時間：2023-08-09 17:34:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機電一體化前途，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵字： 機電一體化 集成電路 智能化 微型化 綠色化
一、機電一體化的形成和發展
隨著第三次工業革命的發生，大規模集成電路的出現，特別是微微型計算機的發展，促進了機械技術與電子技術的相互交叉和相互滲透，并使機械技術與電子技術在系統論、信息論和控制論的基礎上有機結合起來，形成了今天的機電一體化的技術。，使機械工業的技術結構、產品機構、功能、構成及生產方式發生了巨大變化，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。
從機械產品發展到機電一體化產品分為四個階段。第一個階段，產品純機械結構。第二階段，在機械產品上添加電機、開關和其他元件形成的機電產品。第三階段，是產品集成了電子技術以致軟件變的有“智能”，此外還可以與上級的控制調節系統的信息流與通信流的相集成。第四個階段，進一步將機械、電子和軟件在空間上集成而形成的機電一體化產品。機電一體化已不是機械裝置和電子裝置的簡單組合，而是機械、電子、控制、光學、信息技術和計算機技術的有機結合。而當到了20世紀90年代后期，機電一體化的概念又發生了重大而深刻的變化，智能控制技術和網絡技術與機電一體化的結合，使它們又擦出了絢爛的火花，機電一體化進入了深入發展時期。
二、機電一體化的技術及其分類
（一） 機電一體化的核心技術
機電一體化技術是多種技術的融合。其核心技術包括計算機與信息處理技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、機械制造技術、伺服傳動技術五個方面。
計算機與信息處理技術他不僅僅指計算機的軟件技術和硬件技術，還包括網絡與通信技術、數據技術等。其中近年來蓬勃發展的現場總線技術不僅是一種技術，更重要的是一種思想。
自動控制技術是近年來最活躍的技術領域。繼承典控制理論發展之后，人工智能控制的提出，這都對機電一體化技術產生了深遠的影響。隨著微型機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術聯系在一起，成為機電一體化中十分重要的關鍵技術。
傳感與檢測裝置是系統的感受器官，它與信息系統的輸入端相連并將檢測到的信息送到信息處理部分。傳感與檢測的關鍵元件是傳感器。傳感器是將被測量變換成系統可識別的、與被測量有確定對應的關系的有用的信號的一種裝置。
機械制造技術是機電一體化技術的基礎。它和其他幾項技術的關系，是皮毛的關系。我們再次強調這一點，是要說明機械技術是機電一體化技術中的重要作用。無論機械設計、機械制造，還是機械工藝，潛力都很大。
伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，由微型計算機通過接口與這些傳動裝置相連接，控制它們的運動，帶動工作機械運動。伺服傳動技術是直接執行操作技術，而伺服系統是實現電信號到機械動作轉換裝置或部件，對系統的動態性能、控制質量功能和功能具有決定性影響。
（二） 機電一體化分類
機電一體化主要分為兩大分支，即生產過程的機電一體化和機電產品的機電一體化。
生產過程的機電一體化意味著整個工業體系的機電一體化，機械制造過程的機電一體化、冶金生產的機電一體化、化工生產的機電一體化、紡織工業的機電一體化等。生產過程的機電一體化根據生產的特點又可以劃分為離散制作過程機電一體花和連續生產過程的機電一體化。前者以機械制造業為代表，后者以化工生產流程為代表。
機電產品的機電一體化是機電一體化的核心是生產過程機電一體化的物質基礎，傳統的機電產品加上微機控制即可以轉變為新一代的產品而新的產品較之舊產品功能強、性能好、精度高、體積小、更方便可靠。
機電一體化產品根據結構和電子技術與計算機技術在系統中的作用可以分為三類：
（1）原機械產品采用電子技術和計算機控制技術從而產生性能好、功能強的機電一體化的新一代產品，如微電腦洗衣機、機器人等。
（2）用集成電路或計算機及其軟件代替的原機械的部分結構，從而形成的機電一體化產品，如電子縫紉機、電子照相機，用交流或直流調速電機代替原交流電機加速箱的機械結構等。
（3）利用機電一體化原理設計的全新的機電一體化產品如傳真機、復印機、錄象機等。
三、機電一體化發展的方向
1. 智能化
大多數復雜的機械設備存在著大滯后和強非線性，因而難于實現自動控制。所以應該在復雜的機械需要有高度的只能水平人工只能系統以便那些必要的場合能夠代替人去執行各種任務。今后的機電一體化產品智能化特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術、人工智能技術、運籌學的發展。高性能、高速的微處理器使機電一體化產品完全可以代替人類一些簡單而又經常重復的動作。
2.網絡化
網絡技術的興起和飛速發展使各種遠程控制和監視技術帶來巨大的變革，由于網絡的普及，促進了基于網絡的各種遠程控制和監視技術的發展，而且遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網、廣域網技術使機械制造業發生了根本性變化，利用家庭網絡將各種家用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在家里享愛各種高技術帶來的便利與快樂。
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的機械接口、電氣接口和動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但十分有前途的事。如研制集減速、智能調速、電機與一體的動力單元，具有視覺、圖象處理、識別和測距等功能的控制單元以及完成各種典型操作的機械裝置。由于利益沖突，近期很難制定國內或國際上的這個方面的標準，但可以通過組建大企業來逐漸形成。
4.微型化
微型化興起于20世紀80年代末，是機電一體化的新的發展方向，其表現形式是微電子機械系統。微機電一體化產品,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品。并向微米、納米發展。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了，機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，組成一種自律元件。微機電一體化的產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優越性能。
5.自帶能源化
自帶能源化是指機電一體化產品自身帶有的能源，無需外部供電。能源一直是科學家的研究重點。太陽能電池、燃料電池和各種高性能的大容量的電池相繼產生。給許多場合，無法使用電能，而對于運動的機電一體化產品，自帶能源有其特有的好處和優勢。
6.綠色化
工業的發達給人們帶來了巨大的變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重的污染。綠色產品在其設計、制造、使用、和銷毀的生命過程中符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途，機電一體化產品綠色化主要指，使用時不污染環境。能回收在利用的產品。
總結：
機電一體化技術可以用來設計新型的機電一體化產品，改造舊的機電產品，使機電產品的面貌大大改觀，達到功能增強、體積減小、重量減輕、可靠性提高、性能價格比大大改善的目的。機電一體化已從單純研究機械技術、微電子技術、信息技術、材料技術等發展成為一門有機融合各項技術的一個整體。而融合各種技術的機電一體化技術的優勢將變得越來越明顯，它必將有力的促進機電產品的創新和開發，在高科技和經濟發展中起到舉足輕重的作用。
參考文獻
1.李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，
2.王中杰。智能控制綜述?；A自動化
關鍵詞：機電一體化；核心技術；發展進程；發展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：
機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。
一、機電一體化的核心技術
1.機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
