第一篇：機電一體化論文

山東大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院

畢業(yè)論文(設(shè)計)

論文(設(shè)計)題目: 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢姓名唐謝偉年級09秋

專業(yè)機電一體化

學(xué)習(xí)中心

指導(dǎo)教師職稱

2011 年 9 月 11 日

機電一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

導(dǎo)讀：機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究?？v觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù)，現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，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。

一、機電一體化技術(shù)概述機電一體化是指在機構(gòu)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(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)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(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)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(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產(chǎn)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(zhì)區(qū)別。論文檢測。

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信

息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。

（一）機械本體技術(shù)

機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。

（二）傳感技術(shù)

傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。

（三）信息處理技術(shù)

機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

（四）驅(qū)動技術(shù)

電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。

（五）接口技術(shù)

為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

（六）軟件技術(shù)

軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。

二、機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：

（一）、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(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起到了積極的作用。那時，研

制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

（二）、20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn)，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。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(nèi)得到比較廣泛的承認；機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。

（三）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，使機電一體化進一步建立了堅實的基礎(chǔ)，并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)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(dāng)差距。

三、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一）數(shù)控機床

數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。

2、開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。

5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。

6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。

（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。

（三）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）

柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。論文檢測。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。

（四）、工業(yè)機器人

第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。

四、機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。

（一）智能化

智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

（二）系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。

（三）微型化

微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。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。

（四）模塊化

模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標準單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。

（五）網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

（六）綠色化

工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。論文檢測。

綜上所述，機電一體化是眾多科學(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。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。

參考文獻：

1、李運華.機電控制[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2003.2、芮延年.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004.3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎(chǔ)自動化,2006(6).4、章浩,張西良,周士沖.機電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].農(nóng)機化研究,2006(7).5、梁俊彥,李玉翔.機電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技資訊,2007(9).

第二篇：機電一體化論文

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學(xué)生：趙樹滿

學(xué)習(xí)中心：河北唐山豐南奧鵬學(xué)習(xí)中心 專業(yè)：機電一體化技術(shù) 層次：高起專

提交日期：2016年1月19日

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第1章緒論

1.1概述

二十一世紀，關(guān)于機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，機電一體化是以機械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué)科互相參透、互相結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。

第2章機電一體化技術(shù)發(fā)展（具體內(nèi)容）

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步于發(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。

2.1數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可能性、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)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

2.2智能化 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實習(xí)報告

即要求機電產(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。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)臵智能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。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分叉等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

2.3模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)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(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速機電一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的機電一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

2.4網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使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(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實習(xí)報告

2.5人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(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，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

2.6微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)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或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很多的進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微梁、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

2.7集成化

集成化既包含各種技術(shù)的互相滲透、互相融合和各種產(chǎn)品不同東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實習(xí)報告

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。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)而又安全的運轉(zhuǎn)，然后在通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

2.8帶源化

是指機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

2.9綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生，綠色產(chǎn)品是指低能耗、低耗材、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)境和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實習(xí)報告

第3章機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝臵、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有利條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

3.1智能化控制技術(shù)（IC）

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必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。

3.2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、東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專科畢業(yè)實習(xí)報告

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)。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

3.3開放式控制系統(tǒng)（OCS）

開放控制系統(tǒng)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”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設(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、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。

3.4計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)以基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動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。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。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)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專科畢業(yè)實習(xí)報告

3.5現(xiàn)場總線技術(shù)（FBT）

現(xiàn)場總線技術(shù)是連接設(shè)臵在現(xiàn)場的儀表與設(shè)臵在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)，就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝臵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。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開發(fā)自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

3.6交流傳動技術(shù)

交流傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)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(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)實習(xí)報告

第4章總結(jié)

綜上所述，經(jīng)過20多年的發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱門、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。可以說，從軍事到經(jīng)濟、從生產(chǎn)到生活、從簡單的日用消費品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會生產(chǎn)和管理系統(tǒng)，機電一體化技術(shù)幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。

致謝

謝謝學(xué)校三年來給予我的教導(dǎo)和莫大的幫助，無論是在學(xué)習(xí)上、還是在工作的過程中都教會了我許多許多。在學(xué)校和老師的悉心指導(dǎo)下，我也慢慢地學(xué)到了很多知識，不管是專業(yè)知識還是其它方面的知識，衷心的感謝學(xué)校感謝老師！

第三篇：機電一體化論文

淺談機電一體化技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用

摘 要：本文討論了機電一體化技術(shù)的概念以及對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 機電一體化 技術(shù) 應(yīng)用

