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機電一體化技術的應用

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機電一體化技術的應用

內容摘要 隨着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資訊技術的迅速發展,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,並對其發展進行探究。隨着科技的發展和市場需求的多樣化,國內外工程機械廠家日益關注產品的多功能開發。機械製造業在經歷了內燃機的動力革命和液壓、氣壓傳動的傳動革命之後,現正致力於應用電控技術來完成產品的操縱和控制革命,以滿足用戶對產品環保、節能、操作舒適性及智能化監控維護的要求。
  機電一體化發展至今也已成爲一門有着自身體系的新型學科,隨着相關技術的不斷髮展,其內容將不斷更新。但其基本特徵可概括爲: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、光學技術、電力電子技術、接口技術等羣體技術,合理配置各功能單元,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,並使整個系統最優化的系統工程技術,它使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”爲特徵的發展階段。
  一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機結合而成。機械本體(結構組成要素)是系統的所有功能要素的機械支援結構,一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。動力驅動部分(動力組成要素)依據系統控制要求,爲系統提供能量和動力以使系統正常執行。測試傳感部分(感知組成要素)對系統的執行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測,並變成可識別的信號,傳輸給資訊處理單元,經過分析、處理後產生相應的控制資訊。控制及資訊處理部分(職能組成要素)將來之測試傳感部分的資訊及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理後,按照資訊處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令,控制整個系統有目的的執行。執行機構(運動組成要素)<BR> 根據控制及資訊處理部分發出的指令,完成規定的動作和功能。
  機電一體化技術的應用在現代機械製造業中的應用。傳統機械製造業是建立在規模經濟的基礎上,靠企業規模、生產批量、產品結構和重複性來獲得競爭優勢的,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,靠複雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械製造業是以資訊爲主導,採用先進生產模式、先進製造系統、先進製造技術和先進組織管理形式的全新的機械製造業,其特徵是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色製造。現代製造業集成了現代科學技術的發展,充分利用電子計算機技術,使製造技術提高到新的高度。近年來,製造工程領域的新技術相繼誕生,如計算機數字控制、現代集成製造系統、柔性製造技術、敏捷製造、虛擬製造、並行工程等。
  在飲料行業中的應用。機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最爲廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和製造過程中的應用。
  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。
  在鋼鐵企業中的應用。①計算機集成製造系統(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。
  ②現場總線技術(FBT)。現場總線技術是連接設定在現場的儀表與設定在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。採用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的資訊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。
  ③交流傳動技術。隨着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。由於交流傳動的優越性,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,使複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。
  ④開放式控制系統。“開放”意味着對一種標準的資訊交換規程的共識和支援,按此標準設計的系統,可以實現不同廠家產品的相容和互換,且資源共享。開放控制系統透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,透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。
  ⑤分佈式控制系統(DCS)。分佈式控制系統採用一臺中央計算機指揮若干檯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。分佈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。
  機電一體化技術的發展趨勢智能化。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 數控機牀上增加人機對話功能,設定智能I/O 接口和智能工藝數據庫,會給使用、