時間：2023-12-04 11:04:08
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【關鍵詞】電子 機械 工業 一體化
Primary understanding to the incorporate machinery and electron
Lu Mingchun
【Abstract】Since the electron technology came out, the combination of the electron technology with the machinery technology has started. Now, the technology, the incorporate machinery and electron has got an obvious development, which has aroused people’ wide attention. It makes the industry production step into the developing period with the “incorporate machinery and electron” as the character from the “machinery electrization”.
【Keywords】Electron Machinery Industry Integration
機電一體化是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的，融合機械工程、電氣工程、計算機科學、信息技術等為一體的新興交叉學科。
其中機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。
1．機電一體化概述。機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、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別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
2．機電一體化的發展狀況。機電一體化的發展大體可以分為三個階段：①20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。②20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。③20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。
我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。
3．機電一體化的發展趨勢。機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
3．1 智能化。智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。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上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。
3．2 模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、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等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。
3．3 網絡化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品?，F場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（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（computer integrated appliance system，CIAS），能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
3．4 微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
3．5 環?；?。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極小，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
關鍵詞：機械設計；機電一體化技術；初探
機電一體化技術屬于規模比較大的集成電路與代表小型計算機的小型電子技術，這種技術所滲透的傳統工業領域，有效的提高了傳統工業的生產效率及產品生產的質量等，機電一體化技術作為現代化工業發展當中的重點技術。機械在設計過程中，機電一體化技術出現的一些問題對于目前我國工業的發展而言，有著重要的推進作用，對這些問題進行深入研究，有助于促進我國工業進一步發展。本文主要研究機械設計中機電一體化技術的問題，重視分析實際性的問題，并闡述機械體、動力、測試傳感、執行機構等相關部分在機電一體化技術當中起到的主要作用，對于實踐活動的指導而言，具有十分重要的理論意義，
1.機電一體化技術的重要組成部分
1.1機械本體部分
機械本體部分就是支持機械的機構，具體是由機身、框架、機械關聯等機構組織而成。隨著目前我國機電一體化技術的快速發展與進步，機械本體的機構及材料的性能也隨著的得到了很大的提高。同時，在實際生產過程中，機械本體能更好的滿足現實的各種需求，能有效的實現機械在加工產品過程中各種可能性與更加可靠的目標，促使所加工的零件更具美觀與標準化。
1.2動力部分
公里部分作為機電一體化技術生產的關鍵部分，也是機械生產不可缺少的重要部分。據系統的控制，動力系統給機電一體系統提供了能量與動力，以此來保證系統的正常運行。機電一體化技術當中動力部分在進行設計時，需要重視的是以最小化的消耗獲得最大化的動能，這也是實現機械生產降低能耗的重點部分
1.3傳感器
在機電一體化系統當中傳感器發揮著信息傳輸的作用，可以通過傳感器更好的反映出內在稻菪畔，能將系統所下達的信息與相關指令更好的完成，并根據具體命令來完成信號的傳輸，以此來實現機電一體化技術的智能化與自動化。傳感器是由儀表與專門傳感器組織而成，精準度相對也比較高。
1.4執行機構部分
機電一體化系統中的執行機構能夠有效的反映出傳輸的信息，根據信息的不同采取動作執行。在機械生產過程中執行機構屬于運動零件，主要是由電磁、機械等零件組織而成。通常來講，執行機構部分有比較大的變化，在實際生產當中，需要根據實際情況對執行機構進行合理的調整，將提高機械的剛性、降低重量作為重點調整的目標，以此來確保執行的可靠性，最終滿足生產的各種需求。
1.5驅動部分
機械生產中驅動部分也屬于接收信息的部分，也是能夠反映控制信息的單元，驅動部分在接收到信息之后，就會對執行機構部分進行驅動，根據信息的相關需求，有針對性的展開動作。機電一體化技術在進行設計的過程中，必須要確保的就是驅動部分的高效率，關于這方面因為在機械生產中保證驅動部分能帶來很高的生產效率，只有確保驅動部分較高的效率，生產的效率才能得到保障性的提高。同時，對于驅動的可靠性要求相對會比較高?，F階段，機電一體化技術所使用的驅動部分，大多都是以使用直流伺服驅動與高性能先進的驅動為主。
1.6處理信息部分
在機電一體化系統當中處理信息的部分就像是它的大腦，對于更部分所傳輸的數據信息進行實際性的分析，并且根據生產的需求，對各個部分進行合理的控制，促進更好的完成生產任務。信息處理部分主要是以確保機電一體化系統正常運行作為重點目標，這也是有效的發揮著機電一體化技術實際生產的重點核心部分。
2.機電一體化技術獲取的效益
2.1機電一體化技術的技術效益
機電一體化技術能有效的減少機械零件的數量，降低機械的磨損程度，確保機械順利的生產。這樣機械在實際生產中，能更好的解決因設備故障問題導致停產帶來的嚴重問題。同時，在應用機電一體化技術后，更能提高機械成產的精準度，在某種程度上，還能降低機械零件的繁瑣校驗，促使機械零件生產具有較高的效率性。機電一體化技術的效益具體體現在：通過小型計算機對部件進行檢驗誤差時，精準度能夠從之前的0.025微米提升到0.01微米，在很大程度上，將高精準零件實現精度，這對于機械化工業的發展而言，具有十分重大的意義。
2.2機電一體化技術的經濟效益
機械在應用機電一體化技術進行生產的過程中，能有效的降低機械的磨損程度，減少維修機械的時間。同時，機電一體化技術還能在一定程度上實現產品的高精準度生產，提高產品的質量，降低生產的成本，實現機電一體化技術的經濟效益。
2.3機電一體化技術的社會效益
在實際生產過程中，使用機電一體化技術能有效的預防與監控機械生產中出現故障問題，并且還能在發生故障之后，主動采取有效的保護措施。同時，機電一體化技術還能主動修正系統參數，在很大幅度上，提高系統運行的安全可靠性。如當大型發電設備出現故障的同時，機電一體化技術還能對參數進行合理的修正，并及時的采取相應的解決措施，避免因設備出現故障給環境帶來的污染，嚴重的甚至影響到工作人員的安全，更好的實現機電一體化技術的社會效益。
隨著科學技術的迅速發展，它一方面推動了學科的之間的相互交錯，另一方面也促使工程領域的進一步改造。近年來，特別是計算機日益的小型化與功能化，其使用范圍也逐步的越來越廣。機電一體化技術就是集合了計算機技術、信息技術與微電子技術等于一體的綜合性技術，它的廣泛使用，不僅提高了相關產品的質量，更是進一步提升了機械行業的生產效率。
