机电一体化卷一（共8篇）
1、高压锅炉的汽包材料常用（）制造。
A、低合金钢
B、不锈钢
C、普通碳素钢
D、镀锌钢
2、不能承受机械外力作用，适用于室内、隧道内的桥架及管道内敷设的电缆型号是（）。A、YJV32
B、VV
C、YJV22
D、VV22
3、适用于洁净室含酸碱的排风系统的非金属风管材料是（）。
A、酚醛复合风管
B、硬聚氯乙烯风管
C、聚氨酯复合风管
D、玻璃纤维复合风管
4、关于CO2气体保护焊机的主要特性，下列说法正确的是（）。
A、成本高
B、无飞溅
C、焊接应力变形小
D、能焊接易氧化的有色金属
5、检验参数控制相对困难，可检验导电材料表面或焊缝与堆焊层表面或近表面缺陷的无损检测方法是（）。A、涡流检测
B、磁性检测
C、渗透检测
D、射线检测
6、胀锚地脚螺栓安装要求，胀锚地脚螺栓中心到基础边缘的距离不小于（）倍的胀锚地脚螺栓直径。
A、5
B、3
C、7
D、6
7、有关异步电动机安装前的开箱检查，叙述错误的是（）。A、电动机外壳有无损伤、风罩、风叶是否完好 B、电动机的功率、型号、电压是否符合
C、检查空气间隙，其间隙的不均匀度应符合该产品的技术规定，当无规定时，各点空气间隙和平均空气间隙的差值与平均空气间隙之比宜为±8% D、检查设备和器材的包装及密封应良好
8、不符合电缆桥架安装要求的是（）。A、电缆桥架成排拐弯时弧度应一致 B、电缆桥架的开孔应采用机械加工方法
C、电缆桥架采用螺栓连接时，宜用平滑的半圆头螺栓，螺母应在电缆桥架外侧，固定应牢固
D、电缆桥架垂直段大于1m时，应在垂直段上、下端桥架内增设固定电缆用的支架，当垂直段大于3m时，还应在其中部增设支架
9、涂层施工方法中，（）适用于较大面积工件的涂装。
A、空气喷涂法
B、滚涂法
C、刷涂法
D、高压无气喷涂法
10、工业炉冬期施工时，黏土、水玻璃和磷酸盐耐火浇注料的养护，应采用（）。
A、蓄热法
B、干热法
C、加热法
D、烘干法
11、排水系统安装完毕，排水管道、雨水管道应分系统进行（）。
A、通水试验
B、通球试验
C、灌水试验
D、压力试验
12、建筑管道施工工程中，直径较大的管道采用（）连接，其连接一般用在主干道连接阀门、止回阀、水表、水泵等处，以及需要经常拆卸、检修的管段上。
A、螺纹
B、焊接
C、法兰
D、卡套式
13、关于设备及管道防腐蚀材料中呋喃树脂漆的特性，下列说法正确的是（）。A、漆膜韧性和电绝缘性均较好
B、对阳光稳定性差
C、漆膜有良好的弹性和硬度，收缩率较低
D、原料来源广泛，价格低廉
14、下列绝热结构层施工方法中，适用于泡沫塑料、泡沫玻璃、半硬质或软质毡、板等材料的是（）。A捆扎法
B、浇注法
C、粘贴法
D、喷涂法
15、独立避雷针的接地装置与重复接地之间的距离不小于（）m，接地极应远离由于高温影响（如烟道）使土壤电阻率升高的地方。
A、1
B、3
C、2.5
D、2
16、高层建筑管道施工技术要求中，超高层建筑的雨水系统应采用（）。A、镀锌焊接钢管
B、镀锌无缝钢管
C、球墨铸铁管
D、塑料管
17、有强烈振动的重型机械设备采用（）地脚螺栓。
A、粘接
B、固定
C、胀锚
D、活动
18、在电力电缆线路保护区进行作业或活动时，一般情况下，在电力电缆两侧（）m范围内不应使用机械挖掘。
A、0.3
B、0.8
C、1
D、0.5
19、分项工程的划分原则不正确的是（）。
A、管道分项工程应按管道材料的种类进行划分 B、设备安装分项工程应按设备的台（套）机组划分 C、电气装置分项工程应按电气设备、电气线路进行划分
D、自动化仪表分项工程应按仪表类别和安装试验工序划分。20、在石油天然气管道输油工程项目中，（）的为大型工程。
A、年产量≥400万t，管线长度≥80km
B、年产量≥500万t，管线长度≥800km C、年产量≥600万t，管线长度≥120km
