机电一体化与自动化精选(九篇)

第1篇：机电一体化与自动化范文

关键词：机电一体化 技术产品 制造技术 发展趋势

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-00144-02

1.机电一体化的基本概念

根据系统功能目标和优化组织目标。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展。由此而产生的功能系统

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。机电一体化是从系统的观点出发，合理配置与布局各功能单元，还将被赋予新的内容。并使整个系统最优化的系统工程技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，是综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值。具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。即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眼神，还能赋予许多新的功能。其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，但是发展到机电一体化后。“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面，其主要功能依然是代替和放大的体力，机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。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。因此，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术。

2.机电一体化的优越性

（1）显著提高设备的使用安全性。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，使用安全性和可靠性提高，机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。避免和减少人身和设备事故。能自动采取保护措施。（2）保证最佳的工作质量和产品的合格率。通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响。生产能力和工作质量提高，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，使得生产能力大大提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，同时。生产效率比普通机床提高5～6倍。（3）机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示。使得操作大大简化并且方便、简单，操作按钮和手柄数量显著减少。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，使用性能改善。系统可重复实现全部动作，高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序。实现自动最优化操作。（4）机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能。使其应用范围大为扩大，具有复合技术和复合功能，例如。满足用户需求的应变能力较强，能应用于不同的场合和不同领域，。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。具有复合功能并且适用面广。（5）机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。即可按指定的预定程序进行自动工作，使工作恢复正常，对于具有存储功能的机电一体化产品，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，然后根据不同的工作对象。调整和维护方便，机电一体化产品在安装调试时。只需给定一个代码信号输入，可以事先存入若干套不同的执行程序，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。

3.机电一体化产品的构成及特点

（1）机械系统。这部分是实现产品功能的基础，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求，机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。因此对机械结构提出了更高的要求。（2）动力系统。驱动执行机构工作以完成预定的主功能，机电一体化产品以电能利用为主。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能。动力系统包括电、液、气等动力源，包括电源、电动机及驱动电路等。（3）传感与检测系统。为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。（4）信息处理及控制系统。信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，机电一体化产品中。并对其进行相应的处理、运算和决策，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成，根据机电一体化产品的功能和性能要求，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。（5）执行机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构，其性能好坏决定着整个产品的性能。因而是机电一体化产品中最重要的组成部分，机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，执行机构是实现产品目的功能的直接执行者。共同完成所规定的目的功能。实现产品的主功能，。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

4.机电一体化的发展趋势

（1）智能化。使机电一体化产品具有与人完全相同的智能。机器人与数控机床的智能化就是重要应用，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，诚然。则是完全可能而又必要的，以求得到更高的控制目标，这里所说的”智能化”是对机器行为的描述。是不可能的，也是不必要的，模拟人类智能，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，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，人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视。使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。（2）模块化。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，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，这样。这需要制定各项标准，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。由于利益冲突，显然，模块化是一项重要而艰巨的工程。以及各种能完成典型操作的机械装置，以便各部件、单元的匹配和接口。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，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定。（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、教育义举人么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。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。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（home net）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 appliance system，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。（4）微型化。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），并向微米、纳米级发展，即超精密技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，微型化兴起于20世纪80年代末。它包括光刻技术和蚀刻技术两类，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。（5）绿色化。人们呼吁保护环境资源。资源利用率极高，另一方面，于是。工业的发达给人们生活带来了巨大变化，设计绿色的机电一体化产品。生态环境受到严重污染，绿色化是时代的趋势，具有远大的发展前途，对生态环境无害或危害极少。机电一体化产品的绿色化主要是指，符合特定的环境保护和人类健康的要求。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，资源减少。报废后能回收利用，生活舒适，回归自然；一方面，物质丰富，使用时不污染生态环境。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中。（6）系统化。许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的，表现是通信功能的大大加强。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化产品的最终使用对象是人。另一层是模仿生物机理，一层是，赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，系统可以灵活组态，特别是对家用机器人。其高层境界就是人机一体化，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。研制各种机电一体花产品，事实上，一般除RS232外。还有RS485、DCS人格化，进行任意剪裁和组合，系统化的表现特征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。

