機(jī)械電氣一體化技術(shù)的探討

王海榮 張永兵 劉少謙 史月

摘要：機(jī)械電氣一體化是當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中的應(yīng)用產(chǎn)物，其高效便捷操作手段如今已經(jīng)被運(yùn)用到廣泛工業(yè)領(lǐng)域中。在機(jī)械電氣一體化技術(shù)不斷的發(fā)展過程中，如何規(guī)劃好機(jī)械電氣一體化技術(shù)的發(fā)展方向而制定相應(yīng)的改善策略，是當(dāng)前階段相關(guān)技術(shù)人員需要考慮的問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電氣一體化技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展與更新，工業(yè)技術(shù)的運(yùn)用也非常廣泛。機(jī)械電氣一體化是目前工廠常用的技術(shù)之一，它便捷的操作方法和高效率的操作流程得到了廣大工廠的青睞。機(jī)械電氣一體化的運(yùn)用原理在于把計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)在不斷的應(yīng)用實(shí)踐中不斷在更新。本文通過闡述機(jī)械電氣一體化的基本概念與發(fā)展歷程，結(jié)合調(diào)查分析機(jī)械電氣一體化技術(shù)在各行各業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和方向，提出針對(duì)加快機(jī)械電氣一體化技術(shù)發(fā)展的相關(guān)策略，供相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員參考。

1.機(jī)械電氣一體化技術(shù)概述

機(jī)械電氣一體化技術(shù)是指，在機(jī)械功能的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的主功能、信息處理和功能控制中引入電子技術(shù)，將控制裝置與電子化集成和控制軟件等有機(jī)結(jié)合起來，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)。系統(tǒng)引進(jìn)電子技術(shù)后，在程序預(yù)定的操作功能下，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)，再配合系統(tǒng)布局的各個(gè)功能單元完成機(jī)械系統(tǒng)的智能化控制，以保證機(jī)械設(shè)備的多功能性、高質(zhì)量、低能耗、環(huán)保，進(jìn)而提高其運(yùn)行的可靠性。

2.機(jī)械電氣一體化技術(shù)在各行各業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是大家耳熟能詳?shù)募夹g(shù)之一，它的性能參數(shù)是反映一個(gè)國家機(jī)床水平生產(chǎn)高低的直接性指標(biāo)。目前我國數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)能力與其他發(fā)達(dá)國家相比還有著一定的差距，國產(chǎn)化的數(shù)控機(jī)床在我國工廠中只占有少量的比例，大部分產(chǎn)品還是通過從歐美、日本等數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)達(dá)的國家進(jìn)口。

2.2工廠中產(chǎn)品生產(chǎn)流線化、自動(dòng)化

在信息化發(fā)展的今天，效率是反映一個(gè)企業(yè)工業(yè)水平高低的主要因素，在工業(yè)生產(chǎn)中利用機(jī)械電氣一體化代替人力能夠很好的增加產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，不僅是生產(chǎn)效率上有著大幅度的提升，在工業(yè)上的生產(chǎn)成本也有不少的節(jié)省。

2.3機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

機(jī)器人的發(fā)明無疑是上世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在工業(yè)生產(chǎn)中利用機(jī)器人可以完成很多人力無法完成的操作。例如有些生產(chǎn)操作時(shí)極為復(fù)雜的，運(yùn)用人力的話不僅要完成復(fù)雜的操作步驟，還要記住每一步的操作順序，加大了工業(yè)生產(chǎn)的難度性。而運(yùn)用機(jī)器人的話這些問題將被得到很好的解決，在輸入相關(guān)程序后機(jī)器人會(huì)自動(dòng)、重復(fù)的完成一系列復(fù)雜的生產(chǎn)操作。最后，在生產(chǎn)中難免會(huì)遇到一些腐蝕性物質(zhì)和高溫的環(huán)境，運(yùn)用機(jī)械手代替人手操作同樣也解決了此類問題。

3.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

3.1智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3.2模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。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、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配。

3.3網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.機(jī)械電氣一體化技術(shù)的應(yīng)用

4.1分布式控制系統(tǒng)

相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言，分布式控制系統(tǒng)是通過一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和指揮，由于分布式控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能和可靠地安全性，使其成為機(jī)械電氣一體化的主流技術(shù)。一般情況下，分布式控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)，可分為兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)。其核心技術(shù)就是通過中央計(jì)算機(jī)完成對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制等，另一方面，分布式控制系統(tǒng)隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種集測、控、管于一體的綜合系統(tǒng)，可靠性大幅提高。

4.2數(shù)控機(jī)床

機(jī)械電氣一體化技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床可謂最成功的典型。隨著機(jī)械電氣一體化的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也有了質(zhì)的提高：結(jié)構(gòu)更合理、功能更廣、操作更方便、控制精度更高。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。在數(shù)控機(jī)床中，開放性的設(shè)計(jì)逼近可以在很大程度上提高系統(tǒng)的兼容性和層次性，以便用戶的編程和對(duì)設(shè)備進(jìn)行改裝和升級(jí)。一般情況下，可以在系統(tǒng)中引入在線診斷、模糊控制等技術(shù)，這些技術(shù)可以提高數(shù)控機(jī)床的智能化水平。其中，在線診斷功能可以將機(jī)床中出現(xiàn)的刀具破損等一系列故障或潛在性的故障反饋給操作人員，以便可以根據(jù)故障的情況，迅速采取控制手段;模塊化的設(shè)計(jì)，可以豐富系統(tǒng)功能，使得機(jī)床控制操作都更加簡便，一般情況下，都是通過一臺(tái)機(jī)床控制多臺(tái)機(jī)床，使它們同時(shí)、獨(dú)立的完成各自的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多過程、多通道的控制。

5.結(jié)束語

綜上所述，為了促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)效率，研究機(jī)械電氣一體化的發(fā)展有著重要的意義，在工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械電氣一體化的發(fā)展不僅是生產(chǎn)企業(yè)需要關(guān)注的一個(gè)話題，同樣也需要政府制定相關(guān)政策和加大資金投入對(duì)其進(jìn)行改善。