机电一体化与自动化范文

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在当前的机电控制领域，机电一体化和自动化控制应用愈加广泛，能够有效发挥对机电产品质量的优化，切实提升生产效率，推动机电企业发展模式的改革，在根本提升行业智能化水平，促进整个经济和社会的进步。为此，机电企业需要重视自动化和一体化新的发展形势。本文阐述了机电控制系统和自动化控制技术的涵义，分析了自动控制技术在机电控制系统中的价值，与当前机电领域发展实际相结合，探讨了机电一体化在机电控制系统中的应用方式，以期实现机电一体化的持续、长远发展。

关键词：

机电控制系统;自动化控制技术;一体化设计

0前言

随着科技的不断进步，自动化控制技术应用更加广泛，在整个社会发展中必不可少。借助自动化生产控制技术，能够实现生产规模的合理扩大，技术先进性突出。生产力的提升对机电制造业提出了了更高的标准和要求，需要满足多层次机电标准，借助自动化控制系统，切实提升生产效率。因此，机电一体化发展迅速，在整个行业发展中意义重大。

1对机电控制系统和自动化控制技术涵义的阐述

1.1对机电控制系统涵义的分析

对于机电控制系统，主要是借助计算机进行生产程序的设置，实现对装备的远程控制，达到对生产过程的掌握，其主要特征是自动化、智能化和高效化。立足机电控制系统自身的性质，自动化是其突出的特点，与通信领域的能力进行结合，达到对整个过程的全面监控，同时，强化对细节的检测，及时解决生产中的问题。立足机电工作人员，其智能化的特点能够有效降低工作压力，减少人工失误，一旦遇到机械生产环境威胁，能够借助智能机电控制系统对人的操作的替代，有力维护工作人员的安全。立足机电行业自身，在机电控制系统的应用下，整个行业更具整体性，能够高效地提升生产效率，综合控制能力得以增强。

1.2对自动化控制技术的阐述

自动化控制技术依赖的是控制装置和控制器，先行进行生产程序的设定，在无需人力协助的情况下，遵守生产规程，与人力控制相比，其优势十分明显，如借助硬盘驱动，能够实现伺服系统的精准定位，即使运行环境比较复杂，也能实现较为稳定的工作状态。

2自动控制技术在机电控制系统中应用途径的分析

2.1对自动控制技术在机电控制装备中应用的介绍

对于自动控制而言，其核心和关键性的内容就是装备和控制器，简言之，就是如果需要进行装备运转速度的记录，借助控制器测试就能够实现。很多机电企业都关注新型自动控制技术的应用，例如，PLC技术。将控制器置于机电控制装备中，能够实现整个生产系统的有效合成，在生产监控中，能够有效、快速地发现问题所在，防止出现较大程度的损失，实现了对产品的全面优化。在整个自动化进程中，控制器的作用是实现了对人工的替代，借助精密仪器，避免误操作的产生。

2.2对自动控制技术在机电微型计算机领域的应用的介绍

这一应用主要是借助控制装备实现模型的构建，通过微信计算机，实现对生产程序的有效控制，其优势十分突出，首先，实现了对自动控制和机电规模管理的调整和协调，使得单元性的技术得到有效结合，生产价值巨大，产品科技含量提升，生产时间被显著缩短，对产品使用寿命也产生了正面影响，给企业减少了相对一部分投入。立足这些优势，需要研发人员不断进行新机电模型的研发，切实满足生产需要。其次，立足安全，将自动化融入微型计算机，对危险的感知和反应能力增强，能够及时发现生产漏洞，有效控制机器的运行状态，降低损失。再次，立足机电一体化，自动化技术为机电一体化奠定了技术基础，主要体现在传感检测领域。

3对机电控制系统一体化设计的全面阐述

机电一体化设计具有较为广泛的覆盖领域，主要体现在机械、电子等领域，只有不断强化机电一体化加工技术，才能实现对整个机电控制系统的完善，加快机电智能化发展进程。机电一体化的集点是网络化、模块化、智能化和微型化，尤其是模块特征更加明显。鉴于制造业的庞大规模，类型复杂，在进行机电一体化产生研发的时候，要注重模块化，形成产品标准，注重新型机电产品的研发。微型化的特征主要立足信息技术的发展，不受时刻限制，较大程度地提升了机电一体化的影响力。

3.1对机电线路中一体化设计的分析

这一领域的设计主要体现在电子线路方面。传统的机电控制中，实现了线路与装备的隔离，设备运行中，很难实现对产品的全面、及时的了解，设备使用率不高。在应用机电一体化之后，微型计算机和控制器作用于系统，工作效率提升。在一体化设计中，产品质量被优化，工程流程被简化，因此，机电企业需要重视引进，对传统机电设备进行淘汰，发挥科技的力量，加快模块经济的发展。

3.2对机械装置中一体化设计的介绍

对于机电控制而言，系统性突出，能够实现对机械、控制、生产装备的有效统筹，加快一体化设计，因此机电工程师需要平衡三者之间的关系，融入一体化设计理念。要善于运用创造性思维，深入进行探讨，引进机电人才，重视实践活动，营造协作氛围，借用科技改变一体化模式，提升综合实力。

3.3一体化设计在机电功能模块中的发展

这一应用主要是指对整个机电控制系统和自动化控制技术进行统筹，将各个部分进行联结，借助控制器实现对各个部分的控制。模块一体化设计要立足整体，突破单一部分的功能，最大限度地发挥一体化的优势。要立足企业实际，选择最佳机电组合，最大限度地实现经济效益。

4结束语

综上，对于机电一体化而言，其是在机电控制系统和自动化控制技术相互融合的基础上产生的，能够有效实现对企业投资和收益的关系的调整，切实提升生产效率，推动智能化发展速度。因此，对于机电企业，需要重视研发机电一体化产品，加大信息使用，发挥自动化的优势，促进经济模式的转变，节约投资，提升人员素质，强化人才建设，形成机电一体化的整体营销战略，树立企业品牌。

参考文献：

[1]王亚.机电控制系统的自动控制技术与一体化设计[J].科学大众(科学教育),2015(03):178.

[2]王印束.基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D].吉林大学,2012.

