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中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 18-0116-01
隨著社會不斷發展,科學技術廣泛運用到各個領域,機電一體化這個名詞不僅僅是理論,更被人們熟練運用到企業發展上。按照系統科學的觀點,機電一體化又可稱為機電一體化系統,它是集機械元件和電子元件為一體的復合系統。隨著機電一體化的迅速發展,它主要結合了光學、電子學、計算機技術、機械技術等領域知識,使整個機電一體化系統變得柔性化、智能化。更加合理、高效,它大幅度地推動了整個工業的生產。對社會的不斷進步具有深遠的意義。
一、機電一體化技術主要運用領域
(一)在數控機床中的應用。傳統數控機床及數控技術結構比較簡單,性能低,操作復雜笨拙,控制精度較差。然而經過40多年的發展,機電一體化的投入,除了解決了上述傳統數控技術的弊端更增添了其他的。先進的數控技術以信息為主導,其開發性設計即硬件體系結構和功能模塊具有標準性、兼容性、層次性,最大限度提高了其可操作性,大大提高了經濟效益。現代的數控技術充分結合現代科學技術,能實現多過程、多通道控制即一臺機床同時完成多個獨立加工任務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中去。系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。
(二)在計算機集成制造系統(CIMS)中的應用。機電一體化以其發展快適用范圍廣的特點深受各行各業的歡迎。機電一體化技術打破原有部門之間的界限,使各分散系統最優的結合,充分做好“物流”和“信息流”之間的關系,將生產線各個環節有機的結合,大大提高各種生產要素之間的連接作用,從而生產能力得到了很大的提高,使得各種生產要素充分發揮提高企業經濟效益。
(三)在現代機械制造中的應用。傳統的機械制造主要依賴于企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的,它著重考慮的是資源的有效利用,用低成本換取高效率,以機器代替人力,靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。然而,先進的機械制造業是以信息為主導,采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業,其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制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,使制造技術提高到新的高度。
二、機電一體化技術的發展趨勢
(一)智能化。機電一體化與傳統機械的主要區別在于技術是否智能化,即使機電一體化產品具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。如傳統的數控機床像個被動執行者,它只能按照事前規定好的程序去嚴格執行操作,而現代的只能數控機床,它被結合了人的思想與感知,它可以主動地對自己的環境和加工條件進行感知及分析,從而采取相應的措施。利用這種智能化產品,從而能夠大大減少人的腦力勞動。為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
(二)系統化。機電一體化可以看成為系統結構,它主要采用開放式和模式化的總線結構。這種系統結構的組態比較靈活,在任何情況下都可以剪裁和組合,從而達到各個子系統之間的協調控制和統一管理。其次,通過機電一體化的系統化結構信息的傳遞功能極強,它可以使遠程網絡更穩定。然而,隨著科技的不斷發展,相信機電一體化產品還會更加完善,人類會賦予它更人性的發展,從而想著生物系統化飛躍。
(三)模塊化。機電一體化的正向著模塊化發展。眾所周知機電一體化產品種類和生產廠家繁多,故研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而十分重要的工作。若能制作出一系列的標準件,則對后續的產品開發大大縮短了時間。由于產品的標準化和系列化,使得生產規模大大提高,非常有利于企業的發展。
(四)網絡化。網絡技術的興起和飛速發展對全球都是一次巨大的變革,它帶給人類一次巨大的飛躍,然而對機電一體化也具有重要的作用。網絡在人類的生活中越來越普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。因此,機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
(五)人性化。各類產品的生產都是為了方便于人類,故機電一體化向人性化是個必然的趨勢。機電一體化產品要求除了能夠達到人類最基本的使用需求外還需要考慮它的外觀結構包括形狀及顏色等從而使產品更接近生活,讓人們在使用過程中更自然,更便捷。
(六)微型化。機電一體化的新目標是向著微型化轉化。機電一體化的微型化又稱為微型機電一體化系統,國外對其幾何尺寸定義為一般不超過1cm3,并正向微米、納米級方向發展。微型機電一體化系統主要特點為具有體積小、耗能小、運動靈活等,由于微型化的特點,其可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故非常受生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域的歡迎。
(七)綠色化。人類生活的巨大改變離不開工業的發展,然而在我們個人感覺到物質豐富、生活舒適的同時資源卻在大批量減少、生態環境變得極具惡化,所以急需大量開發綠色產品。機電一體化產品的綠色化最根本目標為盡最大限度地減少對生態環境的破壞。故這就要求產品從設計、制造、使用和銷毀的整個生命周期中,達到符合環境保護和人類健康的要求,并使得資源的利用率提高。其產品的特點為低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。
三、結束語
隨著機電一體化技術的發展,大量的產品與裝置都在向著機電一體化發展,在優化整體的同時,提高了產品質量和生產效率,大大縮短開發新產品的生產準備周期,有利于加速科技成果向商品轉化,有利推動傳統產業發生深刻變革;同時,隨著新產品的研發及高精密等設備的發展,要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展,從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
參考文獻:
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社,2006.
