【正文】 iance system, CIAS), 使人們?cè)诩依锓窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。智能控制系統(tǒng)有多級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)、專(zhuān)家控制系統(tǒng)、仿人智能控制系統(tǒng)、自尋優(yōu)模糊智能控制系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)幾種類(lèi)型。汽車(chē)行駛控制的重點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)點(diǎn)火、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán), 使燃燒充分, 減少污染, 節(jié)省能源。 先進(jìn)制造系統(tǒng)目前, 先進(jìn)制造系統(tǒng)有柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性生產(chǎn)線等幾種形式。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后, 其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外, 還能賦予許多新的功能, 如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。(3)機(jī)電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理” 和“綜合集成技巧”。以機(jī)械為主體的工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品, 不斷采用諸學(xué)科的新技術(shù), 在機(jī)械化的基礎(chǔ)上, 正向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展, 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)。目前, 國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)電一體化的涵義有各種各樣的認(rèn)識(shí)及各自的出發(fā)點(diǎn)和著眼點(diǎn)不盡相同, 再加上機(jī)電一體化本身的涵義還在隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷被賦予新的內(nèi)容。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng), 則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù), 而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。近10多年來(lái), 隨著微電子技術(shù)的飛躍發(fā)展, 能自動(dòng)更換刀具的高度自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中心(MC)發(fā)展更為迅速。目前全世界擁有的柔性制造系統(tǒng)很多, 并以很快的速度增長(zhǎng),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益, 加工質(zhì)量穩(wěn)定, 單機(jī)使用率從50%提高到70% ~ 90%。 智能控制系統(tǒng)智能控制是由人工智能與自動(dòng)控制兩部分組成, 目標(biāo)就是使計(jì)算機(jī)去做那些只有人才能做具有智能的工作。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(jìng)爭(zhēng)也將全球化。這樣, 可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品, 同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。但是, 高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或人的部分智能, 則是完全可能而又必要的。于是, 人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源, 回歸自然。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。機(jī)電一體化是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科, 必將有力促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā), 在高科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起重要作用。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分叉等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS）是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)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(tǒng)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)了巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來(lái)資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。目前鋼鐵企業(yè)以基本實(shí)現(xiàn)了過(guò)程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 技術(shù) 應(yīng)用（一）機(jī)電一體化的含義“機(jī)電一體化”在國(guó)外被稱(chēng)為Mechatronics是日本人在20世紀(jì)70年代初提出來(lái)的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個(gè)新詞，意思是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。對(duì)于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識(shí)獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識(shí)驅(qū)動(dòng)功能。二、智能化即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類(lèi)似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。五、人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。智能控制技術(shù)主要包括專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車(chē)間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來(lái)由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過(guò)直流調(diào)速水平。引言：機(jī)電一體化系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng) ,它是充分運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的信息處理和控制功能、可控驅(qū)動(dòng)元件特性的現(xiàn)代化機(jī)械系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化。(4)微細(xì)加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。縱觀國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，機(jī)電一體化將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展:(1)綠色化(2)智能化(3)網(wǎng)絡(luò)化(4)微型化(5)模塊化 2機(jī)電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成特點(diǎn)對(duì)于以完成工藝動(dòng)作為主功能的機(jī)電一體化系統(tǒng), 從概念設(shè)計(jì)的需要出發(fā), 可根據(jù)其廣義功能原理來(lái)進(jìn)行劃分。但由于機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)電一體化技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及傳感檢測(cè)等技術(shù)的統(tǒng)一體, 使得機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)機(jī)械的概念設(shè)計(jì)有所不同。在新產(chǎn)品(或系統(tǒng))系列及設(shè)備的光機(jī)電一體化改造中應(yīng)用這種方法，可以縮短設(shè)計(jì)與研制周期，節(jié)約工裝設(shè)備費(fèi)用，且有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)一些從屬功能的協(xié)同。(4)結(jié)構(gòu)功能確保主要部件正常工作時(shí)所需的空間條件能夠得到滿(mǎn)足例如，電燈插座就有結(jié)構(gòu)上的用途，同時(shí)它還提供了一個(gè)電氣接口。（2）、統(tǒng)計(jì)模型法——采用由特殊到一般的邏輯、歸納方法根據(jù)一定數(shù)量的在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中實(shí)測(cè)、觀察的物理數(shù)據(jù)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)規(guī)律、系統(tǒng)辨識(shí)等理論合理估計(jì)出反映系統(tǒng)各物理量相互制約關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者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。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)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。PLC在CNC機(jī)床中的應(yīng)用方式及其特點(diǎn)，PLC在CNC機(jī)床中的作用及數(shù)控裝置I/O口和機(jī)床控制面板、強(qiáng)電信號(hào)的連接方法，研究了數(shù)控機(jī)床中T功能代碼和M功能代碼在PLC上的實(shí)現(xiàn)方法。例如：金屬切削機(jī)床、金屬成型機(jī)械、配裝機(jī)械、機(jī)器人和電梯等。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。所以以PLC為主組成的控制系統(tǒng)將代表著當(dāng)前機(jī)電設(shè)備電氣控制的先進(jìn)水平與發(fā)展方向。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。在磁選機(jī)中引入PLC控制，能極大地改善設(shè)備的電氣性能，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，保證設(shè)備高效、安全運(yùn)行，以達(dá)到提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益之目的。PLC與CNC機(jī)床數(shù)控裝置聯(lián)接可靠性高，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床數(shù)控改造中有廣泛的應(yīng)用前景。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。f、通信模塊如以太網(wǎng)、RS48ProfibusDP通訊模塊等。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。PLC是工控的利器,機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)本來(lái)就是一門(mén)控制機(jī)械的學(xué)科,(非人工)控制的都可以用到PLC,當(dāng)然單片機(jī)也可以,但是對(duì)于電氣控制來(lái)說(shuō)可編程控制以其編程便捷、接口通用和工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)支撐著整個(gè)控制核心，是機(jī)電一體化產(chǎn)品中重要的器件。工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化。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(jìng)爭(zhēng)也將全球化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。機(jī)電一體化的發(fā)展方向，各主要發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。這種方法是機(jī)理模型法和統(tǒng)計(jì)模型法的結(jié)合故稱(chēng)混合模型法。從屬功能本身可被視為下一較低功能層次上的主功能，每個(gè)這樣的功能又需要新的從屬功能正是實(shí)現(xiàn)主功能的方法決定了在功能結(jié)構(gòu)的下一層次上需要什么樣的從屬功能。(1)動(dòng)力功能為系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)提供必需的能量。機(jī)電一體化系統(tǒng)主要處理以下兩類(lèi)信息:①過(guò)程信息:被系統(tǒng)所變換(處理)的信息。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品(或系統(tǒng))中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。(2)從完成工藝動(dòng)作過(guò)程這一總功能要求出發(fā), 機(jī)電一體化系統(tǒng)可劃分為: 執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)、信息處理及控制子系統(tǒng), 它們分別完成機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作、信息檢測(cè)、信息處理及控制。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響，許多大專(zhuān)院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段:第一階段(又稱(chēng)初級(jí)階段)是20世紀(jì)60年代以前，這一時(shí)期人們不自覺(jué)地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認(rèn)。交流