淺議機(jī)電一體化的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

劉玥 張紅

摘 要： 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了諸多領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程等行業(yè)，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，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。它是機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴于也促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。本文對國內(nèi)機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨向進(jìn)行了簡要簡述。

關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用；技術(shù)發(fā)展趨向

1、國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然目前國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國家相比仍有一定差距，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。

2、機(jī)電一體化技術(shù)在工程、鋼鐵等領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1智能化控制技術(shù)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼—連鑄—軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2遙控技術(shù)

隨著工程機(jī)械功能的擴(kuò)展，遙控技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境越來越廣。很多時候應(yīng)用遙控技術(shù)是出于對操作手的保護(hù)和操作的便利性。例如在水泥混凝土泵車上已經(jīng)廣泛采用該技術(shù)。以及遙控技術(shù)在一些小型多功能產(chǎn)品上的延用。

2.3計算機(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、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機(jī)自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。

2.4機(jī)電交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在工程工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。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。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，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)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在工程中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。

3、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨向

3.1微型化技術(shù)

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。隨著大規(guī)模電路的研究發(fā)展，微處理芯片將會變得越來越小，對微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能小等優(yōu)勢起到促進(jìn)作用，在一些多精密，高要求的行業(yè)當(dāng)中微型化是必然的趨勢機(jī)。

3.2智能化技術(shù)

智能化是機(jī)電一體化的重要目標(biāo)之一，所謂智能化就是通過計算級對機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行模糊控制，對人的思維進(jìn)行模擬，以達(dá)到機(jī)電產(chǎn)品智能化的效果，機(jī)器人就是其中最大的應(yīng)用，這其中需要計算機(jī)科學(xué)、人工智能、控制技術(shù)、模糊控制、心理生理學(xué)的學(xué)科相互協(xié)作，有機(jī)融合，不斷提高機(jī)械智能化程度，從而進(jìn)一步減少人工的作業(yè)量。高速的微處理器的成熟技術(shù)則為機(jī)電一體化的智能化提供了保障，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。

3.3網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，機(jī)電一體化的產(chǎn)品也在超著網(wǎng)絡(luò)化的方向進(jìn)行發(fā)展，操作員可通過網(wǎng)絡(luò)來對機(jī)電產(chǎn)品的工作狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并可以在必要時向機(jī)械發(fā)出命令，來達(dá)到對機(jī)電產(chǎn)品工作進(jìn)行控制的目的，由此來提高工作的安全性和可靠性，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4模塊化技術(shù)

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、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。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

3.5帶源化技術(shù)

機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要發(fā)展方向。

4、結(jié)論

技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在各種行業(yè)技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾霗C(jī)電一體化技術(shù)，產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化水平，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建勇.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2] 李運(yùn)華.機(jī)電控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[3]楊春光.我國機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].科技促進(jìn)發(fā)展，2007，3.

[4]張?zhí)m芳.我國計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS的發(fā)展[J].計算機(jī)與信息技術(shù)，2007，2.