机电一体化现状范文

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第1篇

论文摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。此简述机电一体化技术的基本情况和发展背景，综述国内外机电一体化技术的现状，分析机电一体化技术的发展趋势。

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。

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。

3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：

3．1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。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，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，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、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。转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。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等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3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。现场总线和局域网技术的应用使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(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人们呆在家里就可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将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。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。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，具有远大的发展前景。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。

3．6系统化

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：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，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，研制出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而研制出来的。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，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，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献

第2篇

【关键词】纺织机械；机电一体化；特点；应用；发展

纺织业是我国较为传统的一个行业，但古代的纺织业生产几乎全靠人力来完成，生产力水平较为低下，生产效率较低。自第一次产业革命之后，纺织业进入了机械化生产的时代，极大的提高了生产力水平，生产效率较高。直到今天，我国的纺织业已经实现了机械化大规模生产，促进了纺织业的快速发展。并且在工业科技不断进步的情况下，纺织机械正在向着机电一体化的方向不断进步发展。以下本文就对纺织机械的机电一体化发展现状与发展趋势进行探讨。

1.纺织机械机电一体化技术的发展特点

目前在我国，纺织机械的机电一体化发展已经取得了一定的成就，极大的促进了纺织机械生产自动化、智能化的发展。总体来说，纺织机械的机电一体化技术发展主要体现出两个特点。即普及推广了变频调速技术，提高了智能化控制技术水平。

1.1变频调速技术的推广

随着我国市场经济体制的不断完善，各行业之间的市场竞争更为激烈，纺织业也不例外。各个纺织企业为了提高自身的竞争力，都在不断的采用新技术与新的生产机械，以期提高生产效率，降低生产成本，从而获得更大盈利空间。而变频调速技术的应用极大的满足了企业生产力改革的这一需求，交流异步电机变频技术、交流伺服电机控制技术等等不同新科技的应用，都为纺织企业的机械性能改进提供了很大的技术支持，同时也促进了变频调速技术的普及与推广。当前我国的纺织企业生产中，对于变频调速技术的应用主要体现在以下几方面：

（1）通用变频器开环控制异步电机变频调速。这种方案的电机中，电路结构比较简单而且具有较强的可靠性，一般运用于对调速精度要求不高的产品生产中，适用于该调速的机械如针织机械和染整机械等。

（2）无速度传感器的矢量变频器控制异步电机变频调速。该方案的电机中，电路结构也是较为简单，具有较好的工作可靠性，一般适用于调速精度为0.5%-1.0%的纺织机械设备中。

（3）带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环变频调速。该方案中的电路结构则较为复杂，而且其需要投入的成本较大，但是这种方案具有较强的调速性能，能够获得较高的转速，调速的范围也能够达到100：1的范围。另外，该方案具有较强的特定，这种特性对于转速要求较高的机械十分实用，比如整经、浆纱、热定型等机械。一般常用的传动电机有两种，一种是普通的Y系列交流异步电机，另一种是交流变频专用异步电机。

从变频器的应用现状来看，我国的纺织企业在生产中所使用的变频器主要是由国外进口而来的。但随着我国科技的不断进步，国产变频器的性能也在不断完善，目前也已经开始被应用在纺织企业的生产活动中。虽然国产的变频器性能不及国外的好，但其价格较为便宜，且能够符合纺织生产的变频需求，具有一定的稳定可靠性，因而正逐渐替代国外的变频器在纺织机械中的应用。

1.2促进智能化控制技术的发展

自动化、智能化是当代机械发展的主要趋势，纺织机械同样也是朝着这个方向不断发展。当前例如PLC可编程控制器等智能产品都已经被广泛应用在纺织机械的生产运行中，这样就在一定程度上实现了生产的智能化控制，提高生产效率，减少了人工劳动量。智能化控制技术在纺织机械中的应用主要体现在以下几点：

（1）针对机电设备的转速进行准确的控制，对于机械设备的协调运转以及其运转的位置进行准确的定位。

（2）根据预先设定的生产要求的工艺曲线对各种机械和机件的运动轨道进行控制。

（3）根据预先设定的生产要求的操作工序以及加工的全过程进行有效的控制。

（4）PLC可编程控制器的使用，不仅能够使一般的逻辑控制程序得到很好使用，同时也能够对各项数据的通信功能进行模拟，并且通过网络形成一个分布式系统，对于系统内的各种控制要求都能够顺利的实现。其具有较大的灵活性，在性价比方面具有很大的优势，因此近年来PLC可编程控制器得到了广泛的应用。

