機(jī)電一體化畢業(yè)論文 淺談機(jī)電一體化

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1、漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專科（業(yè)余）畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 淺談機(jī)電一體化 專 業(yè) 機(jī)電一體化 年 級 09級機(jī)電 指導(dǎo)教師 曾素珍 學(xué)號 2011年7月14日 200906012 學(xué)生姓名 范鑫 題目（淺談機(jī)電一體化） 摘要 學(xué)生：范鑫 指導(dǎo)老師：曾素珍 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。作為機(jī)電系的一名學(xué)生，將來工作學(xué)習(xí)都會以機(jī)電為主，所以 必須掌握好各種機(jī)電的專業(yè)知識。我會本著認(rèn)真的態(tài)度對待專業(yè)課的學(xué)習(xí)，提高 自己的專業(yè)素養(yǎng).接下來我將介

2、紹一下我對電動機(jī)的認(rèn)識。 關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；使用 目錄 摘要 目錄 引言 第一章機(jī)電一體化概要 第二章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展 1數(shù)字化 2智能化 3模塊化 4網(wǎng)絡(luò)化 5人性化 6微型化 7集成化 8帶源化 9綠色化 第三章機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中使用 1智能化控制技術(shù)(IC) 2分布式控制系統(tǒng)(DCS) 3開放式控制系統(tǒng)(OCS) 4計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS) 5現(xiàn)場總線技術(shù)(F BT) 6交流傳動技術(shù) 第四章 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中使用 結(jié)束語 致謝 參考文獻(xiàn) 引言 現(xiàn)

3、代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉和滲透，導(dǎo)致了工 程領(lǐng)域的技術(shù)革命和改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(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)、功能和構(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。 1 .機(jī)電一體化慨要 機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能 信息處理功能和控制功能 上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置和電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總 稱。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

4、。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從 系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù) 自動控制技術(shù) 計算機(jī)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(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置和布 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(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

5、、拼湊。這是機(jī)電一 體化和機(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，如自動檢測、自動處理信息 自動顯示記 錄 自動調(diào)節(jié)和控制自動診斷和保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手和肢體 的延伸，還是人的感官和頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化和機(jī)械 電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別 2 .機(jī)電一體化發(fā)展 “機(jī)電一體化”這個詞是日本安川電機(jī)公司在上世紀(jì)60年代末作 商業(yè)注 冊時最先創(chuàng)用的。當(dāng)時及70年代，人們

6、一直把機(jī)電一體化看作是機(jī)械和電子的 結(jié)合。國內(nèi)早期將“機(jī)電一體化技術(shù)”和“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 振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛使用。 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)和其他消費品 也用上了數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。這樣，對機(jī)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(jìn)入了

7、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)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機(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 組成部分。之后，機(jī)電一體化隨著自動化技術(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

8、計算機(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)步和發(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 2.1 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；而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計和制造鋪平了道路，如虛 擬設(shè)計、計算機(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)字化的實現(xiàn)將便于 遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。2.2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

9、得到重視，機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的智能化 就是重要使用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的 基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機(jī)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(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有和人完 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)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。2.3 模塊化 模塊化是一項重要而艱巨的工程。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、動力接口、環(huán)

10、境接口的機(jī)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(jī)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(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，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(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，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(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。 1.4 網(wǎng)絡(luò)化 20世紀(jì)90年代，

11、計算機(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(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(jī)為中心的計算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system, CIAS

12、）,使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利和快樂。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。 1.5 人性化機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，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、造型等方面和環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一 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。 1.6 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

13、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年美國力口州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機(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 微齒輪、微軸承 微泵、微 彈簧以及微機(jī)器人等）。 1.7 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)化和復(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、

14、小批量生產(chǎn)的自動化和高效率，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)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu) 功能最強(qiáng)。 1.8 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。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機(jī)電一體化產(chǎn)品， 自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 1.9 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， 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中

15、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(jī)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。 3 .典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 3.1 數(shù)控機(jī)床 目前我國是全世界機(jī)床擁有量最多的國家（近320萬臺），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3000-40

16、00r/min提高到8000-10000r/min ；銃床和加工中 心主軸轉(zhuǎn) 速由4000-8000r/min提高到12000?40000r/min以上；快 速移動速度由過去 的 的?20m/min 提高到 48m/min , 60m/mni , 80m/min, 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(jī)床的0.5G （重力 加速度）提高到1.5G?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 0.01?0.02mm提高到0.008左 右;亞微米級機(jī)床達(dá)到0.0005

17、mm左右;納米級機(jī)床達(dá)到0.005? O.Olum；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，納米級插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可 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)動加工各類異形零件。同時派生 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

18、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(dá)1000m/min,加工鋁件能達(dá)5000m/mino (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)展的一個主要潮流。 3.2 自動機(jī)和自動生產(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機(jī)械、自動生產(chǎn)線及各種自 動化設(shè)備，是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)使用的又一具體體現(xiàn)。