1.機電一體化的發展現狀
以信息化來推動工業化的發展，是現代社會發展的一項重大的戰略舉措，因為信息化主要是通過計算機的應用來實現的，它的應用開始將工業經濟進一步的轉化為信息經濟，這個信息化的過程不僅涉及到傳統的產業，還涉及到人們的生活方式和基礎設施的建設等等。當然，雖然我國目前的機電一體化技術得到了一定程度的發展，但是與發達國家相比，還是存在著十分大的差距。據相關的數據表明，我國信息技術產業的產值還只有30-40%。這樣的一個差距，也在一定程度上極大的限制了我國機電一體化的發展進程。但是國家還是十分的重視這一方面的建設，還為此成了專門的機電一體化的領導小組。因為信息產業是有十分長遠的發展潛力的，如果能夠通過一些貿易或者技術轉讓，直接的吸取國外先進的技術，在成本的節約上有著極大的優勢。
另外機電一體化主要是由控制技術、計算機技術等等組成的，隨著它們進一步的發展，也為機電一體化的技術條件提供了支撐，大規模集成電路的快速發展則為機電一體化的物質條件奠定了很好的基礎，正是這些支撐，促使著我國的機電一體化正在逐漸的發展完善。
2.機電一體化的趨勢探討
機電一體化的發展是十分依賴于相關技術的發展程度的，因為它不僅包括了計算機學、信息學，還包括了機械學、電子學、光學等等。所以這是一個協同發展的過程。由此可以探討出機電一體化的發展趨勢主要有以下幾個方面。
（1）板塊化的發展
實現機電一體化的版塊化是一個相當復雜的工程，因為該工程涉及到的廠家繁多、產品品種各異。在進行研發時各種接口的設計也是各式各樣，例如它既會涉及到機械接口，還會設計到電氣接口等等，這都為機電一體化板塊化的實現產生了很大的障礙。但是該項工作能夠順利的完成，卻對機電與一體化的發展有著很強的促進作用。例如在進行加減速以及智能調速的研究時，想要達到更好的視覺處理效果，就必須要做好機電一體化的板塊化處理，只有這樣才能在進行新產品的開發時有一個較好的標準。同時對于實現規模生產也有著較大的促進作用。當然這就對于標準的制定提出了較高的要求，不論是在部件和接口的選擇上，還是在單元的匹配程度上。當然受著各方面利益博弈的影響，想要制定這樣一個統一的標準，在實施的過程中還是有著一定的難度，但是可以先從一些規模較大的企業中試點，再逐步的推廣。我們可以肯定的是，這些標準的制定無論是對技術企業還是對產品企業的發展都有著極大的推動作用。
（2）智能化發展
21世紀系統化的發展方向是一個十分重要的發展趨勢，因為在機電一體化的建設之中，越來越關注人的力量，例如已經得到推廣的機器人和數控機床的使用等等都是智能化發展的結果。智能化的發展主要是在，通過人智慧，來完成對機械行為的設定。在這一過程中，不僅囊括了計算機學、數學、心理學等等知識，還需要人們更多的新思想和新方法，這樣通過人腦智慧的應用，來完成機器的自主決策、判斷推理的能力。這樣對于目標的完成能夠起到更好的控制作用。當然我們不能要求機械能夠實現和人類一樣水平的智商，但是通過各項技術的應用，還是能夠融入人的部分智能，這樣也能夠極大的推進其發展。
（3）小型化的發展
小型化的發展主要是指機電一體化朝著一個微觀的趨勢發展，我們將其統稱為微電子機械系統，這對機電一體化的產品的尺寸都做出了標準化的規定，而且還有著朝微米和納米級發展的趨勢。它主要有著耗能少、體積小等等優勢，而且其運動方式還十分的靈活，所以在軍事和醫療上都得到了廣泛的推崇。但是目前其發展的重難點主要在于微機械技術，因為在完成微機電一體化產品的加工時，都必須要采用精細加工技術的，這類技術不僅包括光刻技術，還包括蝕刻技術。它們在技術攻破和創新上都還存在著一定的難度。
（4）系統化的發展
系統化發展主要表現在其系統結構體系既有開放式的特征，又有著模塊化的表現。這就要求該系統是既能夠進行靈活的組合，又能夠隨意的進行拆分，同時還需要各個子系統之間能夠進行很好的協調，這樣便于整體的管理。在另一方面，系統化還體現在通訊能力的提升以及產品的人格化特征之上，因為未來產品的發展趨勢將更加的注重與人需求的結合，因為畢竟產品最終的使用者是人，所以，在進行機電一體化產品的研發時，還應該更多的關注產品的“情感”與智能，這樣才能更好的實現人機一體化。
3.結束語
不難看出，機電一體化的發展如果只是單純的依靠某一方面的力量，是根本無法完成的，它必須受到多方面技術發展的推動，這也是當今社會發展的特點的，所以實現技術之間的協調發展，才是未來發展的總趨勢。當然，文中所列舉的技術并不是與機電一體化相關的全部技術，它還包含著許多其他方面的技術。目前技術融合的可能性越來越大，涉及的范圍也越來越廣，這極大的推動了機電一體化的發展。
參考文獻
[1]李軍.淺析光機電一體化技術的發展[A].海南省機械工程學會、海南省機械工業質量管理協會.綠色制造與低碳經濟一一2010年海南省機械工程學會、海南省機械工業質量管理協會“年會”暨機械工程科技學術報告會論文集[c].海南省機械工程學會、海南省機械工業質量管理協會：，2010：4.
