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机电一体化论文论文范文

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机电一体化论文论文

第1篇

一、论文提纲.........................................1

二、内容摘要及关键词..................................2

三、正文............................................3-9

四、参考文献..........................................10

论文提纲

1、机电产品的优越性

2、机电一体化技术的应用

3、机电一体化技术的发展趋势

4、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

5、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

内容摘要、关键词

摘要:随着科技日益直向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的飞速发展,机电一体化技术应用越来越广泛,机电一体化逐渐成为国民经济增长的重要推助力。现如今,我国的机电一体化已取得初步成效,其应用领域不断拓展,有效解决了人工劳动强度大、工作效率低、不可控质量影响因素多等问题。本文将对机电一体化技术的应用进行简要概述,并展望其未来发展趋势。

关键词:机电一体化技术;应用;发展趋势

探究机电一体化的发展及应用

一、机电产品的优越性

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

一般机电一体化产品都具有自动监视、提醒、报警等自动保护功能,可以减少和避免人身和设备事故,设备的使用安全性能明显提高。

(二)生产能力和工作质量提高

一体化的机电产品具有自动控制和自动处理信息的功能,其灵敏度、精确度等都有很大提高,可以确保机械按照设计要求完动工作,减少人为者主观因素的影响。

(三)人机交流和复合功能进一步得到提升

一体化机电普遍采用电子屏数字显示和程控技术,减少了许多外延性的操作,更加方便、简单,人机互动更容易。自动补偿、自动校验、自动调节保护等便多的智能化功能,能在不同工作场合领域适应更多的工作要求。

二、机电一体化技术的应用

(一)数控机床

数控机床又称数字控制机床,是配置程序控制系统的一种自动化机床。经大量试验数据表明,机电一体化技术是数控机床发展的可靠支撑,不仅提了升数控机床的加工精度、加工质量以及加工效率,同时还有助于加工性能多样化,以满足多元化的工业生产要求。数控机床的实际生产制造过程中,机电一体化技术为总线系统和CPU之间的多重连接提供便利,这对提高管理效率,丰富数控机床种类极为重要。首先,可以削弱多台数控机床的排斥效应,为机床使用周期的延长、生产效率的提高奠定了良好基础;其次,用户可以按照实际生产需求,对操作管理进行自定义设计,大幅度提高了数控机床的智能化水平。

(二)分布式控制系统

机电一体化技术应用于分布式控制系统,可以针对性解决集中控制系统的不足。首先,便于分布式控制系统进行控制流程简化,提高操作稳定性,进而实现对多台主机的有效管控。其次,可以强化系统运行的安全管理。具体来讲,分布式系统与机电一体化技术的结合,有助于控制级别多样化,以便针对不同生产情况,主机可以进行不同的操作管理。同时,还可以化繁为简,优化在线生产以及生产计划等功能,大幅度减少因控制系统故障导致的一系列后续问题。

(三)全自动照相机

全自动照相机是机电一体化技术应用的另一代表性产品。该类型照相机可以利用微电子技术,根据光线条件、拍摄距离等,自动对光圈、曝光速度以及焦距进行最优化选择。全自动照相机主要分为机械与电子两大组成部分,它们互相协作,是一个不可分割的整体。全自动照相机不仅包含精密机械以及复杂电路,同时还涉及光电检测、液晶显示等多种先进技术。

(四)工业机器人

在工业生产过程中,危险生产环节以及作业环境恶劣等情况在所难免,这导致人工操作存在诸多安全隐患。基于此,人们结合机电一体化技术,利用机器人代替人工进行高危操作,以降低工人劳动强度以及作业危险性,有效避免安全事故频发问题。纵观工业机器人发展史,有3个重要转折点:第一代机器人只能机械性重复简单工作,其自动化水平以及对于外界环境变化的敏感度偏低;第二代机器人可以部分感知外界工况,并可对部分信息进行判断与分析;第三代机器人的智能化水平较高,基本可以模拟人脑思维模式。这也是当下机电一体化技术的研发核心课题。

三、机电一体化技术的发展趋势

(一)人工智能

人工智能技术的迅猛发展,为机电一体化技术的智能化建设提供了可靠技术支撑。人工智能,就是指机械设备拥有人脑思维能力,可以自主思考问题,并及时对传感器收集信息进行有效分析与处理。与前两代机器人相比,第三代机器人的人工智能水平得到大跨步发展。与此同时,学习能力也是人工智能技术的重中之重,可以有效提升机电设备控制管理系统的精确性、高效性。

(二)网络化

当今社会是信息化时代,网络化是机电一体化技术发展的重要发展趋势。网络信息通讯技术的合理应用,可以强化机电一体化的远程管控质量,工作人员不需要对生产车间进行实时监控,就可以在任何时间、地点反馈生产信息,对生产规划进行动态管理,并根据实际情况,及时采取应对措施。

(三)模块化

实现模块化是机电一体化发展的迫切需求。然而,由于市场上的机电一体化产品五花八门,且不同配件往往产于不同的制造厂商,导致同一类型的机械设备多少会存在一定差异。同时,模块化对产品标准提出了更严格的要求,真正实现产品模块化,并不容易。因此,相关人员应加大研发力度,充分调动一切可利用资源,不断拓展资金渠道,为部件接口统一化奠定坚实基础。