19、如：2000?80000瓶 /h的啤酒自動生產(chǎn)線；18000?120000瓶/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(jī) 或生產(chǎn)線中廣泛使用了現(xiàn)代電子技術(shù)和傳感技術(shù)。如可編程序控制器，變頻調(diào)速 器，人機(jī)界面控制裝置和光電控制系統(tǒng)等。我國的自動機(jī)和生產(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 代后期的水平。使用這些自動機(jī)和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多，對維護(hù)和管理這些設(shè) 備的相關(guān)人員的需求也越來越多。 3.3 機(jī)電一體化技術(shù)

20、的發(fā)展趨勢以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計算機(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。專家預(yù)測，機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個方向發(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，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 “

21、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“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(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)和信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。 4 .機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中使用在鋼鐵企業(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

22、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)中主要使用于以 下幾個方面： 4.1 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)廣泛使用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn) 品設(shè)計、生產(chǎn) 控制、設(shè)備和產(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、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼 連鑄 軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、 冷連軋 等。 4.2 分布式控

23、制系統(tǒng)(DCS) 分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算 機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的 三級的或更多級的。利用 計算機(jī)對生產(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)。DCS具有特點控制功能多樣化 操作簡便 系 統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點。DCS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)故障人工手動控制操作措 施，使系統(tǒng)可靠性高。分布

24、式控制系統(tǒng)和集中型控制系統(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。 4.3 開放式控制系統(tǒng)（OCS） 開放控制系統(tǒng)（Open Control System是目前計算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的 結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按 此標(biāo)準(zhǔn)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)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機(jī)互聯(lián)，實現(xiàn)控制和經(jīng) 營 管理 決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表和控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實 現(xiàn)測量和控制一體化。 4.4 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人和

25、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(jìn)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(jī)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)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(qiáng)管理， 獲取必須的經(jīng)濟(jì) 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(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。 4.5 現(xiàn)場總線技術(shù)（FBT）現(xiàn)場總線技

26、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(jì)實用，已成為當(dāng)今自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點之一。目前， 新建的連鑄機(jī)已經(jīng)開始使用現(xiàn)場總線技術(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，

27、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。（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(bǔ)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，和 之配套的還有安全柵。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)備必須嚴(yán) 格遵守安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場總線也不例外。 4.6 流傳動技術(shù)傳動技術(shù)在

28、鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技 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(dá)到和 超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī) 或異步電機(jī)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，使用不斷擴(kuò)大 結(jié)束語 綜上所述，經(jīng)過20多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱 門、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。我國從 80年代初對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品開始予

29、以重視，先后在國家科技攻關(guān)計 戈人863高科技計劃和國家自然科學(xué)基金中列專項對機(jī)電一體技術(shù)加以研 究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術(shù)改造傳統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)列為“八五”及本世紀(jì)后十年發(fā)展全民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略技術(shù)措施，機(jī) 電一體化技術(shù)的推廣使用已取得相當(dāng)進(jìn)展。 致謝 三年時光，匆匆，太匆匆。一切恍如昨日歷歷在目，轉(zhuǎn)眼間，各走天涯?；?首3年的點點滴滴生活，感慨萬分，萬千思緒在心頭。說 不出，道不盡，心中 多少歡樂和憂愁。我的指導(dǎo)老師胡志滿老師在大 學(xué)三年里給了我莫大的幫助， 無論是在學(xué)習(xí)上還是在生活里的過程中都教會了我許多許多。他不僅教授我專 業(yè)知識，更教會了我很多為人處世的道

30、理，在他的悉心指導(dǎo)下，我也慢慢地理 解了更多的專業(yè)知識。在我論文的整個寫作過程中，他從論文的選題、提綱的撰 寫、格式的要求內(nèi)容的修改甚至標(biāo)點符號各個方面都給了詳細(xì)的意見和修改， 使我能夠按時按照學(xué)院要求順利地完成整篇論文。我很慶幸在大學(xué)里遇上這樣 一位好老師，感謝老師！ 學(xué)生：范鑫 2011年7月14日 參考文獻(xiàn) [1]李建勇.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社,2004. [2]李運華.機(jī)電控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003. [3] 洪鐘洲.數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趁勢.機(jī)電一體化.1996 [4] 項占琴.微電子機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及前景.機(jī)電工程.1997,

31、[5] 張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1996 [6]陳瑜.國外機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].國外機(jī)電一體化技術(shù).2000, 5 [7] 謝存禧.機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [8] 機(jī)電一體化技術(shù)手冊編委會.機(jī)電一體化技術(shù)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 [9]胡泓、姚伯威主編.機(jī)電一體化原理及使用.北京：國防工業(yè)出版社，1999 [10]梁景凱主編.機(jī)電一體化技術(shù)和系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [11]徐志毅主編.機(jī)電一體化實用技術(shù).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995 [12]秦曾煌主編.電工學(xué).北京：高等教育出版社，1999