關鍵詞：機電一體化；發展現狀；接口分類；影響
【分類號】：TU855
前言：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果。接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的，隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要；同時接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統的控制性能，以及系統運行的穩定性和可靠性，因此接口技術是機電一體化系統的關鍵環節。
一。機電技術的發展現狀
（一）計算機數控機床
計算機數控機床是一種由計算機或專用電子計算裝置控制的高效自動化機床。它綜合應用了計算機技術、自動控制、精密測量和機械設計等方面的最新成就，是典型的機電一體化產品，是機床發展的必然趨。數控機床發展至今，已經經歷了從電子管數控、晶體管數控、集成電路數控、計算機數控、微型計算機數控等五代演變。當前計算機數控機床已經成為促進國民經濟發展的重要產品。近10多年來，隨著微電子技術的飛躍發展，能自動更換刀具的高度自動化的計算機數控機床――機械加工中心發展更為迅速。
（二）工業機器人
工業機器人一般應由機械系統、驅動系統、控制系統、檢測傳感系統和人工智能系統等組成。是一種能模擬人的手、臂的部分動作，按照預定程序、軌跡及其他要求，實現抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置，是具有發展前途的機電一體化典型產品，將在實現柔性自動化生產，提高產品質量，代替人在惡劣環境條件下工作中發揮重大作用。機器人技術的發展，要求提高機器人機構實用效果，擴大其應用范圍，使虛擬軸機器有進一步發展。
先進制造系統。目前，先進制造系統有柔性制造單元柔性制造系統、柔性生產線等幾種形式。柔性制造單元是由加工中心與自動交換工件的裝置組成的，同時，數控系統還增加了自動檢測與工況自動監控等功能。柔性制造單元可以作為組成柔性制造系統的基礎，也可用作獨立的自動化加工設備。
二。機電一體化控制系統（微電子系統）為例的接口分類
（一）機電接口
由于機械系統與微電子系統在性質上有很大差別，兩者間的聯系須通過機電接口進行調整、匹配、緩沖，因此機電接口起著非常重要的作用：行電平轉換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平，而控制設備則不一定，因此必須進行電平轉換；另外，在大負載時還需要進行功率放大；抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統和控制設備在電器上加以隔離；進行A/D或D/A轉換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時，必須在微機系統和被控對象之間設置A/D和D/A轉換電路，以保證微機所處理的數字量與被控的模擬量之間的匹配。
1、模擬信號輸入接口。在機電一體化系統中，反映被控對象運行狀態信號是傳感器或變送器的輸出信號，通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號（如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉速檢測用的測速發電機等）計算機要對被控對象進行控制，必須獲得反映系統運行的狀態信號，而計算機只能接受數字信號，要達到獲取信息的目的，就應將模擬電信號轉換為數字信號的接口――模擬信號輸入接口。
2、模擬信號輸出接口。在機電一體化系統中，控制生產過程執行器的信號通常是模擬電壓或電流信號，如交流電動機變頻調速、直流電動機調速器、滑差電動機調速器等。而計算機只能輸出數字信號，并通過運算產生控制信號，達到控制生產過程的目的，應有將數字信號轉換成模擬電信號的接口――模擬信號輸出接口。任務是把計算機輸出的數字信號轉換為模擬電壓或電流信號，以便驅動相應的執行器，達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數字模擬信號轉換器、多路模擬開關和功率放大器幾部分構成。
3.輸入通道接口。開關信號輸入通道接口的任務是將來自控制過程的開關信號、邏輯電平信號以及一些系統設置開關信號傳送給計算機。這些信號實質是一種電平各異的數字信號，所以開關信號輸入通道又稱為數字輸入通道（DI）。由于開關信號只有兩種邏輯狀態“ON”和“OFF”或數字信號“1”和“0”，但是其電平一般與計算機的數字電平不相同，與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設計問題，它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉換電路和地址譯碼電路等組成。
4.輸出通道接口。開關信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關信號傳遞給開關執行器（如繼電器或報警指示器）。它實質是邏輯數字的輸出通道，又稱為數字輸出通道（DO）。DO通道接口設計主要考慮的是內部與外部公共地隔離和驅動開關執行器的功率。開關量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅動器和輸出口地址譯碼電路等組成。
