时间：2023-12-04 11:04:08
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【关键词】电子 机械 工业 一体化
Primary understanding to the incorporate machinery and electron
Lu Mingchun
【Abstract】Since the electron technology came out, the combination of the electron technology with the machinery technology has started. Now, the technology, the incorporate machinery and electron has got an obvious development, which has aroused people’ wide attention. It makes the industry production step into the developing period with the “incorporate machinery and electron” as the character from the “machinery electrization”.
【Keywords】Electron Machinery Industry Integration
机电一体化是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的，融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等为一体的新兴交叉学科。
其中机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
1．机电一体化概述。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某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，机电一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，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2．机电一体化的发展状况。机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：①20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。②20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。③20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果，但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。
3．机电一体化的发展趋势。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：
3．1 智能化。智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。
3．2 模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。
3．3 网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络（home net）将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统（computer integrated appliance system，CIAS），能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3．4 微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3．5 环保化。工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极小，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
关键词：机械设计；机电一体化技术；初探
机电一体化技术属于规模比较大的集成电路与代表小型计算机的小型电子技术，这种技术所渗透的传统工业领域，有效的提高了传统工业的生产效率及产品生产的质量等，机电一体化技术作为现代化工业发展当中的重点技术。机械在设计过程中，机电一体化技术出现的一些问题对于目前我国工业的发展而言，有着重要的推进作用，对这些问题进行深入研究，有助于促进我国工业进一步发展。本文主要研究机械设计中机电一体化技术的问题，重视分析实际性的问题，并阐述机械体、动力、测试传感、执行机构等相关部分在机电一体化技术当中起到的主要作用，对于实践活动的指导而言，具有十分重要的理论意义，
1.机电一体化技术的重要组成部分
1.1机械本体部分
机械本体部分就是支持机械的机构，具体是由机身、框架、机械关联等机构组织而成。随着目前我国机电一体化技术的快速发展与进步，机械本体的机构及材料的性能也随着的得到了很大的提高。同时，在实际生产过程中，机械本体能更好的满足现实的各种需求，能有效的实现机械在加工产品过程中各种可能性与更加可靠的目标，促使所加工的零件更具美观与标准化。
1.2动力部分
公里部分作为机电一体化技术生产的关键部分，也是机械生产不可缺少的重要部分。据系统的控制，动力系统给机电一体系统提供了能量与动力，以此来保证系统的正常运行。机电一体化技术当中动力部分在进行设计时，需要重视的是以最小化的消耗获得最大化的动能，这也是实现机械生产降低能耗的重点部分
1.3传感器
在机电一体化系统当中传感器发挥着信息传输的作用，可以通过传感器更好的反映出内在稻菪畔，能将系统所下达的信息与相关指令更好的完成，并根据具体命令来完成信号的传输，以此来实现机电一体化技术的智能化与自动化。传感器是由仪表与专门传感器组织而成，精准度相对也比较高。
1.4执行机构部分
机电一体化系统中的执行机构能够有效的反映出传输的信息，根据信息的不同采取动作执行。在机械生产过程中执行机构属于运动零件，主要是由电磁、机械等零件组织而成。通常来讲，执行机构部分有比较大的变化，在实际生产当中，需要根据实际情况对执行机构进行合理的调整，将提高机械的刚性、降低重量作为重点调整的目标，以此来确保执行的可靠性，最终满足生产的各种需求。
1.5驱动部分
机械生产中驱动部分也属于接收信息的部分，也是能够反映控制信息的单元，驱动部分在接收到信息之后，就会对执行机构部分进行驱动，根据信息的相关需求，有针对性的展开动作。机电一体化技术在进行设计的过程中，必须要确保的就是驱动部分的高效率，关于这方面因为在机械生产中保证驱动部分能带来很高的生产效率，只有确保驱动部分较高的效率，生产的效率才能得到保障性的提高。同时，对于驱动的可靠性要求相对会比较高。现阶段，机电一体化技术所使用的驱动部分，大多都是以使用直流伺服驱动与高性能先进的驱动为主。
1.6处理信息部分
在机电一体化系统当中处理信息的部分就像是它的大脑，对于更部分所传输的数据信息进行实际性的分析，并且根据生产的需求，对各个部分进行合理的控制，促进更好的完成生产任务。信息处理部分主要是以确保机电一体化系统正常运行作为重点目标，这也是有效的发挥着机电一体化技术实际生产的重点核心部分。
2.机电一体化技术获取的效益
2.1机电一体化技术的技术效益
机电一体化技术能有效的减少机械零件的数量，降低机械的磨损程度，确保机械顺利的生产。这样机械在实际生产中，能更好的解决因设备故障问题导致停产带来的严重问题。同时，在应用机电一体化技术后，更能提高机械成产的精准度，在某种程度上，还能降低机械零件的繁琐校验，促使机械零件生产具有较高的效率性。机电一体化技术的效益具体体现在：通过小型计算机对部件进行检验误差时，精准度能够从之前的0.025微米提升到0.01微米，在很大程度上，将高精准零件实现精度，这对于机械化工业的发展而言，具有十分重大的意义。
2.2机电一体化技术的经济效益
机械在应用机电一体化技术进行生产的过程中，能有效的降低机械的磨损程度，减少维修机械的时间。同时，机电一体化技术还能在一定程度上实现产品的高精准度生产，提高产品的质量，降低生产的成本，实现机电一体化技术的经济效益。
2.3机电一体化技术的社会效益
在实际生产过程中，使用机电一体化技术能有效的预防与监控机械生产中出现故障问题，并且还能在发生故障之后，主动采取有效的保护措施。同时，机电一体化技术还能主动修正系统参数，在很大幅度上，提高系统运行的安全可靠性。如当大型发电设备出现故障的同时，机电一体化技术还能对参数进行合理的修正，并及时的采取相应的解决措施，避免因设备出现故障给环境带来的污染，严重的甚至影响到工作人员的安全，更好的实现机电一体化技术的社会效益。
随着科学技术的迅速发展，它一方面推动了学科的之间的相互交错，另一方面也促使工程领域的进一步改造。近年来，特别是计算机日益的小型化与功能化，其使用范围也逐步的越来越广。机电一体化技术就是集合了计算机技术、信息技术与微电子技术等于一体的综合性技术，它的广泛使用，不仅提高了相关产品的质量，更是进一步提升了机械行业的生产效率。
1.机电一体化的发展现状
