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三、正文............................................3-9
四、參考文獻..........................................10
論文提綱
1、機電產品的優越性
2、機電一體化技術的應用
3、機電一體化技術的發展趨勢
4、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺
5、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善
內容摘要、關鍵詞
摘要:隨著科技日益直向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的飛速發展,機電一體化技術應用越來越廣泛,機電一體化逐漸成為國民經濟增長的重要推助力。現如今,我國的機電一體化已取得初步成效,其應用領域不斷拓展,有效解決了人工勞動強度大、工作效率低、不可控質量影響因素多等問題。本文將對機電一體化技術的應用進行簡要概述,并展望其未來發展趨勢。
關鍵詞:機電一體化技術;應用;發展趨勢
探究機電一體化的發展及應用
一、機電產品的優越性
與傳統的機電產品相比,機電一體化產品具有下述優越性:
(一)使用安全性和可靠性提高
一般機電一體化產品都具有自動監視、提醒、報警等自動保護功能,可以減少和避免人身和設備事故,設備的使用安全性能明顯提高。
(二)生產能力和工作質量提高
一體化的機電產品具有自動控制和自動處理信息的功能,其靈敏度、精確度等都有很大提高,可以確保機械按照設計要求完動工作,減少人為者主觀因素的影響。
(三)人機交流和復合功能進一步得到提升
一體化機電普遍采用電子屏數字顯示和程控技術,減少了許多外延性的操作,更加方便、簡單,人機互動更容易。自動補償、自動校驗、自動調節保護等便多的智能化功能,能在不同工作場合領域適應更多的工作要求。
二、機電一體化技術的應用
(一)數控機床
數控機床又稱數字控制機床,是配置程序控制系統的一種自動化機床。經大量試驗數據表明,機電一體化技術是數控機床發展的可靠支撐,不僅提了升數控機床的加工精度、加工質量以及加工效率,同時還有助于加工性能多樣化,以滿足多元化的工業生產要求。數控機床的實際生產制造過程中,機電一體化技術為總線系統和CPU之間的多重連接提供便利,這對提高管理效率,豐富數控機床種類極為重要。首先,可以削弱多臺數控機床的排斥效應,為機床使用周期的延長、生產效率的提高奠定了良好基礎;其次,用戶可以按照實際生產需求,對操作管理進行自定義設計,大幅度提高了數控機床的智能化水平。
(二)分布式控制系統
機電一體化技術應用于分布式控制系統,可以針對性解決集中控制系統的不足。首先,便于分布式控制系統進行控制流程簡化,提高操作穩定性,進而實現對多臺主機的有效管控。其次,可以強化系統運行的安全管理。具體來講,分布式系統與機電一體化技術的結合,有助于控制級別多樣化,以便針對不同生產情況,主機可以進行不同的操作管理。同時,還可以化繁為簡,優化在線生產以及生產計劃等功能,大幅度減少因控制系統故障導致的一系列后續問題。
(三)全自動照相機
全自動照相機是機電一體化技術應用的另一代表性產品。該類型照相機可以利用微電子技術,根據光線條件、拍攝距離等,自動對光圈、曝光速度以及焦距進行最優化選擇。全自動照相機主要分為機械與電子兩大組成部分,它們互相協作,是一個不可分割的整體。全自動照相機不僅包含精密機械以及復雜電路,同時還涉及光電檢測、液晶顯示等多種先進技術。
(四)工業機器人
在工業生產過程中,危險生產環節以及作業環境惡劣等情況在所難免,這導致人工操作存在諸多安全隱患。基于此,人們結合機電一體化技術,利用機器人代替人工進行高危操作,以降低工人勞動強度以及作業危險性,有效避免安全事故頻發問題??v觀工業機器人發展史,有3個重要轉折點:第一代機器人只能機械性重復簡單工作,其自動化水平以及對于外界環境變化的敏感度偏低;第二代機器人可以部分感知外界工況,并可對部分信息進行判斷與分析;第三代機器人的智能化水平較高,基本可以模擬人腦思維模式。這也是當下機電一體化技術的研發核心課題。
三、機電一體化技術的發展趨勢
(一)人工智能
人工智能技術的迅猛發展,為機電一體化技術的智能化建設提供了可靠技術支撐。人工智能,就是指機械設備擁有人腦思維能力,可以自主思考問題,并及時對傳感器收集信息進行有效分析與處理。與前兩代機器人相比,第三代機器人的人工智能水平得到大跨步發展。與此同時,學習能力也是人工智能技術的重中之重,可以有效提升機電設備控制管理系統的精確性、高效性。
(二)網絡化
當今社會是信息化時代,網絡化是機電一體化技術發展的重要發展趨勢。網絡信息通訊技術的合理應用,可以強化機電一體化的遠程管控質量,工作人員不需要對生產車間進行實時監控,就可以在任何時間、地點反饋生產信息,對生產規劃進行動態管理,并根據實際情況,及時采取應對措施。
(三)模塊化
實現模塊化是機電一體化發展的迫切需求。然而,由于市場上的機電一體化產品五花八門,且不同配件往往產于不同的制造廠商,導致同一類型的機械設備多少會存在一定差異。同時,模塊化對產品標準提出了更嚴格的要求,真正實現產品模塊化,并不容易。因此,相關人員應加大研發力度,充分調動一切可利用資源,不斷拓展資金渠道,為部件接口統一化奠定堅實基礎。
四、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺
為應對技術壁壘和反傾銷,應由政府和行業協會、出口企業建立全面系統的專業信息平臺。我國缺和一個綜合性的信息平臺,使政府的調控和監督作用難以有效發揮,行業協會的作用也很難到位,企業對國際標準或進口國標準等信息滯后,技術發展遇到壁壘。
五、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善
我國有許多產品沒有建立統一的技術標準,存在有標準不統一或低于標準的現象。這對于向其它國家作為主機出口發展方向的企業是一個無缺失。執法的不嚴不及明也使企業沒有嚴格的質量標準意識,使我國機電產品在國際市場存在很大的質量疑問。
要使我國的機電產品在國際上有一足之地,要完善技術標準和相關法規的建設。
六、結束語
綜上所述,機電一體化包含計算機技術、機械加工技術、電子信息技術等多方面內容,對社會生產力以及工業產業的發展具有直接性影響。只有機電一體化理念與時俱進,才能保障我國工業生產力在國際市場占有一席之地。因此,相關政府主管部門應健全制度體系,完善生產標準建設,積極拓展資金渠道,鼓勵企業創新技術,促進機電一體化在人工智能、網絡以及模塊化、綠色化等方面實現大跨步的飛躍,為社會發展以及GDP增長提供可靠推助力。
參考文獻
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機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科,而機電一體化產品是在機械產品的基礎上,采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合,它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比,機電一體化產品具有下述優越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,避免和減少人身和設備事故,顯著提高設備的使用安全性。
(二)生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能,其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現最佳操作,保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時,由于機電一體化產品實現了工作的自動化,使得生產能力大大提高。例如,數控機床對工件的加工穩定性大大提高,生產效率比普通機床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示,操作按鈕和手柄數量顯著減少,使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現,系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序,實現自動最優化操作。