四、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台

为应对技术壁垒和反倾销,应由政府和行业协会、出口企业建立全面系统的专业信息平台。我国缺和一个综合性的信息平台,使政府的调控和监督作用难以有效发挥,行业协会的作用也很难到位,企业对国际标准或进口国标准等信息滞后,技术发展遇到壁垒。

五、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善

我国有许多产品没有建立统一的技术标准,存在有标准不统一或低于标准的现象。这对于向其它国家作为主机出口发展方向的企业是一个无缺失。执法的不严不及明也使企业没有严格的质量标准意识,使我国机电产品在国际市场存在很大的质量疑问。

要使我国的机电产品在国际上有一足之地,要完善技术标准和相关法规的建设。

六、结束语

综上所述,机电一体化包含计算机技术、机械加工技术、电子信息技术等多方面内容,对社会生产力以及工业产业的发展具有直接性影响。只有机电一体化理念与时俱进,才能保障我国工业生产力在国际市场占有一席之地。因此,相关政府主管部门应健全制度体系,完善生产标准建设,积极拓展资金渠道,鼓励企业创新技术,促进机电一体化在人工智能、网络以及模块化、绿色化等方面实现大跨步的飞跃,为社会发展以及GDP增长提供可靠推助力。

参考文献

1、谢明扬,杜明鉴.机电一体化技术在汽车领域中的应用及发展研究[J].南方农机,2018,49(09):144+148.

2、 关磊.基于PLC/单片机控制的光机电一体化系统的研究[J].现代职业教育,2018(07):190.

第2篇

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。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3篇

一个墨守成规的教师会抑制甚至扼杀学生的创造意识,一个创新型的教师则可以启发学生的创造思维。教师只有自身创新意识增强了,才能在教学的实际过程中,将知识深化、内化为学生的知识,学生在具备了充分的知识储备后,他们不仅会增强创新意识,而且还会形成创新思维,从而提高创新能力。在日常教学中,教师应从知识的传授者变为学生学习、科技活动的指导者,学生应由被动学习的接受者变为主动者。教师要更新教育思想,转变教学理念,尊重学生的个性,鼓励学生兴趣多样化,积极开展创造性的教学活动。要营造一个宽松、民主的学习氛围,激发学生独立思考和创新思维。建设创新型师资队伍我们可以从具有双师型师资队伍中挑选,因为双师型教师具有较深厚的基础文化知识、较扎实的技术基础知识、较全面的专业知识、较强的应变和创新能力及不断更新知识的学习能力。他们将是学生自主创新能力培养的引领者和护航者。

二、注重实践教学,提高学生的创新能力

学生每一项发明创造都离不开其在实践教学过程中实践能力的培养,学生实践能力的强弱,直接关系到他们的创造发明能力。在实践教学中学生会遇到很多问题,这个时候老师应该引导学生多想几个为什么,让学生去寻找解决问题的方法,例如:在实践教学中,老师可以给学生示范该项目应该“怎样做”,为什么“这样做”,“这样做”的好处,“不这样做”的害处达到启发学生的目的;同时还应该质问学生还有没有其它“怎样做”的方法,鼓励学生找出最有效、最简便、最科学的方法,通过在这样“做”的实践过程中培养学生的创新能力。另外再多开设一些具有难度和挑战性实验项目,让学生通过这种实验体会探索新知识的过程和科研实践的艰辛与乐趣,了解科研过程和研究方法,有助于培养学生创新精神和创新能力。例如:2014年全国职业院校技能大赛高职组“数控机床装调、维修与升级改造”竞赛项目,要求3名选手在300分钟内完成数控铣床升级改造为加工中心的竞赛内容,要想完成此次任务最关键的是在数控铣床上添加过刀库后,刀库是如何按照操作者的要求完成刀具换刀的,完成刀具换刀其核心就是刀库PMC的梯形图编辑。为了充分发挥学生的自主创新能力,我在辅导学生时,讲解了数控机床刀库是如何实施换刀的,以及数控机床在换刀过程中所涉及到的各种元器件在PMC梯形图中的逻辑关系,至于具体刀库换刀PMC的梯形图的编辑,需要学生运用所学理论、技能知识自主完成。从一台数控铣床升级到加工中心这就是一个技术创新。这样不仅培养了学生的独立工作能力,更重要的是给学生提供了创新平台,培养了学生的创新意识、创新思维、创新能力。

三、参与竞赛,促进创新能力的发展

职业院校应多参与省级、国家级甚至国际间的各种创新技能竞赛,缩小同国内国际同行业在创新能力上的的差距。因为创新技能竞赛的宗旨就是“比实用、比新颖”,对培养学生创新能力来讲是一个非常重要的环节。2012年全国职业院校技能大赛高职组“数控机床装调、维修与升级改造”竞赛项目要求3名选手在360分钟内除了加工出图纸要求的试切件、完成竞赛答题记录表、项目教学方案设计、教学资源成果及展示与答辩PPT外,还要完成三轴数控机床升级为四轴的竞赛内容。

2014年全国职业院校技能大赛高职组“数控机床装调、维修与升级改造”竞赛项目要求3名选手在300分钟内完成机械拆装与电气安装、机床功能检查与故障排除、数控机床位置精度的检测、试件切削试验编程与操作、职业素养与安全意识、数控铣床升级改造为加工中心6个任务环节。这些竞赛都是围绕着技术升级考核学生的,这就要求参赛学生有一定的自主创新能力。从而激励学生,在平时的学习中就注重自身创新能力的培养。