第2篇：机电一体化与自动化范文

【关键词】机电一体化；内容；发展；应用

机电一体化已成为具有自身体系飞速发展的新型学科，随着相关技术的不断发展，内容也不断更新。其基本特征是从系统的观点出发，综合运用机械技术、电力技术、电子技术、自动控制技术、微电子技术、计算机技术、光学技术、接口技术等群体技术，优化配置各功能单元，在保证多功能、高质量、高可靠性、低能耗上实现其特定功能和价值，使整个系统成为最优化的系统技术工程，从此工业生产由机械电气化迈入了以机电一体化为特征的发展新阶段。

1 机电一体化技术的概念和内容

机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是机械学Mechanics的前半部分和电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化技术含义是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机紧密集合并综合应用到实际中去的一门先进技术。构成机电一体化系统主要由：①结构组成、②动力组成、③运动组成、④感知组成、⑤职能组成等五大要素有机结合组成。构成机电一体化系统五大组成要素的内部及相互之间必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。机电一体化技术的内容主要有：①机械技术。②计算机与信息技术。③系统技术。④接口技术。⑤自动控制技术。⑥传感检测技术。⑦伺服传动技术。在机电一体化系统制造过程中，机械理论与工艺都借助于计算机辅助技术，人工智能与专家系统等形成新一代的机械制造技术。

2 机电一体化技术的发展趋势

2.1 机电一体化技术向着智能化发展。自动化就是设计时已按需要输入特定功能的程序，使用时只需要人们起动后就能定时或行程中自动感应信号就能自动完成整个加工或生产程序。

2.2 机电一体化技术向着智能化发展。智能化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。

2.3 机电一体化技术向着人性化发展。机电一体化产品要有完善的功能，色彩、造型等方面与环境也要协调，让人们在使用中感到更简单、更方便、更自然、更接近人们的生活习惯。所以类产品人性化是必然发展方向。

2.4 机电一体化技术向着数字化发展。微控制器和接口技术的发展为机电产品数字化奠定了基础，如不断发展的数控机床和机器人；计算机网络的迅速崛起也为数字化设计、控制技术和制造技术铺平了道路，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环保性、高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机对话界面。

2.5 机电一体化技术向着网络化发展。机电一体化产品必须朝网络化方向发展。网络技术的兴起普及和飞速发展，促使网络的各种远程控制和监视技术兴起实现。

2.6 机电一体化技术向着系统化发展。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。表现特征之二是通信功能的大大加强，一般有RS232、RS485、DCS人格化。

2.7 机电一体化技术向着绿色化发展。在物质极大丰富的同时也出现乱开乱伐资源和资源浪费的现象，带来了资源减少、生态环境恶化的严重后果。

2.8 机电一体化技术向着自源化发展。自源化是指机电一体化产品自身带有能源，运动的机电一体化产品在许多场合没有电源就无法使用电能，自带动力源具有独特的优越性。

2.9 机电一体化技术向着微型化发展。微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理器和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。它们具有耗能少、体积小、运动灵活，在生物医疗、信息等方面有很大的优势。

2.10 机电一体化技术向着模块化发展。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具有远大前途的工作。研制有集减速单元、变频调速电机一体的动力驱动单元；有视觉、有图像处理、有识别能一体化控制单元、有测距功能的机电一体控制单元等。

3 机电一体化技术的实际应用

机电一体化技术应用非常广泛，手机、电脑、家用电器、数控车床、网络技术、卫星技术等无处不在，其最典型的主要有：

3.1 机电一体化技术在人们日常生活中的应用。家用电器自动控制、高智能机器人、机械手等，这些都将按人们的意愿完成人们想要做的事和人们不能到达要完成的工作。

3.2 机电一体化技术在饮料行业中的应用。机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，使整条包装生产线的生产能力自动化控制水平有很大提高，竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。

