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【摘 要】 本文主要對机电一体化技术在钢铁工业中的应用进行分析，从机电一体化技术的特点入手展开分析，并对机电一体化技术的一个发展趋势进行分析。
【关键词】 机电一体化技术;钢铁工业;应用
一、机电一体化技术的基本特征
机电一体化技术的特征是：把传统机械、计算机技术、信息科学、微电子在空间和功能上有机地结合起来，成为一个整体，同时共同参与与相互协调，致使可以改善现有的机器与组合体的机能，甚至赋予其全新的功能。随着相关技术的快速发展，传统机械产业发展的必然趋势是机电一体化技术。
因为很多机械设备还具有液压传动系统，所以，使用的是液压、电子器件与机械一体化技术的产物，就是机电液一体化系统，这是对机电一体化技术领域的进一步延伸和拓展。
机电一体化包含“技术”与“产品”两个方面，是基于以上几项技术有机结合的一种综合技术，并不是简单地将新兴微电子技术、传统机械技术与其它新技术结合起来。机械工程由纯粹机械技术发展到机械电气化，还是在传统机械的范畴内，其主要用途依然是起放大与代替的作用。然而如今发展到机电一体化技术后，产品中的微电子装置除了能够代替原有某些机械部件的功能外，还给予很多新的功能，如自动显示记录、自动处理信息、自动检测相关数据、自动调节和控制有关参数与设备、安全保护和自动诊断故障等，就是机电一体化产品不但是人的肢体和手的延伸，而且是人的头脑和感官的延伸，是一个能完成一定功能、具有一定智能的综合体，这也是机械电气化和机电一体化在功能上的根本区别。
二、机电一体化的核心技术
（一）机械技术
是机电一体化的基础，机械技术的关键在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现材料上、性能上、结构上变更，符合缩小体积、减小重量、提高刚度、提高精度与完善性能要求。
（二）系统技术
就是以整体概念组织应用各种有关技术，从系统目标与全局角度出发，将总体分解成相互关联的几个功能单元，系统技术中一个重要方面是接口技术，是实现系统各部分有机连接的保障。
（三）自动控制技术
其范围较广，在理论控制指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包含如速度控制、高精度定位控制、自诊断校正、自适应控制、再现、检索、补偿等。
（四）计算机和信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断和决策、专家系统技术、神经网络技术、人工智能技术都是计算机信息处理技术。
（五）伺服传动技术
包含气动、液压、电动等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换部件和装置，对系统的动态性能、控制功能与质量有决定性的影响。
（六）传感检测技术
是系统的感受器官，是实现自动调节、自动控制的重要环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。
三、机电一体化技术在钢铁工业中的应用
（一）计算机集成制造系统
钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产治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治理，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、治理整体优化，关键就是加强治理，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。国内钢铁行业也在加紧建设CIMS，如攀钢目前正在建设自己的CIMS系统（三期建设），结构如图1所示。由于现代钢铁企业希望能用少量人力、物力、财力开发出一个灵活方便、易于扩展、易于用户使用的CIMS。低成本局部CIMS和分散CIMS是满足这一客观需要的发展途径。
图1 攀钢CIMS系统结构简图
（二）现场总线技术
现场总线技术（Fied Bus Technology）是连接在现场设置的仪表和设置在控制室内的控制设备之间的双向、数字式、多站通信链路。采取现场总线技术替代现行的信号传输技术（如4～20mA，DC直流传偷）就能使许多的信息在更高一级的控制系统与智能化现场仪表装置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%或很多的现场信号连接导线。现场总线的引入造成DCS的改革与围绕开放自动化系统的新一代现场总线化仪表，如智能执行器、智能变送器、现场总线化PLC（Programmable Logic Controlleij）、现场就地控制站与现场总线化检测仪表等的发展。
（三）交流传动技术
随着微电子技术与电力电子技术的发展，交流调速技术的发展极其快速。因为交流传动的优越性，在不久的将来电气传动技术由交流传动全面替代直流传动，数字技术的发展，致使实现复杂的矢量控制技术实用化，交流调速系统的调速性能已满足与超过直流调速水平。在轧钢生产中交流传动系统一出现就受到广大用户的欢迎，不断扩大应用。
（四）开放式控制系统（OCS）
开放控制系统（Open Control System）是当前计算机技术发展所引入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支持与共识，根据此标准设计的系统，能够实现不同厂家产品的互换与兼容，并且资源共享通过工业通信网络开放控制系统，致使管理计算机、各类控制设备互联，实现决策、经营、管理和控制的集成，经过现场总线使控制室的控制设备和现场仪表互联，实现控制和测量一体化。
（五）分布式控制系统（DCS） 分布式控制系統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。
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。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。