第4篇

机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称,包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。

1)机械技术。是机电一体化的基础,机械技术的着眼点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,实现结构上、材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。

2)计算机与信息技术。信息交换、存取、运算、判断与决策,人工智能技术,专家系统技术,神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3)系统技术。即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。

4)自动控制技术。其范围很广,在控制理论指导下进行系统设计,设计后的系统仿真、现场调试、控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5)传感检测技术。是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程度就越高。

6)伺服传动技术。包括电动、气动、液压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装置与部件,对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、机电一体化技术的主要发展趋势

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,未来机电一体化技术将朝着智能化、高性能化、网络化、微型化、模块化、绿色化等多方向发展。

2.1智能化

人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视。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,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。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。随着制造自动化程度的不断提高,将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动,并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如,在智能化房屋建设上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。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与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

2.2高性能化

高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU结构,以多总线连接,进行高速数据传递,采有精简指令集机,实时多任务操作系统并进行处理。设置多重缓冲器,故障诊断,自动检错、纠错,系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。

2.3模块化

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是非常重要的事情。例如,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、识别和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,也可以扩大生产规模。这就需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配。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。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展,各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块,可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。机电一体化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。

2.4网络化

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、教育以及人们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(eolnputerintegratedappliancesystem,ClAS),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。

2.5微型化

微型机电一体化产品向微米、纳米级发展,体积小、耗能小、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优越性。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和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.6人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感显得愈来愈重要,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还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性,更加注重产品与人的关系(人一机的协调)并与人共生(人一系统一一体化),更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题。

2.7绿色化

工业的发达给人们生活带来了巨大变化,同时资源减少、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并成为时代的趋势。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。绿色化成了时代的趋势,产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色。

第5篇

1.1井下电机设备应用及故障问题虽然我国在机电一体化的进程中取得了一定的成就,但一些方面仍然存在问题,例如井下电机的故障问题。在矿井下工作,井下的安全状况令人堪忧,在电机设备中故障又频发,无线网络检测设备信号很差,井下设备的维修相对来说也不太方便,这是井下电机设备故障的一大难题。鼠笼式异步电机属于电机控制与保护中最容易出现问题的步骤所在,此环节应用不当所引起的电机运行故障很多,约占整个电机设备故障的一半以上[2]。所以井下电机设备故障的问题,是机电一体化电机保护中存在的一个亟待解决的大问题。

1.2电机在机电一体化中的用电问题一般的电机控制保护装置都是基于电热原理和电磁原理。现在,随着机电一体化的发展和普及,人工控制的机器越来越少,大多数工厂已全面实现机电一体化。所以电机工作量很大,电机经常启动,因此引起不少电路方面的问题。比如电机对于电能的损耗,电压不稳造成的短路,电机超负荷运作等问题。一些企业领导在选购电机时往往过于注重电机本身的工作情况,坏损情况,而忽略了电机对于电能的损耗,忽略了节约用电在电机使用中的具体实践。

2完善电机在机电一体化应用中的保护

2.1解决井下电机设备故障问题的措施井下电机故障频发,对此有关工作单位应该加大重视程度,完善电机保护的相应理论。任用相应技术人才,定期对井下的电机设备进行检查,维修,安排专门检测人员。要时刻注意电动机各方面指标的变化情况,以便及早发现问题,减少或避免故障的发生。还要加大对电机设备的监控,故障预警方面的投入。例如采用现代化数字监控装置。我们就要分派专门负责人时刻密切关注电机的使用情况,及存在的一些隐患。在未出现问题时及时维护,企业相关负责人应该掌握相关知识,在选购时应全方位考虑。另外,要想从根本上解决电机故障问题,那么相关研发者在设计电机时就应该考虑到电机的养护维修等问题,从而研发出更为可靠的电机保护装置。

2.2对电机用电问题解决方法的探讨由于现在各大企业对于电机越来越依赖,电机在电能利用方面也显露出一些问题。所以,在使用机电一体化设备时,需要有针对性的对于其电路和电能损耗方面的指标进行监测。确保电流以及电压等参数等能稳定在一个相对正常的水平,有针对性的在这些方面进行检查有利于电力故障的判定。在这个过程中需要实施检测,但是常规的仪器并不能做到精准的测量,因此在对其进行应用的过程中,需要选择较为专业的设备如霍尔型电流互感器和IPM输出电压采用分压电路的方式对IPM输出三相电流和电压进行检测,在对故障做出快速判断的同时及时发出报警。另外要想减少电能的损耗,也应该增加用电情况的监控仪器。但要想从根本上解决问题,最重要的是,在电机的设计时我们应综合考虑多方面因素,将绿色创新的理念融入其中,使我国机电一体化技术的发展达到一个全新的水平。