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【关键词】实训基地 校企合作 人才培养 工学结合 职业能力

基金项目：中央财政支持的职业教育实训基地“自动化综合控制实训基地”建设项目（苏教财〔2012〕177号）

高职院校培养具有扎实理论基础、动手能力强、创业与创新精神的高端技能型专门人才，实训基地的建设是关键，因此积极主动融入区域地方经济，创新实训基地建设思路，突出职业能力培养，提升人才培养质量是当前职业教育工作的主要内容之一。扬州工业职业技术学院依托电气自动化技术专业建设优势，进行广泛调研和详实分析，深入开展校企合作，在中央财政支持的自动化综合控制职业教育实训基地建设过程中创新思路、大胆尝试，取得了较好的建设成效。本文就该实训基地建设思路、方案等进行分析，旨在探索实践融日常教学与技能实践、技能培训与技能大赛训练、社会培训与技能鉴定、创新教育与创业实践、系统仿真与生产实践、技术开发与技术服务“六位一体”，具备教、练、培、鉴、研、赛等功能，实现校企资源共享、区域资源共享、高校资源共享，充满企业文化工作氛围，积极发挥引导、辐射和示范作用的实训基地建设发展模式。

一、实训基地建设必要性分析

扬州工业职业技术学院电气自动化技术专业作为省级重点建设专业、省级示范院校建设重点专业、省级人才培养模式创新实验基地实践专业和学院第一批教学改革试点专业，不仅沉淀了较好专业基础，多年来紧紧依托扬州及长三角区域经济发展，为扬州市和周边地区的石油化工、汽车船舶、机械装备及“三新一网一书”等产业培养了大量的高端技能型专门人才，而且与中石化下属多个公司、上海大众汽车有限公司、扬州嘉华电气有限公司、可瑞尔科技（扬州）有限公司等长三角地区的石油化工、汽车制造、电子电气等大中型企业建立了深层次的校企合作关系，为实训基地项目启动奠定了良好基础。项目启动前期，对实训基地建设的必要性进行了深入分析。

（一）产业发展的要求，产业发展对自动化技能人才的需求，需要建设功能完备的实训基地。近年来，扬州及周边地区的现代装备制造业、石油化工、建筑工程三大主导产业规模的不断扩大，行业和区域的经济发展为电气自动化技术专业建设和发展提供了良好的契机。随着企业自动化程度的不断提高，人才的需求也在不断扩大，职业能力的要求也越来越高，因此现有实践性教学任务开出率和教学效果也迫切需要得到提升。

（二）订单培养的要求，提升“订单式”高端技能人才培养质量，需要建设示范引领的实训基地。扬州工业职业技术学院与中国石油化工总公司、上海大众汽车公司、南京工程公司等国内著名企业签订了联合办学协议，组建了“中石化班”、“大众班”、“扬农班”，将企业文化、规章制度、生产工艺、检验技术等纳入教学计划中，为确保培养符合企业需求的电气自动化技术专业高水平技能人才，确保学生成为拔尖技能人才，确保学生毕业后能迅速适应工作岗位要求，综合性实训基地建设非常重要。

（三）师资建设的要求，提升教师教科研水平和对外服务能力，需要建设理念新的实训基地。随着学院创建省级示范院校工作的启动，人才培养模式创新、教学改革、专业建设、课程建设、教材建设、多媒体教学资源库建设、职业技能培训服务、职业技能鉴定、科技项目开发等工作正在全面开展，要保证人才培养的可持续发展，深化校企合作，师资队伍的整体教学与科研能力，对外服务能力是关键，需要完善的教学、研发、技术服务平台，需要紧跟技术发展趋势，理念新的实训基地。

因此建设一个理念新、针对性强、满足现代电气自动化技能型人才培养需求、职场化氛围浓厚的自动化综合控制实训基地是非常必要的。

二、实训基地建设思路创新

以高端技能型专门人才培养为目标，基于“校企合作，工学结合”，按照“职场化、情境化、生产性”的理念，围绕“一个核心”，遵循“四个原则”，突出“五类技能”培养，打造“六位一体”示范性综合实训基地是自动化综合控制实训基地建设思路。

（一）一个核心：开展校企合作，实训基地建设以“突出重点、满足需要、资源共享、提高效益”为核心，围绕电气自动化技术、机电一体化技术等专业的职业能力培养，依据企业职业岗位要求，突出供配电技术、PLC控制技术、DCS控制技术等实训设备建设重点，满足教学与科研需要，实现校企资源共享，提升人才培养质量，提高企业生产效率。

（二）四个原则：实施“1+1+1专业导师制”人才培养模式，促进学生个性发展，基地建设要遵循统一规划、分步实施，协调一致、全面建设，面向岗位、改建结合，不断创新、形成特色的四个基本原则，以确保基地建设质量及成效。

（三）五类技能：突出关键岗位职业技能培养，通过三种典型控制技术形成的综合实训基地，培养学生在工厂供配电、生产过程控制、工艺流程监测、工件加工装配、系统运行维护操作技能，形成完整的专业知识与技能体系。

（四）六位一体：完善基地功能，按照“生产型、职场化”的理念建成集日常教学与技能实践、技能培训与技能大赛训练、社会培训与技能鉴定、创新教育与创业实践、系统仿真与生产实践、技术开发与技术服务等六位一体的自动化综合控制实训基地。

三、实训基地建设内容设计

实训基地以综合控制为目标，包含了自动化的核心控制技术，主要有供配电控制技术、可编程控制技术（PLC）、集散控制技术（DCS），因此整个实训基地主要由供配电控制、生产线控制、生产工艺控制三个控制室和综合中心组成。其框架结构图设计如图1所示。

图1 自动化综合控制实训基地建设框图

（一）供配电控制室：对变配电系统进行操作控制，主要包括变电站的送电与停电操作、断路器就地及远方自动分合闸、倒闸操作等，可完成变配室值班电工技能培训，中、高级维修电工职业技能鉴定。通过监控系统及模拟屏可实时监控操作过程。

（二）生产线控制室：以典型生产线的安装与调试为技能点，完成供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元等的安装，通过可编程控制技术进行系统控制功能设计、调试与维护，可进行“自动化生产线安装与调试”技能大赛培训等，监控生产线全过程。

