機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究--畢業(yè)論文(共26頁)

1、PAGE 2河北科技(kj)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)(b y)設(shè)計(shj)（論文）學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 院 站： 函授站 專 業(yè)： 機電一體化 題 目： 機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究 指導(dǎo)教師： 評閱教師： 2012年10月25日畢業(yè)設(shè)計(b y sh j)（論文）成績評定表姓 名學(xué) 號成 績專 業(yè)機電一體化題 目機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究指導(dǎo)教師評語及成績 指導(dǎo)教師： 2012年10月30日評閱教師評語及成績 評閱教師： 2012年10月30日答辯小組評語及成績答辯小組組長： 2012年10月30日答辯委員會意見 學(xué)院答辯委員會主任： 2012年10月30日 注：該表一試兩份，一份歸檔，一份裝入

2、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(b y sh j)說明書（論文）中。畢業(yè)設(shè)計(b y sh j)（論文）成績評定表姓 名學(xué) 號成 績專 業(yè)機電一體化題 目機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究指導(dǎo)教師評語及成績 指導(dǎo)教師： 2012年10月30日評閱教師評語及成績 評閱教師： 2012年10月30日答辯小組評語及成績答辯小組組長： 2012年10月30日答辯委員會意見 學(xué)院答辯委員會主任： 2012年10月30日 注：該表一試兩份，一份(y fn)歸檔，一份裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中。畢 業(yè) 論 文 中 文 摘 要在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的

3、技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(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“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。In the field of mechanical engineering, microelectronics and computer due to the rapid development of technology and industrial machinery to the infiltration formed by mechanical and electrical integration, machinery industry technical

4、 structure, product structure, functions and composition, mode of production and management system has undergone great changes, industrial production from the electric machinery has entered a mechanical and electrical integration for the characteristics of the development stage. 關(guān)鍵詞 機電一體化；技術(shù)；應(yīng)用Key w

5、ords: Mechanical and electrical integration；Technology；Application畢 業(yè) 論 文 第1 頁 共 19頁 目 錄 TOC o 1-3 h z u 引言(ynyn)3第一章 機電(jdin)一體化概要 HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面(zhumin)下載目錄.5.word.doc l _Toc278615419#_Toc278615419 4 HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面下載目錄.5.word.do

6、c l _Toc278615421#_Toc278615421 第二章 機電一體化技術(shù)發(fā)展51數(shù)字化52智能化 63模塊化64網(wǎng)絡(luò)化 .65人性化 76微型化77集成化 78帶源化89綠色化8第三章 典型機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 9 1數(shù)控機床(sh kn j chun)9 2.自動(zdng)機與自動生產(chǎn)線 9 3.機電(jdin)一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢10第四章機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用111智能化控制技術(shù)(IC)112分布式控制系統(tǒng)(DCS)123開放式控制系統(tǒng)(OCS)124計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)125現(xiàn)場總線技術(shù)(BT) 126交流傳動技術(shù)12第五章 機電一體化技術(shù)在軋鋼廠

7、中的應(yīng)用 HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面下載目錄.5.word.doc l _Toc278615422#_Toc278615422 . HYPERLINK C:Documents and SettingsAdministrator桌面下載目錄.5.word.doc l _Toc278615423#_Toc278615423 .13 1什么叫軋鋼. 13 畢 業(yè) 論 文 第2頁 共19 頁 2軋鋼生產(chǎn)過程及其制定 .13 3鋼的軋制 14結(jié)論(jiln) 15答謝(dxi)16參考文獻17PAGE PAGE 25畢 業(yè) 論 文

8、第3頁 共19 頁 引言(ynyn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透(shntu)，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(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“機械(jxi)電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。畢 業(yè) 論 文 第4頁 共 19頁 第一章 機電(jdin)一體化概要機電(jdin)一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

9、機電一體化發(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：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、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)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元(dnyun)，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(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)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。 因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是

10、基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(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電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別畢 業(yè) 論 文 第 5 共 19第二(d r)章 機電(j

11、din)一體化技術(shù)發(fā)展“機電(jdin)一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業(yè)注冊時最先創(chuàng)用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。國內(nèi)早期將“機電一體化技術(shù)”與“機械電子學(xué)”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。80年代，信息技術(shù)嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機床、工業(yè)機器人和汽車的電子控制系統(tǒng)等。微機作為關(guān)鍵技術(shù)引入了飛行器系統(tǒng)后，使機械電子系統(tǒng)在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應(yīng)用。信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。

12、這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并行工程設(shè)計和控制的實施日顯重要。此外，光學(xué)也進入了機電一體化，產(chǎn)生了“光機電一體化”的新領(lǐng)域。進入90年代，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡(luò)化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，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)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動

13、化技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了21世紀。機電一體化是機械、微 HYPERLINK /dianzijixie/ 電子、控制、 HYPERLINK /pc/ 計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、 HYPERLINK /network/ 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)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平(p pn)了道路，如虛擬設(shè)畢 業(yè) 論 文 第 6 頁 共19頁 計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求(yoqi

