置除可取代些机械部件的原有功能外还被赋予许多新的功能 如自动检测自动处理信息自动显示记录自动调节与控制自动诊断与保护等。也就是说机 电体化产品不仅是人的手与肢体的延伸还是人的感官与头脑的延伸智能化特征是机电体化 与机械电气化在功能上的本质区别。 机电体化的核心技术 机电体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体传感器信息处 理单元和驱动单元等部分组成。因此为加速推进机电体化的发展必须从以下 几方面着手。 机械本体技术 机械本体必须从改善性能减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品般都是 以钢铁材料为主为了减轻质量除了在结构上加以改进还应考虑利用非金属复合材料。 只有机械本体减轻了重量才有可能实现驱动系统的小型化进而在控制方面改善快速响 应特性减少能量消耗提高效率。 二传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性灵 敏度和精确度方面提高可靠性与防干扰 有着直接的关系。为了避免电干扰目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信 息传感器来说目前主要发展非接触型检 测技术。 三信息处理技术 机电体化与微电子学的显著进步 信息处理设备特别是微型计算机的普 及应用紧密相连。为进步发展机电体 化必须提高信息处理设备的可靠性包 括模数转换设备的可靠性和分时处理 的输入输出的可靠性进而提高处理速机电体化现状与趋势 度并解决抗干扰及标准化问题。 四驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用但 在快速响应和效率等方面还存在些问 题。目前正在积极发展内部装有编码器 的电机以及控制专用组件传感器电 机三位体的伺服驱动单元。 五接口技术 为了与计算机进行通信必须使数据 传递的格式标准化规格化。接口采用同 标准规格不仅有利于信息传递和维修 而且可以简化设计。目前技术人员正致 力于开发低成本高速串行的接口来解 决信号电缆非接触化光导纤维以及光藕 器的大容量化小型化标准化等问题。 六软件技术 软件与硬件必须协调致地发展。为 了减少软件的研制成本提高生产维修的 效率要逐步推行软件标准化包括程序 标准化程序模块化软件程序的固化推 行软件工程等。 机电体化技术的主要应用领域 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过 年的发展在结构功能操作和控制精度 上都有迅速提高具体表现在 总线式模块化紧凑型的结构即 采用多多主总线的体系结构。 开放性设计即硬件体系结构和功 能模块具有层次性兼容性符合接口标 准能最大限度地提高用户的使用效益。 技术和智能化。系统能提供 面向车间的编程技术和实现二三维加工 过程的动态仿真并引入在线诊断模糊 控制等智能机制。 大容量存储器的应用和软件的模 块化设计不仅丰富了数控功能同时也 加强了系统的控制功能。 能实现多过程多通道控制即具 有台机床同时完成多个加工任务 或控制多台和多种机床的能力并将刀具机电体化现状与趋势 破损检测物料搬运机械手等控制都集 成到系统中去。 系统的多级网络功能加强了系统 组合及构成复杂加工系统的能力。 以单板单片机作为控制机加上专 用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 二计算机集成制造系统 的实现不是现有各分散系统 的简单组合而是全局动态最优综合。它 打破原有部门之间的界线以制造为基干 来控制物流和信息流实现从经营 决策产品开发生产准备生产实验到生 产经营管理的有机结合。企业集成度的提 高可以使各种生产要素之间的配置得到 更好的优化各种生产要素的潜力可以得 到更大的发挥。 三柔性制造系统 柔性制造系统是计算机化的制造系 统主要由计算机数控机床机器人料 盘自动搬运小车和自动化仓库等组成。 它可以随机地实时地按量地按照装配 部门的要求生产其能力范围内的任何工 件比其功能更 强具有更高的安全性。是当前大型机电体化系统的主要潮流。 开放式控制系统 开放控制系统是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。开放 意味着对种标准的信息交换规程的共识和支持按此标准设计的系统可以实现不同厂家产品的 兼容和互换且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备管理计算机互联实 现控制与经营管理决策的集成通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联实现测量 与控制体化。 计算机集成制造系统 钢铁企业的是将人与生产经营生产管理以及过程控制连成体用以实现从原料进厂 生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动 化但这种自动化孤岛式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统管理难以适应 现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种小批量生产质优价廉及时交货。为 了提高生产率节能降耗减少人员及现有库存加速资金周转实现生产经营管理整体优化 关键就是加强管理获取必须的经济效益提高了企业的竞争力。美国日本等些大型钢铁企业 在世纪年代已广泛实现化。 现场总线技术机电体化现状与趋势 现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之 间的数字式双向多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术如 直流传输就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高级的控制系统之间在共同的通信媒体 上进行双向传送。通过现场总线连接可省去或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致 的变革和新代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表如智能变送器智能执行器现场总 线化检测仪表现场总线化和现场就地控制站等的发展。 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展交流调 速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代 直流传动数字技术的发展使复杂的矢量控制技术实用化得以实现交流调速系统的调速性能已 达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实 现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中出现就受到用户的欢迎应用不断扩大。 参考文献 杨自厚人工智能技术及其在钢铁工业中的应用冶金自动化 唐立新钢铁工业特点和体系结构的研究冶金自动化 唐怀斌工业控制的进展与趋势自动化与仪器仪表 王俊普智能控制合肥中国科学技术大学出版社 林行辛钢铁工业自动化的进展与展望河北冶金 殷际英光机电体化实用技术北京化学工业出版社 芮延年机电体化系统设计北京机械工业出版社 第章我国发展机电体化面临的形势任务和对策 机电体化工作主要包括两个层次是用微电子技术改造传统产业其目的是节能节材 提高工效提高产品质量把传统工业的技术进步提高步二是开发自动化数字化智能化机 电产品促进产品的更新换代。 我国机电体化工作面临的形势 我国用机电体化产品取代技术含量和附加值低耗能耗水耗材高污染扰民产品的责 任重有意义。在我国工业系统中能耗耗水大户对环境污染严重的企业还占相当大的比重。 近年来我国的工业结构产品结构虽然几经调整但由于多种原因成效直不够明显。这里面固 然有上级领导部门的政出多门问题有企业的故土难离死守故业问题但不可否认也有优机电体化现状与趋势 化不出理想的产业优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前这就是发 展机电体化开发和生产有关的机电体化产品。机电体化产品功能强性能好质量高成 本低且具有柔性可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整改革而无 须改换设备。这是解决机电产品多品种少批量生产的重要出路。同时可为传统的机械工业注入 新鲜血液带来新的活力把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来实现文明生产。 另外从市场需求的角度看由于我国研制开发机电体化产品的历史不长差距较大许 多产品的品种数量档次质量都不能满足需求每年进口量都比较大因此亟需发展。 我国机电体化工作的任务 我国在机电体化方面的任务可以概括为两句话句话是广泛深入地用机电体化技术改造 传统产业另句话是大张旗鼓地开发机电体化产品促进机电产品的更新换代。总的目的是促 进机电体产业的形成为我国产业结构和产品结构调整作贡献。 总之机电体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力又是开启我国 机电行业产品结构产业结构调整大门的钥匙。 我国发展机电体化的对策 加强统筹安排协调发展计划 目前我国从事机电体化研究开发及生产的单位很多。各自都有套自己的 发展策略。各单位的计划由于受各自立足点着眼点的限制难免只考虑局部利益各 主管部门的有关计划和规划也有统考虑不足统筹安排不够的问题同时缺少综观 全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此建议各主管部门责成有关单位在进行深