机电一体化技术的发展及应用

高虹

【摘 要】随着我国当今经济时代日新月异的变化，机电一体化技术也发展成为了一项无可替代的重要技术。本文对机电一体化技术的发展背景和基本概要作了简单介绍，并探究了该技术在国内外各个领域的应用，还列举了一些成功运用机电一体化技术的案例，指出了该技术在未来的发展方向。

【关键词】机电一体化；重要技术；应用；发展方向

1 机电一体化的发展背景

总的来说，机电一体化技术的发展可以分成三个阶段。

1960年以前可以视为第一阶段。作为机电一体化发展的初级阶段，由于种种原因，比如当时的电子技术水平和机械技术水平都没有得到完善，使得运用机电一体化技术开发出来的产品不能够被广泛的推广。但是，人们在有意无意的情况下已经开始运用简单的电子技术来完善产品的机械性能了。尤其是在战争时期，电子技术和机械产品的完美结合，使得这项军用技术发挥出了重要的作用。战争结束后，这项技术由以前的军用转变为民用，促进了战后经济的快速发展。

第二阶段的发展是在1970年至1980年之间，在这一发展时期，机电一体化技术不仅得到了来自通信技术、计算机技术和控制技术等提供的技术基础，而且由于微型计算机和大规模集成电路的飞速发展，机电一体化还得到了充分的物质基础。由此可见，蓬勃发展的机电一体化技术必将运用于国内外的各行各业中。

1990年以来，机电一体化技术已经开始向智能化的新阶段迈进。在这个深入发展的阶段里，一些人工智能技术、光纤技术以及神经网络技术如雨后春笋般的迅速发展，给机电一体化技术打开了一片新的发展天地。除此之外，机电一体化技术还涵盖了光学、通信技术以及微细加工技术等。

2 机电一体化技术的概要

机电一体化是一种结合电子化设计、机械装置及软件的技术，包括“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术，不是简单地将微电子技术和机械技术及其他新型技术相互组合而成的技术，而是一种综合技术，由此产生了一些典型的机电一体化设备，例如工业机器人、计算机集成制造系统、可编程控制机器等。这些机电一体化产品在使用时还具有高安全性和高可靠性。如果在工作中遇到故障，其产品能及时自动采取安全措施，大大降低了工人受到人身伤害的几率。

3 机电一体化的应用

当今时代是一个“百家争鸣”的科学技术时代，各种科技的相互渗透，使得机电一体化技术在各个领域里都发挥出了不可替代的作用。

3.1 在建筑材料生产中的应用

目前，我国在施工建设方面的要求越来越高，相应的，对于建筑材料的生产更是提出了较高的要求。这樣一来，机电一体化技术就成了有关单位的首要选择。毕竟机电一体化是一种综合技术，其高质量、高性能、多功能、低能耗的特性对于建筑材料的生产有着至关重要的作用。此外，材料的级配控制对于现代建筑和公共设施相当重要。一旦有级配误差现象的出现，必定会减短建筑和公共设施的寿命，安全问题就得不到保障。然而，在建筑材料中应用机电一体化技术就可以实现微机控制，使级配的误差降到最小。

3.2 在现代制造业方面的应用

现代制造业强调有效利用一切资源，逐渐以机器代替人力来获得生产盈利，绿色的现代化制造具有虚拟化、网络化、智能化等特点。下面通过对Li/MnO2扣式电池生产过程的介绍来向读者说明机电一体化技术在制造业方面的应用。

Li/MnO2扣式电池的生产有以下几道程序：先上负极片，然后加隔热板并把电解液注入其中，最后上正极片、渗透。这种自动组装生产的控制系统通过采用PLC技术进行控制，通过触摸系统中的传感器来监测生产过程中的状态，一旦有系统故障出现，机械装置就会自动报警。如果生产过程中出现不合格的产品，该系统还会将其自动剔除。