2.計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3.系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4.自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5.傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
6.伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發展進程
1.數控機床問世：自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段，尤其是在1999年后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術的發展：我國的集成電路產業起步于1965年，經過30多年發展，已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3.可編程序控制器（PLC）的應用于工業：上世紀60年代后期，美國汽車制造業開發一種Modular DigitalController（MODICON）取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口；采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準；從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統，正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展，趨向于建立同一硬件平臺，運用同一個操作系統、同一個編程系統，執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現：以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術，它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就，成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科，對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
三、機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新支；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有：
1.智能化：是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。
2.網絡化：20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.微型化：興起于20世紀80年代末，指的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1立方厘米的機電一體化產品，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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
4.綠色化：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。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
5.系統化：其表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
結束語：
當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化；應用；分析 ；
中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-01
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關技術的不斷發展，其內容將不斷更新。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等群體技術，合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術，它使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化技術的應用
（一）機電一體化技術在鋼鐵企業中的應用
1、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。
2、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就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。
3、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。
4、開放式控制系統 “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和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
（二）機電一體化技術在汽車行業中的應用
1、通過微機控制發電機系統：控制發電機單元的核心部位是利用微處理器設計的發動機集成大規模電路，通過各個傳感器接受電壓模擬信號傳輸至發電機單元，信號模擬利用數字模擬直接轉變為信號數字。將這些信息都作為重要基礎，在控制發電機單元對燃料空氣比例，點火時間，循環排氣效率實施最好的計算，將最終的計算結果當做噴射閥燃料控制與點火設備的驅動信息進行輸出，用來對空氣與燃料質量之間的比例實施控制。當燃料與空氣的比例增加時，燃料十分稀薄，點火就會非常困難，反之比例減少時，打火就會容易很多。
2、汽車雷達系統：在我們日常生活中，經常會找停車位，進行倒車，在汽車正常行駛速度下或者倒車減速時對于前后方距離的觀察，檢測是否有障礙物體，在有障礙物的情況下就會發出自動報警，進一步提醒司機發生交通意外，這是用到了機電一體化技術中的激光測距雷達系統，方便了我們的日常生活。
3、行車制動系統：為了使汽車在正常行駛的速度下直接降為直接停車，保證汽車行駛的安全性，在我們的汽車上基本都安裝有行車制動器，在早些時候一般都是汽車后輪上裝有制動器，但是隨著汽車質量和行車速度的提高，僅僅靠后輪停車制動根本不能滿足剎車制動的需要，這樣才在前輪上也安裝了行車制動器，運用了機電一體化技術，更為有效的防止了交通事故的發生。
（三）機電一體化技術在現代煤礦生產中的應用
1、機電一體化技術在采煤機械設備方面的應用：現代煤礦采煤機械設備方面，電牽引采煤機是機電一體化技術應用的典范。由于該機械設備應用了機電一體化技術，其具備了傳統液壓型牽引采煤機無法具備的特點和優勢，例如其牽引特性極佳，采煤機在前進的同時為其提供強大的牽引力，在下滑的同時能自行發電制動，在大傾角煤層中也是應用自如。傳統的液壓型牽引采煤機必須配備防滑裝置，而電牽引采煤機則是采用的制動器，技術在傾角高達40到50度的煤層也能應用自如。而這一切的優勢，歸根結底源于機電一體化技術的有效應用。
2、機電一體化技術在提升機械設備方面的應用：在現代煤礦提升機械設備方面，對機電一體化技術的應用效果最佳的就屬礦井提升機，該提升機已經實現全數字化的交直流，其中內裝式的提升機應用效果最佳，不僅把驅動和滾筒進行了有機整合，對機械設備的結構進行了有效的簡化，還成為集計算機信息、自控、電力電子等電子信息技術為一體的煤礦提升機電設備。
二、機電一體化技術的發展趨勢
（一）智能化 智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。
（二）數字化 微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。
（三）模塊化 是一項重要而艱巨的工程。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。
（四）網絡化 網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。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。而遠程控制的終端設備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成為可能。
