..我看機電一體化學院：XX農業大學專業：機電一體化目錄[摘要]3[關鍵詞]4緒言錯誤！未定義書簽。第一章簡述機電一體化11.1．機電一體化1機電一體化的來源1機電一體化的簡介11.2電一體化技術基本概念11.3機電一體化技術五大組成要素與四大原則2、五大組成要素2、機電一體化四大原則21.4機電一體化技術具體內容3第二章一體化發展歷程32.1一體化技術發展歷程及其趨勢3一體化"的發展歷程4"發展趨勢4機電一體化產品4發展"機電一體化"面臨的形勢和任務52.2機電一體化技術5第三章21世紀機電一體化63.1機電一體化技術近期發展63.2我國"機電一體化"7國內機電一體化技術的發展狀況7我國機電一體化技術發展趨勢8工作面臨的形勢83.3我國"機電一體化"工作的任務93.4我國發展"機電一體化"的對策9加強統籌安排,協調發展計劃9強化行業管理,發揮"協會"作用9優化發展環境、增大支持力度10突出發展重點,兼顧"兩個層次"10第四章機電一體化系統104.1機電接口104.2人機接口11第五章一體化常見問題及解決125.1干擾源125.2抗供電干擾的措施135.3場干擾的抑制13第六章探述機電一體化146.1機電一體化技術發展方式的探討14機電一體化的核心技術14信息處理技術14機械制造技術14傳感器技術14傳動技術14自動控制技術14結論15參考文獻15[摘要]機電一體化是一項將系統技術、計算機信息處理技術、伺服傳動技術、自動控制技術、檢測傳感技術和機械技術等多項技術相互結合的系統工程,是現代科學技術發展的必然結果。本文簡述了機電一體化技術的基本情況和發展背景發展歷程,明確了機電一體化技術對于機械制造業的整體行業發展所擁有的重要影響,并闡明了機電一體化技術在未來社會朝著智能化、系統化以及輕量、微型化的方向發展。希望為機電制造業未來的發展方向起到了一定的指向作用。[關鍵詞]：機電一體化一體化技術現狀發展發展趨勢前景任務形勢緒論人類社會是一部科技發展史,尤其是近代史,隨著工業革命的進行,機械工業和機器制造業一直處于高速發展的狀況,并且隨著現代科學技術的迅速發展,在很大程度上極大地推動了學科之間的交叉和滲透,這在很大程度上促進了工程技術方面的改造和創新。尤其是在機械工程方面,隨著微電子技術和計算機技術的交互發展,并逐漸應用到機械工業當中,形成了機電一體化的技術發展方向,機械制造技術的發展是從開始的完全人工到半自動化直到自動化,是這部技術發展史的一部分。這在很大程度上使機械工業的技術和產品機構、功能構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,促進工業生產由"機械電氣化"時代進入"機電一體化"時代,機電一體化技術是機械、電子、信息三個學科合理結合的復合技術,是在工業產品和過程設計與制造中,機械行業和高科技計算及行業的有機結合,在技術發展階段,人類總是試圖實行實現各個行業智能化和綠色化,所以,機電一體化技術促進了機械制造技術的發展計入一個新的階段,在很大程度上推動了兩個行業的迅速發展,1..第一章簡述機電一體化1.1．機電一體化1.1.1機電一體化的來源"機電一體化"在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞,意思是機械技術和電子技術的有機結合。1.1.2機電一體化的簡介這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認,我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術,是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合,并綜合應用到實際中去的綜合技術。是現代化的自動生產設備幾乎可以說都是機電一體化的設備。中國機電設計邁入PLM全新階段,正挑戰著了前所未有的,不可預測的難題,一個個久戰沙場經久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環,唯有CAMELVIEW能夠勝任軍統三國,光復舊業的重任,此時數系科技與德國iXtronicsGmbH公司攜手共同開拓機電設計領域的新篇章,CAMELVIEW作為機電一體化設計系統,從產品的概念設計到產品性能的測試、驗證、通過都是一體化的,流程化的、規范化的,在滿足用戶設計的前提下,數值實驗的仿真與結果的驗證無不精確化,支持復雜環境下,多工況,多耦合場設計.1.2電一體化技術基本概念機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展,向機械工業領域迅猛滲透,機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上,綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術,從系統理論出發,根據系統功能目標和優化組織結構目標,以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎,對各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質運動,能量變換進行研究,使得整個系統有機結合與綜合集成,并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質的和能量的有規則運動,在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。1.3機電一體化技術五大組成要素與四大原則1.3.1、五大組成要素一個機電一體化系統中一般由結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結合而成。〔請參考機電之家機電一體化頻道機械本體〔結構組成要素是系統的所有功能要素的機械支持結構,一般包括有機身、框架、支撐、聯接等。動力驅動部分〔動力組成要素依據系統控制要求,為系統提供能量和動力以使系統正常運行。測試傳感部分〔感知組成要素對系統的運行所需要的本身和外部環境的各種參數和狀態進行檢測,并變成可識別的信號,傳輸給信息處理單元,經過分析、處理后產生相應的控制信息。控制及信息處理部分〔職能組成要素將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后,按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令,控制整個系統有目的的運行。執行機構〔運動組成要素根據控制及信息處理部分發出的指令,完成規定的動作和功能1.3.2、機電一體化四大原則構成機電一體化系統的五大組成要素其內部及相互之間都必須遵循結構耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉換四大原則。