2.3新时代背景下对于电机保护设施的完善随着电机保护理论知识的完善和新技术的发展,通过仿真计算机故障模拟并对其数据进行精确分析,一方面可以防止电机故障的发生和及时对电机故障做出判断与维护,另一方面,也可以用以完善相应的理论知识,让理论知识在实践中得以升华。另外,新技术的应用开发也是完善电机保护系统的重要方面。例如红外光,电磁波等技术的应用,采用科学有效的数据完善电机保护系统是新时代对于我们的要求。对于电机保护装置的研究,我们大多忽略了一个方面,那就是我们应大力倡导电机与其保护装置配套出厂,根据我国现在的需求,有针对性的生产电机及其配套的装置。对于一些其他国家来说电机和电机的保护装置配套出厂的现象早已不是陌生,而在我国,大多数情况下还是电机与其保护装置分别在不同厂家出厂。这种情况下,在设备维修时往往出现设备不匹配的现象,造成不必要的麻烦,而且对于生产的成本来说,也未免有些浪费。因此我们应不断学习进取,吸取好的经验,在我国大力建倡导电机与其保护设备匹配出厂。这样做的优点就是,用户在选择设备时减少了繁琐的对比,测量,更重要的是,大大减少了因设备不匹配而出现的坏损现象,在一定程度上减少能源的浪费,完善了绿色环保在电机保护及机电一体化中的应用。

3结束语

第6篇

机电一体化异地设计活动中的产品建模问题,需要采取统一处理手段,特别是在端口多能量集成组件模型范围下,可以运用六元组形式加以清晰表述;而多能量端口则选用五元组加以表述。按照客观层面审视,端口变量包含广义速度与力变量元素,两者乘积即为功率量,不同组件之间会借用端口实施能量、信号交换。参数化集合模型,如液压系统、机械等都必须展现物理形式且保留一定质量,安装过程中仍须界定运动、散热问题,主要是因为任何组件不论结构形式或是功能行为,都必须利用几何、装配模型绽放,实际上就是运用系统可视化特征完成虚拟原型改造任务。再就是由于不同能量域的结构复杂,在此情况下参数化建模方法应保留一定特征,并且利用纹理、材质等三维建模技术,使得模型逼真之外更保留结构简洁性特征。机电一体化系统多能量域集成组件就是联合形状特征、约束零件模型进行装配,针对不同部件几何形态进行建模,包括不同刚性、可变性零件等;同时采取参数化约束模型和联结特征模型,针对不同联结装配关系实施建模改造,包括机械静联结等,进而建立整个机电一体化系统的可视化虚拟原型架构。

2机电一体化系统异地设计多能量域集成仿真技术解析

结合早期设计经验分析,有关产品功能需求与工作原理需要得到进一步重视,所以在设计计算期间应该针对系统内部组件形态加以简化,包括线性近似、阻尼刚性影响忽略等。目前设计精确度不断提升,有关CAD、行为、配置模型逐步完善;现实中系统中组件主要采用实际模型搭配,其间有必要针对系统实际性能指标加以预测。因为非线性、时变、离散等实际情况都要考虑在内,涉及传递函数形式开始不再适用,数值求解便成为唯一出路。需要特别注意的是,透过产品模型中推导出如果所有组件的行为模型都已知,则根据系统的配置模型,利用Mapple等工具包可以进行符号求解。但由于整个开发项目参与者之间存在竞争合作并重关系,这便导致系统组件行为模型的形式多样性,包括HDL、XML等可执行代码及其他MDL等。这时可将系统组件模型进行封装,通过提供封装器的标准API接口,可以开发出各种系统组件模型的封装器。利用封装器可以实现基于配置的多能量域集成聚台仿真改造。在此基础上,如果利用CORBA/JAVA/XML/Web技术,则可实现机电一体化系统异地设计的分聚台仿真目标。此外,基于XML的多能量域集成产品建模机电一体化系统异地设计的演化过程对组件的可演化性提出了很高的要求。就是在设计的早期阶段,强调组件的功能需求及性能、结构与形状方面的约束,此时主要定义复合组件的接口、配置模型、附加的约束;而在设计的后期阶段,强调组件在系统中的装配关系、端口连结关系以及组件内部各能量域内的行为属性参数件是否满足设计需求,此时需要详细定义组件的端口模型、配置模型、行为模型、几何模型、关联模型、约束模型。需要特别注意的是,整个开发项目中,任何参与者之间都存在竞争、合作关系,这便令行为组件模型样式更加丰富多样,如XML、可执行代码等,此时技术人员可考虑进行组件模型封装处理,并透过封装器标准化API接口实现配置多能量域集成聚合仿真操作目标。

3结语

第7篇

参考文献越多说明作者在论文的撰写过程当中查阅的文献资料就越多,这也说明了作者对论文的学术研究的重要意义,以下是学术参考网的小编整理的关于机电一体化论文参考文献,欢迎大家阅读借鉴。

机电一体化论文参考文献:

[1]章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006(7):46-47.

[2]许勇,邹慧君.机电一体化系统功能原理求解[J].上海交通大学学报,2006(7):1196-1199.

[3]赵健飞.简述机电一体化教育存在的问题及改革思路[EB/OL].http://qikan.com.cn/Article/dgzk/dgzk20123/dgzk201203162.html.

[4]王萌.浅谈机电一体化教育[J].中国科教创新导刊,2008(6):183.

[5]杨国军,李玉平,种卫.高职高专机电一体化教育方向的探讨[J].职业时空,2008(12).

[6]周宏博.试论技校机电一体化教学改革[EB/OL].http://qikan.com.cn/Article/jint/jint201111/jint20111194.html.

[7]张贵琼.高职机电一体化教学改革[J].中国信息化,2013(4).

机电一体化论文参考文献:

[1]张三,林海波,章永华,等.科研项目转化为教学项目的探索与实践:以高职机电一体化课程为例[J].职业技术教育,2011,32(20):30-33.