（一）機電一體化的含義

“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個新詞，意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。

這一名稱已得到包括我國在內(nèi)的世界各國的承認，我國的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機電一體化技術(shù)。機電一體化技術(shù)又稱為機械電子技術(shù)，是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。

一、機電一體化技術(shù)基本概念

機電一體化技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。

二、機電一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則：

1、五大組成要素：

一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結(jié)合而成。（（1）機械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）

是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。

（2）動力驅(qū)動部分（動力組成要素）

依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。

（3）測試傳感部分（感知組成要素）

對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。

（4）控制及信息處理部分（職能組成要素）

將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、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，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。

（5）執(zhí)行機構(gòu)（運動組成要素）

根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。

2、機電一體化四大原則：

構(gòu)成機電一體化系統(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、運動傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。

（1）接口耦合：

兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。

（2）能量轉(zhuǎn)換：

兩個需要進行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。

（3）信息控制：

在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機制以及自學(xué)習(xí)功能等知識驅(qū)動功能。

（4）運動傳遞：

運動傳遞使構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。

三、自動化技術(shù)：

所謂自動化技術(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試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預(yù)期的目標、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標。

（二）機電一體化技術(shù)發(fā)展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(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。

一、數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、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)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

二、智能化

即要求機電產(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。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)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)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

三、模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)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(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)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(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這

些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

四、網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

五、人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(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，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

六、微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)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或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

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)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。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)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

八、帶源化

是指機電一體化產(chǎn)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(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

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)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。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。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

（三）機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

一、智能化控制技術(shù)(IC)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必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。

二、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。

三、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”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設(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。

四、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動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。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。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)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

五、現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(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。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)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。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

六、交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技

術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)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(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

參考文獻楊自厚． 人工智能技術(shù)及其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用[Ｊ]．冶金自動化，1994（5）2 唐立新.鋼鐵工業(yè)CIMS特點和體系結(jié)構(gòu)的研究[Ｊ]．冶金自動化，1996（4）3 唐懷斌．王俊普．林行辛．

6殷際英．芮延年．

工業(yè)控制的進展與趨勢 [Ｊ]．自動化與儀器儀表，1996（4）智能控制[M]． 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1996鋼鐵工業(yè)自動化的進展與展望[Ｊ]．河北冶金，1998（1）光機電一體化實用技術(shù)[Ｍ]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[Ｍ]． 北京：機械工業(yè)出版社，2004．

第四篇：機電一體化論文

摘要：

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的目的是綜合運用機械技術(shù)和電子技術(shù)各自的特長迅速設(shè)計制造一個能夠經(jīng)濟、方便、有效、可靠的滿足用戶需要的系統(tǒng)或產(chǎn)品。機電一體化是當(dāng)前生產(chǎn)機械發(fā)展的主要趨勢，有著廣闊的發(fā)展前景，對未來的機械生產(chǎn)有著重要的影響。而機電一體化系統(tǒng)原理的方案設(shè)計，作為機電一體化系統(tǒng)的核心組成部分，對機電一體化的總體設(shè)計影響深遠。機電一體化是機械、電子、光學(xué)、控制、訓(xùn)一算機、信息等多學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進步依賴于也促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。本文介紹了機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。引言：

機電一體化系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是一個機械系統(tǒng) ,它是充分運用電子計算機的信息處理和控制功能、可控驅(qū)動元件特性的現(xiàn)代化機械系統(tǒng) ,實現(xiàn)了機械系統(tǒng)的智能化、自動化?；跈C電一體化系統(tǒng)是現(xiàn)代機械系統(tǒng)這一基本認識,將會有利于我們進行機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。1.1國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:第一階段(又稱初級階段)是20世紀60年代以前，這一時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;第二階段，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;第三階段，各國均開始極大關(guān)注和支持機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。因此，機電一體化產(chǎn)品得以迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下4個方面：(1)機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。(2)機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過度。(3)激光技術(shù)進入機電一體化領(lǐng)域。(4)微細加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。1.2國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然口前國內(nèi)機電一體化技術(shù)與日本、歐關(guān)等先進國家相比仍有一定差距fs，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，取得了一定的成績。(1)數(shù)控技術(shù)方面。(2)工業(yè)機器人方面。(3)計算機集成制造系統(tǒng)方面。1.3機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交義綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(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機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 2.1 機電一體化系統(tǒng)的組成特點

對于以完成工藝動作為主功能的機電一體化系統(tǒng), 從概念設(shè)計的需要出發(fā), 可根據(jù)其廣義功能原理來進行劃分。主要有以下三大特點:(1)機電一體化系統(tǒng)是由計算機進行信息處理和控制制的機械系統(tǒng), 它的最終目的是實現(xiàn)機械運動和動作。

