【文章內容簡介】 發(fā)展方向 以微電子技術、軟件技術、 計算 機技術及通信技術為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網絡 化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預測，機電一體化技術將向以下幾個方向發(fā)展： 一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等 部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。 未來機電一體化產品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的 “ 冗余度 ” ，有較強的 “ 柔性 ” ，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成 “ 自律分配系統(tǒng) ” 。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的 “ 自律性 ” ，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有 “ 行動 ” 是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的 故障而影響整個系統(tǒng)。 今后的機電一體化產品 “ 全息 ” 特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發(fā)展。 今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于 “ 靜14 甘肅鋼鐵職業(yè)技術學院業(yè)余大專畢業(yè)設計 {論文 } 第 8 頁 共 14 頁 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：當控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便 “ 死亡 ” ，而當控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。 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。當這一成果用于實際產品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以 “ 融合 ” 機體，執(zhí)行結構、傳感器、 CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。 機電一體化技術的應用 1. 在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應用 傳統(tǒng)機械制造業(yè)是建立在規(guī)模 經濟 的基礎上，靠 企業(yè) 規(guī)模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優(yōu)勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲 得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業(yè)加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業(yè)是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)，其特征是全球化、 網絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造?，F(xiàn)代制造業(yè)集成了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數(shù)字控制、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。 2. 在飲料行業(yè)中的應用 機電一體化技術是 當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發(fā)、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統(tǒng)的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。 3. 在鋼鐵企業(yè)中的應用 ① 計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS) 鋼鐵企業(yè)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(xiàn)從原料進廠，生產加工到產品發(fā)貨的整個生產過程全局和 過程一體化控制。 ② 現(xiàn)場總線技術 (FBT) 現(xiàn)場總線技術是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)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(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)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(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調速系統(tǒng)的調 速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。 ④ 開放式控制系統(tǒng) “ 開放 ” 意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產品的兼容和互換，且資源共14 甘肅鋼鐵職業(yè)技術學院業(yè)余大專畢業(yè)設計 {論文 } 第 9 頁 共 14 頁 享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經營、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備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 ⑤ 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。利用計算機對生產過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。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，是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 隨著機電一體化技術的發(fā)展，各種產品與裝置實現(xiàn)了機電一體化，有利實現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產品質量和生產效率，縮短開發(fā)新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統(tǒng)產業(yè)發(fā)生深刻變革，同時，隨著新產品的研發(fā)及高精密等設備的發(fā)展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國家?guī)砀蟮?經濟 效益與社會效益 。 機電一體化產品的發(fā)展趨勢 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(shù)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(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數(shù)學、神經網絡、灰色理論、心 理學 、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 2. 微控制器和接 口技術的發(fā)展奠定了機電產品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數(shù)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(shù)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(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程控制操作、診斷和修復 。 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(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)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(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。 轉 化 網絡技術的興起和飛速 發(fā)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(jiān)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(xiàn)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