(四)具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制,具有復合技術和復合功能,使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能,能應用于不同的場合和不同領域,滿足用戶需求的應變能力較強。例如,電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能,使其應用范圍大為擴大。
(五)調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時,可通過改變控制程序來實現工作方式的改變,以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中,而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品,可以事先存入若干套不同的執行程序,然后根據不同的工作對象,只需給定一個代碼信號輸入,即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施,使工作恢復正常。
機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛,涉及到工業生產過程的所有領域,因此,機電一體化產品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。
②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。
③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置,控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外,機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看,機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性,而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能,即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能,而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
(一)機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎,因此對機械結構提出了更高的要求,需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
(二)動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能,去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主,包括電源、電動機及驅動電路等。
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機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科,而機電一體化產品是在機械產品的基礎上,采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合,它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統的機電產品相比,機電一體化產品具有下述優越性。
(一)使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中,遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時,能自動采取保護措施,避免和減少人身和設備事故,顯著提高設備的使用安全性。
(二)生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能,其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高,通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而實現最佳操作,保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時,由于機電一體化產品實現了工作的自動化,使得生產能力大大提高。例如,數控機床對工件的加工穩定性大大提高,生產效率比普通機床提高5~6倍。
(三)使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示,操作按鈕和手柄數量顯著減少,使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現,系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序,實現自動最優化操作。
(四)具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制,具有復合技術和復合功能,使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能,能應用于不同的場合和不同領域,滿足用戶需求的應變能力較強。例如,電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能,使其應用范圍大為擴大。
(五)調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時,可通過改變控制程序來實現工作方式的改變,以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統中,而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品,可以事先存入若干套不同的執行程序,然后根據不同的工作對象,只需給定一個代碼信號輸入,即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施,使工作恢復正常。
機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛,涉及到工業生產過程的所有領域,因此,機電一體化產品的種類很多,而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能,可以將其分成下述幾類。
①數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。
②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。
③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置,如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置,控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外,機電一體化產品還可根據機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
二、機電一體化產品的構成及特點
機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協調和綜合來共同實現的。從其結構來看,機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性,而實現這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能,即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執行功能,而實現這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統。
(一)機械系統。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎,因此對機械結構提出了更高的要求,需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。
(二)動力系統。動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能,去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主,包括電源、電動機及驅動電路等。