3.3 机电一体化技术在现代机械制造业中的应用。先进的机械制造业是以高新技术人才为条件，以信息技术为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进高新制造技术和先进组织管理模式的全新机械制造业，其基本特征是信息化、网络化、虚拟化、智能化、全球化、环保协调化的绿色制造。

3.4 机电一体化技术在钢铁企业中的应用。① 计算机集成制造系统技术(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。 ② 现场总线技术(FBT)。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。③ 交流传动技术。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。因交流传动具有很大的优越性，电气传动技术中将以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到实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。④ 开放式控制系统技术。 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按统一标准设计的系统，就能实现不同厂家产品的兼容和互换，资源共享。⑤分布式控制系统技术(DCS)。分布式控制系统是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。

第3篇：机电一体化与自动化范文

【关键词】机电一体化技术应用发展

【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2012）06－0171－01

一 机电一体化技术内涵

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则称为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

二 机电一体化技术的作用与系统

机电一体化技术的最大作用是扩展新功能，增强柔性。首先，它是众多自动化技术中最重要的一种，如实现过程自动化（PA，即连续体自动化）、机械自动化（FA，即固体自动化）、办公自动化（OA，即信息自动化）等；其次，机电一体化技术又是按照用户个人的特殊需求来制造和提品的关键技术。一个机电一体化系统主要是由机械装置、执行装置、动力源、传感器、计算机这五个要素构成，如机器人就是一个十分典型的机电一体化系统。

三 机电一体化技术的应用

在人们的日常生活当中， 自动机械、信息处理设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、光学装置、智能家电、楼宇安全系统等机电一体化系统都离不开执行元件为其提供动力。而执行元件和电子控制装置之间是无法直接连接的，因此需要一个驱动部件。该驱动部件在电子控制装置的控制下，接收指令，进行能量转换，从而得到目标输出。电子控制驱动系统对于精密传动来说，需要在执行元件输出终端进行传动测量．如测量其位置、速度、加速度，同时将所测得的数据反馈给电子控制装置，让其进行比较，进行误差修正控制，最终实现精密传动。当有多个执行元件，其输出动作规律各不相同时，一方面要根据各执行元件工作情况来考虑其控制的方式，另一方面需要确定它们之间是否存在输出的联系。如果它们之间没有联系，可以让它们单独来工作，也可以通过构建PC机上位控制来统一管理。若工作联动内容经常变化，就应构建一个可以直接识别联动输出的软件，将联动输出写入软件当中，让其直接转化为控制程序，这样就能灵活地应对动作输出的需求。

四 机电一体化技术的发展

机电一体化的发展在20世纪60年代以前被称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械―电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施尤显重要。此外，光学也进人了机电一体化阶段，产生了“光机电一体化”的新领域。进入20世纪90年代以后，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，与半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支―微机电一体化。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

五 现电一体化技术的应用领域

机电一体化技术在数控机床方面的主要应用领域：

第一，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。

第二，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。

第三，智能化设计。系统能提供面向车间的编程技术和实现二维、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。

第四，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。

参考文献

［1］董金森、张小扬.论机电一体化技术［J］.有色金属加工，2009（1）

［2］虞付进、高职高专机电一体化专业建设与课程体系构建［J］.职业技术教育，2003（16）

第4篇：机电一体化与自动化范文

[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。

一、机电一体化的基本概念

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四）具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。

②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。

③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。

⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

二、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

第5篇：机电一体化与自动化范文

现代科学技术的发展极大地推动机械工业领域的技术改造与革命。在机械工业领域，由于微电子技术和计算机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”的发展阶段。迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并以蓬勃的生机向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

1 机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值, 并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术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。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体系。但是,发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还被赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说,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,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2 当前机电一体化技术主要的应用领域

2.1 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过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: 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；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；WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、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；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；能实现多过程、多通道控制；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。

2.2 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。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.3 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。

3 机电一体化的发展状况

第6篇：机电一体化与自动化范文

关键词：机电一体化；电子技术；自动控制；发展趋势

Abstract: in the field of mechanical engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development.

