淺議機電一體化的現狀和技術發展應用

劉玥 張紅

摘 要： 現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了諸多領域的技術革命與改造。在機械工程等行業，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。它是機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉融合，它的發展和進步依賴于也促進相關技術的發展和進步。本文對國內機電一體化的發展現狀，機電一體化技術應用及發展趨向進行了簡要簡述。

關鍵詞： 機電一體化；發展現狀；應用；技術發展趨向

1、國內機電一體化發展現狀

我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了機電一體化領導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作。雖然目前國內機電一體化技術與日本、歐美等先進國家相比仍有一定差距，但隨著新技術革命的迅猛發展，我國加大了機電一體化技術的研究力度，并將其確定為國家高技術重點研究領域，給予優先支持，并取得了一定的成績。

2、機電一體化技術在工程、鋼鐵等領域中的應用

2.1智能化控制技術

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術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。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼—連鑄—軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2遙控技術

隨著工程機械功能的擴展，遙控技術的應用環境越來越廣。很多時候應用遙控技術是出于對操作手的保護和操作的便利性。例如在水泥混凝土泵車上已經廣泛采用該技術。以及遙控技術在一些小型多功能產品上的延用。

2.3計算機集成制造系統（CIMS）

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.4機電交流傳動技術

傳動技術在工程工業中起作至關重要的作用。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和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在工程中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

3、機電一體化技術發展趨向

3.1微型化技術

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。隨著大規模電路的研究發展，微處理芯片將會變得越來越小，對微機電一體化產品體積小、耗能小等優勢起到促進作用，在一些多精密，高要求的行業當中微型化是必然的趨勢機。

3.2智能化技術

智能化是機電一體化的重要目標之一，所謂智能化就是通過計算級對機電產品進行模糊控制，對人的思維進行模擬，以達到機電產品智能化的效果，機器人就是其中最大的應用，這其中需要計算機科學、人工智能、控制技術、模糊控制、心理生理學的學科相互協作，有機融合，不斷提高機械智能化程度，從而進一步減少人工的作業量。高速的微處理器的成熟技術則為機電一體化的智能化提供了保障，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。

3.3網絡化技術

由于網絡的普及，通信網絡已經被應用到各個領域，機電一體化的產品也在超著網絡化的方向進行發展，操作員可通過網絡來對機電產品的工作狀況進行實時監控，并可以在必要時向機械發出命令，來達到對機電產品工作進行控制的目的，由此來提高工作的安全性和可靠性，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

3.4模塊化技術

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、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

3.5帶源化技術

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，因而對于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重要發展方向。

4、結論

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發機電一體化技術產品有不同的層次和靈活的自由度。在各種行業技術中恰當地引入機電一體化技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現機電一體化水平，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

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