2016年機(jī)電一體化畢業(yè)論文

1、西安科技大學(xué)論文姓 名：XXX專 業(yè)：機(jī)電一體化論文題目：淺談機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用研究指導(dǎo)教師：2016年4月 24日摘要機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 此簡述機(jī)電一體化技術(shù)的基本情 況和發(fā)展背景 , 綜述國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀 , 分析機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展 趨勢(shì)。關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化 技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨第一篇：什么是機(jī)電一體機(jī)電一體化”？它的來源是什么？*4一體化技術(shù)基本概念*4體化技術(shù)五大組成要素與四大原則：*4第二篇：機(jī)電一體化發(fā)展歷程及其趨勢(shì)一體化”的發(fā)展歷程 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

2、* 6 一體化”發(fā)展趨勢(shì)* * * * * * * * *6 的機(jī)電一體化產(chǎn)品*7發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢(shì)和任務(wù)*7 第三篇：機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用* *12 第四篇：機(jī)電一體化中的接口技術(shù)* *17 第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)抗干擾問題的探討*20結(jié)論2121參考文獻(xiàn)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)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)

3、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)、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)

4、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)

5、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，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

6、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

7、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、 、控制、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、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(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)

8、 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

9、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， 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

10、利益沖突， 近期很難制定國際或國內(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) 模化將給機(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， 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

11、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 appliance 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 色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品

12、，對(duì)人來說還是一種享受，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 年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微 探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國內(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 器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力

13、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。由于在許多場(chǎng)合無

14、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 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，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)床目前我國是全世界機(jī)床擁有量最多的國

15、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)床的（重力加速

16、度）提高到 2G,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提高到左右； 亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到左右； 納 米級(jí)機(jī)床達(dá)到；最小分辨率為1nm （）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

17、，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)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

18、產(chǎn)線在國民經(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。我國的自動(dòng)機(jī)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(dá)到或超過發(fā)達(dá)國家上一世紀(jì) 80 年

19、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。引進(jìn)光學(xué)技術(shù)，利用光學(xué) 技術(shù)的先天特點(diǎn)， 就能有效地改進(jìn)機(jī)電一體

20、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)

21、與信息技術(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)

22、、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(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，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、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方 便、可

23、靠性高等特點(diǎn)。D 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(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) 通過通信使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集

24、 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)， 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(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)鋼鐵生產(chǎn)的要求。 未來鋼鐵企 業(yè)競(jìng)爭的焦點(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、管理整體優(yōu) 化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的

25、效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭力。美國、日本等 一些大型鋼鐵企業(yè)在 20 世紀(jì) 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 。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)。 現(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)?，F(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，共同實(shí)現(xiàn)控制策略。(3) 分散功能塊現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(hào)變換、補(bǔ)償和累加輸入功能塊，而且有 PID 控制 和運(yùn)算功能塊。(4) 通信線供電現(xiàn)場(chǎng)總線的常用傳輸線是雙絞線， 通信線供電方式允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信 線上