接口耦合：兩個需要進行信息交換和傳遞的環節之間,由于信息模式不同〔數字量與模擬量,串行碼與并行碼,連續脈沖與序列脈沖等無法直接傳遞和交換,必須通過接口耦合來實現。而兩個信號強弱相差懸殊的環節之間,也必須通過接口耦合后,才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環節之間可靠、快速、準確的交換、傳遞,必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范才行,因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能,使信息按規定的模式進行交換與傳遞。能量轉換：兩個需要進行傳輸和交換的環節之間,由于模式不同而無法直接進行能量的轉換和交流,必須進行能量的轉換,能量的轉換包括執行器,驅動器和他們的不同類型能量的最優轉換方法及原理。信息控制：在系統中,所謂智能組成要素的系統控制單元,在軟、硬件的保證下,完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策,以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統還包含了知識獲得、推理機制以及自學習功能等知識驅動功能。運動傳遞：運動傳遞使構成機電一體化系統各組成要素之間,不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優化。1.4機電一體化技術具體內容1、機械技術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。2、計算機與信息技術其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。3、系統技術系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統目標出發,將總體分解成相互關聯的若干功能單元,接口技術是系統技術中一個重要方面,它是實現系統各部分有機連接的保證。4、自動控制技術其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。5、傳感檢測技術傳感檢測技術是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。6、伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。第二章一體化發展歷程2.1一體化技術發展歷程及其趨勢自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意。2.1.1一體化"的發展歷程1、數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁；2、微電子技術為"機電一體化''帶來勃勃生機；3、可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎；4、激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階。"發展趨勢1、光機電一體化。一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源〔動力系統和信息處理系統。光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢。2、配系統化——柔性化。未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的"冗余度",有較強的"柔性",能較好地應付突發事件,被設計成"自律分配系統"。在自律分配系統中,各個子系統是相互獨立工作的,子系統為總系統服務,同時具有本身的"自律性",可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息,在總的前提下,具體"行動"是可以改變的。這樣,既明顯地增加了系統的適應能力〔柔性,又不因某一子系統的故障而影響整個系統。3、全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品"全息"特征越來越明顯,智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術〔尤其是軟件及芯片技術的發展。除此之外,其系統的層次結構,也變簡單的"從上到下"的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。4、"生物一軟件"化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大,并且往往在結構上是處于"靜態"時不穩定,但在動態〔工作時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統〔大腦停止工作時,生物便"死亡",而當控制系統〔大腦工作時,生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體,但如何使這些新型機體具有活的"生命"還有待于深入研究。這一研究領域稱為"生物——軟件"或"生物系統",而生物的特點是硬件〔肌體——軟件〔大腦一體,不可分割。看來,機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨,但有一段漫長的道路要走。5、微型機電化——微型化。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時,就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以"融合",機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起,體積很小,并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。2.1.3機電一體化產品機電一體化產品分系統〔整機和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。2.1.4發展"機電一體化"面臨的形勢和任務機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業,其目的是節能、節材,提高工效,提高產品質量,把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品,促進產品的更新換代。前者是面上的工作,普及工作；后者是提高工作,深層次工作。2.2機電一體化技術隨和經濟的發展和科技的進步,越來越多的產品智能化、自動化、網絡化,這些產品除了要用到機械驅殼,還需要用電路來控制,電的部分已經不再是簡單的開關電路,而是用大規模的集成電路,單片機、傳感器、可編程控制器等智能元件被用來和設備的機械部分想結合。