（五）自源化 自源化是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。
（六）人性化 人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。
關鍵詞： 機電一體化； 特點； 發展趨勢
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）06-0113-02
一、機電一體化的基本概念
機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化的發展概況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。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，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能，而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
1．機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
2．動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
3．傳感與檢測系統。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
4．信息處理及控制系統。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。
5．執行機構。執行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。機電一體化產品的執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。執行機構是實現產品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協調，共同完成所規定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。
四、機電一體化的發展趨勢
1.智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產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、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。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。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識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械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。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，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
4.微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的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1cm3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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5.綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。
6.系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
綜上所述，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法和設計概念發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的必由之路。
參考文獻：
[1] 李建勇．機電一體化技術[M].北京：科學出版社，2004．
關鍵詞：機電一體化；發展現狀；未來趨勢
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
所謂的機電一體化技術，指的是利用電子信息技術，改善生產機械的可控性、自動化和生產效能。而且，在機電一體化的實際應用中，其表現也非常令人滿意。隨著我國經濟規模的進一步擴大，對機電一體化的發展水平也提出了更高的要求。而作為機電一體化技術發展的后起之秀，中國在這方面的進展也表現出了一些獨特的特點。
1.我國機電一體化技術的發展現狀分析
1.1.發展速度很快
自從我國實施改革開放的戰略國策以來，經過長期的中外技術交流，我國機電一體化技術獲得了長足的進步。而且，隨著我國機械技術和電子信息技術的進一步發展，機電一體化技術的前進步伐也越來越快。這主要得益于以下幾個因素：首先，我國政府對機電一體化的研究非常重視。無論在研究資金還是在研究人員上，都給予了鼎力支持。特別在新的發展時期，國家對機電一體化研發的投入進一步加大，使得我國機電一體化的發展沒有了后顧之憂；其次，我國經濟對機電一體化技術的需求非常強烈。《資本論》中說：只有有需求，才會有供應。隨著我國社會生產水平的進一步提高，機電一體化的需求市場也越來越大。在市場需求的強烈刺激下，機電一體化技術的快速發展也在情理之中；最后，國內外在機電一體化技術方面的交流也日益頻繁。由于我國在機械和電子信息技術技術水平方面和發達國家存在著很大的差距，通過廣泛而深入的技術交流，我國可以在吸收國外先進技術的技術上進行進一步的消化，從而促進我國機電一體化技術的快速發展。
1.2.整體技術水平仍然不高
雖然我國機電一體化技術的發展速度非?？欤捎诎l展起點比較低，發展時間也不長，使得我國機電一體化技術整體水平仍然不高。特別在電子信息技術的發展水平上，與國外先進技術相比差距多達二三十年。由于電子信息技術是機電一體化技術的核心，一旦這方面存在落后，就會在很大程度上降低機電一體化的整體發展水平。而且，機電一體化發展中還存在發展不平衡的情況。例如，在尖端信息技術方面，尤其在集成電路和超高集成電路方面，整體發展水平并不落后，有些還走在了世界前列。但是，在機械技術和控制技術方面，發展步伐就慢得多了。特別在機械技術的發展上，甚至落后于韓國等中等發達國家?？偠灾?，我國機電一體化技術整體技術水平仍然不高，還需要科研部門繼續努力。
2.我國機電一體化技術的未來發展趨勢探討
2.1.模塊化發展
所謂模塊化，指的是在機電產品生產過程中，將復雜的零部件簡單化，盡量減少零部件的數量，并盡可能地統一規格，從而提高機電一體化技術的發展水平以及機電產品的生產效率。在傳統技術狀態下，由于機電一體化產品的零部件比較多，規格在比較復雜，不僅使得機電產品的運行效率不夠高，也在很大程度上影響了生產效率。為了進一步提高機電技術的整合水平，業界提出了機電一體化技術模塊化的發展思路。在西方發展國家，機電一體化模塊化技術已經發展到了相當高的水平，并且取得了非常好的經濟效益，對促進機電一體化技術發展的作用也非常明顯。但是，我國模塊化技術的發展還處在概念研究階段，還沒有投入到實際應用中。因此，模塊化是我國機電一體化技術的未來重點發展方向之一。
2.2.智能化發展
智能是知識以及運用知識解決問題的總和，智能化是21 世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。使機電一體化產品具有智能化，就是使機電一體化產品具有人的部分智能，即一定的分析、思考、獨立判斷能力。機電一體化技術的智能化發展水平，代表了一個國家機電技術整體實力。而且，機電技術的智能化所帶來的好處也是顯而易見的：一方面，智能化的機電產品能夠在很大程度上代替認的職能，從而節約大量的人力資源。而且，智能化程度較高的機電產品還能夠獨立完成一些比較危險的生產任務，從而在最大程度上保證生產人員的安全；另一方面，智能化機電技術能夠大幅度地提高生產效率。智能化機電技術的中央處理系統能夠自主地處理生產任務，能夠組織生產流水線，還能夠處理一些生產故障。這種智能化的機電一體化技術能夠很容易實現高速自主生產，其生產效率是傳統生產方式的數倍甚至數十倍。雖然我國在機電一體化智能技術方面的研究取得了不小的進步，且逐漸開始了實際應用。但是，這種機電產品的整體技術水平不夠高，生產成本也比較高昂。因此，在未來的一段時間內，智能化和降低應用成本，是機電一體化技術發展的重要任務。