Keywords: mechanical and electrical integration; Electronic technology; Automatic control; Development trend

中图分类号：U415.6 文献标识码：A文章编号：

1、概要

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也己成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术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。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能加自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即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眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3 个阶段。20 世纪60 年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，己经开发的产品也无法大量推广。

20 世纪70 ~80 年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础这个时期的特点是：mechatronics 一词首先在日本被普遍接受，大约到20 世纪80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认，机电一体化技术和产品得到了极大发展，各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

20 世纪90 年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，进入深入发展时期。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角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。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，为机电一体化技术的发展开辟了广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

我国是从20 世纪80 年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863 计划”中。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时，充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，并取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。3、机电一体化的关键技术 机电一体化技术是一个技术群体的总称。其关键技术有：传感与检测技术信息处理技术、先进制造技术、伺服驱动技术、自动控制技术、系统总体技术等。 3.1传感与检测技术传感与检测技术关键元件就是传感器。传感器是整个机电一体化系统（或产品）的环境接口，是自动化、信息化以及智能化应用和发展的关键技术。传感器的水映了一个国家的科技发达程度，特别是新型高科技传感器的研究和开发世界各国都非常重视，比如多功能集成传感器、智能传感器、仿生传感器等。多功能集成传感器就是具有“一器多感”技术特点的传感器。智能传感器就是带有微处理器的，具有信息自我处理功能的传感器。仿生传感器就是模拟人的感觉器官的传感器，是机器人技术发展的核心。3.2信息处理技术信息处理技术包括信息的交换、传递、存储和处理，主要工具就是计算机。计算机及信息处理系统是整个系统（或产品）的信息处理中心，充分利用计算机超强的信息处理能力以及丰富的软件资源，增强了系统的功能，提高了系统的柔性、可靠性，使系统具有了一定的智能。3.3 先进制造技术先进制造技术是机电一体化发展的必然产物，是机电一体化技术的基础。先进制造技术保障系统（或产品）构造功能的最优化。先进制造技术采用具有柔性操作的先进制造设备：机械加工中心、机床、工业机器人等机电一体化产品，实行先进的组织管理，组成柔性制造单元和柔性制造系统，提高制造作业及制造系统的柔性和生产率，以满足机电一体化系统（或产品）的需要，满足社会发展的需要。 3.4 伺服驱动技术 伺服驱动技术是系统直接执行操作的技术，其目的是从动力学角度分析系统行为，保证系统整体运行的最优化。伺服驱动装置包括电动、气动、液压等各种类型，按照控制指令将电信号转换成流体能或机械能驱动运功机构，对整个系统的动态特性、控制质量和功能具有决定性的影响。 3.5自动控制技术自动控制技术是在自动控制原理的指导下，结合计算机技术对具体的控制装置和控制系统进行设计、仿真、调试，最终实现机电一体化系统的整体性能最优化20 世纪80 年代以来，如模糊控制，专家系统和人工神经元网络等人工智能控制技术，得到快速发展并被广泛应用。 3.6 系统总体技术系统总体技术包括系统的总体设计和接口技术，是用跨学科的思维能力来进行综合集成的技术。系统总体设计是以系统整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将系统整体分解成相互联系的若干功能单元，再对功能单元进行二次分解，最终确定一个可行的技术方案。接口技术的实质是机械技术和电子技术的具体应用，是各要素或子系统之间的联系条件。在某种意义上说，机电一体化系统设计归根结底就是接口设计。