(2)從完成工藝動作過程這一總功能要求出發(fā), 機電一體化系統(tǒng)可劃分為: 執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)、傳感檢測子系統(tǒng)、信息處理及控制子系統(tǒng), 它們分別完成機械運動和動作、信息檢測、信息處理及控制。

(3)機電一體化系統(tǒng)中的機構(gòu)子系統(tǒng)有它的特殊性, 它是一個將驅(qū)動元件和執(zhí)行件(或執(zhí)行機構(gòu))融為一體的廣義執(zhí)行機構(gòu)。這種機構(gòu)的最大特點是可控性。2.2 機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計

總的來講, 概念設(shè)計的內(nèi)涵是十分廣泛和深刻的, 它是一個發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計的過程, 是根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個的階段的要求 , 進行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計;進行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進行實現(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。機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計作為概念設(shè)計的一個子集, 服從于概念設(shè)計的總體思路。但由于機電一體化系統(tǒng)是一個機電一體化技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及傳感檢測等技術(shù)的統(tǒng)一體, 使得機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計與傳統(tǒng)機械的概念設(shè)計有所不同。2.3機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法 2.31取代法 取代法也稱為機電互補法。該方法的特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品(或系統(tǒng))中的復(fù)雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。如在一般的工作機中，用可編程邏輯控制器（PLC)或微型計算機來取代機械式變速機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、離合器、蝸輪蝸桿等機構(gòu)，代替插銷板、撥碼盤、步進開關(guān)、時間繼電器等，以彌補機械技術(shù)的不足，不但能大大簡化機械結(jié)構(gòu)，而且還可提高系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的性能和質(zhì)量。這種方法是改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。2.32融合法

它是將各組成要素有機結(jié)合為一體，構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng))，其要素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分。某些高性能的光機電一體化系統(tǒng)，如激光打印機的主掃描機構(gòu)一一激光掃描鏡，其掃描鏡轉(zhuǎn)軸就是電機的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合的一例。2.33組合法

它是將用結(jié)合法制成的功能部件(或子系統(tǒng))、功能模塊，像積木那樣組合成各種光機電一體化系統(tǒng)，故稱組合法。在新產(chǎn)品(或系統(tǒng))系列及設(shè)備的光機電一體化改造中應(yīng)用這種方法，可以縮短設(shè)計與研制周期，節(jié)約工裝設(shè)備費用，且有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。

3機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能 3.1機電一體化系統(tǒng)的主要功能 3.2機電一體化系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)

信息由人產(chǎn)生，為人服務(wù)，人和人之間相互交流的數(shù)據(jù)和消息都是信息，這里的“信息”指的是控制論意義上的信息，即信息是獨立于物質(zhì)和能量的一類功能變換對象。機電一體化系統(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;②控制信息:用于控制系統(tǒng)中能量和物質(zhì)變換過程的信息，是能夠被系統(tǒng)所“理解”的信息。

機電一體化系統(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存在著相對性。例如，機器人中的電子反饋回路無疑是傳遞控制信息的，即這個裝置的目的是控制系統(tǒng)的運動，但是，若從局部來看其中的反饋傳感器和信號調(diào)節(jié)電路的話，就會發(fā)現(xiàn)被它們處理的信息具有過程特征，同時，過程信息的語義值對傳感器和前置放大器等的功能并無影響。機電一體化系統(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。例如，由一個圖像傳感器而來的信息在用來控制下一較高層次上的機器人程序之前必須被處理)。3.3機電一體化系統(tǒng)中的從屬功能

機電一體化系統(tǒng)中主要功能的實現(xiàn)離不開一些從屬功能的協(xié)同。機電一體化系統(tǒng)中的主要從屬功能包括動力功能、控制功能、接口功能、保護功能、通訊功能和結(jié)構(gòu)功能。(1)動力功能為系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)提供必需的能量。如果系統(tǒng)主要部件的輸入或輸出與系統(tǒng)所處環(huán)境的相應(yīng)輸入或輸出不能直接匹配，接口功能就是必要的了。例如，當(dāng)選用電動機去驅(qū)動一個直線移動機構(gòu)時，就需要能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的接口部件。

(2)保護功能確保系統(tǒng)的重要部件的功能參數(shù)處于可允許的范圍內(nèi)。另外，保護功能也防止系統(tǒng)部件對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