2.3.微型化發展
隨著集成電路和超高集成電路的不斷發展，電子元器件的體積越來越小，質量也越來越輕，使得機電一體化技術呈現出了微型化的發展趨勢。機電一體化技術的微型化有兩大好處：一方面，更小的體積不僅使得機電一體化產品更加便于安裝和應用，也能夠在很大程度上降低生產使用成本。例如美國研發出的微型無人機，體積僅僅只有一只蜜蜂大小，但它的探測和偵查能力卻非常強大，而成本僅僅幾十美元，堪稱微型機電技術的典范；另一方面，機電一體化技術的微型化，還有助于大幅度地降低能量消耗。傳統的機電設備一般體積比較龐大，單位時間內需要消耗大量的電能或者油料，而且操作也不夠靈活。而在機電技術微型化之后，不但能量消耗大幅度降低，而且靈活性也大大增強，拓展了機電技術的應用范圍。因此，機電技術微型化，是我國科研工作者的努力方向之一。
2.4.人性化發展
發展機電一體化技術，開發機電一體化產品，其最終目的是為人類服務，離開了以人為本這個原則，任何技術、產品都是沒有前途的，因此，如何賦予機電一體化產品的人性顯得越來越重要。這就需要，一方面，機電一體化產品將模仿生命機體實現某功能；另一方面，機電一體化產品將注重產品和人的關系，體現出人—機—環境的高度協調性。例如，在國內某大型電器生產企業，就十分看重機電一體化技術和人的有效契合。在布置生產線的過程中，無論在設備的選型上，還是在安裝調試上，都以“最方便”工人操作作為主要的參考因素。特別是為了進一步實現“人機合一”，該企業還按照人因管理的理念，要求機電設備的生產廠家針對本企業公認的一些特點，進行特殊化改造，使得工人在操縱這些機電生產設備時，不僅能夠很快做到得心應手，還大大節省了體力和精力。
2.5.綠色化發展
現代工業在提高人們生活水平的同時，也帶來了非常嚴重的環境污染。隨著可持續發展理念的提出，綠色發展就成了各行各業共同的目標。機電一體化技術也是一樣，綠色化的發展是一條必走之路。因此，我國的科技工作者在研究機電一體化技術時，務必要本著節約能源、節約材料和少用或者不用有毒材料的原則，進行家電產品的研發與制造。特別是在生產機電產品電路板的過程中，應當盡可能地降低有毒重金屬的使用量，同時盡量應用可降解的高分子合成材料，從而實現環境友好化。
3.結束語：在科研工作者的不寫努力下，我國機電一體化技術在智能化、微型化和模塊化等方面取得了重大進步。相信在未來的一段時間內，我國一定能夠趕上國際先進水平，從而促進我國的經濟發展。
參考文獻：
關鍵詞：機電一體化技術；國內現狀；發展方向
機電一體化技術的發展和計算機等先進技術的普及是分不開的。在某種程度上說是機械行業得以發展的福音。在機電一體化技術的運用過程中，不僅有效地提高了工作效率，同時也在節能環保方面做出了巨大的貢獻，同時對于工作人員的工作量有所減少，提高了企業的綜合競爭力。機電一體化是多種技術的結合，其中包括微電子、計算機一級信息等在內的綜合性較強的高新技術。
1、機電一體化的內容
機電一體化，顧名思義就是機械和電子的有機結合，實現一體化。這種技術是系統工程領域的一個重要技術，具體來說，機電一體化包含的范圍較廣，是一個總稱。其中機電一體化系統是多種要素相結合的整體，能夠最大限度地滿足人的基本要求。在機械系統和微電子系統相互結合的過程中產生了一種新的功能。可以實現工作人員與機械設備的有機統一。一個完整的一體化系統，必須要包括機械裝置、傳感器在內的五大要素，否則就是不完整且沒有工作能力的機電一體化系統。機電一體化工程也被稱為機械電子工程，從名稱中就可以看出工程的組成部分。其中機電一體化系統和機電一體化工程是相互聯系、有機統一的。是理論和實際的結合。
機電一體化工程需要有系統的思想來指導，其中系統設計原理和綜合集成技巧能夠體現在機電一體化思想中。而且工程設置所運用的方法論也是科學合理的，并且具有一定的廣泛性，包含系統工程和控制論等信息在內，使得機電一體化工程具有較強的科學性。同時一體化的思想和技術已經在光電、機電以及人機等領域都有所應用。
2、機電一體化產品的主要優點
1）機電一體化產品在運用的過程中，具有多重功能，其中記憶性較強，可以進行有效地運算、控制工作，同時對于信息的處理也能夠達到相應的標準。進而實現產品的在使用過程中的高效性和智能化。因此機電一體化的主要特征就是具有多功能特性。
2）多數的機電一體化產品都具有較為簡單的結構。隨著科技的不斷發展和進步，產品逐步朝著更加輕、薄的方向發展。同時采用標準化的方式來設計制作。這也是新一代機電一體化產品的一大特點。
3）對于機械領域中技術的運用，多具有節能環保的特點，機電一體化產品也不例外。在具體的運用過程中，可以根據實際負荷量來進行有效地控制和調節。因此，其節能特點較為突出。
4）對于機電一體化產品來說，其主要的特點就是具有智能性，而且安全可靠。因為在產品應用的過程中，該產品可以進行自動控制，診斷功能強。
3、機電一體化產品的類別
1）典型的機電一體化產品。這類產品機與電有機地融為一體。具有較完整的結構。如數控加工中心、工業機器人、彩色復印機、自動繪圖機等。這些產品屬于機電一體化的高級形式。它們單靠機械或電子是無法或很難實現的，機械與電子一旦分離，整機即無法運行。
2）機械產品中的一部分控制功能和機構用電子裝置代替。這類產品如打印機、機電一體化照相機、帶微機控制或數字顯示的各種機械設備等。
3）以微電子裝置代替原設備的信息處理機構。
這類產品如指針式石英電子表、全電子式電話交換機、帶微處理器的各種儀表、電機調速裝置等。
4、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：
1）光機電一體化。一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的，因此，引進光學技術，能有效地改進機電一體化系統的傳感系統性能、能源（動力）系統和信息處理系統性能，光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。
2）全系統化--智能化。今后的機電一體化產品特征越來越明顯，智能化水平越來越高。模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。這主要受益于模糊技術、信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。機器人與數控機床的智能化就是其重要應用。
3）技術產品--網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片。企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠。很快就會暢銷全球。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。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
4）微型機電化--微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件，當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以融合，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。
5）自律分配系統化--柔性化。未來的機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的冗余度，有較強的柔性，能較好地應付突發事件，被設計成自律分配系統。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的自律性，可根據不同的環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體行動是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
6）設計產品--綠色化。工業的發展給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。
5、總結
綜上所述，本文主要通過介紹機電一體化的內容、機電一體化產品的主要優點、機電一體化產品的類別以及今后機電一體化的發展趨勢等方面，主要了解的我國機電一體化發展中需要完善的地方以及目前的發展所遇到的瓶頸期。只有不斷提科學技術的發展水平，才能促進機電一體化的發展。■