[2]陈克勤.机电一体化实训课程规范化教学的思考[J].学周刊,2016(8):36.

[3]潘海生,王世斌等.中国高职教育校企合作现状及影响因素分析.高等工程教育研究.2013年第3期:p143-147.

[4]孙卫青,李建勇.机电一体化技术[M].科学出版社,2009.

[5]霍云庆.机电一体化机械系统的设计[M].同济大学出版社,1990.

[6]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[7]龚仲华,杨红霞.机电一体化技术与系统[M].人民邮电出版社,2011.

机电一体化论文参考文献:

[1]齐春晓.浅析传感器技术在盐化工机电设备中的应用[J].科研,2015,(11):174.

[2]李冰.浅谈传感器在机电一体化系统中应用[J].消费电子,2013,(12):16.

[3]郑扬,谭胡心.传感器技术在机电自动化控制中的应用[J].工业,2015,(6):298.

[4]邹津婷.高职机电一体化技术专业校企合作人才培养模式的研究.科技创新导报.2016NO.01:p142-143.

第8篇

课程教学体系基本结构的合理性决定专业学生技术技能学习效率和质量,即专业课程开设的前后顺序、课程教学课时要安排合理,以科学的课程组织形式开展教学活动。机电一体化专业课程体系结构考虑对技术技能型人才的质量要求,需要全面覆盖基础课程、技术课程、实训课程和选项课程四大模块,四模块分别占比:23%、20%、40%、17%。机电一体化课程考虑技术技能视角构建课程体系,要尤为注重技术技能训练。

2构建思路

机电一体化专业课程体系构建是基于学生未来职业要求和技术技能型质量要求的,要充分考虑职业资格考试和技能大赛对教学引领作用,在课程体系中集中体现技术、技能属性。考虑现有机电一体化专业教学模式,将机电一体化专业课程体系构建为“阶段+模块”、“理论+实践”的互补体系。机电一体化专业教学课程阶段主要包括职业基础能力培养阶段、职业专门技术能力培养阶段、职业关键能力培养阶段和职业拓展能力培养阶段四个阶段,对学生在未来职业中所需技术技能进行培养,全面提升学生综合专业能力。机电一体化专业教学课程模块主要包括基础课程、技术课程、实训课程和选项课程四大模块,其中基础课程模块就学生在未来职业中的职业素质和基础能力进行开发培养,切实提高学生职业综合素养;技术课程模块就学生在未来职业中的专业技术能力进行开发培养,主要设置职业技术性课程;实训课程模块就学生在职业技术性课程中所学进行实训教学;选项课程模块就学生在未来职业中具体工作岗位所需设置的课程,具有较强的专业性和技术技能导向性。

3课程体系总体设计

高校机电一体化专业课程体系的总体设计框架是基于机械工程行业需求,强化学生技术、技能基础,拓宽机电专业能力,突出未来职业能力,提高综合专业素质,全面职业发展的课程结构,是面向多方向工作岗位需求,设计大类模块化课程的体系。机电一体化专业课程体系的总体设计包括集“自然科学+人文社会科学+专业思想教育”在内的基础课程教育(一个基础),包括集“电工电子基础平台+机械基础平台+计算机控制技术基础平台”在内的平台课程教育(三个平台),包括集“自动生产线方向+机电一体化设备+模具设计和制造+数控技术应用+计算机辅助机械设计”等多模块课程教育(多模块)。

4课程体系设置分析

第9篇

【摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了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”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手

(一)机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。

(二)传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。

(三)信息处理技术

机电一体化与微电子学的显着进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。

(四)驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

(五)接口技术

为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

(六)软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

(一)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

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

(二)计算机集成制造系统(CIMS)

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

(三)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。

(四)工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展

(一)智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

(二)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,进行任意的剪裁和组合,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大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

(三)微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

(四)模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

(五)网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。

(六)绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。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,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述,机电一体化技术是众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。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

【参考文献】:

1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.

2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.

3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).

第10篇

1在电力系统的工作过程中,计算机信息系统是普遍应用的

随着时代的发展,供电公司的信息化体系不断健全,其自动化应用需求不断得到提升,这其中涉及到很多的工作模块,比如办公自动化系统,用电营销系统,输变电工程系统等,这都需要进行自动化程序的控制。目测来说,电能量计量遥测系统是这个控制体系的核心,其需要在专门的虚拟网络中进行传输。为了更有效的进行计算机信息网络的改善,进行电力专用通信网络的开拓是必要的,从而保证计算机网络的不断延展及其延伸,扩散到各个生产场所,保证为其信息化应用系统创造条件,保证其可靠性的信息传输,进行通信模块,计算机信息网络模块的传输,保证供电企业的信息一体化工作,从而满足当下工作的需要。为其创造统一性的信息传输平台,从而有利于供电企业的信息一体化过程。