4、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：4.1智能化智能化就是要求机电产品具有一定的智能，使其具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。如果人类社会的发展和进步体现在人脑的智能上，那么机电一体化的发展和进步就体现在其产品的智能上。智能化是机电一体化技术与传统自动化技术的主要区别之一，也是21 世纪机电一体化技术发展的主要方向。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和发展，为机电一体化技术的发展开辟了广阔天地。4.2 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。

4.3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，利用现场总线和局域网技术使家用电器网络化己成大势，家庭网络（h o menet ）就是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（compute , Integrated Appliancesystem , CIAS) , 使人们在家里享受科技带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。4.4 微型化微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电一体化（Micro Mechatronics）是机电一体化的一个重要分支，国外称其微型电子机械系统 (Micro Electro MechanicalSystems).它泛指几何尺寸不超过1cm 的机电一体化产品，并向着微米、纳米级发展。采用精细加工技术加工生产微机电一体化产品，其体积小、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。4.5集成化机电一体化的集成是从全局角度和系统目标出发，将总体功能分解成相互有机联系的若干子功能，再将系统分解成若干个功能单一的功能单元，然后通过软、硬件将各个功能单元有机地联系起来，使其性能最优功能最强。集成是机电一体化发展的内在动力，它是一种创新性的过程，正是由于这种创新性，将机、电、信息、控制等各种相关技术有机结合，实现系统整体最优，促使机电一体化领域的不断拓展。4.6 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。

4.7 人性化

机电一体化产品的使用对象和服务对象都是人。所以对于未来的机电一体化产品，一方面必须加强它们与生命机体的相似性，给产品赋予人的智能、情感和人性；另一方面充分协调产品与人和环境的关系，使产品更关注人的生理、心理特性和极限，更适宜人的使用与操作。 4.8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。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。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服废后能回收利用。

5、结束语

第7篇：机电一体化与自动化范文

【关键词】机电一体化；电力系统；发展前景

引言

机电一体化是高等院校开设的一门工科专业，专业基础是机械制造，机械制图，电子技术、工业用微型计算机、传感与检测技术、机械工程控制基础等，随着社会经济竞争越来越激烈社会上需要机电一体化专业人才越来越多。可以说现代生活中我们用到的电气设备都是机电一体化的产物。国家对机电一体化人才的培养也越来越重视。在电能方面我国一直处于低水平阶段，很多地方都有电能不足的现象，随着经济的发展，人们对电能质量与数量的需求越来越大。电气设备的运用大大提高了电力系统的效率，无论在电能的产生，输送，分配，还是使用上都将朝着机械化，智能化，数字化，集成化发展。电力系统中机电一体化的应用也将越来越多。

1、电力系统电气设备是机电一体化的产物

电力系统中的设备主要有将机械能转化为电能的发电机，将发电机输出电压进行调整的变压器，接受和分配电能的高低电压配电装置，用来输送电能的电缆，作为厂用拖动设备的电动机，进行无功补偿的无功补偿器等。而这些设备以及电力系统中的各种起保护作用的装置（各种继电器，无功补偿装置）的设计，制造都与机电一体化紧密相连，可以说这些电气设备都是机电一体化的产物。

2、机电一体化在电力系统的控制中起主导作用

电力系统是覆盖的区域非常广阔，在统一分配，调度，协调运行时需要考虑各个方面有很大的难度，电力系统中发电站、变电站、输配电网络、用户等方面都在不同程度上用到了自动控制，如：生产过程的自动检测、网络信息的自动传输、电网调度的自动调节、系统和元件的自动安全保护等。电力系统的自动控制的运用主要就是为了保证供电的稳定和安全，保证电力系统运行的安全可靠，提高经济效益。

2.1电力系统信息自动传输系统

发电厂，变电站，配电所，调度中心之间的信息传递是否及时准确关系到整个电力系统安危，做好对电能生产传递过程中电力系统各个环节的测量，调节，保护，控制，调度工作对保证电力用户获得安全，经济优质的电能起着决定性作用。而电力系统信息传输系统使得电力系统中信息的相互传输，交流沟通实现了控制的自动化，智能化。大大提高了电力系统的运行效率，更好的保障了电能质量。