參考文獻
關鍵詞： 機電一體化 制造技術 發展趨勢
1.緒論
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，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，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，以及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了以“機電一體化”為特征的發展階段。
2.機電一體化概要
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，其還將被賦予新的內容。但它的基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術，以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，就稱為機電一體化系統或機電一體化產品。
因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術，以及其他新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護，等等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，而且是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
3.機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下。
3.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產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、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
3.2模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。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非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識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械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但我們可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。
3.3網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育，以及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。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，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（home net）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統（Computer Integrated Appliance System，CIAS），使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
3.4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的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1cm3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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富、生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。
3.6系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
關鍵詞：機電一體化 技術 現狀 產品 制造技術 發展趨勢
前 言
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，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，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。
1 機電一體化概要
機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
2 基礎階段在基礎工程施工中出現問題及處理方法
基礎階段在基礎工程施工時,應及時配合土建做好強、弱電氣專業的進戶電纜穿墻管及止水擋板的預留預埋工作。這一方面要求電氣專業應趕在土建做墻體防水處理之前完成避免電氣施工破壞防水層造成墻體今后滲漏;另一方面要求格外注意預留的軸線、標高、位置、尺寸、數量用材規格等方面是否符合圖紙要求。進戶電纜穿墻管和預留預埋是不允許返工修理的,返工后土建二次做防水處理很困難也不易,所以電氣專業施工人員應特別留意與土建的配合。按慣例尺寸大于300 mm的孔洞一般在土建圖紙上標明,由土建負責預留,這時電氣工長應主動與土建工長聯系,并核對圖紙,保證土建施工時不會遺漏。配合土建施工進度,及時做好尺寸小于300 mm、土建施工圖紙上未標明的預留孔洞及需在底板和基礎墊層內暗配的管線及穩盒的施工。
3驗收不是終點
目前在智能建筑領域存在設計要求高，而實際開通率低的問題。很多智能建筑項目設計要求很高，技術全面先進，達到了很高的標準。但在項目驗收交付使用一段時間以后，實際應用中智能化程度卻越來越低。這種情況具有一定的代表性，使一些人對智能化項目的必要性，或至少對是否有必要采用全面和先進的技術進行建設發生了疑問。
實際上，這并不是由于智能化系統在技術上太超前，而是后期支持和維護沒有跟上。一般情況下，國內一些實力較強的知名集成商在項目實施和驗收的過程中，都能夠按照投標要求和競標承諾完成項目實施，通過驗收。但在項目交付之后的智能化系統使用和維護過程中，出于成本等考慮，通常業主并不會有一個專業化的隊伍來管理。特別是在樓宇自控領域，對使用者和管理者的專業性要求很高，一旦發生問題，不能及時、有效的解決，就會影響智能化系統功能的發揮。
針對這一問題，系統集成商應提供培訓以幫助用戶正確的使用智能化系統;同時，定期巡檢、回訪，及時發現使用中遇到的問題，幫助用戶解決;還可以利用專業廠商的技術優勢，采取樓宇智能化管理外包的思路，這樣可以有效的減少成本，讓用戶以更少的投入實現維護和管理，充分發揮智能化系統的功能。
有專家算過這樣一筆帳，通過建筑智能化提高能源利用效率，減少的能耗方面的成本將在5到7年之內覆蓋初期的智能化投入。減少能耗還只是智能化系統功能的部分體現，只有充分利用智能化系統的各項功能，才能發揮其最大價值。
4機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此，機電一體化的主要發展方向如下：
4.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產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、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
4.2模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。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。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識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械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規?；瘜⒔o機電一體化企業帶來美好的前程。