（三）生产工艺控制室：以典型的工艺流程为控制对象，根据不同的工艺要求，通过先进的DCS技术实现工程项目组态，调试与运行维护，可进行化工仪表自动化技能大赛培训，职工技能培训与化工仪表维修工职业技能鉴定，可实时监控生产工艺全过程。

（四）综合控制中心：将三个分控制室的监控系统，通过先进网络技术、通信手段等接入控制中心的总监控系统，通过供配电模拟屏、生产线监控屏、生产工艺流程监控屏实现对每个控制室工作的实时监控。

通过自动化综合控制实训基地建设，对工业生产工艺（过程）即可实现单独的供配电设计与操作、生产线安装与调试、工艺流程控制与运行调试，而且也可实现从电能配与变、过程控制、流程监控、工件（产品）装配、系统调试与运行维护等一体化功能，集中了电气控制、自动化控制的核心专业知识和技术，将有效提升学生综合专业能力，提升学生的就业竞争力。

四、实训基地建设成效总结

（一）基地投运后，实践教学质量提升。不仅已成为了电气自动化技术专业（群）的理实一体化专业课程教学的主要基地，同时是学生进行“化工仪表自动化”、“自动化生产线安装与调试”、“维修电工”等职业技能培训的主要基地，是学生获取中、高级维修电工，仪表维修工等职业资格证书的鉴定基地，更是学生进行科技作品设计、开展大学生实践创新项目、毕业设计的重要场所，对学生的职业技能培养有着至关重要的作用，不仅每年可承接电气自动化专业（群）300多人次的技能实训，且可承担本校其它电类、化工类专业近600多人次的技能培训；学生荣获2013年全国职业院校化工仪表自动化技能大赛团体一等奖，主持建设多项省级大学生实践创新项目等成绩，就业竞争力显著提升，为行业和区域经济建设培养了一批深受用人单位欢迎的高素质技能型应用人才。

（二）基地投运后，社会服务效果突出。由于系统装置的工业化、职场化氛围浓厚、生产线的真设备与真产品、过程控制的真系统与高仿真装置，完全符合化工、电气、电子等企业生产的实际情况，已成为企业职工职业技能的培训基地，投运使用以来，DCS系统先后完成了DCS应用技术工程师培训、江苏扬农化工集团有限公司和江苏泰兴中等职业学校全国化工仪表自动化技能大赛培训等工作，与企业开展横向课题合作和申请专利多项等，提高了对外服务能力，促进了企业的可持续发展。今后基于师资队伍及先进设备，将为更多专业的学生、更广泛的制造业行业的企业提供更多的职业技能培训。

（三）基地投运后，示范引领作用增强。本实训基地运行以来，学校电气类相关专业的实践教学条件得到了很大改善，电气自动化技术、生产过程自动化技术等专业的人才培养质量向校企无缝化对接的步伐更加深入迈进，进一步满足了上海大众、中石化金陵石化公司、江苏曙光光电有限责任公司、南京工程公司等现代化大型企业生产一线自动化人才的需求，不仅为专业建设和教学改革提供了值得借鉴的成功经验，更是一个立足扬州，辐射全省的特色化的高职教育实训基地，其社会和经济效益非常显著，为全省电气自动化及相关专业培养高端技能型专门人才开创了有效路径，起到了示范和引领作用。

参考文献：

[1]王利平.高职院校校内实训基地建设路径探析[J].教育理论与实践，2013（06）：19-21

[2]梁燕.我国高职院校校内生产性实训基地建设研究[J].职教论坛，2013（07）：48-52

[3]魏林.以教学产品为纽带的校内生产性实训基地建设研究[J].中国职业技术教育，2013（02）：61-62

[4]周兰菊，顾青.高职实训基地建设模式的探索与研究[J].中国职业技术教育，20139（14）：40-42

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关键词:自动控制技术；智能化；仿生物系统化；绿色压力；机电一体化产品

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0116-02

机电一体化产品简单的理解就是机械产品与电子产品的融合，机械技术与电子技术的融合，机械零件与电子元件的融合。两者共同完成某一机电功能。这也只能是传统意义上的机电一体化产品的定义。

现实生活中的机电一体化产品举不胜数。我们日常生活中使用的空调、洗衣机、微波炉、油烟机、吸尘器、电吹风等都是典型的机电一体化产品；在机械制造领域中广泛使用的各种铸造设备、锻造设备及机床、数控加工中心等也是典型的机电一体化产品；在工程机械领域中的挖掘机、装载机、起重机、搅拌站、桩工机械、路面机械等，都是用得较为广泛的机电一体化产品；在冶金设备领域，高炉、转炉、连铸机、轧钢机等更是高度机电一体化产品。

一、机电一体化产品的技术构成

机电一体化技术是各种高新技术的融合体，它主要包括以下几方面技术：机械技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机与信息技术等交叉融合的系统技术等。

（一）机械技术

机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，实现从机械原理的选择到机械结构的设计和机械零件的选材，都能达到最优化配置；并且保证最佳的使用性能与寿命；在维修保养上最大限度地做到简洁、明快，甚至达到免维护。

（二）自动控制技术

自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

（三）传感检测技术

传感检测技术是机电一体化产品的系统感受器官，它负责把一线的实况用各种信号传递给机电一体化产品的指挥中枢，即计算机或自动控制单元，是将电子系统或光电系统无法处理的外界物理量或化学量转换为电信号的关键技术，它包括：电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式、温度传感器及光电式和数字式、波式和射线式传感器，还有相应的测试电路和信号处理技术等。

（四）伺服传动技术

伺服传动技术是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式；按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式；按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式；按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式。

（五）计算机与信息技术

机电一体化产品中的信息存取、交换、运算、判断与决策、记录等都属于此类范畴，计算机与信息技术在整个机电一体化产品中起到类似于人类大脑和中枢神经的作用，它是指导其它功能部分完成各自任务的总指挥。