(3)通訊功能使系統(tǒng)部件能夠與環(huán)境交換(狀態(tài))信息例如，激光系統(tǒng)會發(fā)出警報信號(輸出)以表明其處于運行狀態(tài)，同時又可根據(jù)一些參考設(shè)置(輸入)進行運輥通訊功能主要向功能結(jié)構(gòu)上層的控制回路提供信息。

(4)結(jié)構(gòu)功能確保主要部件正常工作時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，同時它還提供了一個電氣接口?？刂乒δ芄芾碇到y(tǒng)中部件的狀態(tài)，并能根據(jù)外部輸入控制系統(tǒng)的功能特性。

從屬功能本身可被視為下一較低功能層次上的主功能，每個這樣的功能又需要新的從屬功能正是實現(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。

3.4機電一體化系統(tǒng)的功能模型

機電一體化系統(tǒng)的功能模型必須符合以下兩個原則:①包括所有從屬功能;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。初步的系統(tǒng)模型見圖1。

結(jié)構(gòu)功能未包含在圖1中，因為它不宜用變換術(shù)語表達同樣，將保護功能表達為輸入輸出關(guān)系可能會妨礙到對它的全面理觸如機械安全銷的功能是防止機構(gòu)移出安全區(qū)域，這樣的保護功能就不能夠用變換術(shù)語來表達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)機但將此模型作為設(shè)計工具(即抽象地描述產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu))是不太合適的，因為當(dāng)多個系統(tǒng)集成時，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。4機電一體化系統(tǒng)的建模與仿真 4.1概述

4.2系統(tǒng)模型建立方法 ：

（1）、機理模型法——也稱解析模型是對已知結(jié)構(gòu)、參數(shù)的物理系統(tǒng)運用相應(yīng)的物理定律或定理經(jīng)過合理分析簡化而建立起來的描述系統(tǒng)各物理量、靜態(tài)變化性能的數(shù)學(xué)模型。

（2）、統(tǒng)計模型法——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)運行過程中實測、觀察的物理數(shù)據(jù)運用統(tǒng)計規(guī)律、系統(tǒng)辨識等理論合理估計出反映系統(tǒng)各物理量相互制約關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。

（3）、混合模型法——當(dāng)對機電一體化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性有部分了解但又難以完全用機器模型方法表述出來這時需要結(jié)合一定的試驗方法確定另一部分不甚了解的結(jié)構(gòu)特性或是通過實際測定來求取模型參數(shù)。這種方法是機理模型法和統(tǒng)計模型法的結(jié)合故稱混合模型法。4.3數(shù)學(xué)模型 4.4系統(tǒng)仿真 5結(jié)論與展望 5.1總結(jié)

5.2展望

第五篇：機電一體化論文

機電一體化論文

題目： PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

學(xué)院：核技術(shù)與自動化工程學(xué)院

專業(yè)：電氣工程及其自動化

班級：

學(xué)號：

姓名：

指導(dǎo)老師：

摘 要：可編程控制器指建立在計算機的基礎(chǔ)之上，以工業(yè)現(xiàn)場作業(yè)等為主要適用范圍的一類電控控制器，當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)自動化水平整體來說較低，PLC產(chǎn)品具有著極大發(fā)展空間。PLC在生產(chǎn)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，自動控制已經(jīng)成為智能生產(chǎn)系統(tǒng)中必不可少的一部分。首先對機電一體化技術(shù)及PLC進行了簡要介紹，在此基礎(chǔ)上詳細闡述了PLC在機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：PLC生產(chǎn)控制智能

一、機電一體化：

1、機電一體化的概念：

機電一體化又稱機械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設(shè)計》的副刊上，隨著機電一體化技術(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(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機電一體化技術(shù)，是機械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。

2、機電一體化的發(fā)展方向

機電一體化向智能化方向邁進.20世紀90年代后期，各主要發(fā)達國家開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面，對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)注六個發(fā)展方向：

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。未來機電一體化的主要發(fā)展方向有：

1．智能化。智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。

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(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)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。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

3．網(wǎng)絡(luò)化。20世紀90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

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(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一

體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

5．綠色化。工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。

6．系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。

二、可編程控制器（PLC）：

1、PLC的概念：

PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。PLC是工控的利器,機電一體化專業(yè)本來就是一門控制機械的學(xué)科,包含了機械設(shè)計和電控設(shè)計.所以只要是機械要用到(非人工)控制的都可以用到PLC,當(dāng)然單片機也可以,但是對于電氣控制來說可編程控制以其編程便捷、接口通用和工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性等特點支撐著整個控制核心，是機電一體化產(chǎn)品中重要的器件。

