機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！摘要討論了機電一體化技術(shù)關(guān)于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用和進展趨勢。關(guān)鍵詞機電一體化技術(shù)應(yīng)用1機電一體化技術(shù)進展機電一體化是機械、微電子、操縱、運算機、信息處置等多學(xué)科的交叉融合，其進展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與進展，其要緊進展方向有數(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。1.1數(shù)字化微操縱器及其進展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷進展的數(shù)控機床和機械人；而運算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造攤平了道路，如虛擬設(shè)計、運算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高靠得住性、易操作性、可保護性、自診斷能力和友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。1.2智能化推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給利用、操作和保護帶來極大的方便。隨著模糊操縱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與進展，為機電一體化技術(shù)進展開辟了廣漠天地。1.3模塊化由于機電一體化產(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、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處置、識別和測距等功能的電機一體操縱單元等。如此，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，能夠利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。1.4網(wǎng)絡(luò)化而遠程操縱的終端設(shè)備本身確實是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各類家用電器連接成以運算機為中心的運算機集成家用電器系統(tǒng)，令人們在家里可充分享受各類高技術(shù)帶來的益處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向進展。1.5人性化機電一體化產(chǎn)品的最終利用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品給予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相和諧，利用這些產(chǎn)品，對人來講仍是一種藝術(shù)享受，如家用機械人的最高境遇確實是人機一體化。1.6微型化微型化是精細加工技術(shù)進展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalMEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和信號處置和操縱電路，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、材料和微觀機理研究方面取得了專門大進展，開發(fā)出各類MEMS器件和系各類微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、1.7集成化集成化既包括各類技術(shù)的彼此滲透、彼此融合和各類產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包括在生產(chǎn)進程中同時處置加工、裝配、檢測、治理等多種工序。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)具有更普遍的柔性。第一可將系統(tǒng)分解為假設(shè)干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部份和諧而又平安地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、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。1.8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。由于在許多場合無法利用電能，因此關(guān)于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的益處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的進展方向之一。1.9綠色化科學(xué)技術(shù)的進展給人們的生活帶來龐大轉(zhuǎn)變，在物質(zhì)豐碩的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。因此，人們呼喚愛惜環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)進展，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、和諧而可再生利用的機電一體化產(chǎn)品的綠色化主若是指在其利歷時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命終止時，產(chǎn)品可分解和再生利用。2機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處置機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通信、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采納組裝歸并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化制造有力條件，增強系統(tǒng)操縱精度、質(zhì)量和靠得住性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中要緊應(yīng)用于以下幾個方面：2.1智能化操縱技術(shù)(IC)由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和持續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的操縱技術(shù)碰到了難以克服的困難，因此超級有必要采納智能操縱技術(shù)。智能操縱技術(shù)要緊包括專家系統(tǒng)、模糊操縱和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能操縱技術(shù)普遍應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、操縱、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等方方面面，如高爐操縱系統(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。2.2散布式操縱系統(tǒng)(ＤCS)散布式操縱系統(tǒng)采納一臺中央運算機指揮假設(shè)干臺面向操縱的現(xiàn)場測控運算機和智能操縱單元。散布式操縱系統(tǒng)能夠是兩級的、三級的或更多級的。利用運算機對生產(chǎn)進程進行集中監(jiān)視、操作、治理和分散操縱。隨著測控技術(shù)的進展，散布式操縱系統(tǒng)的功能愈來愈多。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)進程操縱，而且還能夠?qū)嵈丝叹€最優(yōu)化、生產(chǎn)進程實時調(diào)度、生產(chǎn)打算統(tǒng)計治理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點操縱功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)能夠擴展、是監(jiān)視集中操縱分散，故障阻礙面小，而且系統(tǒng)具有連鎖愛惜功能，采納了系統(tǒng)故障人工手動操縱操其功能更強，具有更高的平安性。是當前大型機電一體化系統(tǒng)的要緊潮流。2.3開放式操縱系統(tǒng)(OCS)開放操縱系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前運算機技術(shù)進展所引共識和支持，按此標準設(shè)計的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和治理運算機互聯(lián)，實現(xiàn)操縱與經(jīng)營、治理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與操縱室的操縱設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與操縱一體化。2.4運算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS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)進程全局和進程一體化操縱。目前鋼鐵企業(yè)已大體實現(xiàn)了進程自動化，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)進程的統(tǒng)一治理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。以后鋼鐵企業(yè)競爭的核心是多品種、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、治理整體優(yōu)化，關(guān)鍵確實是增強治理，獲取必需的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已普遍實現(xiàn)CIMS化。2.5現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦieｄBusTechnology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀采納現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能夠使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的操縱系統(tǒng)之間在一起的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入致使ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現(xiàn)場當場操縱站等的進展。2.6交流傳動技術(shù)傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作相當重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的進展，交流調(diào)速技術(shù)的進展超級迅速。由于交流傳動數(shù)字技術(shù)的進展，使復(fù)雜的矢量操縱技術(shù)有效化得以實現(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。此刻不管大容量電機或中小容量電機都能夠利用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆滑膩調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一顯現(xiàn)就受到用戶的歡迎