二、机电一体化产品的未来发展趋势

“2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议”于2011年8月7日至10日于北京召开。IEEE 机电一体化与自动化国际会议（ICMA）是机电一体化、自动化领域的权威会议，在国际机器人及自动化等领域具有重要影响力。曾在中国、加拿大、中国香港、日本等国家和地区成功举办过7次。来自各国近440名学者参加了会议，围绕智能机电一体化、机器人系统和自动控制方面的最新研究成果及未来发展方向等问题充分交流。从此次会议的议题不难看出机电一体化的发展趋势趋向于智能机电一体化方向。

随着科学技术的飞速发展，机电一体化产品目前不仅向智能化方向发展，而且还向仿生物系统化方向发展，应用范围愈来愈广。

（一）智能化

随着人类文明的进步和科技的超越式发展，人类扮演的角色越来越趋于简单、明了化，人们追求高品质与快节奏的生活与工作方式，那么机电一体的发展也就越来越趋于“傻瓜”式与“一键操作”式，这样能把人类的活动从复杂的按部就班的程序化中解脱出来，用更多的时间来享受生活和工作给我们带来的诸多便捷。未来的机电一体化产品，在开发与设计的时候，顺其自然，第一先考虑的就是智能化。

智能化简单的说就是具有人工智能或模拟人类智能的系统。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品实现智能化的的主要核心技术。这四种技术相互关联，密切联系。随着机械制造与自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现问题进行分析、判断、推理、构思和决策。可以认为把类似于人类的“大脑”（人类高度文明的汇缩体）装在了机电一体化产品之上，产品随时启动，“大脑”随时工作，去判断人类想要达到的各种需求，并能做出令我们满意的行为。人类的大脑思维系统被模块化的复制到机电一体化产品之上。

目前机电一体化产品的智能化应用已成为趋势， 例如智能机器人和数控机床等。智能机器人是通过视觉、触觉和听觉等各类传感器检测工作状态，根据实际变化过程反馈信息并做出判断与决定。数控机床的智能化体现在各类传感器对切削加工前后和加工过程中的各种参数进行监测，并通过计算机系统做出判断，自动对异常现象进行调整与补偿，以保证加工过程的顺利进行，确保加工精度和质量要求，最后加工出合格的产品。

（二）仿生物系统化

今后的机电一体化对信息的处理会做得更加完美与准确，这就依赖先进的数据处理与模块仿真系统的支持。人们从动物那里获得了启示，依据动物对外界反应的习性与规律，模拟其习惯做法，把其应用到机电一体化方向。比如说我们开发的机电一体化产品，在接受外界刺激的时候，根据动物常规习性和一般反应规律，机电一体化产品应该做出类似于动物的反应动作或程序准备工作，根据目标完成任务独立选择最优的行为动作，来实现目标任务的准确反应与目标的圆满完成。

更准确地说，仿生物系统化是集动物习性、智能化于一身的技术。此类产品如仿生物宠物狗、动物园里的仿生物虎妈妈等，这都是研究的课题。考虑到仿生物系统化研究过程的复杂性，最关键的是被仿的生物习性与要完成的机电一体化产品行为之间的相似性研究与系统模块的生成，仿生物系统化的道路还有很长的路要走。

新的时代脉搏在涌动，赋予我们在新的领域更高层次的挑战，机电一体化的发展也被赋予了崭新的使命。在发展科技不辱使命的前提下，我们更应该注重人性化理念与伦理道德，科技和信息的快速发展带来的绿色压力，充分考虑科技与生存环境的关系，共同建设好一个和诣、健康、高度文明的国家。

参考文献

[1] 徐伟．机电一体化技术的概念、现状、发展及对策[A]．2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛――装备制造产业发展论坛论文集（上），2009．

[2] 周树文．北工大成功承办2011 IEEE 机电一体化与自动化国际会议，北京工业大学新闻网，2011-08-23．

[3] 金志向．光机电一体化技术特征和发展趋势[J]．科技咨询导报，2007，（15）．

[4] 王敏，温斌，王秀丽.机电一体化系统的智能化[J]．太原科技，2006，（6）.

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关键词：机电一体化系统；机械工程；应用分析

目前，信息化社会为经济发展注入了新的活力，国民生活水平逐渐提高，使其日常需要也明显增多。科学技术作为现代生产制造的依托，可通过对现有技术进行创新并开发新技术来提高社会生产力。其中，机电一体化技术的发展使其代替传统机电技术成为机械工程及石油企业关注的焦点。其可以对复杂性强的工程进行处理，并能在一定程度上提高机械生产、石油加工效率，其所特有的科学化与自动化对于机械工程行业及石油企业等都发挥着重要的作用，并且对社会经济建设具有非常现实的意义。

1现代化技术在机电一体化系统中的应用分析

1.1自律分配化系统的应用

机电一体化系统是在科学信息技术发展的潮流下，对传统机电模式进行创新再开发的一种新型机电模式，其对机械工程、石油企业作业质量的提高具有一定的影响[1]。因信息技术普及比例相对较高，所以机电一体化系统也开始显现出其特有的自律性，主要是指机电一体化系统在开展工作过程中，每部分都是属于独立存在的，当运行过程中某一点出现了故障，只有故障点会停止运行，其他的部分仍旧可进行正常的工作，且其在工作过程中不受任何外界因素影响。机电一体化这种特别的自律分配对减少重大事故发生的可能性具有非常重要的意义，其能够在正常开展工作的同时，对工程本身安全性做出一定的防护。

1.2全息技术的应用

为保证机械工程中进行顺利，且能够对每一个环节都进行实时监控及管理，掌握机电一体化系统每一时段的运行情况，全息系统开始逐渐被机械工程专业工作人员所追捧，其对于机电一体化实现了其向自动化及智能化的高水平发展，为机械工程专业水平的提高提供了一定的奉献意义，将成为未来机械工程技术发展中的潮流。

1.3光学技术的应用

目前，高新技术普及下，信息化社会成为了我国未来发展的一大趋势，其通过光学技术及机械电子技术的结合发展，从而生成机电一体化系统的过程。之后，机电一体化带动了机械工程中电子工程的开发与建立。其中，光电一体化系统在机械工程中的应用可在一定程度上对机械工程过程进行规范，提高专业机械设备的使用效率，保障相关工作人员的人身财产安全。除此之外，光电一体化系统中应用了光电技术，其对机械工程信息传输方面有着重要作用，可利用光电技术，对光电一体化系统进行有力地开发与创新，且能为光电一体化系统进行一定的技术支持，这对完善光电一体化系统具有深远的意义。