漫反射光电开关、对射光电开关、磁性开关、行程开关、接近开关、压力传感器等原件在PCL控制系统中担任着检测作用，气缸、冲床、电视、振动料斗、状态显示灯以及声光报警器等部件在该系统中担任着执行作用。

3.3 在钢铁企业中的应用

3.3.1 分布式控制系统（DCS）

一台中央电脑、若干台现场测控电脑和智能控制单元，这就是分布式控制系统的组成部件。通过中央电脑对现场测控电脑和智能控制单元的指挥来监视、管理、操作和分散控制生产过程。相比集中型控制系统，分布式控制系统具有安全性高、功能强的特点。很显然，分布式控制系统已成为引领机电一体化系统的潮流。

3.3.2 开放式控制系统

“开放”意味着解除封锁、限制。开放式控制系统可以使不同厂家的产品得到互换和兼容，实现资源共享，技术交流，促进企业共同进步。工业通信网络是开放式控制系统中重要组成部分，其可以实现管理计算机和控制设备的互联，从而集控制与决策、管理、经营于一体。

3.3.3 计算机集成制造系统（CIMS）

计算机集成制造系统是集人、技术、经营三者而成的一种产物。在钢铁企业中应用CIMS不仅可以提高劳动生产力，还可以提高员工的技术水平，可以对企业的发展做出极大的贡献。国家产业结构的优化离不开CIMS技术，CIMS技术的应用与推广，还可以提高企业在国际市场上的竞争力。

3.4 在煤矿企业中的应用

众所周知，煤矿的地下开采作业是非常危险的，恶劣的环境和无法预知的自然灾害时时刻刻都对工人的人身安全造成威胁。所以，世界各国都在力求寻找一种能够用机器替代人力的先进技术。而机电一体化技术正符合这一技术要求，可以使井下作业变得自动化、机械化。井下机器人的智能化操作对煤矿企业的发展有着史无前例的重要贡献。

4 机电一体化的发展方向

4.1 绿色化

当今时代，人类的生活因工业科技的发展而发生着巨大变化。我们在享受着美好生活的同时，更应该注意到生态环境的污染，地球资源的减少。因此，工业绿色化已成为人们奋斗的目标。绿色的机电一体化产品在这个工业时代里必将发挥出重大作用。

4.2 光机电一体化

组成机电一体化系统的部件有能源系统、传感系统、机械结构和信息处理系统等。在机电一体化系统中引进光学技术，可以把光学技术优点用于其能源系统、传感系统和信息处理系统中，实现由机电一体化向光机电一体化的改进转变。

4.3 智能化

21世纪是一个智能化的时代，人工智能也逐渐运用于机电一体化技术中。机电一体化的智能化除了一些控制理论外，还吸收了多方面的新方法、新思维。例如，人工智能、计算机科学、生理学、心理学、模糊数学等等。尽管机电一体化产品是不可能和人类拥有相同智能的，但是，其高性能的微处理器却完全有可能使产品具有低级智能。

4.4 网络化

20世纪90年代，网络技术得到了突飞猛进的发展，在工业生产、科学技术、军事、教学等方面都有所应用。随着网络化的广泛普及，在网络的基础上应运而生的高科技技术也在改变着时代。属于机电一体化产品的远程控制终端设备在各种领域中都发挥出了其应有的价值。由于计算机的推广应用，使人们在家里就能享受到机电一体化带来的便利。所以，机电一体化的发展毫无疑问会向着网络化发展。5 结语

机电一体化是科技发展的必然结果。在机械工业中，机电一体化几乎渗入到所有的机械产品中，显然已成为主角。机电一体化技术的飞速发展，加快了社会工业生产的改革速度，提升了我国的科技水平，使我国向着发达国家的科技水平迈进。机电一体化将各种科学技术相互融合，其发展前景是不可估量的。

【参考文献】

[1]梁俊彦，李玉翔，林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007（25）.

[2]曹明卿，卞建燕.机电一体化技术的发展及应用[J].

[3]葛文艺.机电一体化技术的发展及应用探讨[J].煤炭技术，2008（6）.

[责任编辑：杨玉洁]