2.纺织机械机电一体化的发展现状

当前现代纺织技术与机电一体化技术的有机结合及应用促成了纺织行业多种先进技术的发展，如喷气织造技术、喷气纺纱技术、梳棉机用管道喂给系统、粗细络联合系统、Barco织造监控系统、HVI纤维测试系统、自动络筒技术、自动整纬技术、计算机化的颜料化学品配方系统、梳棉机短片段自调匀整技术等。这些技术不仅反映了纺织技术与机电一体化技术结合应用后的跨多学科的特点，也体现了纺织技术和纺织设备在过去的几十年的结合应用中有了突破性发展。目前的纺织机械机电一体化技术主要是由检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术等关键技术组成。其应用功能主要有以下几点：

2.1调速系统的自动控制系统

该控制系统中一般包含有数字形式和模拟形式两种，数字形式中主要以单片机、PC机为主，而模拟形式则主要以私服调速系统和变频调速系统为主。

2.2电子自动测控系统

该系统抓哟是运用电子元件与不同的传感器执行结构进行组合，再根据生产过程中的各项参数要求进行采样与监测，以此来实现对生产系统的控制。

2.3计算机控制管理系统

该系统不仅能够实现对生产过程的实时监测和控制，同时也能够针对监测的数据进行收集和分析，而且能够实现对分析结果的打印，同时具有决策功能，通过该系统的决策功能对生产管理活动进行智能化控制，同时根据该结果成立专家系统，实现纺织机械机电一体化的智能化，这也是纺织机电一体化发展的主要方向。

3.纺织机械机电一体化的发展趋势

从当前的纺织机械发展现状与市场需求来看，机电一体化发展已经成为未来纺织机械发展的主要方向。而事实上，技术人员也确实正在充分利用当前先进的科学技术来不断的深化改革，研发和改进纺织机械的生产技术，促使其向着高速化、自动化、智能化的方向不断发展。微电子技术和机械动作的有机结合，使纺织设备重点向三高（高质、高速、高效）发展。机电一体化的实现，使纺织设备的自动化程度和连续化程度明显提高。在机械产品设计中，由于广泛采用PLC、PCC、PCS、FCS、工控机、单片机的解决方案，变频调速、交流伺服凋速的普及化，不仅使纺织设备的自动化水平大大提高，而且使机械传动结构大大简化。如必加乐的Gamma剑杆织机和OMNI喷气织机采用SUMO超级主电动机，由主电动机直接传动织机，不再需要传动皮带以及离合器和刹车盘；在新型电脑粗纱机中利用计算机控制下的多电动机分部传动就取消了复杂的铁炮变速、摆动成形等传动结构。

4.结语

总之，纺织机械机向着机电一体化的方向不断发展已经势在必行，这是市场对纺织企业生产技术提出的新的要求，也是科技不断进步的主要体现。尽管当前我国的机电一体化技术水平（下转第220页）（上接第88页）与国外先进技术相比还差有一段距离，但相信在业内技术人员的努力下，我国的纺织机械水平必然会得到更大的发展与进步，从而保证我国的纺织企业生产水平持续稳定上升，增大单位时间内纺织企业的生产量，降低生产成本，提高生产效率，增大我国纺织企业在国际市场中的竞争力。

【参考文献】

[1]高孝纲，赵世凯.我国的纺织机械机电一体化[J].纺织导报，2001（05）.

第3篇

【关键词】煤矿企业机电一体化;意义;现状;发展

随着我国煤炭事业的发展，高产高效成为煤矿生产的最高目标，那么煤电技术的自动化和智能化对于煤炭生产来说是非常重要的。作为矿山综合自动化基础的煤矿机电一体化技术，它支撑着整个煤矿企业信息化建设，在煤矿生产的每个过程都起着积极的作用，这一技术对于提高我国煤矿生产的综合实力起到了很好的推动作用，为实现高效节能的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

一、煤矿企业机电一体化的意义

机电一体化是将机械装置与电子化设计及软件结合所构成的系统的总称。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、信息技术以及软件编程技术等群体技术，合理配置与布局各功能单元，使整个系统最优化的系统工程技术。随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，而采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够获得更加显著的技术、经济和社会效益，这是一个循环促进不断发展的过程。