4.3網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。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，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system, CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
4.4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的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1cm3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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
4.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。
4.6系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
4.7 IT技術化
未來智能建筑的設計、實施者應該扮演什么樣的角色?我們認為未來的智能建筑服務商應該重視IT新技術的應用給客戶帶來的價值。從國內眾多大型工程的服務經驗來看，大型綜合智能化項目建設，不僅需要滿足客戶提出的要求，還需要服務商幫助挖掘更多對智能化應用的需求，需要服務商以整體規劃意識為指導去發現并滿足這些需求。未來的智能建筑服務商，要用IT手段實現樓宇智能化的應用創新，應該超越工程設計、實施等單一層次。如果沒有IT技術的創新應用來引領客戶需求，那樣的智能建筑服務商存在的價值和意義就值得商榷了，更談不到發展的層次上。
5結語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻
1.李建勇．機電一體化技術． 北京：科學出版社，2004．
關鍵詞：機電一體化；應用；領域
中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A
1、前言
機電一體化已經成為當前工業發展的一個標準音符，機電一體化的發展大大降低了人工的勞動強度，提高了工作效率，提高了工作的準確度和精度。機電一體化進程的加快在一定程度上促進了社會經濟的進步。
2、機電一體化的概念
“機電一體化”一詞最初是日本學者于70年代提出的,它的英文是Mechatronics,是由英文Mech碩cs的前半部分和Electn〕nics的后半部分組合而成,美國人稱為Mech畫c吐衡stem,在我國被譯為“機電一體化”。機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。早期的自動化技術主要是借助凸輪、機械機構等實現的,這一時期的自動化實際上是機械自動化;隨著電工技術的發展、凸輪、機械機構逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關等機構所取代,實現了電氣自動化,機械機構大大簡化,自動化水平大為提高;機電一體化則是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要,也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。
如果說機械(包括電工)系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。概括說來機電一體化技術是圍繞機械制造業發展起來的一門跨學科的綜合性技術,是把機械技術、信息技術、控制技術、計算機技術、微電子技術和傳感檢測技術等有機融合而形成的一門跨學科的綜合性技術。日本機械振興協會經濟研究所在一份報告中給機電一體化所下的定義是:機電一體化技術乃是在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,并將機械裝置和電子設備以及軟件等有機結合起來構成系統的總稱。
3、機電一體化技術特點
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
3．1、數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自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。
3．2、智能化
即要求機電產品有一定的智能, 使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、 自主決策等能力。 例如在 CNC 數控機床上增加人機對話功能，設置智能 I/O 接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。 隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
3．3、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、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。
3．4、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。 而遠程控制的終端設備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成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
3．5、人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
3．6、微型化
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986 年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988 年美國加州大學 Berkeley 分校研制出第一個微電機以來，國內外在 MEMS 工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種 MEMS 器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微連桿、微彈簧以及微機器人等）。
3．7、集成化
集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。 首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。
3．8、帶源化
是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發展方向之一。
3．9、綠色化
科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。為了實現可持續發展，綠色產品概念就應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
4、機電一體化技術的應用
機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：智能化控制技術（IC）；分布式控制系統（DCS）；開放式控制系統（OCS）；計算機集成制造系；現場總線技術（FBT）統（CIMS）；交流傳動技術。機電一體化技術在工業、農業、紡織業都有不同程度的應用。
4．1、機電一體化技術應用在工業爐窯改造應上
國內外現在已有成功的技術改造比工業爐窯單純用計算機技術好的多。所以，我們建議今后在改造工業爐窯時要大力推廣應用機電一體化技術，對應該進行改造但尚未改造的工業爐窯要用機電技術等先進電子信息技術改造，其中采用機電技術改造的已達到了90%。
4．2、積極采用機電數控技術，對機床高備改造應用對機床設備的改造我們應放在經濟、實用型機電數控系統的上推廣應用。根據相關方面的了解和調查，從國家要求開始到現在已經按要求改造完畢。
4．3、機電一體化廣泛應用在變頻調速技術
提高了風機、電泵工作效率，采用此技術后，變頻調速后風機、電泵一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后，廣泛應用、推廣應用該技術。據悉到現在，風機、電泵和其他調速電機以普遍、采用先進的變頻調速技術。圖1 CAN流程圖
