簡單介紹，并探究了該技術在國內(nèi)外各個領域的應用，還列舉了一些成功運用機電一體化技術的案例，指出了該技術在未來的發(fā)展方向。

機電一體化 重要技術 應用 發(fā)展方向

1 機電一體化的發(fā)展背景

總的來說，機電一體化技術的發(fā)展可以分成三個階段。

1960年以前可以視為第一階段。作為機電一體化發(fā)展的初級階段，由于種種原因，比如當時的電子技術水平和機械技術水平都沒有得到完善，使得運用機電一體化技術開發(fā)出來的產(chǎn)品不能夠被廣泛的推廣。但是，人們在有意無意的情況下已經(jīng)開始運用簡單的電子技術來完善產(chǎn)品的機械性能了。尤其是在戰(zhàn)爭時期，電子技術和機械產(chǎn)品的完美結合，使得這項軍用技術發(fā)揮出了重要的作用。戰(zhàn)爭結束后，這項技術由以前的軍用轉變?yōu)槊裼茫龠M了戰(zhàn)后經(jīng)濟的快速發(fā)展。

第二階段的發(fā)展是在1970年至1980年之間，在這一發(fā)展時期，機電一體化技術不僅得到了來自通信技術、計算機技術和控制技術等提供的技術基礎，而且由于微型計算機和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，機電一體化還得到了充分的物質(zhì)基礎。由此可見，蓬勃發(fā)展的機電一體化技術必將運用于國內(nèi)外的各行各業(yè)中。

1990年以來，機電一體化技術已經(jīng)開始向智能化的新階段邁進。在這個深入發(fā)展的階段里，一些人工智能技術、光纖技術以及神經(jīng)網(wǎng)絡技術如雨后春筍般的迅速發(fā)展，給機電一體化技術打開了一片新的發(fā)展天地。除此之外，機電一體化技術還涵蓋了光學、通信技術以及微細加工技術等。

2 機電一體化技術的概要

機電一體化是一種結合電子化設計、機械裝置及軟件的技術，包括“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術，不是簡單地將微電子技術和機械技術及其他新型技術相互組合而成的技術，而是一種綜合技術，由此產(chǎn)生了一些典型的機電一體化設備，例如工業(yè)機器人、計算機集成制造系統(tǒng)、可編程控制機器等。這些機電一體化產(chǎn)品在使用時還具有高安全性和高可靠性。如果在工作中遇到故障，其產(chǎn)品能及時自動采取安全措施，大大降低了工人受到人身傷害的幾率。

3 機電一體化的應用

當今時代是一個“百家爭鳴”的科學技術時代，各種科技的相互滲透，使得機電一體化技術在各個領域里都發(fā)揮出了不可替代的作用。

3.1 在建筑材料生產(chǎn)中的應用

目前，我國在施工建設方面的要求越來越高，相應的，對于建筑材料的生產(chǎn)更是提出了較高的要求。這樣一來，機電一體化技術就成了有關單位的首要選擇。畢竟機電一體化是一種綜合技術，其高質(zhì)量、高性能、多功能、低能耗的特性對于建筑材料的生產(chǎn)有著至關重要的作用。此外，材料的級配控制對于現(xiàn)代建筑和公共設施相當重要。一旦有級配誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)，必定會減短建筑和公共設施的壽命，安全問題就得不到保障。然而，在建筑材料中應用機電一體化技術就可以實現(xiàn)微機控制，使級配的誤差降到最小。

3.2 在現(xiàn)代制造業(yè)方面的應用

現(xiàn)代制造業(yè)強調(diào)有效利用一切資源，逐漸以機器代替人力來獲得生產(chǎn)盈利，綠色的現(xiàn)代化制造具有虛擬化、網(wǎng)絡化、智能化等特點。下面通過對Li/MnO2扣式電池生產(chǎn)過程的介紹來向讀者說明機電一體化技術在制造業(yè)方面的應用。

Li/MnO2扣式電池的生產(chǎn)有以下幾道程序：先上負極片，然后加隔熱板并把電解液注入其中，最后上正極片、滲透。這種自動組裝生產(chǎn)的控制系統(tǒng)通過采用PLC技術進行控制，通過觸摸系統(tǒng)中的傳感器來監(jiān)測生產(chǎn)過程中的狀態(tài)，一旦有系統(tǒng)故障出現(xiàn)，機械裝置就會自動報警。如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品，該系統(tǒng)還會將其自動剔除。

漫反射光電開關、對射光電開關、磁性開關、行程開關、接近開關、壓力傳感器等原件在PCL控制系統(tǒng)中擔任著檢測作用，氣缸、沖床、電視、振動料斗、狀態(tài)顯示燈以及聲光報警器等部件在該系統(tǒng)中擔任著執(zhí)行作用。