14、)機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。2.智能化智能化是21世紀機電(jdin)一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產(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

15、、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級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重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然

16、，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。4.網(wǎng)絡(luò)化20世紀(shj) 90年代，計算機技術(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(jd)的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。畢 業(yè) 論 文 第7頁 共19 頁 機電一體化新產(chǎn)品一旦研制(ynzh)出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就

17、是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。5.人性化機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種 HYPERLINK /Art/ 藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就

18、是人機一體化。6.微型化微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒

19、輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。7.集成化集成化既包含各種技術(shù)(jsh)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)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，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)而又安全地運轉(zhuǎn)，畢 業(yè) 論 文 第 8 頁 共 19 頁 然后(rnhu)再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。8.帶源化是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多(xdu)場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化

20、產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。9.綠色化 HYPERLINK /gongxue/ 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，人們呼喚保護環(huán)境，回歸 HYPERLINK /lixue/ 自然，實現(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、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。畢 業(yè) 論 文 第 9 頁 共 19頁 第三章

21、典型機電(jdin)一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢1、數(shù)控機床(sh kn j chun)目前我國是全世界機床(jchung)擁有量最多的國家（近320萬臺），但數(shù)控機床只占約5且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達國家數(shù)控機床占10）。近些年來數(shù)控機床為適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進步。（1）高速化由于高速加工技術(shù)普及，機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40008000r/min提高到1200040000r/min以上；快速移動速度由過去的1020m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/m

22、in，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。（2）高精度化數(shù)控機床(sh kn j chun)的定位精度已由一般的0.010.02mm提高(t go)到0.008左右(zuyu)；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.0050.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機床已問世。數(shù)控中兩軸以上插補技術(shù)大大提高，納米級插補使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預(yù)讀，大大提高了插補質(zhì)量，并

23、可進行自動拐角處理等。（3）復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機床大量出現(xiàn)如5軸5面體復(fù)合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)絞鏈機床等，采用特殊機械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要求。（4）使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機床“如虎添翼”畢 業(yè) 論 文 第 10頁 共 19 頁 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)深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。（5）數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)率的

24、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，計算機集成制造、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)控機床基礎(chǔ)上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。2.自動機與自動生產(chǎn)線在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產(chǎn)線及各種自動化設(shè)備，是當前機電一體化技術(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；郵政信函自動分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動生產(chǎn)線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等，這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用

25、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，人機界面控制裝置與光電控制系統(tǒng)等。我國的自動機與生產(chǎn)線產(chǎn)品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術(shù)水平已達到或超過發(fā)達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多，對維護和管理這些設(shè)備的相關(guān)人員的需求也越來越多。3.機電(jdin)一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計算機技術(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、社會和軍事的發(fā)展，而且(r qi)也深刻影響著機電一體化的發(fā)展趨勢。專家預(yù)測，機電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展：（1）光機電一體化

26、方向(fngxing)一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（下轉(zhuǎn)第80頁）（上接第81頁）（動力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成。引進光學(xué)技術(shù)，利用光學(xué)畢 業(yè) 論 文 第 11 頁 共 19 頁 技術(shù)的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統(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”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“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

27、“行動”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)的故障而影響整個系統(tǒng)。（3）智能化方向今后的機電一體化產(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)與信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。畢 業(yè) 論 文 第 12 頁 共19 頁 第四章機電(jdin)一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(zngqing)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面

28、：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，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、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼(zh gng)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)(kn zh x tn)(DCS)分布式控制系統(tǒng)(kn zh x tn)采用一臺中央 HYPERLINK /pc/ 計算(j sun)機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩

29、級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的 HYPERLINK /fazhan/ 發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。CS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。CS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，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，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。3.開

30、放式控制系統(tǒng)(OCS) 開放控制系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此畢 業(yè) 論 文 第 13 頁 共 19 頁 標準設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(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 HYPERLINK /gongxue/ 工業(yè)通信 HYPERLINK /network/ 網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。4.計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵 HYPERLINK /compa

31、ny/ 企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動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) HYPERLINK /dangdai/ 現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。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)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的 HYPERLINK /Economic/ 經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型

32、鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。5.現(xiàn)場(xinchng)總線技術(shù)(FBT) 現(xiàn)場總線(zn xin)技術(shù)是對自動化領(lǐng)域的一場變革。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟實用，已成為當今自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點之。目前，新建的連鑄機已經(jīng)開始使用現(xiàn)場總線(zn xin)技術(shù)?，F(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線的含義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)現(xiàn)場通信網(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)場儀表仍然是一對一模擬信號傳輸?，F(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互聯(lián)的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，把通信線一直