近年來,機電一體化數控技術在煤礦機械設備中的應用越來越廣泛,特別是在我國礦物質需求量不斷上升的社會背景下,煤礦采礦事業不斷發展,由此推動了新型工業化技術的應用與廣泛推廣。由于機電一體化數控技術具有生產效率高及生產過程安全、技術水平高等特征。因此,這項技術在我國眾多的工業技術領域得到了廣泛的應用與實踐。在此基礎上,本文將圍繞機電一體化數控技術在煤礦機械中的實際應用情況進行論述研究。
關鍵詞:
機電一體化;數控技術;煤礦機械;應用
眾所周知,當前工業化技術正逐漸朝著集成化及智能化和自動化方向發展。因此,在新的技術背景下,出現了諸多新型的工業生產技術。比如,應用極為廣泛的機電一體化數控技術,這項技術以液壓技術及電子技術和機械技術為理論基礎,從而在煤礦機械操作運行過程中,能夠對不同設備的操作運行流程進行合理優化與控制,確保煤礦機械設備在運行過程中具有安全性、穩定性、可靠性。
1機電一體化數控技術在煤礦機械綜合運行過程中的應用分析
通過實踐研究發現,在煤礦采礦作業過程中,需要通過大型的電牽引采煤機等設備進行工作,但個別采礦企業的采煤機運行功率較大。因此,在牽引性能方面依然要優于傳統的液壓牽引技術方式,對此,機電一體化數控技術在大傾角煤層開采過程中使用較多。由于采用上述技術能夠大大優化電牽引采煤機械設備的工作性能,而且可以降低采礦作業的工作難度,減少作業任務量,從而使機械設備操作過程易于控制,設備靈敏度較高。同時,技術管理人員對相關設備的管理維護較為容易。因此,正是基于上述諸多應用優點,這一技術在我國煤礦機械設備中被大量使用。
2機電一體化數控技術在機械設備提升與運輸中的應用分析
提升與運輸作為煤礦作業過程中的兩大主要環節,采用機電一體化數控技術可大大提升機械設備的運行效率。通過利用機電一體化數控技術,可將其應用到礦井提升及帶式輸送機設備行進過程中,從而使機械設備實現全自動化運行與控制,由此優化了機械設備結構,使煤礦機械設備的運行穩定性與安全性大大提高。由于帶式輸送機在現代煤礦采掘運輸過程中具有重要作用,而且由于其具有良好的可靠性、較高的自動化程度、較大的傳輸運送量,因此目前這一技術一般在煤礦采礦中的長距離運輸與傳送中應用較為普遍。
3機電一體化數控技術在機械設備安全生產運行中的應用分析
煤礦機械設備運行過程具有很大的技術風險,因此從作業之前到作業過程中乃至整個作業結束,都需要采用先進的技術手段對機械設備的實時運行情況進行監測,從而保證其相關運行參數科學、準確,避免出現突發性故障,以此防范機械設備突然終止運行。因此,從這一要求來看,在煤礦機械設備運行作業過程中,采用機電一體化數控技術,可利用系統的自動化數據監測、收集分析與診斷功能,對煤礦礦井中的相關安全風險進行實時、全面監測。但是,這一系統在實際運行過程中具有嚴格的使用要求。比如,自動化監測系統必須全面保持貫通,而且要保證其在任何時段都能與礦井內、外的相關安全負責人取得聯系。