淺析機電一體化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢

傅寶根

【摘要】機電一體化技術(shù)是機械、微電子和信息三項技術(shù)相互融合、交叉的產(chǎn)物，是機械技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器、微型機在各個技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對各個領(lǐng)域的發(fā)展起了很大的推動作用，正因電子技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)而帶動了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，科技的進(jìn)步更是依賴于其發(fā)展，因此其未來的發(fā)展對科技的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】機電一體化交融控制應(yīng)用問題

一、機電一體化技術(shù)

1、機械本體技術(shù)

機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進(jìn)而在控制方面改善快速響應(yīng)特2、傳感技術(shù)

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(guān)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(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

3、信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。

4、驅(qū)動技術(shù)

電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)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(qū)動單元。

5、接口技術(shù)

為了與計算機進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。

6、軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用中存在的問題

1、涉及的行業(yè)、部門太多，缺乏整體協(xié)調(diào)配合的機制。

由于機電的綜合性很強，機電設(shè)備都是由很多零部件組成，零部件的設(shè)計、加工、試驗、檢測等都由不同的行業(yè)、不同部門的不同專業(yè)來完成。大多數(shù)水利工程的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和管理都是由水利和電力行業(yè)來完成，機電技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)也來源于水利和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但機電工程中大量的產(chǎn)品質(zhì)量控制和安全鑒定涉及到冶金、機械、消防、電子等多行業(yè)、多部門。如何協(xié)調(diào)各行業(yè)、各部門在制訂使用功能一致的機電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)上還缺乏強有力的協(xié)調(diào)機制，造成同一種功能的產(chǎn)品因為使用單位的不同而采用不同的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的情況，既不利于產(chǎn)品的規(guī)范化、系列化，也會使設(shè)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(biāo)不夠明確。

機電專業(yè)的安全評價和鑒定除了按照設(shè)計、制造、試驗、驗收、運行、檢修等規(guī)程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行外，更重要的措施就是借助于強制性標(biāo)準(zhǔn)。我國機電專業(yè)的強制性標(biāo)準(zhǔn)比較少。近年來，我國加大了對工程建設(shè)強制性條文的擬定、發(fā)布力度，極力保障工程建設(shè)的安全可靠性和直接涉及人民生命財產(chǎn)安全、人身健康、環(huán)境保護(hù)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(fā)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(yè)安全評價和鑒定的指標(biāo)體系尚未完全建立，評價和鑒定指標(biāo)不明確，強制性條文所規(guī)定的強制標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(hù)不當(dāng)，受修理能力和條件限制致使設(shè)備隱患消除不及時與不徹底等原因，使得部分設(shè)備無法達(dá)到預(yù)期的使用周期而損壞限制，在一段時間后被淘汰。再加之設(shè)備國有資產(chǎn)管理的特殊性，設(shè)備的處置受一定管理制度的限制和約束，施工企業(yè)實際的設(shè)備擁有量和設(shè)備的水平比例失調(diào)。

4、設(shè)備基礎(chǔ)尺寸、標(biāo)高、位置出現(xiàn)偏差。

這種偏差大多是由于工程施工圖紙所標(biāo)注的設(shè)備尺寸與設(shè)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(biāo)高存在誤差，機電安裝圖紙上表明了基礎(chǔ)板的高度和墊板、可調(diào)墊鐵的厚度，而土建施工圖沒有標(biāo)注墊板和可調(diào)墊鐵的厚度，在進(jìn)行機組承重梁配筋布置時也沒有考慮到相關(guān)因素，結(jié)果導(dǎo)致機組安裝就位時不能按設(shè)計高程進(jìn)行，通常只有放棄使用可調(diào)節(jié)墊鐵來保證機組的安裝高程。

三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、智能化

21世紀(jì)機電一體化的技術(shù)發(fā)展的重要方向是智能化，機電一體化的建設(shè)研究逐漸的重視人共智能，其一個重要的應(yīng)用就是機器人與數(shù)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(chǔ)上，充分的吸收各個學(xué)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(chǎn)品與人有完全相同的智能與邏輯判斷是不可能實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3、網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步普及，帶動了一大批現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，其中以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)視技術(shù)逐漸興起與飛速發(fā)展，而這些新技術(shù)的終端設(shè)備就是機電一體化產(chǎn)品，所以，機電一體化會隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而逐漸的發(fā)展。