2机电一体化系统在机械工程中的应用

2.1实现监控功能技术

机电一体化系统可对机械工程实行实时监控，监控范围包括了对机械作业、设备以及机械群运动等。当进行机械作业时，电子监控设备会对机械运转情况或者突发状况实施监测，发生事故时会发出警报声以提醒工作人员尽快停止使用，并将具体信息反馈给实施监控的上级工作人员，使其能够在最短的时间内完成对故障机械的修理与维护，并且保护了机械使用工作人员的安全。对于减小了机械故障造成重大事故的可能性，并从根本上降低了机械维修成本，这对提高机械工作的效率具有非常重要的意义。

2.2提高机械生产效率

机电一体化系统能够有效改善机械工程资源利用问题，可实现资源浪费现象，这对降低机械作业成本非常重要，并且能够在机械工作过程中，利用高新电子设备对资源使用情况进行实时调节，提高资源利用率。

2.3提升施工作业精准度

在机电一体化系统中，运用电子控制系统对机械设备精准度加以限制，可帮助其能够实现机械工程设备自动化。并且用电子自动化代替传统的人为称量步骤时，可提高机械作业中称量的精准度，这对机械工程完成质量提供了有力的保障。

2.4实现机械作业自动化完成

机电一体化应用于机械工程中时，可推动其向半自动化或自动化方面发展，利用设备自动化技术减少工作人员工作压力，并且可以代替传统人工测量等工作，可提高工程效率[3]。并且能够在自动化工作同时，减少事故对工作人员安全造成的影响，提高了机械工程设备及整个作业过程的安全性。因此，机电一体化系统所实现的机械作业自动化完成为机械工程行业的发展奠定了坚实的基础。

3结语

机电一体化系统作为科技信息发展下的产物，一直在不断地进行完善与改进，将其应用于机械工程或石油企业中时，可推动作业过程向自动化发展，并在一定程度上提高了工程作业精准度，这对机械工程及石油行业工作效率及质量都有非常重要的作用，对我国社会经济建设也具有深远的意义。

参考文献：

[1]黄囧.机电一体化系统在机械工程中的应用[J].江西建材,2017(09):275-276.

[2]肖远见.机电一体化系统在机械工程中的应用[J].科技创新与应用,2017(05):139.

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【关键词】机电一体化；技术；应用

1.机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

1.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

1.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统（Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

1.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

1.9 绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

2.机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

2.1 智能化控制技术（IC）

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢——连铸——轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统（DCS）

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统（OCS）

开放控制系统（Open Control System）是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统（CIMS）

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

2.5 现场总线技术（FBT）

现场总线技术（FieD Bus Technology）是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术（如4～20mA，DC直流传输）就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC（Programmable Logic Controller）和现场就地控制站等的发展。

2.6 交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

参考文献

[1]杨自厚.人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J].冶金自动化，1994（5）

[2]唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J].冶金自动化，1996（4）

[3]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996（4）

[4]王俊普.智能控制[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1996

[5]林行辛.钢铁工业自动化的进展与展望[J].河北冶金，1998（1）

[6]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社，2003

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[关键词]机电一体化；经济发展；趋势

中图分类号：TE65；TU712文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）47-0207-01

引言

由于信息技术的飞速发展，网络化、信息化概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对机电一体化发展产生重大影响。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。

一、机电一体化在煤化工生产企业中作用

1、提高劳动效率；机电一体化产品的应用使过去落后的生产方式得到极大的改变，大量新型自动化电子设备的使用彻底转变了煤化工企业的作业模式，明显降低了工人的劳动强度，大幅提升了劳动生产率，极大地提高了劳动效率。

2、提高了劳动安全保障；传统的焦化工作环境非常恶劣，高负荷地工作会严重影响到操作工的身体健康和生产安全。采用机电一体化设备进行、运输、阀门的开启等，不仅可以使操作工从繁重的体力劳动中解脱出来，而且减少去有毒有害场所的次数故能降低发生事故和危险的几率，提高安全生产效率。

3、增加了经济效益和工人的劳动收入；焦化机电一体化技术的运用使得焦炭的产量大幅提高，增加了企业的经济效益，同样使工人的劳动收入有所提高，改善工人的生活质量。煤化工企业的快速发展带动了我市其它相关行业的快速发展，对地方经济的快速发展起到积极的推动作用。

二、机电一体化技术在我国经济发展中的作用

1.机电一体化技术在传统国民经济中的作用。机电一体化技术在传统产业中的应用将大大提高企业产品的竞争力，促进产品的更新换代，对国家经济产生巨大的推动作用。一方面传统制造业直接拉动着自动化制造装备的整体需求。另一方面，新兴技术发展刺激了新的技术装备的发展，如信息、材料、生物等。还有战略性可持续发展所迫切要求的特种高精尖自动化装备的研究发展，如海洋、空间、地下资源开发，国防工业精密加工，微机电器件制造，等领域。所以，机电一体化技术对传统国民经济的影响是长期的、持久的，甚至是决定性的。

2.机电一体化技术与产品的应用。机电一体化在机械和电子行业的应用已相当普遍，如数控机床（ONC系统）工业机器人等，此外，机电一体化技术与产品应用于化工部门，能预先报警，减少停车事故造成的损失。减少电能和化工原料消耗，并提高产品质量：应用于电力部门，能提高发电输电稳定性，优化电力分配并避免重大事故；应用于生活方面，电子化家用器械减少了人们的家务劳动量；应用于现代管理部门，自动化办公机械大大提高了管理效率和辅助人们决策实施各种战略方案。

3.机电一体化与企业的技术进步。企业的技术进步表现在生产、管理等各个方面的现代化，由于机电一体化的出现，使得生产方式向“柔性”转化，并向综合（集成）自动化发展，使信息在生产经营管理中的地位显著增大。机电一体化产品的出现，使得工厂自动化、办公自动化和社会服务自动化成为现实。

在企业管理中，机电一体化就是将市场信息供需变化有机的结合起来，成为指导生产的依据，所以把信息的收集、分析、技术经济预测和经营决策结合起来，用于指导生产、强化销售和技术服务是保证企业常胜不衰的重要工作。