這一技術采用智能化技術,通過智能控制手段,利用機電一體化數控技術,能夠確保其與系統主機內的數據庫相連接。因此,只需利用現代網絡技術及數據通信技術,就可將煤礦機械設備設置為同步運行模式,且系統采用專用數據通信接口,對礦井內、外的相關工作情況進行監測定位[1]。一旦發現礦井內工作設備及地質情況存在安全風險,系統就會自動啟動預警控制裝置,然后相關安全管理人員利用專業控制軟件就可對系統自動收集到的相關信息進行實時分析評估,從而使多項不同的操作功能融為一體。比如,機電一體化數控系統可集圖形打印及模型顯示和信息檢索、數據資料上傳、下載為一體,在保障礦井內作業的相關技術人員與機械設備安全順利工作方面發揮了重要作用。
4機電一體化數控技術在煤礦機械其它方面的應用分析
除此之外,機電一體化數控技術還在煤礦機械設備掘進過程中具有重要的應用價值。目前,我國煤礦采掘作業中所使用的電氣設備一般為礦用隔爆兼本質安全型開關箱以及礦用隔爆型壓扣控制按鈕、礦用本質安全型操作箱和隔爆照明燈、掘進機用隔爆型三相異步動機和GJC4低濃度甲烷傳感器等[2],因此在上述設備操作運行過程中,機電一體化控制技術在設備維護管理及性能優化和作業過程中發揮了巨大作用,特別是在礦井安全作業過程中,為相關作業人員提供了極大的便利。盡管其具有諸多應用優點,但在實踐研究過程中發現,這一技術在煤礦機械設備運行過程中也有應用缺點。比如,機電一體化數控系統的應用模式相對單一,因此為了不斷滿足機械設備安全運行及采礦技術不斷發展的要求,需在原有機電一體化數控技術基礎上開發更加人性化和具有良好人機交互功能的采礦作業機械設備[3];與此同時,相關企業需要不斷加大技術以及資金投入,通過技術創新和生產工藝改進,大力研發新的智能控制技術。通過不斷引進國外先進的采礦技術工藝,使其在地質勘察以及礦物選擇方面發揮應有的作用,大幅提升采礦作業的效率。除此之外,相關技術人員要以機電一體化數控技術為核心,提高整體作業人員的操作技術水平,通過開展教育培訓活動,從而大力優化機電一體化數控技術在煤礦機械設備運行中的流程,使這一技術在我國采礦作業方面體現更大強的技術優越性。
5結語
綜上所述,機電一體化技術是在我國機械加工制造技術及自動化控制技術不斷應用與發展基礎上形成的一種新型技術模式。隨著現階段我國煤礦采礦事業的不斷發展,礦物質的需求量在不斷上升,由此使機電一體化數控技術在煤礦機械設備運行過程中得到了廣泛的應用與實踐。盡管這項技術在實際采礦過程中有極為廣泛的應用,但是其在工作性能方面依然有待進一步提升,從而促進我國煤礦機械設備工作運行效率不斷提高。
參考文獻:
[1]蔣尊濤.機電一體化數控技術在煤礦機械中的應用[J].建材與裝飾,2016,02(02):221~222.
[2]楊許.機電一體化數控技術在煤礦機械中的應用[J].價值工程,2016,02(13):156~157.