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1機電一體化概述
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術,根據系統功能目標要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說,機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
2機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為三個階段:(1)20世紀60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間,戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合,這些機電結合的軍用技術,戰后轉為民用,對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時,研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平,機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展,已經開發的產品也無法大量推廣。(2)20世紀70-80年代為第二階段,可稱為蓬勃發展階段。這一時期,計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現,為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認;機電一體化技術和產品得到了極大發展;各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。(3)20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發展時期。一方面,光學、通信技術等進入機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組,并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進國家相比,仍有相當差距。
3機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面:
3.1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。轉3.2模塊化
模塊化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,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的,還需要制定各項標準,以便于各部件、單元的匹配。
3.3網絡化
由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢,利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computerintegratedappliancesystem,CIAS),能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.4微型化
微型化興起于20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小,耗能少,運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術,即超精密技術,它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3.5環?;?/p>
工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態環境受到嚴重污染。于是,人們呼吁保護環境資源,回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不污染生態環境,報廢后能回收利用。
3.6系統化
未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,機電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化;另一層是模仿生物機理,研制出各種機電一體化產品。事實上,許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。
綜上所述,機電一體化的出現不是孤立的,它是許多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然,與機電一體化相關的技術還有很多,并且隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術的發展前景也將越來越光明。
篇5
在我國各個煤礦企業的實際發展中,各種大型機械設備越來越多的被廣泛應用于煤礦生產,機械設備液壓系統輸出的功率也不斷加大,這就需要煤礦生產機械設備液壓系統不斷向高壓方向推進。隨著科技的不斷進步,機械化生產模式在我國的煤礦生產之中的應用日漸普及,其機械生產的多元化、智能化以及一體化水平也大大加強,這對機械數據處理也提出了越來越高的要求,目前傳感器及微處理器等相關原件也能較好的滿足相關要求,在機電一體化技術中對其給予有效使用能夠有效增強機械設備的性能,提高機械設備運行的效率[3]。在煤礦機電一體化技術發展的過程中,要確保及技術的有效性、科學性及適用性,就一定要遵守持續性原則,并對機械設備的燃油功率進行相應的自動化管理控制,才能使機械設備的節能效果得到進一步提高。此外,在機械節能的時候,還要對機械設備運行的效率給予全面考慮,加強對新材料、新技術、以及新工藝的應用,并在確保機械設備運行效率的前提下,重點關注節能效果的發揮。在實際的煤礦機電一體化技術產生過程中,要有效應用傳感器、通訊媒體以及微處理器等先進設備,需要功能較為強大的系統軟件來做支撐,才能促進其應用效果的發揮。在煤礦機電一體化技術的發展中,電流變流體技術是其可行的發展方向,將這種技術應用到煤礦機械設備的液壓系統之中,能有效降低其能量的消耗,延長機械設備的使用壽命,且操作較為簡便,應用前景較好[4]。此外,由于各種高級語言、匯編語言的廣泛應用,煤礦機電一體化技術的軟件開發也具有了較為廣闊的發展前景。
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篇7
1.3在鋼鐵企業中的應用
1.3.1計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體,用以實現從原料進廠,生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。
1.3.2現場總線技術(FBT)現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。
1.3.3交流傳動技術隨著電力電子技術和微電子技術的發展,交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性,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,數字技術的發展,使復雜的矢量控制技術實用化得以實現,交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎,應用不斷擴大。
1.3.4開放式控制系統“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持,按此標準設計的系統,可以實現不同廠家產品的兼容和互換,且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯,實現控制與經營、管理、決策的集成,通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯,實現測量與控制一體化。