在未来的企业里，一流的机电一体化设备、机电一体化产品和机电一体化在管理中的应用，将是企业进步和发展的标志。

三、机电一体化的发展趋势

1.智能化

智能化是机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

2.系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。

3.网络化

早在20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的變革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

5.绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

结语

机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。其产品具有自动化、智能化和多功能的特性。其发展趋势是朝智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、系统化方面发展。

作者：许文裴

    参考文献 

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[关键词]工程机械；机电一体化系统；应用

中图分类号：S926文献标识码：A文章编号：1009-914X（2018）04-0299-01

引言

在现代技术不断发展的当下，机电一体化通过不断更新与研发，目前已经成为综合、独立的新型学科。将机电一体化应用到机械工程中，标志着国内工业机械已经迈向新的台阶，有助于工程机械自动化与半自动化的转变。从组成来看，机电一体化整合了机械、电子、计算机与信息等学科，并以此为条件不断发展。机电一体化属于多种技术共同配合的系统，传感器技术是最主要的一方面。机电一体化系统需要做好产品与技术的更新，从而得到更好地应用与推广。

1机电一体化概述

1.1涉及面广

该技术是自动化技术发展过程中所衍生出的新型技术，因而赋予了该技术功能的复合性，也更易满足各领域多方需求，提升工程机械设施的综合性能，促进生产的规模化、集成化发展。

1.2可靠性强

就工程机械而言，随着规模化生产速度的逐步加快，如何确保生产安全成为各界的关注热点，机电一体化的应用有助于提升工程机械设备的整体稳定性、可靠性，其所提供的自动保护、监控、報警功能等，均减少了故障的发生，为机械设备装置的科学、有效运行提供了保障。

1.3操作灵活

对于工程机械实际运行而言，保养和维护工作必不可缺，也是确保其运行可靠性的有力保障，但是，过于复杂的拆卸流程为工程机械的维护、保养工作带来了不少麻烦，而机电一体化的应用极大地简化了这一过程，其借助于一体化操作方式实现了运行维护与管理的自动化，极大地减少了能耗、节约了成本。

2机电一体化系统的应用优势

2.1有助于提高产品性能

机电一体化在工程机械中的应用，不仅能改变仪表使用方法，还能借助微电脑的方式做好机械半自动与自动控制。目前，传统的显示器已经被数字仪表替代，使机械工程更加直观、有效，更加方便工作人员操作。借助微电脑替代传统的工程机械，不仅能减少机械操作量，还能简化机械操作过程。将一体化技术渗透到工程机械中，不仅能实现工程机械自动化、智能化控制，还能提高应用性能与工作效率。

2.2简化工程机械的养护与调试工作

将机电一体化应用到工程机械中，在不影响检查的条件下，充分运用一体化技术，做好工程机械调整与检修工作，然后再借助机电一体化参数进行机械调整与检修；借助工程参数对工程设备与工作模式实施切换与设计，通过工程机械整合工程特点中的半自动与自动选用工作模式，这样才能达到提高工程应用效果的目的。

3机电一体化在工程机械中的具体应用

3.1在工程机械节能降耗中的应用

为了确保原有工程机械的正常运行，必须消耗大量能源，有些是为了应对机械设备的超载运行，有些甚至未达到额定功率，导致消耗了大量不必要的能量。而机电一体化的应用有效解决了该问题，其可以对设备运行功率进行科学调节，实现节能降耗的目的。例如，传统液压挖掘机在能源运用中出现了明显的缺陷，能源利用率只有20%，如此导致大量能源遭到了浪费。而在引入机电一体化技术后，该技术提供了一种OLLS节能控制器，可以有效地提升能源利用率，高达35%，极大地节约了能源，随着研究的进一步深入，机电一体化技术不断完善，在能耗控制、节能方面有了进一步提升，借助于卡特电子效率器，可以进一步提高能源利用效率，节约液压挖掘机的能耗情况。

3.2促使施工作业精度得以显著提升

将电子控制系统应用于工程机械设备中，既能够实现自动化称量，又能够提升称量的精确度，进而降低由人工称量所产生的精确率低，且工作效率低下等现象。这也促使由机械设备所制作的产品，其精确度能够显著提升。例如：在进行混凝土作业时，通常会依据工程施工需求，进行混凝土的配合比，而在实际施工作业中，混凝土配合比很难通过人工配比的方式，做到极高的精准度，对此，便可通过电子称量系统，进行原材料的自动化称量、配比作业。此种自动化方式，不仅能够达成混凝土配合比的高精度，更能促使混凝土作业中，施工质量的提升。

3.3控制柴油机

缓解外排气污染是现在柴油机行业最重要的战略目标，然而，想要解决外排污染的同时还能降低柴油机的油耗是非常困难的。所以，只有尽可能将这两种参变量调整到一个平衡点。在传统的做法中，人们往往只考虑燃油率，这样，虽然外排污染物有所减少，但是排放浓度却大大增加，实际上并没有在本质上有效地控制污染物。不过，随着如今电子技术的高速发展，电子调速器、电子油门控制装置以及自动停机装置等都在柴油机行业有效应用，这不仅使柴油机满足了一定的经济指标，另一方面还可以对最佳喷油进行定时。

3.4在工程机械监控中的应用

就工程机械设备而言，机电一体化的应用实现了各类设备、装置、系统的全过程、动态化监控，一旦某一环节、设备、装置出现故障，系统会给出相应的警报，便于维护人员及时找到故障并予以排除，促进工程机械设备的持续运转。结合机电一体化技术中的液压、传动、制动等系统结构，组成成分，可以借助于此类结构，对机械设施进行有效监管。随着现代化工程机械运行规模的逐步增大，运行节奏的逐步加快，机电一体化所提供的监控已经成为工程建设过程中的重要保障，其所提供的设备自动化修复、防护、故障监控等功能，极大地提升了生产效率，促进了工程建设的顺利开展。