（二）人機接口
人機接口是操作者與機電系統（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統通過輸出接口向操作者顯示系統的各種狀態、運行參數及結果等信息；另一方面，操作者通過輸入接口向機電系統輸入各種控制命令，干預系統的運行狀態，以實現所要求的功能。
1、輸入接口。
（1）撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統中常見的一種輸入設備，若系統需要輸入少量的參數，如修正系數、控制目標等，采用撥盤較為方便，這種方式具有保持性。撥盤的種類很多，作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。BCD碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連，以BCD碼形式輸入信息。
（2）鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合，向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有：
1）編碼鍵盤，自動提供被按鍵的編碼（如ASCII碼或二進制碼）；
2）非編碼鍵盤，僅僅簡單地提供按鍵的通或斷（“0”或“1”電位），而按鍵的掃描和識別，則由設計的鍵盤程序來實現。前者使用方便，但結構復雜，成本高；后者電路簡單，便于設計。
2、輸出接口。在機電一體化系統中，發光二極管顯示器（LED）是典型的輸出設備，由于LED顯示器結構簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜，因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發光二極管和點陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡單，是同名管腳上所加電平高低來控制發光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式LED顯示器一般用來顯示復雜符號、字母及表格等，在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應用。
【關鍵詞】機電一體化；存在問題；抗干擾能力 ；智能控制技術
前言
隨著我國社會經濟的快速發展，對機電設備的要求越來越高，在電子技術和機械技術不斷發展的基礎上，機電一體化得到迅速發展并廣泛運用到各種機械設備中，在提高機械設備運行效率和質量上有著至關重要的作用。但是，機電一體化在實際工作中，存在硬件邏輯故障、軟件故障和干擾故障等問題，要不斷進行技術創新，提高機電一體化設計質量，促進智能控制技術與機電一體化系統有機結合，保證機電一體化系統的可靠性，讓機電一體化系統最大程度的發揮其作用。
1 機電一體化系統存在的故障問題
1.1 硬件邏輯故障問題
機電一體化就其結構而言，包括一些基本的邏輯單元，這些邏輯單元主要分為組合邏輯電路（指邏輯電路的輸出信號可以用其輸入信號的相應邏輯函數來表達）和時序邏輯電路（指邏輯電路中某一時間的輸出值，與本次和先前加在該輸入端的信號都有關）。機電一體化硬件邏輯故障問題就是指系統中的邏輯變量發生偏離，造成操作失誤。機電一體化邏輯電路故障主要有永久性故障、間發性故障和邊緣性故障三種，由于元器件本身存在老化或者設計不達標問題等，在實際工作中常出現電路不穩定問題。
1.2 軟件故障問題
機電一體化系統的軟件主要包括系統軟件和應用軟件兩大部分，從根本上來說就是一種工具，將離散的輸入集轉換為離散的輸出集，都是由一系列的編碼語句組成。在軟件設計時，由于設計人員對現場工業控制流程不是很熟悉或者了解不夠全面，對系統需求的理解存在個別盲區，從而導致設計思路比較混亂或者不全面，設計目標和方向存在偏差或者存在疏漏，造成在計算方法上、定義上或模塊銜接上出現一些問題，影響系統的正常使用。
1.3 干擾故障
機電一體化系統在正常運行的過程中，總是會發出一種電磁干擾信號，影響周圍電氣元件的正常運行，進而影響機械設備的正常運行。具體來說，就是在系統信號輸入、傳送、輸出的過程中出現的電磁干擾，會導致數據出現偏差或錯誤，甚至會造成整個系統出現異常，給系統正常運行造成很大的影響，甚至會出現破壞設備等問題，影響正常生產，給發電廠帶來經濟損失。我公司循環泵控制系統由于距離較遠，采用了光纜傳輸，但由于環境干擾，多次造成控制系統傳輸故障，現場環境改善后，問題基本消除。
2 發電機機電一體化系統的改進措施
2.1 提高機電一體化系統設計質量
機電一體化系統的設計，是保證系統正常運轉的前提和重要手段，因此，提高機電一體化系統設計質量是十分必要的。首先，設計人員要對機電一體化系統進行詳細的了解，要明確系統設計目標，即提高發電機機械設備的精度、增強機械設備的自動控制、自檢等多功能、提高系統安全性和可靠性、簡化系統結構、減輕工作人員負擔等等。其次，提高系統設計質量，要對系統的子控制系統采取科學的設計方法、制定科學合理的控制算法等，對系統設計的每一個步驟和方法都要按照相關標準和要求進行設計。最后，要加強對設計的審核，組織相關專業人員對系統設計進行全面、詳細、精確化的檢測，保證系統設計的合理和正確性。