1.3.5分布式控制系統(DCS)分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現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視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比,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的主要潮流。
2機電一體化技術的發展趨勢
2.1智能化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接口和智能工藝數據庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、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展,為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2數字化微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎,如不斷發展的數控機床和機器人;而計算機網絡的迅速崛起,為數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。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
2.3模塊化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,研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環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,在產品開發設計時,可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。從而避免利益的沖突,并能使之標準化、系列化。
2.4網絡化網絡技術的興起和飛速發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用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統,使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處,因此,機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
2.5自源化自源化是指機電一體化產品自身帶有能源,如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能,因而對于運動的機電一體化產品,自帶動力源具有獨特的好處。
2.6人性化人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環境相協調,使用這些產品,對人來說更自然,更接近生活習慣。
2.7微型化微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的,集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。
2.8綠色化工業發達給人們的生活帶來巨大變化,在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果,所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求,機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境,產品壽命結束時,產品可分解和再生利用。
3結束語
隨著機電一體化技術的發展,各種產品與裝置實現了機電一體化,有利實現整體優化,提高產品質量和生產效率,縮短開發新產品的生產準備周期,加速科技成果向商品轉化,有利推動傳統產業發生深刻變革,同時,隨著新產品的研發及高精密等設備的發展,要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展,從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
摘要:隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展,機電一體化技術的應用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術的應用進行闡述,并對其發展進行探究。
關鍵詞:機電一體化應用發展
參考文獻:
篇8
1.2礦井提升機中的應用礦井提升機是一種實現機電一體化較好的礦山大型設備,全數字化,交、直流提升機。特別是內裝式提升機,從結構上將滾筒和驅動合為一個整體,大大簡化了機械結構,是典型的機電一體化設備,充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數字提升機高度可靠,具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能,以及簡單而快速的通信功能;它采用總線方式,大大簡化電氣安裝;硬件配置簡單,互相兼容,零備件少;可以方便地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國“九五”計劃期間,國產全數字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化直流提升機的核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。除此之外,我國還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月,該系統在焦作古漢山礦投入運行,情況良好。提升機由于采用了計算機技術,其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是:采用兩臺計算機裝置,每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。這兩臺計算機同步工作,互相檢測,互為備用,對提升行程實現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式,對兩者進行比較、校正,實現行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅動回路進行實時檢測,實現故障記憶,因此極大地提高了提升機安全性能。
1.3井下帶式輸送機中的應用在我國“八五”計劃期間,通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施,極大地提高了帶式輸送機的技術水平,煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產品的研發也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內此項技術的空白,并對帶式輸送機的關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發,成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器,目前我國已經自行生產制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。
2結束語
隨著煤礦生產不斷向深部水平發展,對控制水平和規模的要求越來越高,從而又加速了機電一體化技術的發展和進步,目前各種高新技術的發展,如網絡、光纖、人工智能及生物工程等高新技術已滲入到機電一體化技術之中,使機電一體化產品功能更強大、性能更優越,使機電一體化產品功能越來越強,智能化程度也越來越高,因此采用新的機電一體化技術裝備的煤礦,能夠使企業獲得更加顯著的技術、經濟和社會效益,這也是一個煤礦企業循環促進不斷發展的過程。
摘要:機電一體化技術是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。它是企業信息化的重要支撐技術,是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力,為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。本文對煤礦機電一體化技術在我國的應用進行闡述。
關鍵詞:煤礦機電一體化技術
參考文獻:
[1]張莉.機電一體化技術在煤礦中的應用[J].山西煤炭干部管理學院學報.2007.(1):88.