單純的機械活著單純的電子已經不能適應行業發展的需要,漸漸地就出現了機電一體化這個學科。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上,到目前這個學科已經逐漸成熟了。機電一體化技術包含六個部分,它們分別是：第一,機械技術。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。第二,計算機與信息技術。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。第三,系統技術。系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統目標出發,將總體分解成相互關聯的若干功能單元,接口技術是系統技術中一個重要方面,它是實現系統各部分有機連接的保證。第四,自動控制技術。其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。第五,傳感檢測技術。傳感檢測技術是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。第六,伺服傳動技術。包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。機電一體化系統主要由五個部分組成：機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執行器和動力源。機械本體包括機架、機械連接、機械傳動等,它是機電一體化的基礎,起著支撐系統中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產品相比,機電一體化系統的技術性能得到提高、功能得到增強,這就要求機械本體在機械結構、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應,具有高效、多功能、可靠和節能、小型、輕量、美觀的特點；檢測傳感部分包括各種傳感器及其信號檢測電路,其作用就是檢測機電一體化系統工作過程中本身和外界環境有關參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據檢查到的信息向執行器發出相應的控制；電子控制單元又稱ECU〔ElectricalControlUnit,是機電一體化系統的核心,負責將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析,根據信息處理結果,按照一定的程度和節奏發出相應的指令,控制整個系統有目的地進行；執行器的作用是根據電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執行器是運動部件,通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式；動力源是機電一體化產品能量供應部分,其作用是按照系統控制要求向機械系統提供能量和動力使系統正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。第三章21世紀機電一體化3.1機電一體化技術近期發展機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合,其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展,其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。1、數字化微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎,如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起,為數字化設計與制造鋪平了道路,如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。2、智能化即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能,設置智能I/O接口和智能工藝數據庫,會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展,為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。3、模塊化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、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣,在產品開發設計時,可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。4、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使家用電器網絡化成為可能,利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統,使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處,因此,機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。5、人性化機電一體化產品的最終使用對象是人,如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要,機電一體化產品除了完善的性能外,還要求在色彩、造型等方面與環境相協調,使用這些產品,對人來說還是一種藝術享受,如家用機器人的最高境界就是人機一體化。6、微型化微型化是精細加工技術發展的必然,也是提高效率的需要。微機電系統<MicroElectronicMechanicalSystems,簡稱MEMS>是指可批量制作的,集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路,直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針,1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來,國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展,開發出各種MEMS器件和系統,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、微彈簧以及微機器人等。