2.2 提高軟硬件設備質量和維護技術
軟硬件設備作為機電一體化系統的重要組成部分，其質量好壞直接影響著系統的正常運行和使用壽命，因此，要切實提高軟硬件設備質量和維護技術。首先，對目前主要以進口為主的軟硬件設備進行嚴格的質量把關，并在使用前做好驗收工作，保證設備質量。其次，要加強國內軟硬件設備的開發和研制，達到節約成本、縮短周期的目的，給發電廠帶來一定的經濟效益。最后，要大力培養設備運維人才，對軟硬件設備定期進行檢查和維護，保證軟硬件設備的運行質量和提高使用壽命，保證發電廠的正常生產，提高發電廠的經濟效益。
2.3 提高抗干擾能力
機電一體化系統在運行中會產生電磁干擾信號，不僅會影響信號質量和電路的穩定，而且嚴重時會破壞電路，造成邏輯關系混亂，影響正常生產，甚至會出現設備嚴重損壞等問題。因此，要提高系統的抗干擾能力，根據干擾源進行相應的措施。第一，提高配電系統的抗干擾能力。采用分立式供電方案，對系統電路元件進行行之有效的控制，且在不同電流中采取不同的引入線，減少干擾信號的產生，同時要利用電源對電路進行監控，一旦出現問題，能及時的發現并采取相應的保護措施，保證電源系統不受電磁信號的干擾，保證電源系統的正常安全運行。第二，提高過程通道抗干擾能力，主要措施有光電隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配、電流傳輸和合理布線等等。第三，提高場抗干擾能力，主要做法是進行良好的屏蔽和正確的接地，具體來說，就是把感應體接地，采用帶屏蔽層的信號線，并且要把屏蔽層那一端接地。第四，要加強軟件抗干擾技術研究和開發，提高機電一體化系統微機模塊的自身防御能力，具體要求有三點：一是在受到干擾的情況下，微機硬件部分以及與之相連的各功能模塊不會遭受任何破壞，或者是容易損壞的單元可被監控查詢。二是系統的程序和固話常數不受干擾的影響。三是RAM區中的重要數據在遭受干擾之后可以重新建立，且系統重新運行時不出現不允許的數據?？傊姶判盘柛蓴_作為系統常出現的問題，必須提高系統抗干擾的能力，保證系統能正常運行。
2.4 促進智能控制技術和機電一體化有機結合
隨著科學技術的發展，智能控制技術得到迅速發展且運用廣泛，要積極把智能控制技術引用到機電一體化系統中來，形成混合集成型控制系統，主要包括學習控制系統、神經網絡控制系統、分級控制系統和專家控制系統等。把智能控制技術和機電一體化有機結合起來，有三個方面的優勢：一是智能控制技術可以依據外部環境的改變，相應的對系統工作內容進行智能化調控，提高機電一體化系統工作的精度和質量。二是機電一體化系統按照工作人員輸入的指令編碼進行自動工作，可以優化系統工作流程，減輕工作人員負擔，提高工作效率。三是智能控制技術可以對機電一體化系統中的一些結構和程序進行智能化控制和調度，提高系統工作程序的安全性和可靠性，保證系統運行質量。
3 結束語
總而言之，機電一體化系統在發電廠中得到廣泛運用，但是在實際工作中，存在硬件邏輯故障問題、軟件故障問題和干擾故障問題。發電廠要不斷的進行自主創新和技術創新，提高工作人員專業素質，提高機電一體化系統的設計質量，同時也要提高系統抗干擾的能力，把智能控制技術運用到機電一體化系統中來，保證系統的安全性和可靠性，促進發電廠經濟效益和社會效益的提高。
參考文獻：
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關鍵詞：機電一體化；問題；解決方案
專業介紹：機電一體化技術專業，應用領域非常廣泛。畢業生主要可以從事數控設備的維護，調試、操作、制造、安裝和營銷的技術與管理工作就業崗位群大。本專業培養具有機械電子液壓一體化技術基本理論掌握機電一體化設備的操作，維護、調試和維修，找我應用機電一體化設備加工的工藝設計和加工工藝的基本方法和基本技能的工程技術人才。機電一體化專業是社會發展和進步的過程中必然要用到的技術，了解其運行過程中的問題，并作出透徹的分析，從而找到處理這些問題的改革方案，對社會的發展具有重要的作用。
培養宗旨：機電一體化專業，旨在培養從事機電設備的使用，維護，維修設備的管理與設計等工作的，高素質，高技能應用型高級職業技術人才。
一.機電一體化專業的常出問題
（一）電器設備安裝中的問題
電器設備自身的特點很明顯，我們在安裝的過程中必須嚴格遵循它的安裝原則進行安裝，如果盲目的進行不科學的安裝，不符合實際安裝的標準，就會造成安裝不科學的結果，從而導致電器運行面臨許多意向不到的問題和故障，從而影響我們在生產生活中不能達到預期的效果，甚至導致安全事故，對人身安全造成威脅。在隔離開關的安裝時，如果操作不科學，接觸面積過小開關不夠緊致等都可能造成接觸面發生氧化，從而增大電阻，導致接觸頭發熱或灼燒，那么事故發生的可能性就會大大的增加。同樣，如果觸頭沒有按照固定的要求進行安裝分合閘速度，接觸壓力和插入方式等不符合原先的要求，就會出現熄弧時間過長，使機電設備的絕緣體出現分解，進而有導致斷路發生爆炸的可能性。所以，考慮到這些問題引發的事故以及對人力、物力及財力方面的不必要的浪費，解決電氣設備中的問題是非常有必要的。
（二）管道連接處密封不嚴實
