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機(jī)電一體化的發(fā)展及工業(yè)應(yīng)用
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機(jī)電一體化的發(fā)展及工業(yè)應(yīng)用【1】
摘 要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。
隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)技術(shù) 機(jī)電一體化 生產(chǎn)應(yīng)用
一、機(jī)械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進(jìn)行控制。
在二十世紀(jì)三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。
最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi)，初步有了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械控制實(shí)踐。
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。
計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。
目前主要形成并應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)主要有PID控制，PID是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，形成了自適應(yīng)PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。
另外還有模糊控制(FLC)、變結(jié)構(gòu)控制等，均隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用
2.1 機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介和生產(chǎn)應(yīng)用
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等對(duì)各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進(jìn)行監(jiān)督操作。
它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)床，通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)，在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。
采用多CPU和多主線的體系結(jié)構(gòu)，豐富了數(shù)控功能，也提高了生產(chǎn)效率。
柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)。
它主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉庫等組成。
在工業(yè)上，它可以隨機(jī)地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。
交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用，尤其是在鋼鐵工業(yè)中，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，無論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。
也使交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
可編程控制器(PLC)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。
這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。
隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大，可采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。
這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
此外，隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的發(fā)展，PLC可實(shí)現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。
如今，PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。
2.2 計(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例
計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)結(jié)合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去，這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢?/p>
下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)方面，機(jī)械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機(jī)交互界面。
這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal)，它代表了當(dāng)代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。
它可通過屏幕任意選擇顯示機(jī)組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。
另外，還可以將數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室，由計(jì)算機(jī)應(yīng)用高級(jí)軟件進(jìn)行處理。
也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機(jī)上的智能控制終端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的操作。
電腦橫機(jī)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。
現(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。
電腦橫機(jī)的編織是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，最初的橫機(jī)是手動(dòng)橫機(jī)，只能勝任比較簡(jiǎn)單的編織過程。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中，通過電腦的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)人員可對(duì)編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來越明顯，以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
三、總結(jié)
在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展，機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。
通過不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
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機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用【2】
摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)電一體化技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了越來越廣泛的應(yīng)用和推廣。
機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械與信息控制技術(shù)的有機(jī)融合，有利于提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，從而促進(jìn)企業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
基于此，本文研究分析了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討研究了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;應(yīng)用;數(shù)控
科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得各個(gè)不同學(xué)科之間的交叉滲透更加容易，推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械工程領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。
機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)綜合運(yùn)用了各種群體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高可靠性性、低能耗的功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。
因此研究和分析機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)具有十分重要的實(shí)踐意義。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
(1)數(shù)控機(jī)床
我國(guó)數(shù)控機(jī)床經(jīng)過40年的發(fā)展，其數(shù)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)、功能操作與控制精度上都實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展。
第一，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)基本上都是總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，多數(shù)都是用多CPU、多住總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。
第二，數(shù)控機(jī)床的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能模塊設(shè)計(jì)大多數(shù)采用開放性、層次性、兼容性的設(shè)計(jì)，以期最大程度的實(shí)現(xiàn)用戶的使用效益。