2在通信及其信息网络系统的应用过程中

可以进行计算机信息网络系统的升级,保证信息网络整体系统的优化,按照企业的信息化工作需要,进行自动化应用系统的更新,保证其实时性、安全性及其可靠性,更好的满足不同工作业务的需要。更好的进行数据模块,故障模块的控制,更好的减少系统的崩溃率,从而更好的降低网络传输的不稳定几率,为网络信息化及其自动化应用系统的工作创造一个良好的条件,保证其统一信息传输平台的应用。通过对通信系统及其信息网络系统的整合,更好的进行计算机信息网络的延伸,更好的进行网络生产管理信息的良好运作。这就需要做好信息网络变电及其输电过程的业务控制管理,做好查询模块、统计模块等的工作,更好的进行生产管理信息的优化,保证其管理工作的效率提升。在实践工作中,电力企业信息化仍然面临着巨大的挑战,这些挑战涉及多个模块的内容。如果缺乏必要的策划控制,就容易导致信息的不完整性,也就难以保证电力系统的统一性。这就需要进行电力单位的管制,更好的保证电力企业的信息化进程。但是在这一发展过程中,如果缺乏健全的信息化构建系统,就难免出现电力企业信息化中的麻烦。这就需要针对电力企业的发展程度,进行不同个工作模块的优化。针对不同信息化含量的电力工作展开布置,保证策划程序的良好性,针对其业务进程及其管制展开分析,做好业务的整理工作,更好的进行信息化的建设,策划好各个信息体系的工作步骤,保证信息化的质量。

3不能缺乏计算机的有效管理

如果缺乏计算机的管理,其信息的发出及其接收就难以得到控制,也就难以进行信息的识别。这就需要按照当下计算机信息处理的工作需要进行控制,进行工作模块的标准化流程,做好计算机程序的各个工作,进行数据标准化的控制,及时的进行计算机的处理,保证数据库的良好管理,保证科学化、信息化管理模块的协调,保证电力系统管理水平的提升。随着社会的不断进步,电力信息面临着巨大的挑战,也面临着更好的发展机遇,很多的厂商都推出了面向电力行业的管理方案。经营决策者需要根据市场的信息及其需要进行企业发展策略的决定,这需要信息管理者们做好生产信息及其经营信息的管理工作,保证决策模块的优化,做好信息的积极处理工作。

二、关于计算机信息管理及其电力企业

信息一体化目标的分析在电力系统工作过程中,可以串联各个电力部门之间的信息化体系,保证电力单位的程序运作智能化,保证不同应用体系之间的相互结合,这样可以打破独立信息化体系运作之间的局限性,通过对电子商务的利用,更好的提升电力单位的市场竞争力,也有利于针对电力单位的工作步骤,进行工作范围的开拓,保证电力单位内部结构的协调性。凭借电子商务的使用推动电力单位在竞争中处于优势的地位。还有,针对电力单位内部机构中一些封闭的工作范畴,经过贯彻单位的整合运用,能够把电子商务和那些封闭的工作范畴有机联系起来,进而能够推动电力单位内部结构各个信息化的体系综合起来。通过对不同电力信息体系的结合,更好的保证电力系统的综合管理,保证不同模块中的数据信息的结合,保证这些数据材料的良好应用,进行电力单位的信息化体系的修整,以满足当下工作的需要,提升其应用效率。电力单位内部的作业程序要按照数字信息化的形式开展。如,在使用ERP软件体系搜索有关内容时,就要凭借综合模块进行完成,这就必须在完成电力单位信息体系的综合时要把有关的工作程序管制的体系综合起来。

三、结语

第11篇

关键词:机电一体化技术煤矿应用发展趋势

一、概述

机电一体化技术就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术,是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律,显示了强大的生命力。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标,而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择。机电一体化将机械与电子技术融为一体,使物流、能流、信息流融为一体。

二、机电一体化技术在煤矿中的主要应用

2.1机电一体化技术在提升机中的应用矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备,全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一体,机械结构大大简化,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠,采用总线方式,大大简化了电器安装,此外,硬件配置简单,互相兼容。“九五”期间,国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机,其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统,其性能先进、操作简便、准确可靠。此外,我国还应用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前,最大装机容量已达到5000kW,主、副井提升机可做到全自动化,不需要专门的绞车司机。

2.2机电一体化技术在采煤机中的应用电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比,它具有一下特点:①良好的牵引特性:可以在采煤机前进时提供牵引力,使其克服阻力移动,也可以在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层:牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6~2.0倍,所以电牵引采煤机可用在40°~50°倾角的煤层,而不需要其它防滑装置。③运行可靠,使用寿命长,电牵引和液压牵引不同,前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外,其它元件均无磨损,因此工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。④反应灵敏,动态特性好:电控系统能及时调整各种参数,防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高:电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻,电能转换为机械能只做一次转换,效率可达99%,而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。

1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作,研制成功我国第一台采用交流变频调速MG344-PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机以来,我国的电牵引采煤机有了较快的发展。国内上海天地公司、太原矿山机械厂、西安煤机厂、鸡西煤机厂等都生产交流变频和直流电牵引采煤机,而且得到了广泛的应用。经过近20年的研制开发,我国的电牵引采煤机一逐步走向成熟,为煤矿生产技术的进步起到了积极的推动作用。

2.3机电一体化技术在带式输送机中的应用带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点,已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此,成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷,如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术,我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多,一般为3点驱动,这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且,输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低,和发达国家相比存在显着的差距。

2.4其他煤矿机电一体化装置液压支架则向电液控制方向发展,将计算机技术与液压控制有机结合,实现定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架,移架速度为6~8s/架,最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。

煤矿供电的特点是供电要可靠,质量要高,能满足大功率设备的要求。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小,使用寿命长的真空开关。采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数,减少供电系统无功电流,减少无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备网络功能,可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。

三、煤矿机电一体化技术应用的发展趋势

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。这些设备在煤炭生产中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力,创造了巨大的经济效益和社会效益。但是,我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比,还有一定的差距,因此还有很多的工作需要继续研究,其未来的发展趋势是:①开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,研究具有自主知识产权的核心装置;②增加产品的通信功能,以适应综合自动化的需要;③开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等;④煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一。

四、结束语

近年来,随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展,信息流成为机电一体化的主要特色。其产品实现自动化、数字化、智能化,在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此,机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

参考文献:

机电一体化实用手册[M].北京:科学出版社.2007.