管道的連接方式有很多種，比如絲扣連接、法蘭連接、粘貼連接、焊接、卡套式連接等多種方法。在進行管道連接和密封是，如果連接不緊致，出現松動，就會出現一系列問題。管道的法蘭連接不對稱緊固，造成法蘭面變形；管道焊接處有氣孔和夾縫存在；管道在連接時表面涂抹的膠水較少，并且沒有及時粘貼，導致粘貼不牢固，容易松動等等。管道連接處密封不嚴實，這是一個極其細微的地方，卻也是最不能被輕視的地方，最能引發事故的店，因此技術人員要引起注意。
（三）機電設備運行時噪聲嚴重
機電設備能夠正常運行取決于其重要的組成部分--泵。泵在運行是會產生震動，從而產生一定的噪音，這都屬于正?，F象。但如果出現軸承間隙大、定子與轉子相互摩擦、或轉子不平衡這些問題時，機電設備就會這震動的越厲害，其產生的噪音也會隨之加大。這些噪聲的存在不僅影響機電設備后續的正常運行，而且造成了噪聲污染，影響人們的身心將康，與現在社會所倡導的資源節約型和環境友好型社會的原則向違背，不利于可持續發展。
二.對常見問題的解決方案
（一）嚴格卡住質量關，保證質量過關
在機電設備運行之前，不僅要請技術工人嚴格的檢查設備在安裝方面是否符合要求，而且也要對設備的外觀尺寸進行測量，嚴格按照機電設備安裝的要求進行安裝。在選用技術人員時，應盡量選擇對專業技術掌握熟練、認真負責、細心檢查的技術人員每一道工序都應該進行自己檢查、合作人員之間的交接檢查相結合的檢查原則?？傊|量過關就是后期開展一切工作的保障，要嚴格把握好質量的關卡，保證了質量關才能談以后的問題。
（二）提高技術人員的整體素質
首先，專業的具體知識是基礎，技術人員應對有關機電一體化專業的相關知識熟練掌握，理論知識豐富才能將理論知識投入到實踐中去，更好的進行后續的操作；第二，加強實際專業訓練與操作，平時要模擬訓練，設想一系列可能會出現的問題，并給出合理的應對方案，這樣不僅能鞏固所學的理論知識，還可以對可能出現的問題進行預先練習，從而使真正遇到問題時可以迎刃而解；積極宣傳先進科學的思想增強計入人員的責任感，在機電行業中，出現問題的很多愿意根本上都是因為員工不夠認真仔細，沒有及時的檢查出問題所在，留下了后患。因此，提高技術人員的整體素質是至關重要的。
（三）對施工方案進行調整，優化布局
制定科學合理的施工方案是一個工程能夠正常運行的基礎。在機電一體化行業的常見問題中，許多都是由施工方案制定的不合理不科學造成的。因此，優化施工方案是時技術人員首先要采取的措施，施工方案科學合理了，許多問題也就迎刃而解了。再起運行的過程中，每一道工序都有其嚴格的要求，只有嚴格按照技術要求進行操作，才能減少不必要的人力、物力、財力的浪費。所以對施工方案（包括人員、技術、資金、維修、設備等）的調整及優化是尤為重要的。
三.小結
科學技術在發展，社會在進步。機電一體化行業的發展也是越來越快，對于從事這一行業的人員來說，這是一個機遇，同時也是一個巨大的挑戰，我們要做的是努力的學習專業知識，熟練地掌握相關的專業技術，對平時所遇到的問題進行透徹的分析，培養自己的專業性和和責任感，只有這樣，才能靈活的化機遇為挑戰，使自己在機電行業中游刃自如，立于機電行業的不敗之地。本文根據個人學習的知識和相關經驗，并通過整理借鑒了一些專家學者的相關文獻，從機電一體化專業的介紹與培養宗旨，到他發展過程中的問題進行了淺顯的分析，并就這些問題提出了相應的解決方案，由于本人知識水平有限，并沒有做出透徹的分析研究，只想通過自己的一些淺薄的見解引起相關專家學者的注意，為機電一體化專業的發展獻出自己的微薄之力，從而對我國科學技術的又好又快發展做出貢獻。
參考文獻
1楊新樺；金屬帶式無級變速器控制系統和控制策略研究[D]；華中科技大學；2010年
2 周曉暉；基于人-車閉環系統的燃料電池汽車正向仿真研究[D]；吉林大學；2009年
關鍵詞：機電一體化；工程機械；發展方向
一、現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代
引入機電一體化技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合，可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性，操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域，如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展，對工程機械的性能要求不斷提高，電子控制裝置在工程機械上的應用更加廣泛，結構將更加復雜。特別是隨著我國進口及國產工程機械保有量的逐年增加，如何用好、管好這些價格昂貴的工程機械，使其發揮最大的效率，是工程施工部門所面臨的一個重要的問題。為幫助廣大工程機械使用人員、維修人員、管理人員對工程機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握，下面簡單的介紹與論述。
現代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可直接影響到施工工藝的好壞；而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。
二、現代工程施工要求工程機械具有以下性能