3.3 在鋼鐵企業(yè)中的應用

3.3.1 分布式控制系統(tǒng)（DCS）

一臺中央電腦、若干臺現(xiàn)場測控電腦和智能控制單元，這就是分布式控制系統(tǒng)的組成部件。通過中央電腦對現(xiàn)場測控電腦和智能控制單元的指揮來監(jiān)視、管理、操作和分散控制生產(chǎn)過程。相比集中型控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)具有安全性高、功能強的特點。很顯然，分布式控制系統(tǒng)已成為引領機電一體化系統(tǒng)的潮流。

3.3.2 開放式控制系統(tǒng)

“開放”意味著解除封鎖、限制。開放式控制系統(tǒng)可以使不同廠家的產(chǎn)品得到互換和兼容，實現(xiàn)資源共享，技術交流，促進企業(yè)共同進步。工業(yè)通信網(wǎng)絡是開放式控制系統(tǒng)中重要組成部分，其可以實現(xiàn)管理計算機和控制設備的互聯(lián)，從而集控制與決策、管理、經(jīng)營于一體。

3.3.3 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

計算機集成制造系統(tǒng)是集人、技術、經(jīng)營三者而成的一種產(chǎn)物。在鋼鐵企業(yè)中應用CIMS不僅可以提高勞動生產(chǎn)力，還可以提高員工的技術水平，可以對企業(yè)的發(fā)展做出極大的貢獻。國家產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化離不開CIMS技術，CIMS技術的應用與推廣，還可以提高企業(yè)在國際市場上的競爭力。

3.4 在煤礦企業(yè)中的應用

眾所周知，煤礦的地下開采作業(yè)是非常危險的，惡劣的環(huán)境和無法預知的自然災害時時刻刻都對工人的人身安全造成威脅。所以，世界各國都在力求尋找一種能夠用機器替代人力的先進技術。而機電一體化技術正符合這一技術要求，可以使井下作業(yè)變得自動化、機械化。井下機器人的智能化操作對煤礦企業(yè)的發(fā)展有著史無前例的重要貢獻。

4 機電一體化的發(fā)展方向

4.1 綠色化

當今時代，人類的生活因工業(yè)科技的發(fā)展而發(fā)生著巨大變化。我們在享受著美好生活的同時，更應該注意到生態(tài)環(huán)境的污染，地球資源的減少。因此，工業(yè)綠色化已成為人們奮斗的目標。綠色的機電一體化產(chǎn)品在這個工業(yè)時代里必將發(fā)揮出重大作用。

4.2 光機電一體化

組成機電一體化系統(tǒng)的部件有能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、機械結構和信息處理系統(tǒng)等。在機電一體化系統(tǒng)中引進光學技術，可以把光學技術優(yōu)點用于其能源系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)中，實現(xiàn)由機電一體化向光機電一體化的改進轉變。

4.3 智能化

21世紀是一個智能化的時代，人工智能也逐漸運用于機電一體化技術中。機電一體化的智能化除了一些控制理論外，還吸收了多方面的新方法、新思維。例如，人工智能、計算機科學、生理學、心理學、模糊數(shù)學等等。盡管機電一體化產(chǎn)品是不可能和人類擁有相同智能的，但是，其高性能的微處理器卻完全有可能使產(chǎn)品具有低級智能。

4.4 網(wǎng)絡化

20世紀90年代，網(wǎng)絡技術得到了突飛猛進的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)、科學技術、軍事、教學等方面都有所應用。隨著網(wǎng)絡化的廣泛普及，在網(wǎng)絡的基礎上應運而生的高科技技術也在改變著時代。屬于機電一體化產(chǎn)品的遠程控制終端設備在各種領域中都發(fā)揮出了其應有的價值。由于計算機的推廣應用，使人們在家里就能享受到機電一體化帶來的便利。所以，機電一體化的發(fā)展毫無疑問會向著網(wǎng)絡化發(fā)展。

5 結語

機電一體化是科技發(fā)展的必然結果。在機械工業(yè)中，機電一體化幾乎滲入到所有的機械產(chǎn)品中，顯然已成為主角。機電一體化技術的飛速發(fā)展，加快了社會工業(yè)生產(chǎn)的改革速度，提升了我國的科技水平，使我國向著發(fā)達國家的科技水平邁進。機電一體化將各種科學技術相互融合，其發(fā)展前景是不可估量的。

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[3]葛文藝.機電一體化技術的發(fā)展及應用探討[J].煤炭技術，2008（6）.

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