篇9
1.2有效提高煤炭生產的效率
在煤炭開采過程中應用一體化的機電技術從根本上改變了煤炭企業的生產方式用機械取代人工將人力從繁重的機械勞動中解放出來實現人力資源的合理優化配置。不僅如此人力不同于機器人會有疲累感超時的高負荷工作會降低工人的生產效率不利于煤炭產量的提升。用機械取代人工后,只要定期對其進行養護維修機械就能長時間保持高強度勞動降低了不確定因素對生產造成的影響肩效提高了煤炭生產效率。
1.3有效提高煤礦企業的經濟效益
在煤礦生產中運用機電一體化技術,能夠有效節省人力開支8降低了生產成本還提高了煤炭產量,為企業創造了更多的經濟價值使煤炭開采企業的經濟效益得到大幅提升。企業盈利增長員工的福利待遇自然水漲船高這在一定程度上改善了煤礦井下作業人員的生活質量起到了“雙贏”的效果。
2煤礦機電技術一體化應用的具體體現
2.1帶式輸送機
帶式輸送機是煤炭企業機電一體化的重要組成部分,能幫助井下作業人員將已開采的煤炭運往地面,是煤炭生產不可或缺的幫手。在煤礦機電一體化的摸索過程中我國自行生產了多代帶式輸送機但大多都存在運輸容量小、運程距離短、運行效率低、易出現機械故障、穩定性得不到保障等問題對進一步提升采煤效率造成了阻礙。為了解決這一系列的問題我國科研機構充分考慮到礦井井下復雜多變的環境運用機電一體化技術將我國多年研究帶式運輸機的豐富經驗與煤礦運輸的實際需求結合起來研發了多種軟啟動、制動裝置肩效克服了傳統帶式運輸機的不足之處迎合了時展的需求。新型運輸機加大了運輸容量、增加了運程距離、提高了運行效率、降低了機械故障的發生幾率為確保煤礦開采工作順利進行打下了堅實的基礎。
2.2采煤機
將機電一體化技術運用于采煤機中莊要是通過改變采煤機牽引方式的方法達到延長設備使用壽命、增加安全性的目的。機電一體化技術能促使采煤機由老舊的液壓牽引方式向新型的電牽引式方向發展充分發揮其實際優勢提升采煤效率提高煤炭開采量。使用電牽引的新型采煤機能將運輸過程產生的阻力降到最低涅合制動發電裝置共同運作河以提高資源的合理利用效率盡量避免不必要的資源浪費。不僅如此機電一體化技術還能克服煤層坡度大且陡的不便通過在采煤機電動機加裝防滑裝置的方法崖面提升采煤機傳動軸的荷載能力。零件損耗是制約煤炭開采效率的重要原因液壓牽引方式會加快采煤機內各組成零件的損耗速度施工人員要通過不斷更換零部件或直接更換采煤機的方式確保煤炭開采效率無形中增加了開采成本不利于企業獲得經濟效益最大化。在采用機電一體化技術后,電動牽引方式完美解決了零件磨損的問題通過調節電控系統實現靈活簡便的操作不僅有效延長了采煤機的實際使用壽命節省了成本開支還提升了采煤安全系數保障了采礦人員的人身安全。除此之外,電動牽引式的采煤機還具有適用領域廣、小巧輕便、結構簡單等優勢能夠最大程度上將電能轉化為實際生產力為煤炭企業提高產量打下了堅實的基礎。
2.3提升機
礦井提升機是當前煤炭生產過程中涉及到的所有機械設備中自動化水平最高的一個,已經實現了全數字化,內裝式提升機是機電一體化技術的典型代表,將驅動裝置與滾筒裝置整合在一起后,機械結構得到了極大簡化。在提升機中運用機電一體化技術后提升機能自主查詢機體故障來源定期進行“體檢”并自動記錄檢測結果為機械的維修、養護工作提供了必要的依據,同時也節省了人力成本。在其檢測到系統出現故障時會通過聲音提示的方式通知相關工作人員對其進行及時修護,以此確保提升機的正常運行。不僅如此全數字化的礦井提升機相對于傳統型號的提升機而言具有更簡單的硬件配置兼容性強皮全系數高所需的易損零部件較少,能瞬間提升加速度更靈活易控實際操作性更強。全數字化提升機具備良好的使用性能充分發揮出了計算機技術的優勢,能進一步完善系統檢測、自保工作,已經成為多地煤礦施工提升機的首選類型。
2.4電控液壓支架
由于我國電控液壓支架發展歷史較短肖前推行的國產電控液壓支架所用的控制系統較簡單應用范圍局限性過強遠不如其他國家研發的電控液壓支架性能優越。將液壓控制與計算機技術有機結合在一起,能將支架與頂板之間的距離控制在一個合理的范圍內肩效避免因反復摩擦造成的零部件磨損,以此達到延長電控液壓支架使用壽命的目的。
篇10
煤礦機電一體化產品是把各項高新技術融于一體的高科技產品,其主要技術包括:微電子、計算機、自動控制、人工智能、傳感產品可靠性等等,這些都是科技高速發展的熱門技術。在煤礦企業中,開始利用機電一體化技術對煤炭系統進行改造舊設備和開發新產品,并取得了巨大的成功,這讓人們清楚地意識到,機電一體化技術和產品的發展是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。
二、煤礦機電一體化技術產品的應用
2.1礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中,因為現代化煤礦發展的需要,對煤礦機械化采煤提出更高的要求,那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。如今,對于國外一些采煤技術比較先進的國家,煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機,他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式,主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家,高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統中也得以應用。還有德國自主研發的內裝式交——交變頻調速提升機,它采用機電一體化技術把電機和滾筒做成一體,這樣的融合技術不論在機械結構設計方面還是在電氣控制系統方面在世界上都處于領先地位。