第三，數(shù)控機(jī)床大多數(shù)應(yīng)用WOP技術(shù)和實(shí)現(xiàn)了智能化。
數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)通過應(yīng)用和引進(jìn)在線診斷、模糊控制等智能方法，最終實(shí)現(xiàn)了二、三維加工過程的動(dòng)態(tài)仿真。
第四，為了豐富數(shù)控機(jī)床的功能和增強(qiáng)CNC系統(tǒng)的控制力度，數(shù)控機(jī)床中大量使用了大容量的儲(chǔ)存器和模塊化的軟件設(shè)計(jì)。
第五，機(jī)電一體化技術(shù)的在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了多過程、多渠道的智能控制，實(shí)現(xiàn)了刀具檢測(cè)、物料搬運(yùn)等操作。
第六，機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的使用加強(qiáng)了系統(tǒng)組合以及加工系統(tǒng)的能力。
(2)柔性制造系統(tǒng)
柔性制造系統(tǒng)也是一種典型的應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的制造系統(tǒng)。
柔性制造系統(tǒng)的組成部分主要包括計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)化倉庫等。
柔性制造系統(tǒng)將常被使用于多品種、中小批量、設(shè)計(jì)頻繁的零件批量生產(chǎn)過程中，大多數(shù)都依靠客戶的使用需求進(jìn)行隨機(jī)的、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)。
(3)分布式控制系統(tǒng)
分布式控制系統(tǒng)是指通過使用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)測(cè)控計(jì)算機(jī)或者智能控制單元進(jìn)行操作指揮。
分布式控制系統(tǒng)大多數(shù)分為兩級(jí)、三級(jí)或者更多級(jí)。
通過將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生成過程的集中操作和管理等過程。
近年來測(cè)控技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，分布式控制系統(tǒng)也擁有了越來越強(qiáng)大的功能，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以進(jìn)行生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)度和生產(chǎn)計(jì)劃管理，最終形成一種可以同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、管理的綜合系統(tǒng)。
分布式控制系統(tǒng)的特點(diǎn)主要包括多功能、高可靠性、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、故障影響小等，另一方面分布控制系統(tǒng)還具有連鎖保護(hù)的功能，實(shí)現(xiàn)了人工手動(dòng)控制系統(tǒng)故障，很大程度上提高了分布式控制系統(tǒng)自身的可靠性和安全性，也正是因?yàn)檫@樣分布式控制系統(tǒng)逐漸成為世界上目前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要形式。
(4)工業(yè)機(jī)器人
在新的機(jī)電一體化技術(shù)出現(xiàn)之前，第一代工業(yè)機(jī)器人只能依靠示教內(nèi)容進(jìn)行純粹簡(jiǎn)單的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，在面對(duì)不同的環(huán)境和使用情景時(shí)不能靈活變通額運(yùn)用，因此具有十分明顯的不足。
但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和改進(jìn)，第二代新的工業(yè)機(jī)器人安裝了先進(jìn)的傳感電子元件。
機(jī)器人在工作時(shí)可以通過簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)計(jì)算和分析做出相應(yīng)的判斷，從而做出動(dòng)作或者實(shí)現(xiàn)反饋。
但是不可忽視的是，第二代工業(yè)機(jī)器人的智能化還不是很高，只是僅僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。
第三代工業(yè)機(jī)器人也就是我們常說的現(xiàn)代智能機(jī)器人，它具有各種不同的感知功能，可以在各種操作環(huán)境中進(jìn)行復(fù)雜的、獨(dú)立的邏輯思維、判斷與決策。
(5)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)不僅僅是將現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合拼接，而是打破原有系統(tǒng)之間的限制和界限，尋求系統(tǒng)全局動(dòng)態(tài)的最優(yōu)結(jié)果。
計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)一般依靠制造過程實(shí)現(xiàn)對(duì)物流和信息流的控制，從而保證了產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)決策、開發(fā)生產(chǎn)、生產(chǎn)試驗(yàn)以及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等過程的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)生產(chǎn)要素之間的優(yōu)化配置，使得各種生產(chǎn)要素的潛力可以被最大程度的挖掘和發(fā)揮。
二、機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
第一，智能化是2l世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
智能化主要是指提高機(jī)電產(chǎn)品的智能，增加機(jī)電產(chǎn)品的實(shí)用性。
機(jī)電一體化技術(shù)的智能化主要包括機(jī)器人智能化和數(shù)控機(jī)床的智能化。
在未來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過使用高性能、高速度的處理器一定能實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高級(jí)智能和類似與人的邏輯思考能力。
第二，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)必將實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的互相結(jié)合。
網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制和檢測(cè)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，使得人們可以足不出戶就感受到各種高科技帶來便捷。
由此可見，機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化必然是其發(fā)展的未來趨勢(shì)之一。
第三，微型化是指機(jī)電一體化技術(shù)在將來會(huì)不斷向微型機(jī)器或微型領(lǐng)域發(fā)展。
隨著人們對(duì)高新技術(shù)不斷微型化的追求，在軍事、生物醫(yī)療以及信息處理等方面人們會(huì)越來越傾向于微型的設(shè)備和產(chǎn)品。
這也就是說機(jī)電一體化技術(shù)的微型化是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。
第四，系統(tǒng)化是機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。
機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)化使得總線結(jié)構(gòu)更加開放式和模塊化，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的任意組合，保證了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和綜合管理。
因此如何實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品更多系統(tǒng)、綜合的應(yīng)用是未來的發(fā)展方向。
第五，當(dāng)今時(shí)代的一大主題就是綠色環(huán)保，因此綠色環(huán)�；厝粚⒊蔀闄C(jī)電一體化技術(shù)的又一發(fā)展趨勢(shì)。
綠色環(huán)保的產(chǎn)品有利于提高對(duì)資源利用效率，有利于減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。
這也決定了未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展必然將實(shí)現(xiàn)資源與能源高效利用的綠色環(huán)保化。
三、小結(jié)
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)業(yè)以及現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。
機(jī)電一體化技術(shù)與各個(gè)行業(yè)和各種技術(shù)都實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，并且這種互相融合的趨勢(shì)也越來越廣泛。
除此之外，機(jī)電一體化技術(shù)必將朝著更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、系統(tǒng)化、綠色化的方向發(fā)展，從推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來更大的效益。
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工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展10-08
工程機(jī)械機(jī)電一體化應(yīng)用及發(fā)展論文10-08
機(jī)電一體化的發(fā)展10-05
機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)論文10-09
國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)10-08
機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用10-05
機(jī)電一體化的未來發(fā)展10-05