机电一体化的发展及工业应用
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机电一体化的发展及工业应用【1】
摘 要：现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革，同时给相关生产产业带来了巨大的影响，提高了生产水平和技术。
随着各种技术之间相融合的发展，以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
关键词： 计算机技术 机电一体化 生产应用
一、机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里，有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。
在二十世纪三十年代之前，工业生产多处于手工操作的状态。
最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内，初步有了对工业生产的机械控制实践。
随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现，直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。
计算机的微型化使控制技术更加智能化，同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展，且越来越被广泛的应用到各生产领域。
目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制，PID是经典控制理论的代表，它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势，形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。
另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等，均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
二、机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。
它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。
采用多CPU和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统。
它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。
在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用，尤其是在钢铁工业中，使复杂的矢量控制技术得以实现，无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。
也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。
这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。
随着PLC技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控。
PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
此外，随着工厂网络自动化的发展，PLC可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控。
如今，PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。
下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
农业方面，机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡，以此来改善人机交互界面。
这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal)，它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。
它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息，在屏幕上按操作者的需求，调用数据库信息，显示数据、图形、语音等多媒体信息。
另外，还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡，将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室，由计算机应用高级软件进行处理。
也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端，实现自动控制农机的操作。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。
现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。
电脑横机的编织是一个极其复杂的过程，最初的横机是手动横机，只能胜任比较简单的编织过程。
随着计算机技术应用到电脑横机中，通过电脑的自动控制，设计人员可对编织花型进行数字化设计，通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作，由计算机指令控制系统完成整个设计的.编织，极大地提高了工业生产效率。
与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
三、总结
在机械生产领域，电子技术和计算机技术的融入发展，机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。
