【正文】 化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。（2）動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分（動(dòng)力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）將來之測(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。機(jī)電一體化四大原則：構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。而兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。（2）能量轉(zhuǎn)換：兩個(gè)需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。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。三、自動(dòng)化技術(shù)：所謂自動(dòng)化技術(shù)，是指人類利用各種技術(shù)手段和方法來代替人去完成各種測(cè)試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實(shí)預(yù)期的目標(biāo)、功能。（二）機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。二、智能化即要求機(jī)電產(chǎn)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。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。四、網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。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)人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱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)。七、集成化集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。由于在許多場(chǎng)合無法使用電能，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。九、綠色化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。（三）機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。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(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)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。ＤCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。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。三、開放式控制系統(tǒng)(OCS)開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。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(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(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)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，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。五、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(ＦBT)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線。六、交流傳動(dòng)技術(shù)傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。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)到和超過直流調(diào)速水平。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。機(jī)電一體化是當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)械發(fā)展的主要趨勢(shì)，有著廣闊的發(fā)展前景，對(duì)未來的機(jī)械生產(chǎn)有著重要的影響。機(jī)電一體化是機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、訓(xùn)一算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴于也促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。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。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)期人們不自覺地利用電子技術(shù)并使之得到比較廣泛的承認(rèn)。第三階段，各國均開始極大關(guān)注和支持機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。(2)機(jī)電一體化從單機(jī)向整個(gè)制造業(yè)的集成化過度。(4)微細(xì)加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、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。(1)數(shù)控技術(shù)方面。(3)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面?？v觀國內(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)其廣義功能原理來進(jìn)行劃分。(2)從完成工藝動(dòng)作過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。這種機(jī)構(gòu)的最大特點(diǎn)是可控性。進(jìn)行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。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。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。這種方法是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。某些高性能的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，如激光打印機(jī)的主掃描機(jī)構(gòu)一一激光掃描鏡，其掃描鏡轉(zhuǎn)軸就是電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合的一例。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)主要處理以下兩類信息:①過程信息:被系統(tǒng)所變換(處理)的信息。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的過程信息和控制信息劃分在不同的信息層次上被證實(shí)存在著相對(duì)性。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的過程信息和控制信息通常在系統(tǒng)的信息層次結(jié)構(gòu)中交替出現(xiàn)(控制信息需要變換功能，而變換功能在下一層次上又可能被控制信息所支配。機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要功能的實(shí)現(xiàn)離不開一些從屬功能的協(xié)同。(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。例如，當(dāng)選用電動(dòng)機(jī)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，就需要能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的接口部件。另外，保護(hù)功能也防止系統(tǒng)部件對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。(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。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。②維持功能方法樹因果鏈層次的遞歸性所有的從屬功能均被置于系統(tǒng)邊界上以表明它們可以被相的系統(tǒng)所共用。結(jié)構(gòu)功能未包含在圖1中，因?yàn)樗灰擞米儞Q術(shù)語表達(dá)同樣，將保護(hù)功能表達(dá)為輸入輸出關(guān)系可能會(huì)妨礙到對(duì)它的全面理觸如機(jī)械安全銷的功能是防止機(jī)構(gòu)移出安全區(qū)域，這樣的保護(hù)功能就不能夠用變換術(shù)語來表達(dá)以上功能模型可以清楚地解釋從屬功能以及主功能與從屬功能之間的輸入輸出關(guān)系結(jié)機(jī)但將此模型作為設(shè)計(jì)工具(即抽象地描述產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu))是不太合適的，因?yàn)楫?dāng)多個(gè)系統(tǒng)集成時(shí)，系統(tǒng)之間的關(guān)系將變得相當(dāng)復(fù)雜因而難以清楚地表達(dá)。（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。這種方法是機(jī)理模型法和統(tǒng)計(jì)模型法的結(jié)合故稱混合模型法。PLC在生產(chǎn)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，自動(dòng)控制已經(jīng)成為智能生產(chǎn)系統(tǒng)中必不可少的一部分。關(guān)鍵字：PLC生產(chǎn)控制智能一、機(jī)電一體化：機(jī)電一體化的概念：機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。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。機(jī)電一體化的發(fā)展方向，各主要發(fā)達(dá)國家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。同時(shí)，由于人工智能