2、PLC的構(gòu)成：

PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：

a、電源

PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%）范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。

b、中央處理單元（CPU)

中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。

c、存儲器

存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。

存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

d、輸入輸出接口電路。

1．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。

2．現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。

e、功能模塊

如計數(shù)、定位等功能模塊。

f、通信模塊

如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。

3、PLC具有的鮮明的特點：

（1）功能完善，組合靈活，擴展方便，實用性強

（2）使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。

（3）安裝簡單，容易維修。PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，寫入程序即可運行。

（4）抗干擾能力和可靠性能力都強，遠高于其他各種機型。

（5）環(huán)境要求低。PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強電磁干擾環(huán)境下可靠工作。

（6）易學(xué)易用。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。

所以對于電氣控制來說可編程控制支撐著整個控制核心，是機電一體化產(chǎn)品中重要的器件。

三、PLC在機電一體化技術(shù)中的應(yīng)用

目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂機電一體化領(lǐng)域，使用情況大致可歸納為如下幾類。

1、開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制。例如：機床電氣控制，沖床、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，注塑機的控制，化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制，冶金企業(yè)的高爐上料系統(tǒng)、軋機、連鑄機、飛剪的控制，電鍍生產(chǎn)線、啤酒灌裝生產(chǎn)線、汽車配裝線、電視機和收音機的生產(chǎn)線控制等。

PLC在CNC機床中的應(yīng)用方式及其特點，PLC在CNC機床中的作用及數(shù)控裝置I/O口和機床控制面板、強電信號的連接方法，研究了數(shù)控機床中T功能代碼和M功能代碼在PLC上的實現(xiàn)方法。CNC機床數(shù)控系統(tǒng)具有較強的數(shù)據(jù)處理能力和圖形顯示功能，可編程控制器具有較好的邏輯處理功能，可以充當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)微處理器與機床強電控制的橋粱。PLC與CNC機床數(shù)控裝置聯(lián)接可靠性高，在經(jīng)濟型數(shù)控機床和普通機床數(shù)控改造中有廣泛的應(yīng)用前景。PLC在針吸式穴盤自動播種機上的應(yīng)用，將PLC用于對氣動系統(tǒng)和電器系統(tǒng)的自動控制，使針吸式穴盤播種機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，系統(tǒng)工作安全、可靠、效率高，且對故障的判斷也較容易和直觀。

2、運動控制

PLC可用于對直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器與執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。世界上各主要PLC廠家生產(chǎn)的PLC幾乎都有運動控制功能。

PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械。例如：金屬切削機床、金屬成型機械、配裝機械、機器人和電梯等。PLC以其工作平穩(wěn)、可靠、抗干擾能力強等特點，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在磁選機中引入PLC控制，能極大地改善設(shè)備的電氣性能，提高設(shè)備的自動化水平，保證設(shè)備高效、安全運行，以達到提高礦山企業(yè)經(jīng)濟效益之目的。從控制系統(tǒng)的組成、控制原理以及程序設(shè)計思想方面以PLC為核心的控制系統(tǒng)應(yīng)用干混凝土攪拌站的生產(chǎn)運行控制，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、攪拌的混凝土質(zhì)量好，故障率低，生產(chǎn)量大，能耗低以及操作簡便等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于建筑工程、公路工程、橋梁工程等。

3、過程控制

過程控制要用到模擬量。模擬量一般是指連續(xù)變化的量，如電流、電壓、溫度、壓力等物理量。過程控制的目的就是根據(jù)有關(guān)模擬量的當(dāng)前與歷史的輸入狀況，產(chǎn)生所要求的開關(guān)量或模擬量輸出，以使系統(tǒng)工作參數(shù)能按一定要求作。是連續(xù)生產(chǎn)過程最常用的控制。

4、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

5、通訊聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

四、結(jié)論

總的概括說來，21 世紀的機械制造業(yè)是以信息為主導(dǎo),它是采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術(shù)和先進組織管理形式的全新的機械制造業(yè)。它的特征是全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造。所以以PLC為主組成的控制系統(tǒng)將代表著當(dāng)前機電設(shè)備電氣控制的先進水平與發(fā)展方向。

五、參考文獻

1.《PLC編程及應(yīng)用》廖常初主編機械工業(yè)出版社

2.《機電一體化技術(shù)》劉德全主編大連理工大學(xué)出版社.3.《電力拖動自動控制系統(tǒng)》陳伯時主編機械工業(yè)出版社.4.《計算機控制系統(tǒng)》何克忠李偉編著清華大學(xué)出版社

5.《計算機工業(yè)控制》楊勁松張濤編著中國電力出版社