（六）机电一体化测量
生产过程中的检测通常都是使用在测量地装设传感器的方法来进行。很多需要采集的参数，如化学物理成分、理化指标、产品的尺寸等，很多都要采样、制样、传送，然后再进行测量与数据处理，过去都是使用半在线或离线形式来完成，测量结果具有一定的滞后性。所以，发展在线进行的机电一体化测量（Mechan-tronics Measure，MTM）常常是解决问题的方法。机电一体化测量不但涉及到电气与机械问题，并且也包含了人工智能技术、非电量电测技术、计算技术、工艺设备、工艺理论、图象处理等很多学科。它可以同时完成过去应多次进行测量才可以完成的问题，成为检测及其仪表的一门新兴产业。
四、机电一体化技术的发展方向
（一）网络化
自网络技术问世以来，其发展速度迅速，给世界带来了很大的变革，并且也促进了机电一体化技术的飞速发展。网络的普及使基于网络的各种监视技术与远程控制成为可能，工业与现场总线以太网技术实现了现场控制的网络化。当前，机电一体化设备很多都是具有以太网接口，能够直接完成和控制人员的人机交互的工作，来实现对机电一体化设备的远程控制;同时通过因特网与企业的主干网实现企业间的网络化，达到信息的实时传输。
（二）绿色化
资源、环境、人口是当今人类社会面临的3大难题。以前社会的快速发展是以牺牲环境为代价的，导致了现在资源减少、生态环境恶化的负面效应，再沿用以前的发展模式，地球资源、环境很难为继。最高限度地利用废弃物与最有效地利用资源，是目前世界解决环境问题的根本。所以今后的机电一体化产品应该是一种低能耗、高性能、低污染、高原料利用率、对环境良好与能回收的智能化机械产品，也是一种可以符合可持续发展的绿色产品。
（三）微型化
微机电系统是微机电一体化产品的一个重要应用分支。微机电系统高度融合了微电子技术、软件技术与微机械技术，这些最新技术的应用使一体化产品能耗低、体积小、灵活运动，能进入普通机械不能进入的空间，同时易于进行精细操作，所以在生物医学、航空航天、信息技术等尖端领域，都有很大的应用空间。
（四）模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。因为机电一体化产品种类和生产厂家很多，开发与研制具有标准动力接口、环境接口、机械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、识别与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。进而防止利益的冲突，同时能使之系列化、标准化。
（五）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。
五、结束语
大力发展机电一体化技术在钢铁工业中的应用，可以大大提高我国传统设备效能，从而提高其国内、国际竞争能力。对于改变整个钢铁工业面貌起着重要作用。
参考文献：
[1]李景涛，韩英.机电一体化技术及其应用研究[J].机械管理开发，2010（25）.
[2]徐明灿.浅谈机电一体化技术在钢铁工业中的应用[J].商情（财经研究），2008（05）.
【关键词】 机电一体化技术;钢铁工业;应用
一、机电一体化技术的基本特征
机电一体化技术的特征是：把传统机械、计算机技术、信息科学、微电子在空间和功能上有机地结合起来，成为一个整体，同时共同参与与相互协调，致使可以改善现有的机器与组合体的机能，甚至赋予其全新的功能。随着相关技术的快速发展，传统机械产业发展的必然趋势是机电一体化技术。
因为很多机械设备还具有液压传动系统，所以，使用的是液压、电子器件与机械一体化技术的产物，就是机电液一体化系统，这是对机电一体化技术领域的进一步延伸和拓展。
机电一体化包含“技术”与“产品”两个方面，是基于以上几项技术有机结合的一种综合技术，并不是简单地将新兴微电子技术、传统机械技术与其它新技术结合起来。机械工程由纯粹机械技术发展到机械电气化，还是在传统机械的范畴内，其主要用途依然是起放大与代替的作用。然而如今发展到机电一体化技术后，产品中的微电子装置除了能够代替原有某些机械部件的功能外，还给予很多新的功能，如自动显示记录、自动处理信息、自动检测相关数据、自动调节和控制有关参数与设备、安全保护和自动诊断故障等，就是机电一体化产品不但是人的肢体和手的延伸，而且是人的头脑和感官的延伸，是一个能完成一定功能、具有一定智能的综合体，这也是机械电气化和机电一体化在功能上的根本区别。
二、机电一体化的核心技术
（一）机械技术
是机电一体化的基础，机械技术的关键在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现材料上、性能上、结构上变更，符合缩小体积、减小重量、提高刚度、提高精度与完善性能要求。
（二）系统技术
就是以整体概念组织应用各种有关技术，从系统目标与全局角度出发，将总体分解成相互关联的几个功能单元，系统技术中一个重要方面是接口技术，是实现系统各部分有机连接的保障。
（三）自动控制技术
其范围较广，在理论控制指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包含如速度控制、高精度定位控制、自诊断校正、自适应控制、再现、检索、补偿等。
（四）计算机和信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断和决策、专家系统技术、神经网络技术、人工智能技术都是计算机信息处理技术。
（五）伺服传动技术
包含气动、液压、电动等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换部件和装置，对系统的动态性能、控制功能与质量有决定性的影响。
（六）传感检测技术
是系统的感受器官，是实现自动调节、自动控制的重要环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。
三、机电一体化技术在钢铁工业中的应用
（一）计算机集成制造系统
钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产治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治理，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、治理整体优化，关键就是加强治理，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。国内钢铁行业也在加紧建设CIMS，如攀钢目前正在建设自己的CIMS系统（三期建设），结构如图1所示。由于现代钢铁企业希望能用少量人力、物力、财力开发出一个灵活方便、易于扩展、易于用户使用的CIMS。低成本局部CIMS和分散CIMS是满足这一客观需要的发展途径。
图1 攀钢CIMS系统结构简图
（二）现场总线技术
现场总线技术（Fied Bus Technology）是连接在现场设置的仪表和设置在控制室内的控制设备之间的双向、数字式、多站通信链路。采取现场总线技术替代现行的信号传输技术（如4～20mA，DC直流传偷）就能使许多的信息在更高一级的控制系统与智能化现场仪表装置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%或很多的现场信号连接导线。现场总线的引入造成DCS的改革与围绕开放自动化系统的新一代现场总线化仪表，如智能执行器、智能变送器、现场总线化PLC（Programmable Logic Controlleij）、现场就地控制站与现场总线化检测仪表等的发展。
（三）交流传动技术
随着微电子技术与电力电子技术的发展，交流调速技术的发展极其快速。因为交流传动的优越性，在不久的将来电气传动技术由交流传动全面替代直流传动，数字技术的发展，致使实现复杂的矢量控制技术实用化，交流调速系统的调速性能已满足与超过直流调速水平。在轧钢生产中交流传动系统一出现就受到广大用户的欢迎，不断扩大应用。
（四）开放式控制系统（OCS）
开放控制系统（Open Control System）是当前计算机技术发展所引入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支持与共识，根据此标准设计的系统，能够实现不同厂家产品的互换与兼容，并且资源共享通过工业通信网络开放控制系统，致使管理计算机、各类控制设备互联，实现决策、经营、管理和控制的集成，经过现场总线使控制室的控制设备和现场仪表互联，实现控制和测量一体化。
（五）分布式控制系统（DCS） 分布式控制系統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。
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。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。
（六）机电一体化测量
生产过程中的检测通常都是使用在测量地装设传感器的方法来进行。很多需要采集的参数，如化学物理成分、理化指标、产品的尺寸等，很多都要采样、制样、传送，然后再进行测量与数据处理，过去都是使用半在线或离线形式来完成，测量结果具有一定的滞后性。所以，发展在线进行的机电一体化测量（Mechan-tronics Measure，MTM）常常是解决问题的方法。机电一体化测量不但涉及到电气与机械问题，并且也包含了人工智能技术、非电量电测技术、计算技术、工艺设备、工艺理论、图象处理等很多学科。它可以同时完成过去应多次进行测量才可以完成的问题，成为检测及其仪表的一门新兴产业。
四、机电一体化技术的发展方向
（一）网络化
自网络技术问世以来，其发展速度迅速，给世界带来了很大的变革，并且也促进了机电一体化技术的飞速发展。网络的普及使基于网络的各种监视技术与远程控制成为可能，工业与现场总线以太网技术实现了现场控制的网络化。当前，机电一体化设备很多都是具有以太网接口，能够直接完成和控制人员的人机交互的工作，来实现对机电一体化设备的远程控制;同时通过因特网与企业的主干网实现企业间的网络化，达到信息的实时传输。
（二）绿色化
资源、环境、人口是当今人类社会面临的3大难题。以前社会的快速发展是以牺牲环境为代价的，导致了现在资源减少、生态环境恶化的负面效应，再沿用以前的发展模式，地球资源、环境很难为继。最高限度地利用废弃物与最有效地利用资源，是目前世界解决环境问题的根本。所以今后的机电一体化产品应该是一种低能耗、高性能、低污染、高原料利用率、对环境良好与能回收的智能化机械产品，也是一种可以符合可持续发展的绿色产品。
（三）微型化
微机电系统是微机电一体化产品的一个重要应用分支。微机电系统高度融合了微电子技术、软件技术与微机械技术，这些最新技术的应用使一体化产品能耗低、体积小、灵活运动，能进入普通机械不能进入的空间，同时易于进行精细操作，所以在生物医学、航空航天、信息技术等尖端领域，都有很大的应用空间。
（四）模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。因为机电一体化产品种类和生产厂家很多，开发与研制具有标准动力接口、环境接口、机械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、识别与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。进而防止利益的冲突，同时能使之系列化、标准化。
（五）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。
五、结束语
大力发展机电一体化技术在钢铁工业中的应用，可以大大提高我国传统设备效能，从而提高其国内、国际竞争能力。对于改变整个钢铁工业面貌起着重要作用。
参考文献：
[1]李景涛，韩英.机电一体化技术及其应用研究[J].机械管理开发，2010（25）.
[2]徐明灿.浅谈机电一体化技术在钢铁工业中的应用[J].商情（财经研究），2008（05）.