4．4、CAD/CAM 技術優先與機電一體化結合，工業設計水平提高要有新目標消除工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化現狀。據悉目前，北京工業系統 CAD 的應用率為 85%，CAD 的覆蓋率為 80%。
5、結束語
隨著機電一體化在采礦業、交通運輸業、在造業、農業、航空航天等領域的運用，在一定程度上推進了行業的發展速度和水平。
參考文獻
關鍵詞：機械電子技術工程；發展趨勢；系統
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、機械電子技術的概要
在機械制造行業中廣泛應用的電子技術主要是指在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進現代化電子技術。因此，機械電子技術也可以稱為將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。在我國現階段的機械電子技術發展中，機械電子技術發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科。另外，隨著科現代學技術及電子新技術、網絡技術、智能控制技術的不斷發展，還將被賦予機械電子技術新的內容。但其基本特征可概括為：機械電子技術是從系統的觀點出發，綜合運用機械電子技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、機械電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機械電子技術系統或機械電子技術產品。
在現代化學工業企業生產中，由于社會普遍對于化工產品的需求量大、技術標準要求高，這就要求化工設備必須具備滿足化工生產工藝的基本性能。化工設備的各項性能都是通過機械電子技術來實現的，設備的機械電子技術是否符合生產工藝要求，將直接關系到化工產品的產量和質量等問題。現代機械電子技術是在對傳統化工設備技術進行總結與深入探討的基礎上，并結合現代化工生產工藝的實際需求，而逐步形成的科學、具體、客觀的技術類型，足以滿足化工生產工藝的基本要求，并對生產工藝的發展與創新具有一定的推動作用。
二、機械電子技術的發展
機械電子技術的發展大約分為三個階段: 第一個階段, 上世紀60 年代以前,人們在生產中開始使用電子技術來完善機械產品的性能, 這一階段也是機械電子技術發展的起步階段; 第二階段, 這一階段為上世紀70 年代到80 年代之間, 這一階段, 機械電子技術得到了快速的發展,為今后機械電子技術的快速發展奠定了良好的基礎; 第三階段, 上世紀90 年代以后, 機械電子技術開始邁人了一個新的階段, 機械電子技術的發展逐漸走向了智能化發展趨勢。一方面, 其他高科技技術開始融人到機械電子技術當中; 另一方面,學術界對機械電子技術進行了深人的研究, 為機械電子技術的發展提供了大量的理論依據。
我國機械電子技術的發展起步相對較晚, 從上世紀80 年代開始, 我國逐漸開始了對機械電子技術的開發和應用。我國相關部門也成了專門的機構, 制定了許多發展措施。同時我國各大高校也逐漸開始開始有關機械電子技術的專業, 這在促進我國機械電子技術的發展上面起到了推動作用。
三、機械電子技術的發展趨勢
隨著知識經濟和科學技術的進一步發展, 機械電子技術的發展得到了迅速的發展, 技術革新的周期明顯的縮短, 成為社會發展中不可或缺的新型技術之一。
3.1模糊化
模糊化是機械電子技術在近年來發展的另一大趨勢。機械電子技術的應用領域相對較廣, 如何發展適應多個行業的機械電子技術就成為機械電子技術主要的發展任務。因此研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機械電子技術產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。
3.2數字化
數字化是現代科學技術發展過程中一個比較重要的概念。特別是微控制器的發展為其奠定了良好的基礎, 現代科學技術的發展都要盡可能的為技術發展的提供良好的平臺。而數字化也成為了機械電子技術發展的一種主要趨勢。
3.3集成化
集成化要求各中技術在發展的過程中互相滲透、互相融合, 同時集成化又包含了生產加工過程中同時處理管理、檢測、裝配等多種工序, 為了實現目前小批量生產的目標, 使得系統的管理更具有彈性。首先, 將系統進行分解, 協調各個分解之后的部分的運轉, 進而促進系統高效、協調的發展。
3.4網絡化
信息化的發展以及普及, 使得以互聯網為代表的信息技術逐漸成為各行各業,各個學科技術中最為依賴的基礎工具之一。遠程控制終端在生產中也逐漸成為普遍使用的技術, 利用計算機計算, 通過局域網技術使得在一定范圍內使用的電器鏈接成為一個系統。因此。機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
2.4微型化
微型化興起于2O世紀80年代末，指的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lcrn3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，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
2.5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。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。
2.6 系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多了系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一股除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
四、結束語
當今社會是一個經濟、科技爆炸的時代，無論何種技術都需要在不斷的應用過程中，結合世界先進技術體系的創新，逐步實現各項具體技術的全面創新。機械電子技術的創新，對于現代機械設備的科學應用與管理都是具有重要作用的，同時機械設備應用技術的科學創新也是有一定促進作用的。機械電子技術與機械設備應用技術是相互影響、相互促進的關系，兩只之間的科學創新是建立在現代科學技術應用的基礎上，并結合和借鑒世界先機的技術理論，才能有效保證兩者的共同科學創新發展。
參考文獻：
[1]丁鋒.機電一體化技術和應用研究初探[J].電子世界2012年18期
[2]衡剛.淺談機電一體化應用技術[J].科技致富向導2012年20期
[3]王秋梅.關于傳感器在機電一體化系統中應用的探討[J].科技致富向導2012年21期
關鍵詞機電一體化技術應用
1機電一體化技術發展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自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。
1.2智能化
即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
1.3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、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。
1.4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。而遠程控制的終端設備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成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
1.5人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6微型化
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7集成化
集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。
1.8帶源化
是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發展方向之一。
1.9綠色化