7、集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合,又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率,應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次,使系統功能分散,并使各部分協調而又安全地運轉,然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來,使其性能最優、功能最強。8、帶源化是指機電一體化產品自身帶有能源,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,因而對于運動的機電一體化產品,自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。9、綠色化科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化,在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以,人們呼喚保護環境,回歸自然,實現可持續發展,綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求,機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境,產品壽命結束時,產品可分解和再生利用。3.2我國"機電一體化"3.2.1國內機電一體化技術的發展狀況20世紀80年代開始,國內機電一體化技術開始興起,隨著現代科學技術,尤其是計算機科學技術的迅速發展和市場競爭的日益激烈,使產品的科技含量更高,更新換代速度日益加快,人們對商品需求更加多樣和高品質化,所以傳統的機械制造業正在發生十分深刻的轉變,對產品的品質、成本要求逐漸提高,而且對于企業來說,對其自身的交貨期、成本控制等方面都提出了更好的要求。我國為了適應市場需要,對制造業的這場巨大而深刻的革命十分關注,認為其既是機遇,也是挑戰,近年來,我國在發達國家大量引進機電一體化技術,并且研發了一系列擁有我國獨立知識產權的機電一體化產品和技術,所以,雖然我國的機電一體化技術與發達國家相比,仍有很大差距,但較之以前,具有更加系統化、智能化等方面的特點。3.2.2我國機電一體化技術發展趨勢機電一體化已經成為從產品設計開發、加工制造到產品銷售及使用維修等全過程的技術系統,其技術體系各學科間不斷融合,其學科的界限性逐漸變淡甚至消失。生產規模的擴大及最佳經濟效果的追求,使先進制造技術產生一系列技術與管理相結合的新的生產方式。計算機技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術、管理技術等的引入并與傳統制造技術相結合,使制造技術成為一個能駕馭生產過程的系統工程。發展先進制造技術的目的在于實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,并取得理想的技術經濟效果。對于國外發達國家來說,由于其資金、技術和設備等方面的優勢十分明顯,所產處的機電一體化產品不僅質量較高,并能更好的適應市場多樣化需求,使獲得最大的經濟利益。但是,我國由于科技技術發展水平相對較低,需經過一定時間后,其科技水平才能達到國際先進水平。所以,在科技實力方面,需要在引進國外先進科技的前提下根據我國情況對其進行改進和創新,并創造出具有我國自主知識產權的技術手段,而在市場經營和商業營銷方面,要促進商品品質的提升和發展,并且要獨立研發適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產品,并對于是市場歡迎的高技術的機電一體化技術和產品,需要投入大量的資金和技術力量進行開發,爭取利用這些商品擴展市場,并在技術方面有巨大突破,為我國機電一體化技術的綜合持續發展提供更大的技術支持和儲備。3.2.3工作面臨的形勢我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣,有難度我國用機電一體化技術加速產品更新換代,提高市場占有率的呼聲高,有壓力。我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產品的責任重,有意義。在我國工業系統中,能耗、耗水大戶,對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題,有企業的"故土難離""死守故業"問題,但不可否認也有優化不出理想的產業,優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前,這就是發展機電一體化,開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低,且具有柔性,可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革,而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時,可為傳統的機械工業注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來,實現文明生產。另外,從市場需求的角度看,由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長,差距較大,許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求,每年進口量都比較大,因此亟需發展。3.3我國"機電一體化"工作的任務我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品,促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。總之,機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力,又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。3.4我國發展"機電一體化"的對策3.4.1加強統籌安排,協調發展計劃目前,我國從事"機電一體化"研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關計劃和規劃,也有統一考慮不足,統籌安排不夠的問題,同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此,建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上,制定出統管全局的"機電一體化"研究、開發、生產計劃和規劃,避免開發上重復,生產上撞車!3.4.2強化行業管理,發揮"協會"作用當前,我國"機電一體化"較熱,而按目前的行業劃分方法和管理體制,"政出多門"是難哆的。