以信息化来推动工业化的发展，是现代社会发展的一项重大的战略举措，因为信息化主要是通过计算机的应用来实现的，它的应用开始将工业经济进一步的转化为信息经济，这个信息化的过程不仅涉及到传统的产业，还涉及到人们的生活方式和基础设施的建设等等。当然，虽然我国目前的机电一体化技术得到了一定程度的发展，但是与发达国家相比，还是存在着十分大的差距。据相关的数据表明，我国信息技术产业的产值还只有30-40%。这样的一个差距，也在一定程度上极大的限制了我国机电一体化的发展进程。但是国家还是十分的重视这一方面的建设，还为此成了专门的机电一体化的领导小组。因为信息产业是有十分长远的发展潜力的，如果能够通过一些贸易或者技术转让，直接的吸取国外先进的技术，在成本的节约上有着极大的优势。
另外机电一体化主要是由控制技术、计算机技术等等组成的，随着它们进一步的发展，也为机电一体化的技术条件提供了支撑，大规模集成电路的快速发展则为机电一体化的物质条件奠定了很好的基础，正是这些支撑，促使着我国的机电一体化正在逐渐的发展完善。
2.机电一体化的趋势探讨
机电一体化的发展是十分依赖于相关技术的发展程度的，因为它不仅包括了计算机学、信息学，还包括了机械学、电子学、光学等等。所以这是一个协同发展的过程。由此可以探讨出机电一体化的发展趋势主要有以下几个方面。
（1）板块化的发展
实现机电一体化的版块化是一个相当复杂的工程，因为该工程涉及到的厂家繁多、产品品种各异。在进行研发时各种接口的设计也是各式各样，例如它既会涉及到机械接口，还会设计到电气接口等等，这都为机电一体化板块化的实现产生了很大的障碍。但是该项工作能够顺利的完成，却对机电与一体化的发展有着很强的促进作用。例如在进行加减速以及智能调速的研究时，想要达到更好的视觉处理效果，就必须要做好机电一体化的板块化处理，只有这样才能在进行新产品的开发时有一个较好的标准。同时对于实现规模生产也有着较大的促进作用。当然这就对于标准的制定提出了较高的要求，不论是在部件和接口的选择上，还是在单元的匹配程度上。当然受着各方面利益博弈的影响，想要制定这样一个统一的标准，在实施的过程中还是有着一定的难度，但是可以先从一些规模较大的企业中试点，再逐步的推广。我们可以肯定的是，这些标准的制定无论是对技术企业还是对产品企业的发展都有着极大的推动作用。
（2）智能化发展
21世纪系统化的发展方向是一个十分重要的发展趋势，因为在机电一体化的建设之中，越来越关注人的力量，例如已经得到推广的机器人和数控机床的使用等等都是智能化发展的结果。智能化的发展主要是在，通过人智慧，来完成对机械行为的设定。在这一过程中，不仅囊括了计算机学、数学、心理学等等知识，还需要人们更多的新思想和新方法，这样通过人脑智慧的应用，来完成机器的自主决策、判断推理的能力。这样对于目标的完成能够起到更好的控制作用。当然我们不能要求机械能够实现和人类一样水平的智商，但是通过各项技术的应用，还是能够融入人的部分智能，这样也能够极大的推进其发展。
（3）小型化的发展
小型化的发展主要是指机电一体化朝着一个微观的趋势发展，我们将其统称为微电子机械系统，这对机电一体化的产品的尺寸都做出了标准化的规定，而且还有着朝微米和纳米级发展的趋势。它主要有着耗能少、体积小等等优势，而且其运动方式还十分的灵活，所以在军事和医疗上都得到了广泛的推崇。但是目前其发展的重难点主要在于微机械技术，因为在完成微机电一体化产品的加工时，都必须要采用精细加工技术的，这类技术不仅包括光刻技术，还包括蚀刻技术。它们在技术攻破和创新上都还存在着一定的难度。
（4）系统化的发展
系统化发展主要表现在其系统结构体系既有开放式的特征，又有着模块化的表现。这就要求该系统是既能够进行灵活的组合，又能够随意的进行拆分，同时还需要各个子系统之间能够进行很好的协调，这样便于整体的管理。在另一方面，系统化还体现在通讯能力的提升以及产品的人格化特征之上，因为未来产品的发展趋势将更加的注重与人需求的结合，因为毕竟产品最终的使用者是人，所以，在进行机电一体化产品的研发时，还应该更多的关注产品的“情感”与智能，这样才能更好的实现人机一体化。
3.结束语
不难看出，机电一体化的发展如果只是单纯的依靠某一方面的力量，是根本无法完成的，它必须受到多方面技术发展的推动，这也是当今社会发展的特点的，所以实现技术之间的协调发展，才是未来发展的总趋势。当然，文中所列举的技术并不是与机电一体化相关的全部技术，它还包含着许多其他方面的技术。目前技术融合的可能性越来越大，涉及的范围也越来越广，这极大的推动了机电一体化的发展。
参考文献
[1]李军.浅析光机电一体化技术的发展[A].海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会.绿色制造与低碳经济一一2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[c].海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会：，2010：4.
