摘 要：機電一體化技術(shù)指的就是機械、微電子、計算機等許多領(lǐng)域知識相結合的產(chǎn)物。文章主要介紹了現如今機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)也剖析了鋼鐵制造業(yè)中機電一體化技術(shù)的使用以及發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：鋼鐵制造業(yè)；機電一體化技術(shù)
1 機電一體化技術(shù)發(fā)展
1.1 智能化
智能化是機電一體化技術(shù)發(fā)展的一大方向，它需要機電產(chǎn)品具備一定的智能性，可以有自己的邏輯思考、判斷推理、決策等能力。常見(jiàn)的有人機對話(huà)功能，它可以更加方便人們對機器的使用、操作和維護。
1.2 集成化
集成化包含兩個(gè)方面，其一是各種技術(shù)之間的相交叉及融合，不同產(chǎn)品各個(gè)結構層次的優(yōu)化與復合，其二是包含在生產(chǎn)階段中同一時(shí)間進(jìn)行加工處理、裝配、檢驗、管理等各個(gè)工序。
1.3 模塊化
機電一體化生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)豐富、生產(chǎn)廠(chǎng)家較多，研究并發(fā)展擁有標準機械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機電一體化技術(shù)產(chǎn)品單元模塊。例如對于擁有減速、變頻調速電機為一體的動(dòng)力驅動(dòng)單元；或者是集視覺(jué)、圖像處理、識別等功能的電機一體控制單元等。這些都有利于在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計時(shí)加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度。
1.4 數字化
機電產(chǎn)品的數字化與微控制器及其發(fā)展息息相關(guān)，最為突出就是數控機床以及機器人的蓬勃發(fā)展。同時(shí)因特網(wǎng)的高速發(fā)展和前景，成為設計與制造數字化的有力推動(dòng)因素，例如網(wǎng)絡(luò )設計。與此同時(shí)，數字化也對機電一體化產(chǎn)品的軟件提出要求如：穩定、可操作、可維護、自我診斷與修復及良好的人機交互。實(shí)現機電一體化產(chǎn)品的數字化具有重要意義，它將提供便捷的遠程操作，完成診斷和修復。
1.5 微型化
隨著(zhù)精細加工技術(shù)的發(fā)展加快，微型化的出現不可避免。而微機電系統（簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS）主要指的是能夠進(jìn)行大規模制作的，綜合微型機構、執行器、傳感器還有信號處理以及控制電路，直接到達接口、通信和電源合為一體的微型器件或系統。自從1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley 研發(fā)出第一個(gè)微電機以來(lái)，國內外對于MEMS工藝、材料以及微觀(guān)機理研究等各個(gè)方面都獲得了很大的成功，研究開(kāi)發(fā)出許多有關(guān)MEMS的器件和系統，最為常見(jiàn)的就是微型傳感器以及微構件。
1.6 網(wǎng)絡(luò )化
隨著(zhù)因特網(wǎng)的普及，以網(wǎng)絡(luò )為基礎的遠程控制技術(shù)和遠程監控技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。而遠程控制的終端設備就相當于一種機電一體化的產(chǎn)品，現場(chǎng)網(wǎng)路和局域網(wǎng)技術(shù)為日用電器的網(wǎng)絡(luò )化提供了技術(shù)上的保證。通過(guò)日用網(wǎng)絡(luò )把各種日用電器連在一起，以計算機為核心建立一個(gè)計算機集成日用電器系統，就可以讓人們在家里就能感受到科技發(fā)展帶來(lái)的便利。因此機電一體化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )化正順應時(shí)代的發(fā)展。
1.7 人性化
人作為消費機電一體化所產(chǎn)出商品的最終對象，需要享受更高層次的產(chǎn)品。這就要求機電一體化產(chǎn)品需要擁有類(lèi)似于人類(lèi)的各種感官以及情感，它們不僅需要齊全的使用功能，同時(shí)還需要在色彩、造型等各個(gè)方面與周邊環(huán)境相一致，給消費者以更高的享受。
1.8 綠色化
隨著(zhù)人們對精神需求的愿望越來(lái)越強烈，城市環(huán)境綠化等都成了人們追求的重要方向。越來(lái)越多的人意識到環(huán)境污染對人類(lèi)生存健康的巨大危害，因此呼吁大力保護環(huán)境，重返大自然。而能夠促進(jìn)世界可持續發(fā)展的綠色產(chǎn)品就應運而生。機電一體化產(chǎn)品就體現在其產(chǎn)品在設計、制造、使用和銷(xiāo)毀的整個(gè)過(guò)程能夠符合相關(guān)的環(huán)保生產(chǎn)規定以及人類(lèi)健康的要求。
2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵制造業(yè)中的應用
在鋼鐵制造業(yè)中，機電一體化系統的核心裝置是微處理機，將其與其他技術(shù)有機地相結合，采取組裝合并方式，以加快工程大系統的綜合一體化的步伐。鋼鐵制造業(yè)中機電一體化技術(shù)的主要應用有如下幾方面：
2.1 智能化控制技術(shù)（IC）