因此,我國有必要明確一個"機電一體化"行業的統管機構,根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神,以及機電一體化行業特點,我們建議,盡快加強北京機電一體化協會的建設,賦予其行業管理職能。"協會"要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面,要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體,組織"行業"發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整,進行發展突破口的選擇,抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……3.4.3優化發展環境、增大支持力度優化發展環境指通過宣傳群眾,造成一種社會上下、企業內外都重視、支持"機電一體化"發展的氛圍,如盡快為外商到我國投資發展"機電一體化"產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。增大支持力度,在技術政策上,要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展,對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造,對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造,對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持,對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。3.4.4突出發展重點,兼顧"兩個層次"機電一體化產業復蓋面非常廣,而我們的財力、人力和物力是有限的,因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘,而應分清主次,大膽取舍,有所為,有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是"面上"的工作,即用電子信息技術對傳統產業進行改造,在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子<計算機>裝置,使"機械"和"電子"技術在淺層次上結合。第二個層次是"提高"工作,即在新產品設計之初,就把"機械"與"電子"統一起來進行考慮,使"機械"與"電子"密不可分,深度結合,生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。第四章機電一體化系統機電一體化系統可分為機械和微電子系統兩大部分,各部分連接須具備一定條件,這個聯系條件通常稱為接口。各分系統又由各要素<子系統>組成。本文以機電一體化控制系統<微電子系統>為例,將接口分為人機與機電接口兩大類。4.1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:<1>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;<2>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;<3>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、開關信號通道接口。機電一體化系統的控制系統中,需要經常處理一類最基本的輸入/輸出信號,即數字量<開關量>信號包括:開關的閉合與斷開;指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放;電動機的啟動與停止;閥門的打開與關閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯"1"和"0"出現的。在機電一體化控制系統中,對應二進制數碼的每一位都可以代表生產過程中的一個狀態,此狀態作為控制依據。<1>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。<2>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。4.2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。第五章一體化常見問題及解決機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術,并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成的系統。機電一體化系統投入工業應用環境運行時,系統總會受到電網、空間與周圍環境干擾。若系統抵御不住干擾的沖擊,各電氣功能模塊將不能進行正常的工作,微機系統往往會因干擾產生程序"跑飛",傳感器模塊將會輸出偽信號,功率驅動模塊將會輸出畸變的驅動信號,使執行機構動作失常,最終導致系統產生故障,甚至癱瘓。5.1干擾源從干擾竄入系統的渠道來看,系統所受到的干擾源分為供電干擾、過程通道干擾、場干擾等。1、供電干擾大功率設備會造成電網的嚴重污染,使得電網電壓大幅度地漲落、浪涌,大功率開關的通斷,電動機的啟停等原因,電網上常常出現很高的尖峰脈沖干擾。據統計,電源的投入、瞬時短路、欠壓、過壓、電網竄入的噪聲引起CPU誤動作及數據丟失占各種干擾的90％以上。2、過程通道干擾過程通道干擾主要來源于長線傳輸。當系統中有電氣設備漏電,接地系統不完善,或者傳感器測量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起,尤其是將信號線與交流電源線處于同一根管道時,產生的共模或差模電壓都會影響系統,使系統無法工作。3、場干擾系統周圍的空間總存在著磁場、電磁場、靜電場,如太陽及天體輻射；廣播、、通訊發射臺的電磁波；周圍中頻設備發出的電磁輻射等。這些場干擾會通過電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作,使其中的電平發生變化或產生脈沖干擾信號。5.2抗供電干擾的措施1、配電系統的抗干擾抑制供電干擾首先從配電系統上采取措施,其次可采用分立式供電方案,就是將組成系統各模塊分別用獨立的變壓、整流、濾波、穩壓電路構成的直流電源供電,這樣就減少了集中供電的危險性,而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合,提高了供電的可靠性,也有利于電源散熱。另外,交流電的引入線應采用粗導線,直流輸出線應采用雙絞線,扭絞的螺距要小,并盡可能縮短配線長度．2、利用電源監視電路在配電系統中實施抗干擾措施是必不可少的,但這些仍難抵御微秒級的干擾脈沖及瞬態掉電,特別是后者屬于惡性干擾,可能產生嚴重的事故。因