機(jī)電一體化系統(tǒng)方案大學(xué)設(shè)計(jì)方案

1、淺談機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)電一體化層次：專科 學(xué)號(hào);20111416611 姓名;茍小龍摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果 ，本文簡(jiǎn)述了機(jī)電一體化 技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀， 分析了機(jī)電 一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。作為機(jī)電系的一名學(xué)生，將來工作學(xué)習(xí)都會(huì)以機(jī)電為主， 所以必須掌握好各種機(jī)電的專業(yè)知識(shí)。我會(huì)本著認(rèn)真的態(tài)度對(duì)待專業(yè)課的學(xué)習(xí)， 提高自己的專業(yè)素養(yǎng)接下來我將介紹一下我對(duì)電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用引 言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透， 導(dǎo)致了工 程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)

2、算機(jī)技術(shù)的迅 速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由機(jī)械電氣化邁入了機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。第一章機(jī)電一體化概要機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能 上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總 稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系 統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)

3、、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編 程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)， 合理配置與布局各功能 單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使 整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體 化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化”涵蓋技術(shù)”和產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技 術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù) 以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械 電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化， 仍屬傳 統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體

4、力。 但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中 的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具 有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。第二章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展機(jī)電一體化”這個(gè)詞是日本安川電機(jī)公司在上世紀(jì) 60年代末作商業(yè)注冊(cè)時(shí) 最先創(chuàng)用的。當(dāng)時(shí)及70年代，人們一直把機(jī)電一體化看作是機(jī)械與電子的結(jié)合。 國(guó)內(nèi)早期將 機(jī)電一體化技術(shù)”與機(jī)械電子學(xué)”并用，近年來機(jī)電一體化更流行使 用。80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機(jī)的性能提高，

5、為更高級(jí)的機(jī)電一體 化產(chǎn)品所采用，典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和汽車的電子控 制系統(tǒng)等。微機(jī)作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后， 使機(jī)械一電子系統(tǒng)在高度控 制、排氣控制、振動(dòng)控制和保險(xiǎn)氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。信息技術(shù)驅(qū)使機(jī)械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫， 連洗衣機(jī)和其他消費(fèi)品也 用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這樣，對(duì)機(jī)電一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探索、 成型和系 統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計(jì)和控制的實(shí)施日顯重要。 此外，光學(xué)也進(jìn)入了機(jī)電一體 化，產(chǎn)生了光機(jī)電一體化”的新領(lǐng)域。進(jìn)入90年代，通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化，機(jī)器可像機(jī)器人系統(tǒng)那樣遙控 和虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化日

6、益普及。 有些機(jī)電一體化機(jī)械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí) 行器技術(shù)的發(fā)展，和半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機(jī)電一體化微型 化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精密工程和系統(tǒng)集成為特點(diǎn)的機(jī)電一體化新分支微機(jī)電一體化”雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個(gè)組成 部分。之后，機(jī)電一體化隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進(jìn)入了21世紀(jì)。機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合， 其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展， 其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、 模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化1. 數(shù)字化微控制器及其發(fā)展奠定了

7、機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和 機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè) 計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操 作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、 診斷和修復(fù)。2智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī) 電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng) 用。這里所說的 智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人 工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思 想、新方法，模擬人類智能，使它具

8、有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力， 以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能， 是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品 賦有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。3. 模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁 多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體 化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電 機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以 及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，

9、 同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接 口。由于利益沖突，近期很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)， 但可以通過組建一 些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定， 無論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。4. 網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起 和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來 了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。 機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，

10、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全 球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò) 化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的 計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated applianee system, CIAS)使人們?cè)诩依?分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向 發(fā)展。5. 人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智 能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在 色

11、彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來說還是一種藝術(shù)享受,如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。6. 微型化微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱 MEMS）是指可批量制作的，集微型 機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電 源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微 探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國(guó)內(nèi)外在 MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件

12、和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以 及微機(jī)器人等）。7. 集成化集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為 了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首 先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)， 然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。8. 帶源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由

13、于在許多場(chǎng)合無法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力 源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。9. 綠色化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減 少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸 自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā) 展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污 染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán) 保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài) 環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。第三章 典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)1、數(shù)控機(jī)床目前我國(guó)是全世

14、界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近 320萬臺(tái)），但數(shù)控機(jī)床只占 約5%且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床占10%）。近些年來數(shù)控機(jī)床為 適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。(1) 高速化由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉(zhuǎn)速有30004000r/min提高到800010000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由 4000 8000r/min提高到1200040000r/min以上；快速移動(dòng)速度由過去的 1020m/min 提高到48m/min, 60m/mni, 80m/min, 120m/min;在提高速度的同時(shí)要求提高 運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度，由過去一般機(jī)