谭得健,徐希康.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用[J].工况自动化.2003.

第12篇

机电一体化技术不单单涉及到了仪器仪表,电子机械等相关领域的工作内容,还与教育、生产、科研等领域的内容存在比较密切的关系,因此,机电一体化技术的推广应用是一项综合性的问题,必须做好横向联合,同时通过加强基础性生产的方式,以达到促进机电一体化进程快速发展的目的。从石油化工工程机械的角度上来说,机电一体化技术的应用要点可以概括为以下几个方面:第一,传感技术的应用:传感器作为信息传递的最主要媒介之一,能够利用传感器对机械设备的运行情况进行全面检测,同时还可将检测得到的数据资料转换为反馈控制信号。因此,传感技术的应用与发展需要作为机电一体化技术应用的关键内容之一并深化发展。技术应用的关键在于提高传感技术对信号处理,信号放大,信号检测,参数调整,以及参数显示等内容的精确性,促进其抗干扰能力,精确性,以及灵敏性的提升,以支持自修正以及自诊断功能的实现;第二,接口技术的应用:接口技术主要是指采取相应的技术手段实现对机械设备内部相关构成部分与模块的连接关系。根据石油化工工程机械的一般特点来看,接口技术的表现形式有如下几个方面:电-机械接口,电气-气动接口,液压接口。电气-电子接口等;第三,信息处理技术的应用:在促进机电一体化技术的发展过程当中,相关技术的发展与升级必须依赖于信息处理设备实现,对微机装置的应用更是非常重要的。在石油化工工程机械设备的运行实践中,为了使机械硬件的动作响应速度更加理想,就需要发挥信息处理部门对信息的高速处理功能,提高信息处理设备的可靠性以及抗干扰性也是非常重要的。在这一过程当中,可以尝试以人机接口为基础,通过图像或声音载体实现智能化转型。

2机电一体化技术应用措施分析

当前,石油机械工程所涉及到的行业领域是非常多元且复杂的,无论是在海洋环境还是在陆地环境下,无论是地面工作区域还是地下工作区域,无论是精密性仪器还是大型机械设备,都需要通过应用机电一体化技术的方式达到提高机械设备综合运行性能的目的。同时,石油机械工程建设运行中潜在着非常多的危险性因素,再加上能源消耗量较大,劳动效率较低,因此必须通过应用机电一体化技术的方式,对传统意义上的机械设备进行改造升级,以促进其整体运行水平的提升。在这一过程当中,要求关注以下几个方面的问题:第一,需要工作人员正确认识到石油化工工程中对机械设备进行机电一体化改造的重要意义:在石油化工领域中实施机电一体化技术能够促进相关机械设备性能的改变,实现对组成系统的扩展,包括计算机,动力系统,驱动系统,执行机构,以及传感器这五个方面的。以达到优化设备整体运行效率的目的;第二,需要对机电一体化的发展动向进行及时了解与关注:石油化工领域中相关工作人员需要及时对机电一体化技术的国内外发展情况进行分析与了解,对相关资料进行收集,以分析业内机电一体化技术的发展水平与趋势,根据实际情况,引入国外先进的技术或成熟的经验;第三,需要做好对机电一体化技术应用的调查研究工作:对于石油化工工程而言,机械设备作业多需要在野外环境下开展。由于野外环境的变化性因素众多,再加上石油机械的工艺过程比较复杂,因此此类机械往往精度要求较低。这就需要工作人员深入分析并统计石油机械行业存在的薄弱之处以及优势所在,充分了解矛盾最为突出的产品,将其作为机电一体化技术应用的最主要产品;第四,需要做好对机电一体化技术应用的可行性规划工作:以石油化工工程为立足点,对机电一体化技术应用问题的研究与分析,能够使机电部门,仪表部门,以及电子部门等协调一致发展。为了能够促进机电一体化技术的快速发展,必须选择普及率较高且成本较低的机电一体化产品作为切入点,从而分阶段分步骤的改造现有设备;第五,需要进一步强调石油化工工程中机电一体化技术应用的可行性:结合已有的实践工作经验来看,为了促进机电一体化技术的高速发展,关键在于遵循试点推广的基本思路,紧紧扣住机电一体化技术的这一中心问题,以促进其经济效果的良性发挥。结合当前本领域的发展现状来看,认为机电一体化技术的应用可以从长距离输油管线自动化管理,石油化工设备,钻井作业设备,转油站设备,泵站设备等角度入手,配合研究相应的程序控制方案,以促进其一体化技术的长效发展。