4提升机电一体化系统在机械工程中的应用策略

4.1促使施工作业的自动化工序达成

通过机电一体化系统在机械工程中的应用，能够促使工程机械逐步实现半自动化或自动化，这不但能够有效减少施工操作人员的作业强度，使生产效率得以显著提升，更能促使施工作业中，设备等的安全系数得以提升，进而确保利用工程机械设备进行施工的安全性。例如：现阶段，由于机械设备中科学技术的融入，促使很多机械设备自带线路或轨迹控制系统，其中，极具代表性的机械设备为挖掘机。

4.2提高作业精度

在工程机械设备上引进电子控制系统，不仅可以使称量自动化，而且還可以使称量变得更为精确，从而有效的避免了人工称量效率低、误差大的特点，进而使得成品的作业精度得到明显的提高。例如：在商品混凝土广泛普及的今天，许多的商品混凝土拌合站都在混凝土拌合设备上采用了微电控制的电子称量系统，并使计量过程实现了自动化，电子称量系统的引用，保证了混凝土的绝对配合比，极大的提高了混凝土的质量。此外，在沥青混凝土摊铺机上应用自动找平系统，使沥青摊铺质量得到了明显的提高，路面的平整度可达到0.127m/3m。

结语

综上所述，机电一体化在工程机械方面的应用越来越广泛，其使用价值也越来越高，机电一体化正逐步成为机械领域的发展方向，同时也为传统的机械行业带来了新的发展空间。在科学技术的各个分支高度发展以后，各分支之间的相互交融渗透是必不可少的，以机械技术、信息技术、电子技术为基础的机电一体化技术正是众多学科相互渗透融合的产物。我相信，在相当长的一段时间内，机电一体化技术将源源不断的应用于工程机械。

作者：张庆贞等

    参考文献 

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关键词：机械工业 机电一体化 数控 模块化

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0199-02

现代科学工程技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的工程技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子工程技术和计算机工程技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的工程技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心工程技术

机电一体化包括软件和硬件两方面工程技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：

（一） 机械本体工程技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二） 传感工程技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测工程技术。

（三） 信息处理工程技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

（四） 驱动工程技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五） 接口工程技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，工程技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

（六） 软件工程技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化工程技术的主要应用领域

（一） 数控机床

数控机床及相应的数控工程技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1、 总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

2、 开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3、 WOP工程技术和智能化。系统能提供面向车间的编程工程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。

5、 能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6、 系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

7、 以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

（二） 计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。

（三） 柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。

三、机电一体化工程技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新工程技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

（一） 智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。

（二） 系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。

（三） 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械工程技术、微电子工程技术和软件工程技术，是机电一体化的一个新的发展方向。

（四） 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。

（五） 网络化

网络工程技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。

（六） 绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。

综上所述，机电一体化工程技术是众多科学工程技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

参考文献：

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[3]王中杰，余章雄，柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化，2006（6）.

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[关键词]机电一体化。建筑工程；应用；发展趋势

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0352-01

1、机电一体化概述

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。它是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征。现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化设备。

2、机电一体化在建筑工程中的应用

建筑工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合，可以极大地提高工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。随着科学技术的不断发展对工程机械的性能要求不断提高，电子（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。

建筑工程施工要求工程机械具有以下性能：生产效率且能量损失小，节约能源；自动化程度高，施工质量好，精度高；性能稳定，工作可靠、安全，使用寿命长；具有较好的经济性，即高的技术价格比和低的制造与使用成本；操作简单、轻便，劳动强度低；具有运行状态监视，故障自诊及自动报警功能，能及时准确地指出故障部位，减少停机维修作业效率，自动化控制技术的发展为机电一体化技术的发展注入新的动力。

目前工程机械的电子（微机）控制系统主要用以实现如下功能：

2.1电子监控、自动报警及故障自诊即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控，工作中一旦出现异常现象，能自动报警并准确地指出故障的部位。提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。智能化自动驾驶，以及监控驾驶员的精神状态，及时警示，杜绝安全事故的发生。

2.2节能降耗，提高生产率。传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃油能量利用率仅为20%左右，如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。

2.3柴油机的控制如电子调速器、电子油门控制装置、自动停机装置、自动升温控制装置等。

2.4提高作业精度。为保证成品料的级配精度，现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统，并使计量过程实现了自动化。自动找平系统的应用，使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高，路面的平整度可达到0.127mm/3m。采用超声波技术的自动供料系统，使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节，进一步提高了摊铺质量。

推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子（微机）控制，不仅提高了作业精度和作业效率，而且也减轻了操作人员的劳动强度。

旋挖钻机因其施工工艺较为复杂，且在施工过程中对精度要求较高，自动控制功能的实现大大提高施工效率和精度。常见的有两种功能：钻桅自动调垂直功能和钻孔工程中自动回位功能。机械硬件方面，建筑工程机械基本上采用了的通用控制器、仪表，也有些厂家为提高自身竞争力，定制开发了具有公司特色的控制器、仪表，可谓百家争鸣，各有各的特色，但殊途同归，目标一致。

2.5作业过程的自动化或半自动化。工程机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足，对作业精度的影响，或操作不当，对作业质量的影响，保证工程质量。

3、机电一体化发展趋势的分析

3.1 智能化

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3.2 模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企？，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3.3 网络化

20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（homenet）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliancesystem，CIAS），使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

3.4 微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3.5 绿色化

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关键词:机电一体化;工程机械;应用;研究

机电一体化也被称之为机械电子学，它是机械制造技术、微电子技术、计算机技术和信息技术相互影响、渗透结合而形成的一门新产生的复合性学科。现当今使用的机电一体化技术，是在众多机械功能的基础之上发展融合而形成的，主要是在机械的动力功能、信息功能和控制功能之上加入先进的微电子技术，这样的机电一体化技术有了全新的进化，在应用上也有了新的突破。机电一体化技术的应用最先是开始是在汽车行业中，开始是用于生产制造简单的零件，随着专业技术的不断更新进步，机电一体化的应用越来越广泛了，从简单的使用逐步推广到工程机械行业中，这样的举措从根本上改变了工程机械的制造模式，实现了工业上的自动化、智能化、并且在很大程度上节省了能源。