生產效率高且能量損失小，節約能源；自動化程度高，施工質量好，精度高；性能穩定，工作可靠，安全，使用壽命長；具有較好的經濟性；高的技術價格比和低的制造與使用成本；操作簡單、輕便、勞動強度低，駕駛員的工作條件好，具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能，能及時準確地指出故障部位，減少停機維修作業時間。
目前工程機械的電子控制系統主要實現如下功能：
1.電子監控、自動報警及故障自診
即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態監控，工作中一旦出現異常現象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。
2.節能降耗，提高生產率
傳統工程機械的能量利用率較低，例如液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30%左右，如此低的能量利用率迫使工程機械的發展必須著眼于節能。日本小松公司挖掘機采用新型節能控制器，具有良好的節能效果，燃料可節省23%；日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統，通過對發動機和泵的綜合控制，使功率的利用率可達98%，同時生產率也大大提高。
3.柴油機的控制
采用電子調速器，電子油門控制裝置，自動停機裝置，自動升溫控制裝置等。
4.提高作業精度
自動找平系統的應用，使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統，使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節，進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業精度和作業效率，而且也減輕了操作人員的勞動強度。
5.作業過程的自動化或半自動化
工程機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產率，并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統，操作者在控制板上設定好鏟斗運動軌跡的形狀后，微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘，使挖掘作業實現了自動化。
三、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多種學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：
1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。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上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。
2.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元，是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、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，以及各種能完成操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業，還是對生產機電一體化產品的企業，模塊化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3.網絡化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已形成優勢，利用家庭網絡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，能使人們待在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。
4.微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，國外稱其為微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1cm?的機電一體化產品，并向微米、納米級發展，微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢，微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包
括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5.環保化。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然，綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