关键词：机电一体化；发展现状；接口分类；影响
【分类号】：TU855
前言：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要；同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能，以及系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
一。机电技术的发展现状
（一）计算机数控机床
计算机数控机床是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。它综合应用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品，是机床发展的必然趋。数控机床发展至今，已经经历了从电子管数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控、微型计算机数控等五代演变。当前计算机数控机床已经成为促进国民经济发展的重要产品。近10多年来，随着微电子技术的飞跃发展，能自动更换刀具的高度自动化的计算机数控机床――机械加工中心发展更为迅速。
（二）工业机器人
工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照预定程序、轨迹及其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置，是具有发展前途的机电一体化典型产品，将在实现柔性自动化生产，提高产品质量，代替人在恶劣环境条件下工作中发挥重大作用。机器人技术的发展，要求提高机器人机构实用效果，扩大其应用范围，使虚拟轴机器有进一步发展。
先进制造系统。目前，先进制造系统有柔性制造单元柔性制造系统、柔性生产线等几种形式。柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置组成的，同时，数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。柔性制造单元可以作为组成柔性制造系统的基础，也可用作独立的自动化加工设备。
二。机电一体化控制系统（微电子系统）为例的接口分类
（一）机电接口
由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备则不一定，因此必须进行电平转换；另外，在大负载时还需要进行功率放大；抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离；进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等）计算机要对被控对象进行控制，必须获得反映系统运行的状态信号，而计算机只能接受数字信号，要达到获取信息的目的，就应将模拟电信号转换为数字信号的接口――模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中，控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的，应有将数字信号转换成模拟电信号的接口――模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
3.输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号，所以开关信号输入通道又称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”，但是其电平一般与计算机的数字电平不相同，与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题，它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
4.输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它实质是逻辑数字的输出通道，又称为数字输出通道（DO）。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
（二）人机接口
人机接口是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；另一方面，操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所要求的功能。
1、输入接口。
（1）拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备，若系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨盘较为方便，这种方式具有保持性。拨盘的种类很多，作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连，以BCD码形式输入信息。
（2）键盘输入接口。键盘是一组按键集合，向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有：
1）编码键盘，自动提供被按键的编码（如ASCII码或二进制码）；
2）非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断（“0”或“1”电位），而按键的扫描和识别，则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，便于设计。
2、输出接口。在机电一体化系统中，发光二极管显示器（LED）是典型的输出设备，由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜，因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单，是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等，在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