關鍵詞:機電一體化技術;汽車設計;應用
隨著我國汽車行業的發展速度不斷加快,大大拓展了汽車設計中機電一體化技術的應用范圍,同時也大大提高了機電一體化技術的水平。穩定性、經濟性和安全性等是機電一體化技術具備的特征,通過對汽車設計中機電一體化的應用進行研究,不但可以將汽車的整體穩定性提升,同時可以為機電一體化技術質量提供保障,從而對我國汽車行業的發展具有重要的推動作用。
1在汽車設計中機電一體化技術存在的問題
1.1陳舊機電一體化技術設備
我國汽車機電一體化設計技術具有較晚的起步時間,這樣傳統手動汽車控制系統的設計無法使汽車用戶的實際需求得以滿足[1]。同一汽車廠對不同車型的設計標準和操作流程沒有統一的制定,這樣無法規范汽車機械零件的設計方法,從而使機電一體化技術出現一些問題,如不夠科學和規范以及無法安裝等,使人們對現代化汽車設計的基本要求無法滿足。這些問題的存在對汽車設計中機電一體化技術的提升和改進產生不利影響。由于汽車設計應用設備的落后性不但對大量的人力、物力和財力造成了浪費,同時使汽車設計中機電一體化技術的成本提升,從而對機電一體化產品的更新和機電一體化設計技術的創新造成阻礙。
1.2汽車設計理念的落后性
由于落后的機電一體化設計理念會大大降低汽車整體運行的性能和工作效率,這對汽車本身的設計方案造成一定的破壞,使汽車發生故障的次數增加,對創新和發展現代化機電一體化汽車設計技術造成影響[2]。另外由于汽車設計理念的落后性,無法有效的推廣新型機電一體化技術方法,無法為汽車良好的運轉性提供保障。在汽車實際運行中,傳統的汽車維修人員對創新汽車設計理念工作并不重視,這樣無法進一步推廣和使用機電一體化技術,對創新汽車設計方法和提升汽車運行的整體安全性造成影響。
1.3汽車機電一體化技術人員較低的綜合素質
由于不斷增加汽車需求量,使汽車行業缺乏相應的汽車實際人才,這樣在汽車行業中會使用一些非專科畢業的工作人員,從而對機電一體化技術的使用范圍無法提供保障。另外汽車設計具有復雜的程序和較高的技術含量,如果汽車汽車人員的專業技術不豐富,會在安全過程中忽視一些小的零部件,這對汽車運行中的穩定性無法保障。而且由于汽車機電一體化技術人員具有較低的綜合素質和專業素質,對安裝檢查汽車機電一體化技術設備造成影響。
2在汽車設計中完善機電一體化技術的措施
2.1將現代化機電一體化技術設備不斷更新
在設計汽車過程中,機電一體化技術人員應該對計算機應用軟件正確的使用,這樣可以對汽車工程領域中機械技術的改善具有重要的作用[3]。技術人員要對機電一體化技術設備不斷的改善,從而可以將汽車設計中處理信息的技術提升,而且要將汽車驅動技術和計算機集成技術等合理的應用到汽車的設計系統中。汽車設計中各個方案的執行是通過不斷創新機電一體化設計技術設備來完成的,這樣可以將汽車運行的整體功能性大大提升,使汽車電子系統與機電運行系統充分融合的目的得以實現。
2.2對傳統的汽車設計理論進行創新
在設計汽車過程中關鍵的技術主要是機電一體化技術,所以在完善汽車性能的過程中機電一體化技術的創新設計的作用是不可代替的,同時創新汽車設計程序和理念可以將汽車的整體性能大大提升。但是在這個過程中要對各個因素阻礙進行克服,造成這種現象的主要原因是人們出行的安全問題,如生命財產安全會受到汽車內部各個零部件運行質量的影響。因此要充分的融合汽車的微電子精算技術和設計機技術,不斷提升汽車的整體性能。只有在汽車設計中充分的應用汽車機電一體化技術,才能夠將汽車機電一體化的微電子技術水平不斷加強,從而可以進一步提升汽車的穩定性和安全性。
2.3將汽車設計人員的綜合素質不斷提升
智能化和功能化是目前汽車設計中機電一體化技術的主要發展方向,所以引進汽車機電一體化設計的人員不但要掌握較高的專業技術,同時其專業素質要符合要求[4]。同時要對新技術培訓和專業考核制度的力度不斷加強,這樣機電一體化設計人員可以將汽車整體的機構和運行系統的專業規范熟練的掌握,從而可以為汽車的運行質量提供保障。同時汽車設計人員應該將相應的理論和專業技術不斷完善,將微電子技術的應用范圍不斷推廣,這樣不但可以將技術人員的實踐操作能力提升,同時可以將汽車運行的整體水平大大提升。
3結論
由此可見,隨著在技術設計中機電一體化技術的應用力度不斷加強,消費者逐漸用更高的標準要求汽車的安全性和穩定性等。在汽車設計中應用機電一體化技術,對機械領域各個方面的發展都具有重要的推動作用。但是其也存在一些相應的問題,這需求汽車企業采取針對性的措施,將這些問題合理的解決,從而可以在汽車設計中更好的應用機電一體化技術,進而可以大大提升汽車設計水平。
參考文獻:
[1]張旭梅.機電一體化技術在汽車設計中的應用分析[J].低碳世界,2017,20(02):221-222.