通过不断发展的计算机技术，使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
参考文献
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机电一体化技术的发展及应用【2】
摘要：随着世界经济的不断发展和科学技术的日新月异，机电一体化技术也实现了越来越广泛的应用和推广。
机电一体化技术的应用有利于实现机械与信息控制技术的有机融合，有利于提高产品的性能和质量，从而促进企业和经济的发展。
基于此，本文研究分析了机电一体化技术的应用现状，探讨研究了机电一体化技术的发展趋势。
关键词：机电一体化;应用;数控
科学技术的不断发展使得各个不同学科之间的交叉渗透更加容易，推动了我国机械工程领域的技术发展和进步，实现了工业生产的机械化和自动化。
机电一体化技术是一项综合运用了各种群体技术，实现了高质量、高可靠性性、低能耗的功能价值的系统工程技术。
因此研究和分析机电一体化技术的应用以及发展趋势具有十分重要的实践意义。
一、机电一体化技术的应用
(1)数控机床
我国数控机床经过40年的发展，其数控技术在结构、功能操作与控制精度上都实现了飞速的发展。
第一，数控机床的结构基本上都是总线式、模块化、紧凑型的结构，多数都是用多CPU、多住总线的系统结构体系。
第二，数控机床的硬件结构设计和功能模块设计大多数采用开放性、层次性、兼容性的设计，以期最大程度的实现用户的使用效益。
第三，数控机床大多数应用WOP技术和实现了智能化。
数控机床系统通过应用和引进在线诊断、模糊控制等智能方法，最终实现了二、三维加工过程的动态仿真。
第四，为了丰富数控机床的功能和增强CNC系统的控制力度，数控机床中大量使用了大容量的储存器和模块化的软件设计。
第五，机电一体化技术的在数控机床中的应用实现了多过程、多渠道的智能控制，实现了刀具检测、物料搬运等操作。
第六，机电一体化技术在数控机床中的使用加强了系统组合以及加工系统的能力。
(2)柔性制造系统
柔性制造系统也是一种典型的应用了机电一体化技术的制造系统。
柔性制造系统的组成部分主要包括计算机、数控机床、机器人、自动化仓库等。
柔性制造系统将常被使用于多品种、中小批量、设计频繁的零件批量生产过程中，大多数都依靠客户的使用需求进行随机的、实时的生产。
(3)分布式控制系统
分布式控制系统是指通过使用一台中央计算机对多台测控计算机或者智能控制单元进行操作指挥。
分布式控制系统大多数分为两级、三级或者更多级。
通过将机电一体化技术应用于分布式控制系统可以实现生成过程的集中操作和管理等过程。
近年来测控技术不断发展和进步，分布式控制系统也拥有了越来越强大的功能，不但可以实现对生产过程的实时监控，还可以进行生产过程的实时调度和生产计划管理，最终形成一种可以同时进行监测、控制、管理的综合系统。
分布式控制系统的特点主要包括多功能、高可靠性、操作简单、维护方便、故障影响小等，另一方面分布控制系统还具有连锁保护的功能，实现了人工手动控制系统故障，很大程度上提高了分布式控制系统自身的可靠性和安全性，也正是因为这样分布式控制系统逐渐成为世界上目前大型机电一体化系统的主要形式。
(4)工业机器人
在新的机电一体化技术出现之前，第一代工业机器人只能依靠示教内容进行纯粹简单的重复运动，在面对不同的环境和使用情景时不能灵活变通额运用，因此具有十分明显的不足。
但是随着科学技术的不断进步和改进，第二代新的工业机器人安装了先进的传感电子元件。
机器人在工作时可以通过简单的计算机计算和分析做出相应的判断，从而做出动作或者实现反馈。
但是不可忽视的是，第二代工业机器人的智能化还不是很高，只是仅仅实现了实用化。
第三代工业机器人也就是我们常说的现代智能机器人，它具有各种不同的感知功能，可以在各种操作环境中进行复杂的、独立的逻辑思维、判断与决策。
(5)计算机集成制造系统
计算机集成制造系统不仅仅是将现有系统进行简单的组合拼接，而是打破原有系统之间的限制和界限，寻求系统全局动态的最优结果。
计算机集成控制系统一般依靠制造过程实现对物流和信息流的控制，从而保证了产品的经营决策、开发生产、生产试验以及生产经营管理等过程的结合，实现了各个生产要素之间的优化配置，使得各种生产要素的潜力可以被最大程度的挖掘和发挥。
二、机电一体化技术的发展趋势
第一，智能化是2l世纪机电一体化技术发展的主要方向之一。
智能化主要是指提高机电产品的智能，增加机电产品的实用性。
机电一体化技术的智能化主要包括机器人智能化和数控机床的智能化。
在未来随着科学技术的发展，通过使用高性能、高速度的处理器一定能实现机电一体化产品的高级智能和类似与人的逻辑思考能力。
第二，随着网络技术的不断发展，机电一体化技术必将实现与网络的互相结合。
网络的远程控制和检测技术的不断涌现，使得人们可以足不出户就感受到各种高科技带来便捷。
由此可见，机电一体化技术的网络化必然是其发展的未来趋势之一。
第三，微型化是指机电一体化技术在将来会不断向微型机器或微型领域发展。
随着人们对高新技术不断微型化的追求，在军事、生物医疗以及信息处理等方面人们会越来越倾向于微型的设备和产品。
这也就是说机电一体化技术的微型化是未来发展的必然趋势。
第四，系统化是机电一体化技术的发展趋势之一。
机电一体化技术的系统化使得总线结构更加开放式和模块化，实现了系统之间的任意组合，保证了系统的协调控制和综合管理。
因此如何实现机电一体化产品更多系统、综合的应用是未来的发展方向。
第五，当今时代的一大主题就是绿色环保，因此绿色环保化必然将成为机电一体化技术的又一发展趋势。
绿色环保的产品有利于提高对资源利用效率，有利于减少对生态环境的破坏。
这也决定了未来机电一体化技术的发展必然将实现资源与能源高效利用的绿色环保化。
三、小结
综上所述，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化技术在机电产业以及现代制造业中得到了广泛的应用和推广。
机电一体化技术与各个行业和各种技术都实现了有机结合，并且这种互相融合的趋势也越来越广泛。
除此之外，机电一体化技术必将朝着更加智能化、网络化、微型化、系统化、绿色化的方向发展，从推动我国制造业的快速发展，为国民经济带来更大的效益。
参考文献：
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