【关键词】机电一体化；存在问题；抗干扰能力 ；智能控制技术
前言
随着我国社会经济的快速发展，对机电设备的要求越来越高，在电子技术和机械技术不断发展的基础上，机电一体化得到迅速发展并广泛运用到各种机械设备中，在提高机械设备运行效率和质量上有着至关重要的作用。但是，机电一体化在实际工作中，存在硬件逻辑故障、软件故障和干扰故障等问题，要不断进行技术创新，提高机电一体化设计质量，促进智能控制技术与机电一体化系统有机结合，保证机电一体化系统的可靠性，让机电一体化系统最大程度的发挥其作用。
1 机电一体化系统存在的故障问题
1.1 硬件逻辑故障问题
机电一体化就其结构而言，包括一些基本的逻辑单元，这些逻辑单元主要分为组合逻辑电路（指逻辑电路的输出信号可以用其输入信号的相应逻辑函数来表达）和时序逻辑电路（指逻辑电路中某一时间的输出值，与本次和先前加在该输入端的信号都有关）。机电一体化硬件逻辑故障问题就是指系统中的逻辑变量发生偏离，造成操作失误。机电一体化逻辑电路故障主要有永久性故障、间发性故障和边缘性故障三种，由于元器件本身存在老化或者设计不达标问题等，在实际工作中常出现电路不稳定问题。
1.2 软件故障问题
机电一体化系统的软件主要包括系统软件和应用软件两大部分，从根本上来说就是一种工具，将离散的输入集转换为离散的输出集，都是由一系列的编码语句组成。在软件设计时，由于设计人员对现场工业控制流程不是很熟悉或者了解不够全面，对系统需求的理解存在个别盲区，从而导致设计思路比较混乱或者不全面，设计目标和方向存在偏差或者存在疏漏，造成在计算方法上、定义上或模块衔接上出现一些问题，影响系统的正常使用。
1.3 干扰故障
机电一体化系统在正常运行的过程中，总是会发出一种电磁干扰信号，影响周围电气元件的正常运行，进而影响机械设备的正常运行。具体来说，就是在系统信号输入、传送、输出的过程中出现的电磁干扰，会导致数据出现偏差或错误，甚至会造成整个系统出现异常，给系统正常运行造成很大的影响，甚至会出现破坏设备等问题，影响正常生产，给发电厂带来经济损失。我公司循环泵控制系统由于距离较远，采用了光缆传输，但由于环境干扰，多次造成控制系统传输故障，现场环境改善后，问题基本消除。
2 发电机机电一体化系统的改进措施
2.1 提高机电一体化系统设计质量
机电一体化系统的设计，是保证系统正常运转的前提和重要手段，因此，提高机电一体化系统设计质量是十分必要的。首先，设计人员要对机电一体化系统进行详细的了解，要明确系统设计目标，即提高发电机机械设备的精度、增强机械设备的自动控制、自检等多功能、提高系统安全性和可靠性、简化系统结构、减轻工作人员负担等等。其次，提高系统设计质量，要对系统的子控制系统采取科学的设计方法、制定科学合理的控制算法等，对系统设计的每一个步骤和方法都要按照相关标准和要求进行设计。最后，要加强对设计的审核，组织相关专业人员对系统设计进行全面、详细、精确化的检测，保证系统设计的合理和正确性。
2.2 提高软硬件设备质量和维护技术
软硬件设备作为机电一体化系统的重要组成部分，其质量好坏直接影响着系统的正常运行和使用寿命，因此，要切实提高软硬件设备质量和维护技术。首先，对目前主要以进口为主的软硬件设备进行严格的质量把关，并在使用前做好验收工作，保证设备质量。其次，要加强国内软硬件设备的开发和研制，达到节约成本、缩短周期的目的，给发电厂带来一定的经济效益。最后，要大力培养设备运维人才，对软硬件设备定期进行检查和维护，保证软硬件设备的运行质量和提高使用寿命，保证发电厂的正常生产，提高发电厂的经济效益。
2.3 提高抗干扰能力
机电一体化系统在运行中会产生电磁干扰信号，不仅会影响信号质量和电路的稳定，而且严重时会破坏电路，造成逻辑关系混乱，影响正常生产，甚至会出现设备严重损坏等问题。因此，要提高系统的抗干扰能力，根据干扰源进行相应的措施。第一，提高配电系统的抗干扰能力。采用分立式供电方案，对系统电路元件进行行之有效的控制，且在不同电流中采取不同的引入线，减少干扰信号的产生，同时要利用电源对电路进行监控，一旦出现问题，能及时的发现并采取相应的保护措施，保证电源系统不受电磁信号的干扰，保证电源系统的正常安全运行。第二，提高过程通道抗干扰能力，主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输和合理布线等等。第三，提高场抗干扰能力，主要做法是进行良好的屏蔽和正确的接地，具体来说，就是把感应体接地，采用带屏蔽层的信号线，并且要把屏蔽层那一端接地。第四，要加强软件抗干扰技术研究和开发，提高机电一体化系统微机模块的自身防御能力，具体要求有三点：一是在受到干扰的情况下，微机硬件部分以及与之相连的各功能模块不会遭受任何破坏，或者是容易损坏的单元可被监控查询。二是系统的程序和固话常数不受干扰的影响。三是RAM区中的重要数据在遭受干扰之后可以重新建立，且系统重新运行时不出现不允许的数据。总之，电磁信号干扰作为系统常出现的问题，必须提高系统抗干扰的能力，保证系统能正常运行。
2.4 促进智能控制技术和机电一体化有机结合
随着科学技术的发展，智能控制技术得到迅速发展且运用广泛，要积极把智能控制技术引用到机电一体化系统中来，形成混合集成型控制系统，主要包括学习控制系统、神经网络控制系统、分级控制系统和专家控制系统等。把智能控制技术和机电一体化有机结合起来，有三个方面的优势：一是智能控制技术可以依据外部环境的改变，相应的对系统工作内容进行智能化调控，提高机电一体化系统工作的精度和质量。二是机电一体化系统按照工作人员输入的指令编码进行自动工作，可以优化系统工作流程，减轻工作人员负担，提高工作效率。三是智能控制技术可以对机电一体化系统中的一些结构和程序进行智能化控制和调度，提高系统工作程序的安全性和可靠性，保证系统运行质量。
3 结束语
总而言之，机电一体化系统在发电厂中得到广泛运用，但是在实际工作中，存在硬件逻辑故障问题、软件故障问题和干扰故障问题。发电厂要不断的进行自主创新和技术创新，提高工作人员专业素质，提高机电一体化系统的设计质量，同时也要提高系统抗干扰的能力，把智能控制技术运用到机电一体化系统中来，保证系统的安全性和可靠性，促进发电厂经济效益和社会效益的提高。
参考文献：
[1]杨鹤年，韩钢.机电一体化系统中的可靠性分析[J].煤炭技术，2011（8）.
[2]高洪伟.浅析机电一体化系统抗干扰措施[J].黑龙江科技信息，2012（5）.