在我國,大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化,采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外,計算機控制系統發展也非常迅速,它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能,如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障,可能在某些方面沒有面面俱到,在使用上還不能滿足一些功能,但是從發展的角度看問題,這的確是一個很好的開始。目前,我國直徑在兩米以上的提升機有1700多臺,其中90%為交流提升機,并且均是采用轉差功率消耗型的轉子串電阻調速,電控系統部分絕大多數仍采用繼電器——接觸器系統,只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機多數為發電機拖動,雖有部分可控硅供電系統,也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單,程序設計起來也比較容易,不需要一些復雜的輸入輸出接口裝置,抵抗外界的干擾能力也很強,因此,它能在環境比較惡劣的情況下進行長時間工作。
2.2綜合機械化采煤1970年,我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面,并在大同礦務局進行試驗使用,一直試驗使用到80年代后期,這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展,推動了煤礦自動化的發展進程,同樣,采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引;液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展,以計算機為核心,采用電液控制,移架自動化得以實現。另外,對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置,實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用,使設備動作趨于協調,且安全性、可靠性大為提高,操作性能更加完善,為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。
2.3礦井安全生產監控系統從多數煤礦使用監控系統的效果來看,還存在一些問題,但是主要問題是傳感器的不足,并且使用過程中,其穩定性相對較差,使用壽命不足,一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究,對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施,但仍然沒有得到預期的效果,因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外,由于計算機網絡軟硬件技術發展很快,運行速度和質量也在不斷提高,傳輸介質由同軸電纜發展到光纜,信息媒體由字符發展到聲像,煤礦的安全監控系統有了很大的發展,他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產監控系統是煤炭行業內部機電一體化技術推廣應用最快的產品,一些高校、科研所和企業正在研究和生產煤礦安全生產監控系統。
三、對我國煤礦機電一體化技術的思考
在20世紀,我國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發展,機電一體化技術應用到了煤礦每個環節,但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此,要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平,必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發展的動態。:
應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度;以計算機為機電一體化的核心裝置,因為計算機運算和存貯能力非常強,且體積和功耗小,更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品,在設計煤礦機電一體化產品時,應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機,從而保證工作性能更可靠;對于新開發的煤礦機電一體化產品應具有通信功能,同時,要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊,方便與控制網絡進行連接通信控制;煤礦機電一體化產品需要達到智能化發展水平,能判斷機電設備和周圍環境的狀態,使設備能自動適應環境并以最優的狀態工作,同時能快速地對所采集的參數進行分析,從而對故障進行診斷,再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測;要對礦用傳感器進行深入研究和開發,提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命,同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化,使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量,并保證其測量準確度,并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能;要關注國內外高新技術的發展,將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品,從而提高煤礦現代化,達到煤礦自動化生產。