D、年产量≥800万t，管线长度≥80km
二、项选择题（共10题，每题2分。每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每项得0.5）
21、平面控制网的测量方法有（）。
A、水准测量法
B、电磁波测距法
C、三角测量法
D、导线测量法
E三边测量法
22、高分子材料由于本身的结构特性，表现出与其他材料所不同的特点，下列说法正确的有（）。A、质轻、透明
B、具有柔软、高弹的特性
C、是电绝缘体，难导热体
D、摩擦系数大，不易滑动
E、热膨胀较大，耐热温度低
23、泵的性能参数主要有（）。
A、流量
B、噪声
C、扬程
D、振动
E、驱动功率
24、焊接设备是选用原则有（）。
A、经济性
B、安全性
C、适用性
D、系统性
E、先进性
25、吊装方案编制的主要依据有（）。
A、有关规程规范
B、合同条款
C、被吊装设备的设计文件
D、施工组织总设计
E、工程进度计划
26、成套配电装置柜体安装完毕后应（）。
A、再全面复测一次
B、拧紧地脚螺栓
C、检查柜内照明
D、将设备擦拭干净
E、做好配电柜的安装记录
27、综合控制系统设备安装前应具备的条件有（）。
A、基础底座安装完毕
B、地板、顶篷、内墙、门窗施工完毕
C、供电条件、温度、湿度和室内清洁
D、供电系统及室内照明施工完毕并已投入运行 E、接地系统施工完毕，接地电阻符合设计规定
28、风管系统按其系统的工作压力（p）划分的类别有（）
A、p≤500pa为低压系统
B、500pa
C、300pa
1000pa为高压系统
E、p>1500pa为高压系统
29、计算机网络系统测试主要包括（）。
A、功能测试
B、互通测试
C、网络设备测试
D、性能测试
E、网络瓶颈测试 30、根据计量法规定，强制检定的特性主要包括（）。A、强制检定是由政府计量行政主管部门强制实行
B、强制检定的检定周期由执行强制检定的技术机构按照计量检定规程确定 C、强制检定可由使用单位自己执行
D、强制检定是固定检定关系，定点送检，实行定点定期的检定
E、强制检定的检定周期在检定规程允许的前提下，由使用单位根据实际需要确定
三、案例分析题(共5题，（一）、（二）、（三）题各20分，（四）、（五）题各30分）
（一）某工程单位承接了5km10kV架空路线的架设和一台变压器的安排工作。根据线路设计，途经一个行政村，跨越一条国道，路经一个110kV,变电站。线路设备由建设单位购买，但具体实施由施工单位负责。该线路施工全过程的监控由建设单位指定的监理单位负债。项目部在架空线路电杆组立后，按导线架设的程序组织施工。在施工过程中发生了以下事件：
事件1：该线路架设到110kV变电站时，施工单位考虑施工方便，将变电站的一片绿地占为临时施工用地，受到电力管理部门的处罚。
事件2：在施工过程中项目经理仅采用定期召开内部协调会，没有充分利用其他方法和形式加强内部沟通，结果造成施工进度拖延。经过公司内外协调方法和形式的改进，最终使该线路工程顺利完工。
问题
1、施工单位在沿途施工需要哪些部门沟通协调？
2、简述架空线路电杆组立后导线架设程序的主要内容。
3、事件1中，电力管理部门对施工单位处罚的内容有哪些？
4、事件2中，施工单位内部沟通协调还有哪些方法和形式？
（二）某安装公司承接一商务楼（地上30层、地下2层）的电梯安装工程，工程由32层32站曳引式电梯8台，工期为90d.开工时间为3月18日，其中6台客梯需智能群控，2台消防电梯需在4月30日交付使用，并通过消防验收，在工程后期作为施工电梯使用。电梯井道的脚手架、机房及层门预留孔的安全技术措施由建筑公司实施。