鋼鐵制造工業(yè)自身所具有的大型、連續和高速化特點(diǎn)使得它必須在傳統的控制技術(shù)基礎上有所改進(jìn)和提升，那就是開(kāi)始使用智能控制技術(shù)。專(zhuān)家系統、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等都是智能化控制技術(shù)的一部分，無(wú)論是在鋼鐵制造業(yè)的前期產(chǎn)品設計、大規模生產(chǎn)還是控制、設備和測評產(chǎn)品質(zhì)量等其他方面，它都有著(zhù)不可取代的作用。例如我國的某鋼廠(chǎng)在智能化控制技術(shù)方面關(guān)鍵是以該鋼廠(chǎng)研究院和鋼廠(chǎng)技術(shù)中心為基礎，正在進(jìn)行“三期”工程建設，并在熱、冷軋薄板、板形在線(xiàn)測探和人工智能控制技術(shù)，維護、診斷（AI）系統，管理、控制系統等領(lǐng)域也取得了很好的成績(jì)。
2.2 開(kāi)放式控制系統
“開(kāi)放”表明對標準信息交換規程的贊成和共識，是根據相關(guān)的標準所設計而成的系統，它能夠將每個(gè)廠(chǎng)家產(chǎn)品的兼容和互換目的達成，實(shí)現資源的共享。開(kāi)放控制系統主要是經(jīng)過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )促使控制設備、管理計算機實(shí)現互聯(lián)，最終達到控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，利用現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)讓現場(chǎng)儀表和控制室中控制設備互聯(lián)，達到測量與控制一體化。
2.3 分布式控制系統（DCS）
分布式控制系統的工作原理是通過(guò)單獨的中央計算機來(lái)進(jìn)行對于若干臺面指揮向控制的現場(chǎng)測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可分為兩三級的或更多級的。通過(guò)計算機來(lái)監視、操作并管理生產(chǎn)的過(guò)程。分布式控制系統隨著(zhù)科技的發(fā)展從最初僅僅能實(shí)現控制生產(chǎn)過(guò)程的功能發(fā)展到如今集測、控、管一體化于一身的綜合系統。分布式控制系統能夠控制功能的多樣化、且使用方法方便快捷、后期維護修理工作簡(jiǎn)單、系統可以擴展等特點(diǎn)因此在當前大型機電一體化系統中占有一席之地。
2.4 交流傳動(dòng)技術(shù)
交流轉動(dòng)技術(shù)在如今發(fā)展的速度日益加快，而它也是影響鋼鐵制造業(yè)水平的關(guān)鍵因素之一。交流傳動(dòng)技術(shù)自身所具有的優(yōu)點(diǎn)使得它將逐漸取代直流傳動(dòng)。而數字技術(shù)的發(fā)展，將會(huì )為復雜的矢量控制技術(shù)提供實(shí)用平臺，交流調速系統的調速能力將會(huì )趕超直流調速性能。因此交流傳動(dòng)系統在鋼鐵制造業(yè)中得到了廣泛的應用。
2.5 計算機集成制造系統（CJMS）
計算機集成制造系統主要的工作目的是將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理和過(guò)程控制與人相結合在一起，從而達到原料從進(jìn)廠(chǎng)生產(chǎn)加工到產(chǎn)品完成以及后期發(fā)貨這一完整的生產(chǎn)過(guò)程全局和過(guò)程一體化控制。在我國，大部分鋼鐵企業(yè)已經(jīng)做到了過(guò)程自動(dòng)化，但是這一種“自動(dòng)化孤島”式的單機自動(dòng)化不利于信息資源的共享和企業(yè)統一管理生產(chǎn)過(guò)程，阻礙了現代鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展。
2.6 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)（Field Bus Technology）
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)FBT）就是連接智能現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的全數字、雙向、多站的通信系統?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現了全數字化通信，傳送多個(gè)過(guò)程變量的同時(shí)可將儀表標識符和簡(jiǎn)單診斷信息一并傳送，可以產(chǎn)生最先進(jìn)的現場(chǎng)儀表，多變量變送器以及可以在相同的通信媒體上，使更多的信息量在現場(chǎng)設備之間進(jìn)行雙向傳送。采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)取代現行的信號傳輸技術(shù)（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現場(chǎng)儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)連接可省去66%或更多的現場(chǎng)信號連接導線(xiàn)。經(jīng)濟效益和社會(huì )效益得到提升。
參考文獻
[1]殷際英.光機電一體化實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[2]唐懷斌.工業(yè)控制的進(jìn)展與趨勢[J].自動(dòng)化與儀器儀表，1996.