四、結束語
煤礦機電一體化技術是煤礦綜合自動化的發展基礎,更是煤礦企業信息化建設的重要支撐技術,煤礦機電一體化技術在采、掘、運、裝備等方面的應用和推廣,大力地推動我國煤礦綜合生產力,同時,為實現安全、高效、潔凈、結構優化的現代化、高科技煤炭工業生產打下了堅實的基礎。
參考文獻:
篇11
由于機電一體化設備具有一定的獨特性,在對故障進行分析時,需要積極轉變思維方式。首先,需要對機電一體化設備進行深入分析,并對各個功能模板框架進行熟悉,在嚴格按照各個部分功能的結合形式中,對故障可能出現的形式以及影響程度進行分析。在必要的時候需要對故障進行分析,根據故障發生的基本現象中,將故障形式之間的邏輯關系以及可靠性因素進行分析,進而將故障的實質以及根源進行探究。其中,在進行具體維修的時候,需要注意的內容包括以下幾點:(1)先機后電,通常情況下機械結構具有直觀性,能夠利用肉眼對明顯故障現象進行分析,比如對所出現的斷裂、變形、卡死現象進行分析。通常情況下,需要從機械方面入手面對機械部分故障進行檢查。(2)先外后內,從執行元件到控制元件再到驅動元件需要進行檢查,將故障的源頭進行查找。(3)先干后葉,需要對主要部件進行分析,對次要部件后分析,尤其要對重點內容進行分析,特別是零件與接口部件要進行重點分析。
3機電一體化設備可靠性分析與措施探究
3.1機電一體化設備可靠性分析機電一體化設備具有自動化功能,其結構內容比較復雜,并且在不同的系統之中具備的要求也是不同的,其中部分系統將各種電力或者電力器件進行了集中。因此,在系統的可靠性方面具有非常高的要求。通常情況下機電一體化設備的主系統所具備的可靠性是比較復雜的,與外界環境、工作條件、運轉狀況有著非常密切的聯系。[5]因此,從根本上保證整個機器所具備的可靠性時,需要在對當時的情況進行綜合分析,還要避免機器出現超負荷使用。與此同時,需要及時對機器的薄弱環節進行檢修,從根本上保證機器的穩定性,使其能夠在相應的條件下提高配置。
3.2提高機電一體化設備可靠性的對策為了從根本上提高機電一體化設備可靠性的措施,可以采取下面的方法進行實驗。一是在設計上需要選擇性能比較好的元件進行安裝,并且在出現設備故障的時候,要及時中斷機器的運轉。[6]二是需采取運用容錯技術,對機器中的主要部位進行處理,使其能夠成為一種比較可靠的系統,將機器的可靠性進行提高。
篇12
3.系統技術:即以整體概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統目標出發,將總體分解成相互關聯的若干功能單元,接口技術是系統技術中一個重要方面,是實現系統各部分有機連接的保證。
4.自動控制技術:其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5.傳感檢測技術:是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高。
6.伺服傳動技術:包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化的發展進程
1.數控機床問世:自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已50個年頭。我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展階段,尤其是在1999年后,國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金,使數控設備制造市場一派繁榮。
2.微電子技術的發展:我國的集成電路產業起步于1965年,經過30多年發展,已初步形成包括設計、制造、包裝業共同發展的產業結構。
3.可編程序控制器(PLC)的應用于工業:上世紀60年代后期,美國汽車制造業開發一種ModularDigitalController(MODICON)取代繼電控制盤。MODICON是世界上第一種投入商業生產的PLC.70年代是PLC崛起,并首先在汽車工業獲得大量應用。80年代是它走向成熟,全面采用微電子及微處理器技術。90年代又開始了PLC的第三個發展時期。90年代后期進入了第四階段。其特征是:在保留PLC功能的前提下,采用面向現場總線網絡的體系結構,采用開放的通信接口,如以太網、高速串口;采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準;從而使PLC和DCS這些原來處于不同硬件平臺的系統,正隨著計算技術、通信技術和編程技術的發展,趨向于建立同一硬件平臺,運用同一個操作系統、同一個編程系統,執行不同的DCS和PLC功能。這就是真正意義上的EIC三電一體化。
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術的出現:以激光技術為首的光電子技術是未來信息技術發展的關鍵技術,它集中了固體物理、波導光學、材料科學、微細加工和半導體科學技術的科研成就,成為電子技術與光子技術自然結合與擴展、具有強烈應用背景的新興交叉學科,對于國家經濟、科技和國防都具有重要的戰略意義。