2.2电力系统反事故自动装置

反事故自动装置也就是一种事故预警装置，它可以在电力系统的事故危及系统和电气设备的运行时发出预警，以避免重大事故的发生。这种反事故装置大概可分为两类，一种作用于事故发生后，一种可以防止事故发生。前者主要运用各种继电器在事故发生后可以迅速反应，准确找出故障点，并切除故障设备，以保证电力系统的安全稳定。后者运用系统安全保护装置来维持电力系统地稳定，在系统受到干扰后自动恢复到原来的稳定状态，避免电压震荡，崩溃，发电机组失去同步等事故。

2.3电力系统供电系统自动化

电力系统供电系统自动化主要作用是电力分配，电能从发电厂输出后应该往哪个区域供应，供应多少，这都需要对各个区域进行实时监控。供电系统的自动化是为了使人们的生活更加方便，电力系统的管理更加的简单，实现智能化的无人值班式的自动化，提高工作效率

3、机电一体化在电力系统的保护系统中的应用

电力系统中存在着很多保护装置，而这些保护装置的正常运作是与机电一体化分不开的。电力系统中涉及到的保护主要有电网电流保护，微机继电保护，变电站综合自动化保护，输电线路纵联保护，自动重合闸，发电机保护，电力变压器保护，母线保护等等。而要实现这些保护，最主要的电气元件就是各种继电器。继电器在电力系统地保护中的主要作用是消除和减少发生电力事故的可能性，并在事故发生时快速的有选择性的切除故障原件，在电力系统的保护系统中机电一体化中的电气自动化起到了决定性的作用。

4、机电一体化在配电过程中的应用

机电一体化在电力系统中通信，保护，控制方面所起的作用贯穿于发电，配电，输电，用电之中下面以配电站为例来探讨。

4.1保护的功能类型

变配电所是电力系统中的重要组成部分，其中容纳了各种电器装置，这些电气装置的对整个电力系统的正常安全运转有着决定性作用，对这些电气设备的保护就显得非常重要而机电一体化的应用恰好可以用来实现这些保护，主要就是对变电所的线路，电容器，变压器等进行适当的保护，除了这些设备的保护之外，还有过电压保护，过电流保护等，保护功能是机电一体化在变配电所中的重要功能。

4.2通信功能

通信功能就是实现与上级站的信息交流和沟通，将变配电所的各个电气设备的运行情况，各种异常故障数据资源资料等上报。通信功能并不仅仅是实现对各中数据的上报，它还有对临近的站点的数据资料的转发，实现各个站点之间的信息互通，通讯功能是使得各个站点之间实现信息传递实现对整个系统有效控制，能够及时获取异常数据，及时发现设备的故障，迅速解决问题，保证电力系统的安全稳定。

5、机电一体化在电力系统中的应用前景

电力系统在现代社会所起的作用越来越重要，它关系到了社会生活的各个方面，从日常生活，到国家国民经济，社会大大小小的企业对电力系统的依赖性越来越高。随着科学技术的发展，机电一体化技术的发展也是一日千里，机电一体化在电力系统中的应用也越来越成熟，为电力系统的发展带来了更多的可能。在未来电力系统应用机电一体化的方面将会越来越多，电力系统也将朝着自动化，智能化方向发展。

6、结语

机电一体化的应用越来越广泛，而在电力系统中，不论是电气设备的控制，信息的传播，还是电力系统的保护，都充分利用了机电一体化的知识。可以说有了机电一体化现在的发展，才有了电力系统如今的状态，在未来，随着科技的发展机电一体化在电力系统中的应用将越来越多，而电力系统的发展也将越来越成熟。

参考文献

[1]任杰.电气自动化在电力系统中的运用浅谈[J].理论研究，2012（3）.

[2]孙华.电气自动化在电力系统中的应用[J].神州，2012（2）.