[2]石開華.淺談機電一體化技術在汽車設計中的應用[J].科技視界,2016,15(05):128+144.
[3]袁滿祥.淺析機電一體化技術在汽車中的應用[J].科技創新與應用,2016,23(08):106-107.
關鍵詞:機電一體化 鋼鐵 智能化控制技術 分布式控制系統
1、機電一體化技術發展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合,其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展,其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎,如不斷發展的數控機床和機器人:而計算機網絡的迅速崛起,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。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
1.2 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數控機床上增加人機對話功能,設置智能I/O接口和智能工藝數據庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展,為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元: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,在產品開發設計時,可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。
1.4 網絡化
由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品,現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能,利用家庭網絡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,使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處,因此,機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。
1.5 人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人,如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要,機電一體化產品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環境相協調,使用這些產品,對人來說還是一種藝術享受,如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
2、機電一體化技術在鋼鐵企業中應用
在鋼鐵企業中,機電一體化系統是以微處理機為核心,把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來,采用組裝合并方式,為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件,增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面:
2.1 智能化控制技術(IC)
由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點,傳統的控制技術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。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等,智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面,如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼一連鑄一軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統(D CS)
分布式控制系統采用~ 臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。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。隨著測控技術的發展,分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制,而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能,成為~種測、控、管一體化的綜合系統。D CS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。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。
2.3 開放式控制系統(OCS)
開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著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,可以實現不同廠家產品的兼容和互換,且資源共享。開放控制系統通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,通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。
2.4 計算機集成制造系統(CJMS)
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。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化,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過程的統一管理,難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產,質優價廉,及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存,加速資金周轉,實現生產、經營、管理整體優化,關鍵就是加強管理,獲取必須的經濟效益,提高了企業的競爭力。
2.5 現場總線技術f F BT)
現場總線技術(F ie d Bus Technology)是連接設置在現場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。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4~20mA,DC直流傳輸)就能使更多的信息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。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表,如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化和現場就地控制站等的發展。
2.6 交流傳動技術
傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著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。由于交流傳動的優越性,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,使復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。現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可逆平滑調速。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。
參考文獻:
[1]林行辛. 鋼鐵工業自動化的進展與展望【JJ. 河北冶金,1998,(1)
