機(jī)電一體化論文 (3)

?？飘厴I(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué)生：趙樹滿 學(xué)習(xí)中心：河北唐山豐南奧鵬學(xué)習(xí)中心 專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)層次：高起專提交日期：2016 年1月19日機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告第 1 章緒論1.1 概述二十一世紀(jì)，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性 的課題，機(jī)電一體化是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué) 科互相參透、互相結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興 的邊緣學(xué)科。第 2 章機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展（具體內(nèi)容）機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)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)步于發(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(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)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)品的軟件具有高可能性、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)。2.2 智能化即要求機(jī)電產(chǎn)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(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話 功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)給使用、操作和維 護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理 論、混沌與分叉等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù) 發(fā)展開辟了廣闊天地。2.3 模塊化 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、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一 項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速機(jī)電一體的 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的機(jī)電一 體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊 化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。2.4 網(wǎng)絡(luò)化 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(chǎng)總線和 局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用 電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此， 機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。2.5 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，對(duì)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。2.6 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(jiǎn)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(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針， 1988 年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國(guó)內(nèi)外 在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很多的進(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(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微梁、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）。2.7 集成化集成化既包含各種技術(shù)的互相滲透、互相融合和各種產(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)而又安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，然后在通過軟、 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)。2.8 帶源化是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池 和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無法使用電能，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。2.9 綠色化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大變化，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，回歸自然，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、低耗材、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)境和人 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 3 章機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)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)造有利條件，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：3.1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)、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。3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(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)的發(fā)展，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)。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。3.3開放式控制系統(tǒng)（OCS）開放控制系統(tǒng)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?！伴_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)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理、 決策的集成，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。3.4計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）鋼鐵企業(yè)的 CIMS 是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、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)以基本實(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)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企 業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、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(jìng)爭(zhēng)力。3.5現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FBT）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的 控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)，就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝 置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。 通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去 66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場(chǎng)總 線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線 化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)總線化檢測(cè)儀表和現(xiàn)場(chǎng) 就地控制站等的發(fā)展。3.6 交流傳動(dòng)技術(shù)交流傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力電子 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(dòng)的優(yōu)越 性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù) 字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)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(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào) 速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不 斷擴(kuò)大。第 4 章總結(jié)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)。可以說，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡(jiǎn)單的日用 消費(fèi)品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會(huì)生產(chǎn)和管理系統(tǒng)，機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá) 到無所不在、無孔不入的地步。致謝謝謝學(xué)校三年來給予我的教導(dǎo)和莫大的幫助，無論是在學(xué)習(xí) 上、還是在工作的過程中都教會(huì)了我許多許多。在學(xué)校和老師的悉 心指導(dǎo)下，我也慢慢地學(xué)到了很多知識(shí)，不管是專業(yè)知識(shí)還是其它 方面的知識(shí)，衷心的感謝學(xué)校感謝老師！