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淺談機電一體化技術(shù)及其應用
機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術(shù)之一，下面是小編搜集的一篇關(guān)于機電一體化技術(shù)發(fā)展探究的論文范文，供大家閱讀參考。
1、機電一體化概述
機電一體化又稱(chēng)機械電子學(xué),最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上,隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展,機電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應用。隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應用,機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展�，F在的機電一體化技術(shù),是機械和微電子技術(shù)緊密集合的一門(mén)技術(shù),他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化,智能化。
1.1機電一體化技術(shù)的組成要求與原則
五大組成要素:一個(gè)機電一體化系統中一般由結構組成要素、動(dòng)力組成要素、運動(dòng)組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機結合而成。
四大原則:構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動(dòng)傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。
1.2機電一體化技術(shù)的具體內容
(1)機械技術(shù) 機械技術(shù)是機電一體化的基礎,機械技術(shù)的著(zhù)眼點(diǎn)在于如何與機電一體化技術(shù)相適應,利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念,實(shí)現結構上、材料上、性能上的變更,滿(mǎn)足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過(guò)程中,經(jīng)典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術(shù),同時(shí)采用人工智能與專(zhuān)家系統等,形成新一代的機械制造技術(shù)。
(2)計算機與信息技術(shù)
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專(zhuān)家系統技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。
(3)系統技術(shù)
系統技術(shù)即以整體的概念組織應用各種相關(guān)技術(shù),從全局角度和系統目標出發(fā),將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元,接口技術(shù)是系統技術(shù)中一個(gè)重要方面,它是實(shí)現系統各部分有機連接的保證。
(4)自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣,在控制理論指導下,進(jìn)行系統設計,設計后的系統仿真,現場(chǎng)調試,控制技術(shù)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(shù)
傳感檢測技術(shù)是系統的感受器官,是實(shí)現自動(dòng)控制、自動(dòng)調節的關(guān)鍵環(huán)節。其功能越強,系統的自動(dòng)化程序就越高�，F代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受?chē)揽岘h(huán)境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。
(6)伺服傳動(dòng)技術(shù) 包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類(lèi)型的傳動(dòng)裝置,伺服系統是實(shí)現電信號到機械動(dòng)作的轉換裝置與部件、對系統的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
2、機電一體化技術(shù)的應用
機電一體化是從系統的觀(guān)點(diǎn)出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)等群體技術(shù),合理配置各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統最優(yōu)化的系統工程技術(shù),它使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
2.1 在現代機械制造業(yè)中的應用
傳統機械制造業(yè)是建立在規模經(jīng)濟的基礎上,靠企業(yè)規模、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品結構和重復性來(lái)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(zhì)量和高效率,其生產(chǎn)盈利是靠機器取代人力,靠復雜的專(zhuān)業(yè)加工取代人的技能來(lái)獲取的。先進(jìn)的機械制造業(yè)是以信息為主導,采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理形式的全新的機械制造業(yè),其特征是全球化、網(wǎng)絡(luò )化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調的綠色制造�，F代制造業(yè)集成了現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,充分利用電子計算機技術(shù),使制造技術(shù)提高到新的高度。近年來(lái),制造工程領(lǐng)域的新技術(shù)相繼誕生,如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術(shù)、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
2.2 在飲料行業(yè)中的應用
機電一體化技術(shù)是當今發(fā)展最快、應用前景最為廣泛的技術(shù)之一。機電一體化技術(shù)在食品、飲料包裝機械的開(kāi)發(fā)、設計和制造過(guò)程中的應用。不僅使單機的自動(dòng)化程度大大提高,而且使整條包裝生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制水平、生產(chǎn)能力得到很大提高,使其競爭能力遠遠超過(guò)傳統的機械控制的同類(lèi)設備�？梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產(chǎn)設備產(chǎn)品的質(zhì)量,提高其國內、國際競爭能力。
2.3 在鋼鐵企業(yè)中的應用
2.3.1 計算機集成制造系統(CIMS)
鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過(guò)程控制連成一體,用以實(shí)現從原料進(jìn)廠(chǎng),生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程全局和過(guò)程一體化控制。
2.3.2 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)(FBT)
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是連接設置在現場(chǎng)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)取代現行的信號傳輸技術(shù)就能使更多的信息在智能化現場(chǎng)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(jìn)行雙向傳送。
2.3.3 交流傳動(dòng)技術(shù)
隨著(zhù)電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,交流調速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。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),數字技術(shù)的發(fā)展,使復雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現,交流調速系統的調速性能已達到和超過(guò)直流調速水平。交流傳動(dòng)系統在軋鋼生產(chǎn)中一出現就受到用戶(hù)的歡迎,應用不斷擴大。
2.3.4 開(kāi)放式控制系統
“開(kāi)放”意味著(zhù)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(shí)現不同廠(chǎng)家產(chǎn)品的兼容和互換,且資源共享。開(kāi)放控制系統通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )使各種控制設備、管理計算機互聯(lián),實(shí)現控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成,通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)使現場(chǎng)儀表與控制室的控制設備互聯(lián),實(shí)現測量與控制一體化。
2.3.5 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(chǎng)測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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。
3、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢
3.1 智能化
智能化即要求機電產(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。例如在CNC數控機床上增加人機對話(huà)功能,設置智能I/O接口和智能工藝數據庫,會(huì )給使用、操作和維護帶來(lái)極大的方便。隨著(zhù)模糊數學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、灰色理論、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,為機電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。
3.2 數字化
微控制器和接口技術(shù)的發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數字化的基礎,如不斷發(fā)展的數控機床和機器人;而計算機網(wǎng)絡(luò )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(chǎn)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(shí)現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
3.3綠色化
工業(yè)發(fā)達給人們的生活帶來(lái)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,所以綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷(xiāo)毀時(shí)應符合環(huán)保和人類(lèi)健康的要求,機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,產(chǎn)品壽命結束時(shí),產(chǎn)品可分解和再生利用。
4、結束語(yǔ)
隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的發(fā)展,各種產(chǎn)品與裝置實(shí)現了機電一體化,有利實(shí)現整體優(yōu)化,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,縮短開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準備周期,加速科技成果向商品轉化,有利推動(dòng)傳統產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革,同時(shí),隨著(zhù)新產(chǎn)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(shù)、產(chǎn)品及系統朝著(zhù)高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發(fā)展,從而為國家帶來(lái)更大的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益。
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