三、機電一體化向智能化邁進
20世紀90年代后期,各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面,光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角,出現了光機電一體化和微機電一體化等新支;另一方面,對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法,機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時,由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步,為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地,也為產業化發展提供了堅實的基礎。未來機電一體化的主要發展方向有:
1.智能化:是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。
2.網絡化:20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網絡技術。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。因此,機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3.微型化:興起于20世紀80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品,并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。
4.綠色化:機電一體化產品的綠色化主要是指,使用時不污染生態環境,報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環境保護和人類健康的要求,對生態環境無害或危害極少,資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品,具有遠大的發展前途。
5.系統化:其表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態,進行任意剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能的大大加強,特別是“人格化”發展引人注目,即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。一是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理,研制各種機電一體化產品。
結束語:
當然,機電一體化的發展不是孤立的,與機電一體化相關的技術還有很多,并隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
參考文獻:
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篇13
3.系統化系統化的表現特征就是系統之間等夠靈活地拆分并組合成一個新的系統,更加快速的地開發新的產品以適應市場的需求,這樣才能實現產品與人的有機結合。
二、道路壓實機的應用
1、道路壓實機的方向控制道路壓實機通過自身的重量和震動,在路面上行走已達到壓實的目地。壓路機的設備體積非常大,這也增加了壓路機的靜載值,使壓路機能夠更加的實用。目前在國內有輪胎的壓路機,這種壓路機還是很落后的,他只能通過頻繁的控制搖桿以實現壓路機的控制。而現在比較普遍的則是液壓變速機構,這種系統操作時只需單根手柄就可以完成壓路機的前后運行,但是其他的震動以及灑水的功能則主要由機電一體化來完成,他并不需要手動的來操控,為了提高壓路機的各項性能,在壓路機上也同樣裝載了很多實用的系統比如收音機可以緩解操作者的疲勞、暖風能夠提高操作者的冷熱,這些都能夠很好地提高壓路機的使用性能。壓路機的行走主要靠通過手柄來挑動液壓裝置,使液壓中的液壓油流動來為壓路機調整方向。壓路機的操作是枯燥與頻繁的,操作人員需要聚精會神完成壓路的工作,開發者們了解到了這一情況也做了相當大的改進。壓路機中的方向控制改為了電液系統,電液系統的研制成功大大提高了產品的使用性能,更加延長了壓路機的使用壽命,這對壓路機來說是一個相當大的福音。
2、道路壓實機的計數碾壓遍數顯示裝置也裝備在顯示裝置中,路面的壓實情況除了人為地判斷,現在也可以通過機械的壓實變數來確定,使工程質量能夠有據可依。在以前的設備中,碾壓的遍數只能夠憑借操作者的記憶來記憶,出現錯誤的幾率相當多,即對施工質量造成了影響,也增加了操作者的負擔。這個裝置裝備在壓路機上能夠自動計數,通過壓路機的前后操作來開始計數,通過壓路機中的顯示屏,明確的提供給操作者,讓操作者能夠更好地了解路面上的信息,做出相應的處理。在網絡信息化的今天,壓路機中的數據也能夠通過無線網絡發送到指定的位置,使管理人員能夠遠距離操控,從而實現壓路機作業管理的遠程自動監控和實時管理。這種方式能夠時時了解數據,確保工程中的質量,也為下一步的工作打下了強有力的基礎。以往的做法是利用已壓實的路面采樣,再進入實驗室實驗,這樣既浪費了時間,又耽誤了工期,是非常不合適的。
三、道路壓實設備的機電一體化發展趨勢