首先，煤矿企业机电一体化技术对于提高煤炭企业的劳动效率起到了非常重要的意义。在煤炭企业的起步阶段，那时基本是手工作业，企业的生产状况非常落后，由于设备简单，每一个生产环节都是以手工作业为主，这样就造成了工人劳动强度大，劳动效率低的现象。但是随着科学的发展，机电技术的引入，煤企业生产逐步实现了一些机械化水平，可是由于不是非常先进，工人仍然处于劳动强度比较大的状态。当然，近几年，由于机电一体化技术迅速发展，并在煤炭企业中被大量运用，很多新型机电设备的投入使用生产彻底降低了工人的劳动强度，也改变了煤矿企业生产的作业模式，大大的提高了劳动生产率。其次，煤矿企业机电一体化对于提高了煤炭企业安全保障起着重要意义。由于煤炭企业的特殊性，它的工作性质存在一定的安全隐患。煤矿的安全工作直接关系到煤炭职工生命安全及身体健康，同时安全生产也关系到保护国家资源与财产不受损失。所以，在煤矿的机电系统中，在安全保护方面要求非常严格，保证设备的防爆性能，这样才能保证煤炭工业的顺利发展。另外，煤矿企业机电一体化对于提高企业经济效益，增加了群众劳动收入方面也起到了积极的意义。由于采用最先进的煤矿机电一体化技术，煤炭企业的劳动生产率提高了，煤炭产量也自然大大提升，那么企业的经济效益也在稳定中得到了提高，企业职工收入更是显著增加，生活水平得到改善。同时，由于煤炭企业的快速发展,它也为社会做出了很多的贡献，促进社会经济的发展。

二、我国煤炭企业机电一体化的发展现状

机电一体化技术是近几年中在企业中被大量采用个的技术，它是一门综合性的复合技术，它符合社会进步和科学发展规律，具有很强的优势。由于煤炭生产是一项非常复杂的工作，它是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面，所以大量的机电设备应运而生，实现了这一目标。

近几年，随着我国经济的发展和科技的进步，我国煤矿机电一体化建设取得了很大进步。由于煤矿机电一体化水平不断增高，我国煤炭企业机电设备不再完全依赖进口设备的引入，有一部分设备已经能够国产化，并且在生产中取得了一定的成效。目前，中远距离遥控技术及部分机电一体化高端电器原件已经被应用到煤炭采掘机械中，采掘机械部分控制、自身检查检测及监控均已经实现了电脑程序化，这给采掘工作带来很大的便利性。随着计算机技术的快速发展，与之相关的技术也不断加入到机电一体化技术中来，于是信息流成为机电一体化的主要特色。当然，和机电相关的产品在性能和功能方面均实现了质的飞跃。煤炭企业将这些先进的技术应用于煤矿机械中，使煤炭生产又一次得到了质的飞跃。

三、当代煤矿企业机电一体化的发展

目前，在矿山开采生产中得到了广泛应用的机电设备，其主要特点是其拥有高可靠性、功率小、保护功能完备、维护简便等优良性能。但是，为了更好地适应综合自动化生产需要，今后的煤炭企业主要研究开发以微机为基础的矿井安全监控及专家系统应用，开发研制拥有自主知识产权的煤矿开采配套设备的核心装置，积极研制具有多种功能的煤矿机器人，以增加煤矿机械机电一体化产品的通信功能。虽然我煤炭企业在机电一体化上取得了不错的进步，但是今后煤矿企业机电一体化发展还要从以下几个方面着手：

第一是机电设备系统化。虽然，我国的大部分煤矿的机械设备部分采用先进的机电一体化技术，但这些设备还很零散，还没有形成系统化态势。而且这些先进的设备往往只有一些国有新建大中型煤矿才被采用，而很多传统的中小煤矿几乎还没有应用到这些设备：第二是机电设备程序化。目前，我国的机电一体化应用虽然已经比以前有了很大的进步，但是煤炭企业的机电装备上在程序化的应用却是很差，尤其与国际同行业相比差距更大：第三是机电设备环保化。今后煤矿企业开发优质、高效节能、环保、噪声低、低污染、低粉尘、可靠性强的技术设备，是煤炭企业机电一体化的发展趋势，也是我国煤矿采掘行业的发展趋势；第四是信息化。网络经济的迅速发展将改变企业的管理模式，使煤炭企业经营模式面临新的挑战。加入WTO以后，煤炭企业将面临更激烈、更残酷的国际竞争。为迎接双重挑战，国有重点煤炭企业需要尽快推进企业信息化进程。通过信息化建设，可以达到强化安全生产，宣传企业形象、减少内耗、提高内信息的传输速度都有极高的作用，这也是我国煤炭企业机电一体化的发展趋势。

随着社会的需要，煤炭企业的地点一体化技术要向更深层次的水平发展，这样会更有利于促进从这一技术的发展和进步。目前各种高新技术的发展，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

参考文献