论文部分内容阅读
摘 要 随着科技的发展，工业生产的旧模式“机械电气化”已不能满足现代工业的需求了。为了适应工业控制的需求出现了机电一体化，使工业领域发生了一次技术改革，而高新技术的应用，使机电一体化技术有了质的飞跃，进入了自动控制的高层领域。
关键词 机电一体化；系统结构；特点；应用
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0020-01
随着微电子技术和自动控制技术的迅速发展，出现了在传统的机械控制基础之上，引入微电子技术和自动化技术，实现了机械部分和电子部分的有机结合，从而形成一个新的学科领域——机电一体化。机电一体化技术的产生，是对传统机械工业的一次革命，为机械产品注入了新的内涵，其技术上的先进性、创新性和可靠性满足了人们在生产生活中的需要。机电一体化技术的产品涉及的领域有日常生活、工业生产、军工业、航空航天等，非常广泛。随着与之相关的各学科的发展，机电一体化技术将具有更加广阔的发展空间。
在现在的工业当中，机电一体化系统的核心就是微处理器，并与工控装置、显示装置、通讯装置、电工电子装置等组装在一起，来实现对于精度、质量和可靠性的保障。而对于机电设备来说，使机电设备更加小型化、轻量化，使控制过程更具智能化、高速化、精准化和系统化，是机电设备发展的必然趋势。從而产品更具有灵活性和适应性。机电一体化技术在现在工业中的应用很广泛，其主要表现如下。
1 智能化控制系统
智能化控制系统，其控制系统的核心是自动化控制智能化，具有高速化、连续化的特点，使机电一体化产品具有“思维”，是控制理论发展的必然产物，主要用来解决比较复杂控制系统的问题。使机电设备有了一定的人的行为。例如：产品自动装配控制系统、智能机器人控制系统、生产自动化控制系统等。主要的智能技术包括数字模拟量控制、智能网络控制、数据自动处理、故障自我诊断控制等。当今世界上，比较先进的智能控制主要针对整个生产过程的自动化，包括整个操作工艺流程的控制、整个系统的故障诊断、处理并优化过程操作异常等，解决了传统控制技术的不够完备和不够精度带来的一系列问题。
2 分布式控制系统
分布式控制系统是由一台中央控制系统计算机指挥若干单元计算机或智能控制单元，来实现对生产过程的监控、操作、管理，优化生产制造过程的控制系统，其中包括数据获取控制系统、计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统等。而且系统中存在保护功能，使系统的安全性、可靠性更强。分布式控制系统的特点是功能更强、具有更高的安全性，其优点远比集中控制系统，是现在的大型机电一体化系统的重要组成部分。
3 开放式控制系统
开放式控制系统，是基于市场对制造系统具有适应中小批量生产、良好的柔性、多功能的特点，并结合计算机技术的发展，所出现的一种新的结构体系。开放式控制系统具有标准的信息交换规程，具有互联的工业通信网络，具有软件的扩展等特点。通过开放式控制系统，可使不同的厂家的产品具有可互换性和兼容性，顾客可以在不同厂家的产品中进行选择。开放式控制系统同时提供了标准的通信协议。在工业中有利于实现分布式控制系统的构建。基于开放式控制系统的特点，使产品的选择性更广，销售透明化，并利于网络化管理。
4 计算机集成制造控制系统
计算机集成制造控制系统，是在通信信息技术发展到一定程度，对生产的全局进行统一控制的前提下形成的一种新的制造系统。在工业生产中，原有的单项自动化生产，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，形成了“自动化孤岛”，在现在的工业当中不能满足生产的需求。单一的自动控制系统和制造企业管理信息系统，不能实现对于产品的生产、管理、销售的统一控制，而计算机集成制造控制系统，实现了产品从生产中的加工需求到市场销售信息处理的统一，形成了完善的全局产品数据模型及数据管理。
5 现场总线控制系统
由于传统的控制结构缺欠，所以迫切需要一种新型系统体系结构来满足综合自动化控制，在近年来随着工业自动化控制的迅速发展，出现了一种现场智能仪表与上位机和其他智能仪表之间进行串行的工业控制系统数据总线—现场总线。它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。智能仪表得到现场信息后，置入微处理器，经过变换和运算得到结果，再传递给执行调节器，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的特点：数字化；分布式；开放性；双向串行输出；互操作性；节省布局空间；智能自我诊断。