关键词：机电一体化；问题；解决方案
专业介绍：机电一体化技术专业，应用领域非常广泛。毕业生主要可以从事数控设备的维护，调试、操作、制造、安装和营销的技术与管理工作就业岗位群大。本专业培养具有机械电子液压一体化技术基本理论掌握机电一体化设备的操作，维护、调试和维修，找我应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的工程技术人才。机电一体化专业是社会发展和进步的过程中必然要用到的技术，了解其运行过程中的问题，并作出透彻的分析，从而找到处理这些问题的改革方案，对社会的发展具有重要的作用。
培养宗旨：机电一体化专业，旨在培养从事机电设备的使用，维护，维修设备的管理与设计等工作的，高素质，高技能应用型高级职业技术人才。
一.机电一体化专业的常出问题
（一）电器设备安装中的问题
电器设备自身的特点很明显，我们在安装的过程中必须严格遵循它的安装原则进行安装，如果盲目的进行不科学的安装，不符合实际安装的标准，就会造成安装不科学的结果，从而导致电器运行面临许多意向不到的问题和故障，从而影响我们在生产生活中不能达到预期的效果，甚至导致安全事故，对人身安全造成威胁。在隔离开关的安装时，如果操作不科学，接触面积过小开关不够紧致等都可能造成接触面发生氧化，从而增大电阻，导致接触头发热或灼烧，那么事故发生的可能性就会大大的增加。同样，如果触头没有按照固定的要求进行安装分合闸速度，接触压力和插入方式等不符合原先的要求，就会出现熄弧时间过长，使机电设备的绝缘体出现分解，进而有导致断路发生爆炸的可能性。所以，考虑到这些问题引发的事故以及对人力、物力及财力方面的不必要的浪费，解决电气设备中的问题是非常有必要的。
（二）管道连接处密封不严实
管道的连接方式有很多种，比如丝扣连接、法兰连接、粘贴连接、焊接、卡套式连接等多种方法。在进行管道连接和密封是，如果连接不紧致，出现松动，就会出现一系列问题。管道的法兰连接不对称紧固，造成法兰面变形；管道焊接处有气孔和夹缝存在；管道在连接时表面涂抹的胶水较少，并且没有及时粘贴，导致粘贴不牢固，容易松动等等。管道连接处密封不严实，这是一个极其细微的地方，却也是最不能被轻视的地方，最能引发事故的店，因此技术人员要引起注意。
（三）机电设备运行时噪声严重
机电设备能够正常运行取决于其重要的组成部分--泵。泵在运行是会产生震动，从而产生一定的噪音，这都属于正常现象。但如果出现轴承间隙大、定子与转子相互摩擦、或转子不平衡这些问题时，机电设备就会这震动的越厉害，其产生的噪音也会随之加大。这些噪声的存在不仅影响机电设备后续的正常运行，而且造成了噪声污染，影响人们的身心将康，与现在社会所倡导的资源节约型和环境友好型社会的原则向违背，不利于可持续发展。
二.对常见问题的解决方案
（一）严格卡住质量关，保证质量过关
在机电设备运行之前，不仅要请技术工人严格的检查设备在安装方面是否符合要求，而且也要对设备的外观尺寸进行测量，严格按照机电设备安装的要求进行安装。在选用技术人员时，应尽量选择对专业技术掌握熟练、认真负责、细心检查的技术人员每一道工序都应该进行自己检查、合作人员之间的交接检查相结合的检查原则。总之质量过关就是后期开展一切工作的保障，要严格把握好质量的关卡，保证了质量关才能谈以后的问题。
（二）提高技术人员的整体素质
首先，专业的具体知识是基础，技术人员应对有关机电一体化专业的相关知识熟练掌握，理论知识丰富才能将理论知识投入到实践中去，更好的进行后续的操作；第二，加强实际专业训练与操作，平时要模拟训练，设想一系列可能会出现的问题，并给出合理的应对方案，这样不仅能巩固所学的理论知识，还可以对可能出现的问题进行预先练习，从而使真正遇到问题时可以迎刃而解；积极宣传先进科学的思想增强计入人员的责任感，在机电行业中，出现问题的很多愿意根本上都是因为员工不够认真仔细，没有及时的检查出问题所在，留下了后患。因此，提高技术人员的整体素质是至关重要的。
（三）对施工方案进行调整，优化布局
制定科学合理的施工方案是一个工程能够正常运行的基础。在机电一体化行业的常见问题中，许多都是由施工方案制定的不合理不科学造成的。因此，优化施工方案是时技术人员首先要采取的措施，施工方案科学合理了，许多问题也就迎刃而解了。再起运行的过程中，每一道工序都有其严格的要求，只有严格按照技术要求进行操作，才能减少不必要的人力、物力、财力的浪费。所以对施工方案（包括人员、技术、资金、维修、设备等）的调整及优化是尤为重要的。
三.小结
科学技术在发展，社会在进步。机电一体化行业的发展也是越来越快，对于从事这一行业的人员来说，这是一个机遇，同时也是一个巨大的挑战，我们要做的是努力的学习专业知识，熟练地掌握相关的专业技术，对平时所遇到的问题进行透彻的分析，培养自己的专业性和和责任感，只有这样，才能灵活的化机遇为挑战，使自己在机电行业中游刃自如，立于机电行业的不败之地。本文根据个人学习的知识和相关经验，并通过整理借鉴了一些专家学者的相关文献，从机电一体化专业的介绍与培养宗旨，到他发展过程中的问题进行了浅显的分析，并就这些问题提出了相应的解决方案，由于本人知识水平有限，并没有做出透彻的分析研究，只想通过自己的一些浅薄的见解引起相关专家学者的注意，为机电一体化专业的发展献出自己的微薄之力，从而对我国科学技术的又好又快发展做出贡献。
参考文献
1杨新桦；金属带式无级变速器控制系统和控制策略研究[D]；华中科技大学；2010年
2 周晓晖；基于人-车闭环系统的燃料电池汽车正向仿真研究[D]；吉林大学；2009年
关键词：机电一体化；工程机械；发展方向
一、现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代