科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用
在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：
2.1智能化控制技術(IC)
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分布式控制系統(DCS)
分布式控制系統采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。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。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。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2.3開放式控制系統(OCS)
開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念?！伴_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和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
2.4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。
2.5現場總線技術(FBT)
現場總線技術(FiedBusTechnology)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(如4～20mA，DC直流傳輸)就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。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線?，F場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。
2.6交流傳動技術
傳動技術在鋼鐵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?，F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。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
參考文獻
1楊自厚．人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[J]．冶金自動化，1994（5）
2唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[J]．冶金自動化，1996（4）
3唐懷斌．工業控制的進展與趨勢[J]．自動化與儀器儀表，1996（4）
4王俊普．智能控制[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，1996
5林行辛．鋼鐵工業自動化的進展與展望[J]．河北冶金，1998（1）
關鍵詞：機電暫態仿真 實時性 物理裝置 電力系統 計算流程
0 引言
電力系統仿真是系統仿真的一個分支，即根據原始電力系統建立相應模型，并進行計算和實驗，研究電力系統在特定時間內的動態行為和運行特性f21。電力系統的科學研究和試驗從來都離不開系統仿真技術。某種意義上，電力系統仿真的技術水平代表了電力系統科學的研究水平。電力系統仿真是現代電力科學與電力工程領域研究的必要手段和重要分支。根據數字仿真模型物理量變化時間與實際系統物理量變化時間之間的比例關系分為實時仿真與非實時仿真兩大類。電力系統實時仿真還需具備如下特性，即能實時模擬電力系統各類過程，并能接入實際物理基金項目：“十一五”國家科技支撐計劃重大項目(2006BAA02A17)。
1 機電暫態仿真軟件
按照仿真工具和發展階段的不同，電力系統實時仿真一般分為物理仿真、數字仿真和數字物理混合仿真。非實時仿真和實時仿真互為補充，結合運用可以比較全面和經濟地實施電力工程項目的設計和測試等工作，本文將研究實時機電暫態計算程序在PC機上實現大規模交直流輸電系統的超實時計算，這將使利用PC機進行大電力系統實時仿真具備了可能。[1]本文還將研制基于機電暫態仿真的實時仿真系統，并對其正確性與實時性進行仿真驗證。對該仿真系統在實現過程中涉及的接口問題還將進行探討，并采用電力系統勵磁和繼電保護的模擬裝置對仿真系統的功能進行測試[2]。
2 機電暫態仿真計算
機電暫態仿真計算量大且要求實時，這對于計算機和軟件性能的要求是很高的。機電暫態仿真軟
件有兩個子部分：客戶端和服務器端?？蛻舳颂峁┤藱C交互界面，使用者可以進行仿真系統的參數設
置、故障設置以及仿真結果的圖形顯示。另外電力系統的潮流計算也在該部分完成，潮流計算的結果
將發送到服務器端。服務器端負責機電暫態計算和與物理裝置的通信工作[1] [3]。
3 機電一體化技術的發展趨勢
（1）智能化。智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。
（2）數字化。微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
（3）模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。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。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。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。
4 機電暫態仿真模擬數據分析
在機電暫態仿真程序中，除了計算機電暫態的功能外，還要有與模擬裝置進行數據交互的接口通信程序，該程序在服務器端。其功能是實現接口的操作，使計算程序與外面的物理裝置通過串口的讀寫進行數據交互，保證系統的實時性。
隨著電子技術，特別微電子技術以及超大規模集成電路的發展，機械產品已進入以機電一體化為中心的新階段，由于多數還有傳動系統，因此，對于機械來說，采用的則是機與電子器件一體化技術的產物，即機電一體化系統。一般由機械部分、驅動部分、控制及信號處理幾個部分組成，其最本質的特征是一種機械，是在機構的主功能、動力功能、信息與控制功能上引進了電子技術，并與軟件有機結合而成的一矛惜殊的機械系統[4]。
5 電力系統數字仿真
在電力系統數字仿真中，仿真步長^非常重要，在實時仿真中應當遠小于采樣周期。同時，還要保證實際設備仿真一個步長的時間小于或等于10ms。對該系統來說，所接物理裝置是發電機勵磁控制器和繼電保護器，所以電力系統機電仿真用典型步長10 ms就可以滿足要求，那么只要保證實際設備仿真一個步長所需時間小于或等于10ms就可以達到實時的要求。一般的電力系統在微機上進行機電暫態計算就可以滿足實時性要求[3] [5]。在實時仿真中，數字計算程序除了要完成暫態計算任務以外，還要負責與接口電路的通信工作，因此能否在10 ms以內完成一個步長的任務就成為一個關注的焦點。實際系統完成一個步長的總時間應該是計算時間與通信時間的總和，允許計算能夠占用的最大時間是多少，取決于通信的時間[6]。
6 結論
本文對當前對電力系統的建模研究，主要集中在發電機、負荷等連續動態元件，但對二次設備的建模研究沒有給予足夠的重視。電力系統是一個典型的具有連續動態特性和離散事件特性且二者相互作用的混雜系統，其中發電機及其控制裝置的行為狀態呈現連續動態，而二次設備、FACTS器件等的動作行為則表現為事件驅動的離散行為，因此能否將電力系統的離散特性與連續動態特性有機地融合是非常關鍵的。
并且本文研究的電力系統機電暫態實時仿真系統，實現了模擬發電機勵磁調節器和模擬繼電保護裝置接入仿真系統的閉環實時仿真。系統實時仿真結果與數字仿真結果一致，證明了該系統工作的正確性和實時性。
參考文獻：
[1]鄭三立，黃梅，胡明亮，等．基于微機數字仿真的實時閉環測試系統[J].華北電力技術，2004，6(6)：2l一24．
[2]岳程燕，田芳，周孝信，等．電力系統電磁暫態一機電暫態混合仿真接口原理[J].電網技術，2006，30(1)．
[3]文藝，陳眾，馬士英，等．500kV輸電系統的物理仿真與數字仿真．電力自動化設備，2004，24(11)：22．25.
[4]李光琦．電力系統暫態分橋．北京：水利電力出版社，1995，55～60. 勇軍，梁旭，閔勇，等．電力系統機電暫態和電磁暫態混合仿