由于现场总线一系列的优点，使其更加利于实现远程控制中的数据的传输和处理、现场仪表的检测等，因此受到更多厂家的青睐。
6 交流传动技术
交流传动技术，是一门综合技术，其本质是牵引电动机采用了交流异步电动机，因此出现了一系列的优点。由于交流传动技术的成熟和优越性，数字技术的发展，使复杂的矢量控制得以实现，从而使交流传动技术控制的电动机，从性能有了突飞猛进的提高。电气传动技术将逐步的由交流传动取代直流传动。交流传动与直流传动相比较其优点：构造简单，转速高，可靠性高，维修简便；功率大，牵引力大，可以发挥较高的输出功率；粘着性能好；简化了主电路；动力性能和制动性能较好；效率高，利用率高，使用灵活性强。
目前数控机床、大功率提升机和重型机械牵引系统中使用的高动态性能的矢量控制变频器，使交流传动技术已达到或超过了直流传动技术。由于交流传动技术的优越性，使交流传动技术在当今工业中占的比重越来越大。
总之，机电一体化技术从产生之初到现在，一方面从性能上和市场竞争力上有了极大地提高，提高了产品的可靠性；另一方面提高了产品的适应性，使人类的活动空间在不断扩大，从原来的生活生产向太空探索发展。尤其在现在的工业当中体现的更加透彻，使工业生产向着高速化、精准化、智能化、高性能化、系统化方向发展，提高了产品的质量和精度，并有益于实现无人控制的全自动控制。
参考文献
[1]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996（4）.
[2]王俊普.智能控制[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1996.
[3]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.
[4]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006.
关键词 机电一体化；系统结构；特点；应用
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0020-01
随着微电子技术和自动控制技术的迅速发展，出现了在传统的机械控制基础之上，引入微电子技术和自动化技术，实现了机械部分和电子部分的有机结合，从而形成一个新的学科领域——机电一体化。机电一体化技术的产生，是对传统机械工业的一次革命，为机械产品注入了新的内涵，其技术上的先进性、创新性和可靠性满足了人们在生产生活中的需要。机电一体化技术的产品涉及的领域有日常生活、工业生产、军工业、航空航天等，非常广泛。随着与之相关的各学科的发展，机电一体化技术将具有更加广阔的发展空间。
在现在的工业当中，机电一体化系统的核心就是微处理器，并与工控装置、显示装置、通讯装置、电工电子装置等组装在一起，来实现对于精度、质量和可靠性的保障。而对于机电设备来说，使机电设备更加小型化、轻量化，使控制过程更具智能化、高速化、精准化和系统化，是机电设备发展的必然趋势。從而产品更具有灵活性和适应性。机电一体化技术在现在工业中的应用很广泛，其主要表现如下。
1 智能化控制系统
智能化控制系统，其控制系统的核心是自动化控制智能化，具有高速化、连续化的特点，使机电一体化产品具有“思维”，是控制理论发展的必然产物，主要用来解决比较复杂控制系统的问题。使机电设备有了一定的人的行为。例如：产品自动装配控制系统、智能机器人控制系统、生产自动化控制系统等。主要的智能技术包括数字模拟量控制、智能网络控制、数据自动处理、故障自我诊断控制等。当今世界上，比较先进的智能控制主要针对整个生产过程的自动化，包括整个操作工艺流程的控制、整个系统的故障诊断、处理并优化过程操作异常等，解决了传统控制技术的不够完备和不够精度带来的一系列问题。
2 分布式控制系统
