論機電一體化技術的發展與應用

一、機電一體化技術的發展

1.數字化

微控制器的發展奠定了機電產品數字化基礎，如不斷發展的數控加工機床和機器人，而計算機網絡的迅速發展，為數字化的設計與制造鋪平了道路。數字化機電一體化產品軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性及診斷能力以及友好人機界面，數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2.智能化

機電產品要有一定的智能，具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策能力，以求得到更高的控制目標，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品具有低級智能或人的部分智能。

3.模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事情，可利用標準單元迅速開發出新產品，也可以擴大生產規模，制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

4.網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡將各種電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們可在家里分享各種高技術帶來的便利，因此機電一體化產品朝著網絡化方向發展是大勢所趨。

5.微型化

微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，國外稱其為微電子機械系統(MEMS)。泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢，如各種微型傳感器、各種微型構件等。

6.集成化

集成化是指既包含技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與組合，又包含生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。首先將系統分為若干層次，再通過軟、硬件將各層次有機聯系起來，使其性能最優，功能最強。

7.帶源化

指機電一體化產品自身帶有能源，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，因而運動的機電一體化產品自帶動力源具有獨特的好處，帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

8.綠色化

工業的發達一方面給人們的生活帶來了巨大變化，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境遭到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品的概念在這種呼聲下應運而生。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

二、機電一體化技術的應用

1.在現代機械制造業中的應用

現代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼產生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代機械制造技術。

2.在自動機械與自動生產線中的應用

在生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。這些自動機械或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術，如可編程序控制器、變頻調速器、人機界面控制裝置與光電控制系統等。

3.現場總線技術(FBT)

現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術，能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。

4.交流傳動技術

隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來會由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到甚至超過了直流調速水平。目前，大容量電機或中小容量電機都可以使用同步或異步電機實現可逆平滑調速。

5.開放式控制系統（OCS）

“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統可以實現不同廠家產品的兼容、互換和資源共享。

6.分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統用一臺中央計算機指揮若干臺面，向控制的現場測控計算機和智能控制單元，利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。

（作者單位：河南省洛陽市中信重工高級技工學校）