15、床的0.5G (重力加速度)提高到1.5G2G,最高可達(dá)15G;直線電機(jī)在機(jī)床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸 電機(jī)。(2) 高精度化數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的 0.010.02mm提高到0.008左右；亞微米 級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右；納米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0050.01um；最小分辨率為1nm (0.000001mm)的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已問世。數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級(jí)插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動(dòng)出的圓弧都可以 達(dá)到1u的圓度，插補(bǔ)前多程序預(yù)讀，大大提高了插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動(dòng)拐角 處理等。(3) 復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類異形零件。同時(shí)派

16、生出各 種新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)絞鏈機(jī)床等，采用特殊機(jī)械結(jié) 構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。(4) 使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床如虎添翼如內(nèi)冷轉(zhuǎn)頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉(zhuǎn)頭切削刃和排除切屑，在轉(zhuǎn)深孔時(shí)大大提高效率。加工剛件切削速度能達(dá) 1000m/min，加工鋁件能達(dá)5000m/min。(5) 數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機(jī)床開動(dòng)率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造 手段的方法。因此，計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、并行工 程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)

17、上發(fā)展起來，這必然成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。2. 自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)生產(chǎn)線在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)線及各種自動(dòng)化設(shè)備，是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的又一具體體現(xiàn)。如：200080000瓶/h的啤酒自動(dòng)生產(chǎn)線/h的易拉罐灌裝生產(chǎn)線；各種高速香煙生產(chǎn)線；各種印刷包裝生產(chǎn)線；郵政信函自動(dòng)分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動(dòng)生產(chǎn)線； FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等， 這些自動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)線中廣 泛應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)。 如可編程序控制器，變頻調(diào)速器，人機(jī)界面 控制裝置與光電控制系統(tǒng)等。我國(guó)的自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線產(chǎn)品的水平，比10多年前躍

18、升了一大步，其技術(shù)水平已達(dá)到或超過發(fā)達(dá)國(guó)家上一世紀(jì) 80年代后期的水平。 使用這些自動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多， 對(duì)維護(hù)和管理這些設(shè)備的相關(guān)人員的 需求也越來越多。3. 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數(shù)字化、 網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、個(gè)性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、 社會(huì)和軍事的發(fā)展，而且也深刻影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。 專家預(yù)測(cè)，機(jī)電 一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展：（1）光機(jī)電一體化方向一般機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（下轉(zhuǎn)第80頁）（上接第81頁）（動(dòng)力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成。弓I進(jìn)光學(xué)技術(shù)，利用光

19、學(xué) 技術(shù)的先天特點(diǎn)，就能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息 處理系統(tǒng)。（2）柔性化方向未來機(jī)電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的 冗余度”有較強(qiáng)的柔性” 能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成 自律分配系統(tǒng)”在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相 互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的自律性”可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總 的前提下，具有行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力（柔性）， 又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。（3）智能化方向今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品 全息特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主 要得益于模糊技術(shù)與信

20、息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展第四章機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù) 據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工 程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電 一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：1.智能化控制技術(shù)（IC）由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了 難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專 家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷

21、等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車 間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼連鑄軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。2. 分布式控制系統(tǒng)（DCS）分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央 計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算 機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì) 算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn) 在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管 一體化的綜合系統(tǒng)。D CS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、 維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。D CS是監(jiān)視集中控制

22、分散，故障影響面小，而且 系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施， 使系統(tǒng)可靠性 高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性， 是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。3. 開放式控制系統(tǒng)（OCS）開放控制系統(tǒng)（Open Control System是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體 系概念。開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換， 且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策 的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)

23、，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。4. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用 以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控 制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種 自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提 高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、 管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 美國(guó)、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在 20世紀(jì)

24、80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。5. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的一場(chǎng)變革。由于現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng) 濟(jì)實(shí)用，已成為當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之 一。目前，新建的連鑄機(jī)已經(jīng)開始 使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向 傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線的含義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的分散型控制系統(tǒng)(DCS)通信網(wǎng)絡(luò)截止于控制站或輸入輸出單元，現(xiàn)場(chǎng) 儀表仍然是一對(duì)一模擬信號(hào)傳輸。現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，把通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)設(shè) 備。(2) 互操作性互操作性的含義是來自不同制造廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不僅可以相互通信，而且可以統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制回路，