安装公司项目部进场后，将拟安装的电梯工程，书面告知了电梯安装工程所在地的特种设备安全监督部门，并按合同要求编制了电梯施工方案和电梯施工进度计划（见下表）。电梯安装前，项目部对机房的设备基础、井道的建筑结构进行检测，土建施工质量均符合电梯安装要求：曳引电动机、轿厢、层门等部件外观检查合格，并采用建筑塔式起重机及升降机将部件搬运到位。安装中，项目部重点关注了层门等部件的安全技术要求，消防电梯按施工进度计划完成，并验收合格。
施工进行到客梯单机试运行调试时，有一台客梯轿厢晃动厉害，经检查审核，导轨的安装精度没达到技术要求，安装人员对导轨重新校正固定，单机试运行合格，但导轨的校正固定，使单机试运行比原工序多用了3d，其后面的工序（群控试运行调试、竣工验收）均按工序时间实施，电梯安装工程比合同工期提前完工，交付业主。
问题
1、电梯安装前，项目部应提供哪些安装资料？
2、项目部在机房、井道的检查中，应关注哪几项安全技术措施？
3、消防电梯从开工到验收合格用了几天？电梯安装工程合同比合同工期提前了多少天？
4、影响导轨安装精度的因素有几个？
5、电梯完工后应向哪个机构申请消防验收？写出电梯层门的验收要求。
（三）某安装工程公司承接一锅炉安装及架空蒸汽管道工程，管道工程由型钢支架工程和管道安装组成。项目部需根据现场实测数据，结合工程所在地的人工、材料、机械台班价格编制了每10t型钢支架工程的直接工程费单价，经工程所在地综合人工日工资标准测算，每吨型钢支架人工费1380元，每吨型钢支架工程用各种型钢1.1t，每吨型钢材料平均单价5600元，其他材料费380元，各种机械台班费400元。
由于管线需用钢管量大，项目部编制了两套管线施工方案。两套方案的计划人工费15万元，计划用钢材500t，计划价格为7000元/t。甲方案为买现货，价格为6900元/t；乙方案为15d后供货，价格为6700元/t。如按乙方案实行，人工费需增加6000元；机械台班费需增加1.5万元，现场管理费需增加1万元。通过进度分析，甲、乙两方案均不影响工期。
安装工程公司在检查项目部工地时，发现以下问题：
与锅炉本体连接的主干管上有一段钢管的壁厚比设计要求小1mm。该段管的质量证明书和验收手续齐全，除壁厚外，其他项目均满足设计要求。
架空蒸汽管道坡度、排水装置、放气装置、疏水器安装均不符合规范要求。
检查组要求项目部立即整改纠正，采取措施，确保质量、安全、成本目标，按期完成任务。问题
1、按《特种设备安全监察条例》的规定，锅炉安装前项目部书面告知应提交哪些材料才能开工？
2、问题（1）应如何处理?
3、问题（2）安装应达到规范的什么要求？
4、计算每10t型钢支架工程的直接工程费单价。
5、分别计算两套方案所需费用，分析比较项目应决定采用哪个方案。
（四）某安装公司承包一演艺中心的空调工程，演艺中心地处江边（距离江边100m),空调工程设备材料：双工况冷水机组（650Rt)、蓄冰槽、江水热源泵机组、燃气锅炉、低噪声冷却塔（650t/h）、板式热交换机、水泵、空调箱、风机盘管、各类阀门（DN20~DN700)公称压力1.6MPa、空调水管（DN20~DN700)、风管、风阀及配件（卡箍、法兰）等由安装公司订立采购合同。
安装公司项目部进场后，针对工程中采用的新设备、新技术编制了施工方案，方案中突出了施工程序和施工方法，并明确了施工方法的内容。江水热源泵机组利用江水冷却，需敷设DN700冷却水管至江边，DN700冷却水管的敷设路径正好有一排千年古树，方案中选择非开挖顶管技术，并分包给A专业公司施工。空调水管需化学清洗并镀膜，分包给B专业公司施工。安装公司向专业公司提供了相关资料，负责现场的管理工作，确保专业公司按批准的施工方案进行施工。
按施工进度计划，安装公司项目部及时与供货厂商联系，使设备材料运到的现场时间与施工进度配合，以满足施工进度要求。设备材料到达施工现场，按规定对设备材料进行检验，其中对阀门重点检验。空调工程按施工程序实施。空调设备安装后，进行管道、风管及配件安装调试，空调工程按要求完工。