摘要:由于我國逐漸成為世界制造業基地加上傳統企業面臨大規模的技術改造與設備更新,國內急需大量先進制造技術專業人才畢業生主要在各行政、企業、事業單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調試以及技術管理等工作。
關鍵詞:機電一體化;技術;前景
一、機電一體化
機電一體化,是應用電子信息(傳感器,計算機,控制)技術,是機械結構更柔性化技術化的學科。日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念,即結合應用機械技術和電子技術于一體。是機械(machanism)和電子技術(electronics)的合成詞。機電一體化系統的組成要素有:計算機,機械裝置,傳感器,執行裝置和動力源。按照控制形式可以分為:閉環系統,半閉環系統,開環控制。把人體作為一個機械系統的話,那么人的骨骼,四肢相當于機械裝置,人的神經系統相當于傳感器,血液內臟相當于動力源,肌肉相當于執行裝置,人的大腦相當于計算機。
1.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的后半部分結合在一起構成的一個新詞,意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認,我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術,是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用,機電一體化技術獲得前所未有的發展。
2.機電一體化技術
機電一體化技術,是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展,向機械工業領域迅猛滲透,機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上,綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術,從系統理論出發,根據系統功能目標和優化組織結構目標,以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎,對各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質運動,能量變換進行研究,使得整個系統有機結合與綜合集成,并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質的和能量的有規則運動,在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
3.機電一體化技術發展
3.1 數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎,如不斷發展的數控機床和機器人;而計算機網絡的迅速崛起,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。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。
3.2 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數控機床上增加人機對話功能,設置智能I/O接口和智能工藝數據庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。
3.3交流傳動技術
傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著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。
4.機電一體化技術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、智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持結構,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,為系統提供能量和動力以使系統正常運行。測試傳感部分(感知組成要素)對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測,并變成可識別的信號,傳輸給信息處理單元,經過分析、處理后產生相應的控制信息。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運行。執行機構(運動組成要素)根據控制及信息處理部分發出的指令,完成規定的動作和功能。
(2)機電一體化四大原則:
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、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。接口耦合:兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間,由于信息模式不同(數字量與模擬量,串行碼與并行碼,連續脈沖與序列脈沖等)無法直接傳遞和交換,必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間,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節之間可靠、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,使信息按規定的模式進行交換與傳遞。能量轉換:兩個需要進行傳輸和交換的環節之間,由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流,必須進行能量的轉換,能量的轉換包括執行器,驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。信息控制:在系統中,所謂智能組成要素的系統控制單元,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還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。運動傳遞:運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間,不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。
二、機電一體化專業就業前景
市場調研發現機電一體化專業是一個寬口徑專業,適應范圍很廣,學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外,還將參加各種技能培訓和國家職業資格證書考試,充分體現重視技能培養的特點。學生畢業后主要面向珠江三角洲各企業、公司,從事加工制造業,家電生產和售后服務,數控加工機床設備使用維護,物業自動化管理系統,機電產品設計、生產、改造、技術支持,以及機電設備的安裝、調試、維護、銷售、經營管理等等。機電一體化專業就業前景主要就業崗位:機電一體化設備的安裝、調試、維修、銷售及管理;普通機床的數控化改裝等。機電一體化專業就業前景次要就業崗位:機電一體化產品的設計、生產、改造、技術服務等。就業方向及相應業務規格:車間技術員、工藝員方向:①具有車間生產管理、組織協調能力。②具有加工工藝規程編制和工藝裝備設計的能力。③具有較強的讀圖、CAD繪圖、運用計算機辦公系統和文字處理能力。④具有機電一體化設備的調試和操作的初步能力。學生須獲得計算機一級考試合格證書、高校英語應用能力A級證書,建議獲得Auto-CAD證書、維修電工高級證書、數控高級證書。現代制造技術運用方向:①掌握現代制造軟件、機械CAD/CAM等知識。②具有較強的數控機床編程、操作、調試、維護等能力。③具有較強的機制工藝規程編制和工藝裝備設計能力。④具有初步的數控設備改造能力。學生須獲得計算機一級考試合格證書、高校英語應用能力A級證書,建議獲得Auto-CAD證書、維修電工高級證書、數控高級證書、Pro-E程序員證書。現代設備管理與維修方向:①具有工業企業現代設備管理與運行維護的能力。②具有常規設備的選型、安裝、調試與改造的能力。③具有機床電器控制和計算機控制運用的能力。④掌握機械CAD/CAM的基本知識。(作者單位:黃岡職業技術學院機電系)
參考文獻: