【文章內(nèi)容簡介】 要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(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、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、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) (DCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。 DCS 具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護(hù)方便、可靠性高等特點。 DCS 是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能， 采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 開放式控制系統(tǒng) (OCS)開放控制系統(tǒng) (Open Control System)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀 表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 機電一體化發(fā)展歷程及其面臨的形勢和任務(wù) 4 （二）機電一體化發(fā)展的歷程和趨勢 一體化的發(fā)展歷程 （ PLC） 、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使 機電一體化 躍上新臺階 。 （ 1） 光機電一體化 一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的 .因此 ,引進(jìn) 光學(xué)技術(shù) ,實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進(jìn)機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源 (動力 )系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng) .光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢 。 （ 2） 自律分配系統(tǒng)化 —— 柔性化 未來的機電一體化產(chǎn)品 ,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)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(tǒng)的適應(yīng)能力 (柔性 )，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。 （ 3） 全息系統(tǒng)化 —— 智能化 今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”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(shù)、信息技術(shù) (尤其是軟件及芯片技術(shù) )的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。 （ 4） “生物一軟件”化 — 仿生物系統(tǒng)化 今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài) (工作 )時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng) (大腦 )停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng) (大腦 )工作時，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物 —— 軟件”或“生物 —— 系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件 (肌體 )—— 軟件 (大腦 )一體，不可分割。看機電一體化發(fā)展歷程及其面臨的形勢和任務(wù) 5 來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。 （ 5） 微型機電化 —— 微型化 目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當(dāng)將這一成果用 于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)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(zhí)行機構(gòu)、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(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。 （ 6） 機電一體化的“軟件”與“硬件”結(jié)合 機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工 作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植入或嫁接上微電子 (計算機 )裝置，使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工 作，即在新產(chǎn)品設(shè)計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進(jìn)行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。機電一體化專業(yè)人才被國家列為二十一切紀(jì)社會發(fā)展最急需的十大專業(yè)人才之一，是就業(yè)領(lǐng)域最寬的專業(yè)。機電一體化技術(shù)是在機、光、電、自動控制和檢測、計算機應(yīng)用等學(xué)科相結(jié)合的基礎(chǔ)上建立起來的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，該主專業(yè)主要培養(yǎng)能進(jìn)行機電一體化技術(shù)應(yīng)用，并具有初步設(shè)計開發(fā)能力的中級工程技術(shù)人才。學(xué)生經(jīng)過幾年年的學(xué)習(xí)，能夠掌握機、電、計算機等方面的基礎(chǔ)知識和必備技能。 機電一體化發(fā)展歷程及其面臨的形勢和任務(wù) 6 二 、 我國機電一體化的發(fā)展 機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(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)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。 中國是從 20 世紀(jì) 80 年代初開始進(jìn)行機電一體化技術(shù)方面的研究和應(yīng)用的。雖然經(jīng)過 20 多年的努力取得了一定成果，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有相當(dāng)差距。為了加快發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，需要我們在產(chǎn)業(yè)政策、金融政策和市場導(dǎo)向上，對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)予 以積極支持，主要包括：國家在政策上對機電一體化技術(shù)給予大力支持，特別是涉及基礎(chǔ)技術(shù)、綜合技術(shù)等方面，要給予強有力的財政和各種扶助。由于機電一體化技術(shù)是各種高新技術(shù)的綜合和升華，需要多學(xué)科、多技術(shù)、多種機構(gòu)協(xié)調(diào)研發(fā)，這也對技術(shù)研發(fā)機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的協(xié)調(diào)能力提