1机电一体化概述

“机电一体化”这一个词起源于上个世纪70年代的日本。随着微电子技术的发展，并且应用于机电一体化极大地促进了机电一体化技术的完善，也使它的应用更加广泛。应用机电一体化技术最大的影响就是对产品的影响和生产工艺过程的影响。但是机电一体化不是简单地微电子技术和机械的相加结果，它是为了推动机械构件的动力功能、控制功能和信息处理功能而引进的电子技术，是在以前有的控制、系统化、信息等理论基础上建立起来的全新的应用技术，是电子化设计，机械装置和软件等所有部件的总称。微电子技术用于机电一体化应用于产品的生产，可以提高产品的性能和增添一些新功能。微电子技术用于生产工艺过程，可实现自动控制和现代化管理。机电一体化设备和其他自动化设备的广泛应用，不仅大大提高生产率，而且是实现生产过程自动化和无人化的重要途径。

1．1机电一体化的发展

先进的科学技术推动着机械工业的发展，使机械工业技术不断的改造完善，更好地服务于人们，随着计算机技术和微电子技术的诞生和发展，进一步的推动了机电一体化发展的进程。现在的机电一体化已经发展成为一门理论体系完整的新兴学科，主要包括机电一体化产品和机电一体化技术这两个方面。机电一体化的发展经过了三个阶段的路程，第一个阶段是萌芽阶段，在上个世纪70年代之前“机电一体化”这一个词还没有出现，但是当时的人们都已经开始将电机技术运用于生产工作中，并且有相当一部分人是支持这一做法的，这样的做法很大程度上提高了机械产品的功能和质量，但是由于当时的科学技术的落后，就没有深入研究电子技术和机械生产的结合;第二个阶段是发展阶段，随着科学技术的发展，电子技术得到了很大的发展，并且“机电一体化”这一词首先在日本得到提出，机电一体化的技术得到了技术支持，得到了很大的发展进步，在机械行业也得了更广泛的应用;第三个阶段是在快接近21世纪，各种计算机技术的大力发展，逐步进入智能化时代，这一项技术的进步使得机电一体化进入智能化阶段。随着光学技术和微电子技术的出现，机电一体化迈入了新的阶梯，在人工智能、自动化等方面有非常广泛的应用。

1．2几天一体化的特点

机电一体化在机械工程方面有着非常重要的应用，这与它多样化的特点是分不开的。在机电一体化的发展过程中主要集聚了数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化和绿色化等特点［1］。数字化的特点给予了机电一体化有非常高的可靠性、容易操作的、维护性强等特点，由于数字化的普及，将机电的远程操作、自我诊断和修复变得现实，也变得更加方便;智能化是使机电一体化产品具有一定智能性，拥有复杂的逻辑思考、推理判断、自行决策的能力，这样会给机械产品的使用操作和维修带来很大的方便;计算机技术的不断发展，让机电一体化的网络化变得成为现实，机电一体化的网络化，使得远程控制的设备得以完善，使这项技术变得更加好用;随着现代企业的发展，现有许多生产机电一体化相关产品的厂家，生产工艺繁多，技术不等，在模块化规范的作用下，使得现在生产的机电一体化产品的质量更加容易把控，得到保证等等。

2工程机械概述

工程机械技术理论的完善和进步，为现代机械的发展提供了发展的方向，为机械发展的问题，提供了解决的方向，增加了机械的信息处理能力。

2．1工程机械的概念

工程机械是在工程建设中使用到的施工机械的总称。现阶段在中国存在的品种非常用，广泛地应用于多个行业，比如向建筑、水利、电力等工程领域。现在来说凡是在土石方施工工程、路面建设与养护、流动式的装卸工作和多种的建筑工程中必须要用到的机械产品都可以被称之为工程机械。

2．2工程机械的分类

传统的工程机械可以分为7个大类和18个小类，可以让人们更加详细的区分各种工程机械的用处。大的7类工程机械可以分为:建筑机械、矿山机械、水电工程机械、道路(包括铁路和公路)工程机械、林业机械、港口机械和起重运输机械。另外更小的分类可以参考《工程机械理论》［2］。

3机电一体化在工程机械中的应用

随着现代工程技术的发展，对工程施工工艺的好坏作用，受到工程机械更方面的性能、其自动化程度的影响。在此同时，工程机械的功能与机电一体化有着非常直接的关联作用。

3．1机电一体化与工程机械的关系

在工程机械中加入机电一体化技术，可以在很到程度上增加和改善工程机械的性能和质量，这样可以让工程机械的经济价值、安全可靠性和操作性能有了非常发的改善。微电子技术的发展使机电一体化技术有了很大的进步在使用上有了新的突破，并且现在电子控制技术的应用越来越广泛，深入到工程机械的很多领域中。未来随着机电一体化技术不断的完善，将会是工程机械更加趋向于网络化和智能化［3］。

3．2机电一体化技术在工程机械中的应用

现在工程质量与机械的质量有着非常直接相关的作用，，好的工程机械尅明显提高工程施工的质量。而机电一体化的在工程机械的利用，可以大大的提高工程机械的性能，使工程施工的过程变得更加简单方便。下面就对机电一体化对工程机械的几个改进方面作出说明。机电一体化的应用可以大大提高在作业完成时的精确度，微电子技术的进步大大的促进了机电一体化技术的发展，随着电子控制技术广泛应用，电子控制也逐渐应用到工程机械中，这样就保证了设备的精确性;机电一体化技术的应用，使得工程机械在使用过程中的耗能得以降低，并且生产效率有所提高，主要是因为随着技术的发展机械中的节能控制器可以大大提高攻城机械对燃料的利用率;加入机电一体化技术的工程机械具有了电子监控、自动报警和自己诊断故障的功能，这是因为在机械中添加了更多的电子监控和故障诊断系统之类的传感器，可以实时的监测到机械的运行状态;在安全保障问题上，是每个工程机械都在不断完善的问题，可以利用机电一体化技术对机械安装各类限制器，和实现无人驾驶。

4结语

总而言之，随着现在计算机网络信息的发展，微电子控制技术将被作为核心技术来使用在机电一体化技术中，可以提高改善该项技术的性能。机电一体化技术在工程机械中的应用已经进入到了大范围的使用阶段了，并且今后还可以有非常大的发展空间。

作者:白丹 单位:许昌学院

参考文献:

［1］郭宝生．机电一体化技术概况［J］．电子制作，2008(5):6～7．