33、延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場或生產(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，共同實現(xiàn)控制策略。畢 業(yè) 論 文 第 14 頁 共 19 頁 (3)分散功能塊現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)廢棄了分散型控制系統(tǒng)(DCS)的輸入輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散給現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號變換、補償和累加輸入功能塊，而且有PID控制和運算功能塊。 (4)通信線供電現(xiàn)場總線的常用傳輸線是雙絞線，通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量。這種低功耗現(xiàn)場儀表可以用于安全環(huán)境，與之配套的還有安全柵。

34、有的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場有可燃性物質(zhì)，所有現(xiàn)場設(shè)備必須(bx)嚴格遵守安全防爆標準，現(xiàn)場總線也不例外。6.流傳(lichun)動技術(shù)傳動技術(shù)(jsh)在鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力 HYPERLINK /dianzijixie/ 電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

35、畢 業(yè) 論 文 第 15 頁 共 19 頁 第五章機電一體化技術(shù)在軋鋼廠中的應(yīng)用1、什么是軋鋼軋鋼，旋轉(zhuǎn)的軋輥間改變鋼錠，鋼坯形狀的 HYPERLINK /view/4568481.htm t _blank 壓力加工過程叫軋鋼。軋鋼的目的與其他壓力加工一樣，一方面是為了得到需要的形狀；另一方面是為了改善鋼的內(nèi)部質(zhì)量，我們常見的汽車板、 HYPERLINK /view/650886.htm t _blank 橋梁鋼、鍋爐鋼、 HYPERLINK /view/1780471.htm t _blank 管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板，包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。2、軋鋼(z

36、h gng)生產(chǎn)過程極其制定什么(shn me)叫軋制生產(chǎn)工藝過程？由錠或坯軋制成符合技術(shù)要求的軋材的一系列加工工序的組合，組織生產(chǎn)工藝過程，確定加工工序，首先要保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求（或稱技術(shù)要求），同時要盡量(jnling)提高產(chǎn)量、降低消耗，這就是我們常說的“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗”，如何“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的生產(chǎn)出符合技術(shù)要求的軋材制定工藝流程的總?cè)蝿?wù)和總依據(jù)。3、鋼的軋制軋出合乎質(zhì)量要求的軋材，軋鋼工序是非常重要的，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個中心環(huán)節(jié)。軋鋼工序有兩大任務(wù)：精確成型，改善組織和性能影響精確成型的因素有：合理的孔型設(shè)計（型鋼），輥型設(shè)計（板帶鋼）壓下規(guī)程及軋機調(diào)整軋制過程工

37、藝參數(shù)穩(wěn)定，如：溫度、速度、張力等壓下規(guī)程：內(nèi)容是確定所需采用的軋制方法，軋制道次及每道次壓下量） 影響組織和性能的因素：變形程度：應(yīng)保證改善鑄態(tài)組織，保證壓縮比和細致均勻的晶粒度（變形程度較大，壓應(yīng)力狀態(tài)強，有利于改善組織，性能）。變形溫度：鋼材：性能組織終軋溫度開軋溫度畢 業(yè) 論 文 第 16 頁 共 19 頁 （鋼坯在不影響質(zhì)量的前提下盡量提高開軋溫度）開軋溫度的確定原則：必須以保證終軋溫度為依據(jù)終軋溫度：按照相圖確定軋制制度。終軋溫度因鋼種不同而不同，主要取決于產(chǎn)品技術(shù)中規(guī)定的組織性能，如果產(chǎn)品在熱扎以后沒有熱處理，那么終軋溫度的選擇便以獲得的所需要的組織性能為目的。在軋制亞共析鋼時，

38、一般終軋溫度應(yīng)小于Ar3線約50100，以便在終軋以后迅速冷卻到相變溫度(wnd)，獲得細化的晶粒，若終軋溫度過高，破碎的晶粒會繼續(xù)長大(chn d)，得到粗晶組織，降低機械性能。若低于Ar3線，在（+）區(qū)進行了一定的塑性變形，將導(dǎo)致加工硬化，塑性降低，變形抗力提高（因為(yn wi)在同樣溫度下，易變形，不易變形，導(dǎo)致不同相變形不均勻，從而引起附加應(yīng)力；另一方面，在基體上出現(xiàn)，可將看作硬的夾雜物，它將強烈阻止位移的移動，而在該處形成位錯堆積，引起應(yīng)力集中，在一定條件下形成斷裂。若在基體上出現(xiàn)，這將使強固的機體削弱，同樣也引起應(yīng)力集中易使金屬過早斷裂。）過共析鋼的終軋溫度應(yīng)比SK線高出100150，低于SK線，易析出石墨出現(xiàn)裂紋，高于SK線在晶粒邊界析出的網(wǎng)狀碳化物不能破碎，使鋼材的機械性能惡化。變形速度（軋制速度）：提高可提高質(zhì)量；頭尾溫差減小，對質(zhì)量好，但速度上升受電機能力、軋機設(shè)備、強度、機械化自動化水平以及收入條件畢 業(yè) 論