[3]吴俊勇.电力系统分析.北京：北京交通大学出版社，2012.

[4]邵玉槐.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2008.

第8篇：机电一体化与自动化范文

关键词：机电一体化；应用；分析 ；

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术，合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术，它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化技术的应用

（一）机电一体化技术在钢铁企业中的应用

1、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。

2、现场总线技术（FBT） 现场总线技术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。

3、交流传动技术 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。

4、开放式控制系统 “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。

（二）机电一体化技术在汽车行业中的应用

1、通过微机控制发电机系统：控制发电机单元的核心部位是利用微处理器设计的发动机集成大规模电路，通过各个传感器接受电压模拟信号传输至发电机单元，信号模拟利用数字模拟直接转变为信号数字。将这些信息都作为重要基础，在控制发电机单元对燃料空气比例，点火时间，循环排气效率实施最好的计算，将最终的计算结果当做喷射阀燃料控制与点火设备的驱动信息进行输出，用来对空气与燃料质量之间的比例实施控制。当燃料与空气的比例增加时，燃料十分稀薄，点火就会非常困难，反之比例减少时，打火就会容易很多。

2、汽车雷达系统：在我们日常生活中，经常会找停车位，进行倒车，在汽车正常行驶速度下或者倒车减速时对于前后方距离的观察，检测是否有障碍物体，在有障碍物的情况下就会发出自动报警，进一步提醒司机发生交通意外，这是用到了机电一体化技术中的激光测距雷达系统，方便了我们的日常生活。

3、行车制动系统：为了使汽车在正常行驶的速度下直接降为直接停车，保证汽车行驶的安全性，在我们的汽车上基本都安装有行车制动器，在早些时候一般都是汽车后轮上装有制动器，但是随着汽车质量和行车速度的提高，仅仅靠后轮停车制动根本不能满足刹车制动的需要，这样才在前轮上也安装了行车制动器，运用了机电一体化技术，更为有效的防止了交通事故的发生。

（三）机电一体化技术在现代煤矿生产中的应用

1、机电一体化技术在采煤机械设备方面的应用：现代煤矿采煤机械设备方面，电牵引采煤机是机电一体化技术应用的典范。由于该机械设备应用了机电一体化技术，其具备了传统液压型牵引采煤机无法具备的特点和优势，例如其牵引特性极佳，采煤机在前进的同时为其提供强大的牵引力，在下滑的同时能自行发电制动，在大倾角煤层中也是应用自如。传统的液压型牵引采煤机必须配备防滑装置，而电牵引采煤机则是采用的制动器，技术在倾角高达40到50度的煤层也能应用自如。而这一切的优势，归根结底源于机电一体化技术的有效应用。

2、机电一体化技术在提升机械设备方面的应用：在现代煤矿提升机械设备方面，对机电一体化技术的应用效果最佳的就属矿井提升机，该提升机已经实现全数字化的交直流，其中内装式的提升机应用效果最佳，不仅把驱动和滚筒进行了有机整合，对机械设备的结构进行了有效的简化，还成为集计算机信息、自控、电力电子等电子信息技术为一体的煤矿提升机电设备。

二、机电一体化技术的发展趋势

（一）智能化 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。

（二）数字化 微控制器和接口技术的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。

（三）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、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。

（四）网络化 网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。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。

（五）自源化 自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。

（六）人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。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，对人来说更自然，更接近生活习惯。

第9篇：机电一体化与自动化范文

关键词：机电一体化；机械制造；现状；发展趋势

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机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，使机械工业的技术结构、产品结构、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”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

三、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，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。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：1.智能化智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化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之一。

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、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情3.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。

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1cm3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、信息等方面具有无可比拟的优势。

5.环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。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。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。

综上所述，机电一体化和机械制造的出现不是孤立的，它是许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和产物。当然，与机电一体化和机械制造业相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，他们的发展前景也将越来越光明。

参考文献：