3结束语

第13篇

可以说,机电一体化技术的出现,将会是我国现代工程技术水平的重要体现,更是工程机械主要的发展趋势。而这一技术无论是对工程施工质量,还是工程机械的使用性能好坏,都有着关键的影响与意义。在实际的施工过程中,工程机械作为一种不可或缺的设备,随着施工单位对于机械设备的自动化要求越来越高,原有的工程机械技术已经无法再满足工程施工技术需求。因此,通过在工程机械设备中应用机电一体化技术,使其充分发挥自身高效、安全的实用性,确保在预期时间内完成工程任务,同时保障工程项目建设质量,降低工程建设成本。下面,就详细阐释了机电一体化技术在工程机械中应用的必要性,具体表现在以下几个方面:首先,由于当前大部分工程规模普遍较大,这就对工程机械设备的生产效率有着较大的要求,而机电一体化的工程机械能够有效提高施工效率,能够确保在规定时间内,交付工程项目。其次,在现代工程施工中,各大施工单位对于工程机械的耗能量有着明确的要求,通常都是希望在完成施工任务的前提下,又可以降低能耗量,真正实现节约能源,降低施工成本的根本目标。再者,如果工程机械设备的自动化程度越高,这就说明对于工程施工难度也就越高,在实际施工中,有很多分项工程项目是需要应用到大量工程机械。反之,若是这些机械设备的自动化程度较差,就无法充分保障机械施工质量。此外,在工程施工过程中,通常使用的工程机械设备自动化程度非常高时,一般就不会需要浪费大量的人力,甚至有些施工工作完全不用劳动力完成。并且,机电一体化技术的工程机械实际操作起来十分简单,只需一、两个操作人员即可,这就为施工单位节省了一部分的劳动力成本。最后,在工程机械设备应用一体化技术,不仅能够大大提高其使用寿命,还有效降低了运行故障的发生率,在充分保障工程施工质量的同时,还减少了一定的设备维修费用。通常上文几点描述,我们也不难看出,传统的工程机械技术已经无法在满足于现代化工程的施工需要,而机电一体化技术的出现,彻底解决了这些问题,尤其是在工程机械设备中占据十分重要的地位,达到了非常理想的施工效果。

2机电一体化在电力变压器绕线机的应用

电力变压器的环型铁心使用高导磁率的硅钢带绕置。用环型铁心绕制的电力变压器,具有低损耗、低躁声、漏磁小的特点,是近几年电力行业推广使用的电力变压器。电力变压器绕线机是制造这种电力变压器的专用设备。该绕线机可以绕制100kW以下的电力变压器的三相绕组。该设备能够根据绕组导线的线径调整绕制的速度;具有缓慢起动、停止的功能,以防止绕线机因快速起动造成断线的现象;能够自动记录绕组的绕制匝数;能够预置绕制匝数,当实际绕制匝数等于预置绕制匝数时,绕线机能够自动停车。可以说,在变压器绕线机中运用机电一体化,极大的提高了其运行效率和质量。其中,机电一体化绕线机的控制系统是由可编程序控制器和变频器组成。其控制面板包适各种按钮、选择开关,用于给PLC输入控制信号。绕组匝数的预置使用4位拨码盘,将4位十进制数转换成16位二进制数,送到PLC的输入口。旋转编码器将转数脉冲送到PLC的输入口,从而测定绕组的实际绕制匝数。旋转编码器将主轴电动机转数变为脉冲计数信号,作为比较数据。在这样的控制系统下,变压器的绕线机实现了较高的自动化和智能化,生产效率有了显著提升。

3机电一体化的主要发展方向

3.1智能化。机电一体化产品的智能化主要是使高性能、高速的微处理实现机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能,机器人与数控机床的智能化就是重要应用代表。智能化通过对机器行为的描述,在控制理论科学的基础上,应用人工智能、运筹学、模糊数学、计算机科学、生理学、心理学等新思想和新方法,使机器具有逻辑思维、判断推理最终能够自主决策。

3.2模块化。模块化是机电一体化技术中的一项重要而艰巨的工程。机电一体化产品种类和生产厂家繁多的现实情况使得相关单位制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配,企业研制和开发具有标准机械接口、动力接口、电气接口和环境接口等的机电一体化产品单元,在这些标准单元的基础上就可迅速开发新产品,同时也可以扩大生产规模。

第14篇

【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了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”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手:

(一)机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。

(二)传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。

(三)信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。

(四)驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

(五)接口技术

为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

(六)软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

(一)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:

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

(二)计算机集成制造系统(CIMS)

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

(三)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。

(四)工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展:

(一)智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

(二)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,进行任意的剪裁和组合,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大大加强,一般除RS232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

(三)微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

(四)模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

(五)网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。

(六)绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。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,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述,机电一体化技术是众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。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

【参考文献】:

1、李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.

2、芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004.

3、王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化,2006(6).

第15篇

由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:

(1)行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;

(2)抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;

(3)进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。

1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。

2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行器,达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。

3、开关信号通道接口。机电一体化系统的控制系统中,需要经常处理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括:开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态,此状态作为控制依据。

(1)输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入通道(DI)。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。

(2)输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器(如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。

二、人机接口

人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。

1、输入接口。

(1)拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。

(2)键盘输入接口。键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有:

1)编码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码);

2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。

2、输出接口。在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。

结语:

接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要;同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。

参考文献:

[1]费仁元,张慧慧,郑刚。机电接口技术的内涵和发展。北京工业大学学报。2003.(4)

[2]佘明辉。基于机电一体化系统接口技术的研究。江西电力职业技术学院学报。2006.(4)