引入机电一体化技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合，可以极大地提高了工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性，操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及，电子控制技术已深入到工程机械的许多领域，如摊铺机和平地机的自动找平，摊铺机的自动供料，挖掘机的电子功率优化，柴油机的电子调速，装载机、铲运机变速箱的自动控制，工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展，对工程机械的性能要求不断提高，电子控制装置在工程机械上的应用更加广泛，结构将更加复杂。特别是随着我国进口及国产工程机械保有量的逐年增加，如何用好、管好这些价格昂贵的工程机械，使其发挥最大的效率，是工程施工部门所面临的一个重要的问题。为帮助广大工程机械使用人员、维修人员、管理人员对工程机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握，下面简单的介绍与论述。
现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏；而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。
二、现代工程施工要求工程机械具有以下性能
生产效率高且能量损失小，节约能源；自动化程度高，施工质量好，精度高；性能稳定，工作可靠，安全，使用寿命长；具有较好的经济性；高的技术价格比和低的制造与使用成本；操作简单、轻便、劳动强度低，驾驶员的工作条件好，具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能，能及时准确地指出故障部位，减少停机维修作业时间。
目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能：
1.电子监控、自动报警及故障自诊
即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控，工作中一旦出现异常现象，能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善驾驶员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。
2.节能降耗，提高生产率
传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30%左右，如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器，具有良好的节能效果，燃料可节省23%；日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统，通过对发动机和泵的综合控制，使功率的利用率可达98%，同时生产率也大大提高。
3.柴油机的控制
采用电子调速器，电子油门控制装置，自动停机装置，自动升温控制装置等。
4.提高作业精度
自动找平系统的应用，使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统，使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节，进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制，不仅提高了作业精度和作业效率，而且也减轻了操作人员的劳动强度。
5.作业过程的自动化或半自动化
工程机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响，例如，日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统，操作者在控制板上设定好铲斗运动轨迹的形状后，微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘，使挖掘作业实现了自动化。
三、机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多种学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：
1.智能化。智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。
2.模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元，是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突，近期很难制定出国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业，模块化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3.网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术的应用使家用电器网络化已形成优势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，能使人们待在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
4.微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1cm?的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展，微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势，微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包
括光刻技术和蚀刻技术两类。
5.环保化。工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然，绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