分布式控制系统是由一台中央控制系统计算机指挥若干单元计算机或智能控制单元，来实现对生产过程的监控、操作、管理，优化生产制造过程的控制系统，其中包括数据获取控制系统、计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统等。而且系统中存在保护功能，使系统的安全性、可靠性更强。分布式控制系统的特点是功能更强、具有更高的安全性，其优点远比集中控制系统，是现在的大型机电一体化系统的重要组成部分。
3 开放式控制系统
开放式控制系统，是基于市场对制造系统具有适应中小批量生产、良好的柔性、多功能的特点，并结合计算机技术的发展，所出现的一种新的结构体系。开放式控制系统具有标准的信息交换规程，具有互联的工业通信网络，具有软件的扩展等特点。通过开放式控制系统，可使不同的厂家的产品具有可互换性和兼容性，顾客可以在不同厂家的产品中进行选择。开放式控制系统同时提供了标准的通信协议。在工业中有利于实现分布式控制系统的构建。基于开放式控制系统的特点，使产品的选择性更广，销售透明化，并利于网络化管理。
4 计算机集成制造控制系统
计算机集成制造控制系统，是在通信信息技术发展到一定程度，对生产的全局进行统一控制的前提下形成的一种新的制造系统。在工业生产中，原有的单项自动化生产，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，形成了“自动化孤岛”，在现在的工业当中不能满足生产的需求。单一的自动控制系统和制造企业管理信息系统，不能实现对于产品的生产、管理、销售的统一控制，而计算机集成制造控制系统，实现了产品从生产中的加工需求到市场销售信息处理的统一，形成了完善的全局产品数据模型及数据管理。
5 现场总线控制系统
由于传统的控制结构缺欠，所以迫切需要一种新型系统体系结构来满足综合自动化控制，在近年来随着工业自动化控制的迅速发展，出现了一种现场智能仪表与上位机和其他智能仪表之间进行串行的工业控制系统数据总线—现场总线。它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。智能仪表得到现场信息后，置入微处理器，经过变换和运算得到结果，再传递给执行调节器，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的特点：数字化；分布式；开放性；双向串行输出；互操作性；节省布局空间；智能自我诊断。
由于现场总线一系列的优点，使其更加利于实现远程控制中的数据的传输和处理、现场仪表的检测等，因此受到更多厂家的青睐。
6 交流传动技术
交流传动技术，是一门综合技术，其本质是牵引电动机采用了交流异步电动机，因此出现了一系列的优点。由于交流传动技术的成熟和优越性，数字技术的发展，使复杂的矢量控制得以实现，从而使交流传动技术控制的电动机，从性能有了突飞猛进的提高。电气传动技术将逐步的由交流传动取代直流传动。交流传动与直流传动相比较其优点：构造简单，转速高，可靠性高，维修简便；功率大，牵引力大，可以发挥较高的输出功率；粘着性能好；简化了主电路；动力性能和制动性能较好；效率高，利用率高，使用灵活性强。
目前数控机床、大功率提升机和重型机械牵引系统中使用的高动态性能的矢量控制变频器，使交流传动技术已达到或超过了直流传动技术。由于交流传动技术的优越性，使交流传动技术在当今工业中占的比重越来越大。
总之，机电一体化技术从产生之初到现在，一方面从性能上和市场竞争力上有了极大地提高，提高了产品的可靠性；另一方面提高了产品的适应性，使人类的活动空间在不断扩大，从原来的生活生产向太空探索发展。尤其在现在的工业当中体现的更加透彻，使工业生产向着高速化、精准化、智能化、高性能化、系统化方向发展，提高了产品的质量和精度，并有益于实现无人控制的全自动控制。
参考文献
[1]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996（4）.
[2]王俊普.智能控制[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1996.
[3]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.
[4]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006.