问题
1、安装公司项目部履行设备采购合同主要有哪些环节？
2、A、B专业公司进场后，安装公司项目部应做哪些工作？
3、本工程要编制哪几个新技术的施工方案？方案中的施工方法应有哪些主要内容？
4、指出DN700阀门压力实验的合格标准。
5、空调供回水（冷热水）主管与哪些设备连接？DN100以上空调水管与设备可采用哪种连接方式？
(五)某厂新建总装车间工程在招标时，业主要求本工程按综合单价计价，厂房虹吸雨排水工程按100万元专业工程暂估价计入机电安装工程报价。经竞标，A公司中标机电安装工程，B公司中标土建工程，两公司分别与业主签订了施工合同。
A公司中标后，考虑工期紧，劳动力资源不足，征得业主同意，经资格审查和招标，决定将其中的空气压缩机站设备（由建设单位供货）安装工程分包给C公司。在施工过程中发生了以下事件：
事件1：C公司在空气压缩机安装完成后，单机试运行前做了如下工作：试运行范围内的工程已按设计和有关规范要求全部完成，提供了产品合格证明书，施工记录，空气压缩机段间管道耐压试验和清洗合格资料，压力表和安全阀的送检合格证明材料，空气压缩机和冷却泵电气、仪表已调试完毕；建立了试运行组织，试运行操作人员已经技术培训；试运行所需的冷却水有充分保证；测试仪表、工具、记录表格齐全。在编制了试运行方案并获总包单位批准后，C公司通知B公司、业主和监理公司到场，即开始单机试运行，监理公司不同意。
事件2：
施工期间，因车间变电所土建工程延迟7d移交，A公司虽然及时调整了高低配电柜安装工作（紧后工作，总时差5d）的施工，但仍然导致后面的电缆敷设工作（关键工作）延误2d，造成50名安装工人窝工，窝工工资200元/工日。该工程的土建和安装施工网络计划图已经业主和监理公司批准。A公司向业主递交了索赔报告。
问题
1、虹吸雨排水专业工程暂估价属于什么类型的工程量清单？本工程造价还包括哪些类型的工程量清单？
2、事件1中，单机试运行前的准备工作有哪些不足？
3、单机试运行方案还应报哪个单位批准？试运行前C公司还应通报哪些人员到场？
4、事件2中，应索赔的工期和费用分别是多少？（不考虑管理费和利润索赔）
参考答案
一、单项选择题
1、A
2、B
3、B
4、C
5、A
6、C
7、C
8、D
9、B
10、B
11、A
12、C
13、D
14、C
15、B
16、B
17、D
18、C
19、A
20、C
二、多项选择题
21、CDE
22、ABCE
23、AC
24、ABCE
ACD
26、ADE
27、ABDE
28、ABE
29、ABCD
30、ABD
三、案例分析题
（一）1、施工单位在沿途施工中需要与当地政府及相关部门，特别是当地村委会、交通部门、电力部门沟通，还应与业主、监理工程师及设备供应商沟通。
2、架空线路电杆组立后导线架设程序的主要内容：导线展放、导线连接、紧线、绝缘子上导线固定和跳线连接。
3、事件1中，电力管理部门对施工单位处罚的内容：责令停止作业、恢复原状并赔偿损失。
4、施工单位内部沟通协调还有的方式和形式：不定期的部门会议或专业会议及座谈会；利用巡检深入班组随时交流与沟通；定期通报现场信息；内部参观典型案例并发动评议；利用工地宣传工具与员工沟通等。
（二）1、电梯安装前，项目部应提供的证明文件：所施工电梯的安装许可证，告知直辖市或社区的市的安装告知书，审批手续齐全的电梯安装施工方案；作业人员持有的特种设备操作证。
2、项目部对机房和井道的安全检查，应关注的安全技术措施是：层门洞设置了高度不小于1.2mm的栏杆，有临时盖板封堵机房预留孔，井道内脚手架有防火措施。
3、电梯工程开工时间为3月18日，电梯安装准备工作、机房和井道的检测、电梯设备进场检查、基准线安装等工作用了14d，在4月1日开始电梯导轨安装，到4月21日消防电梯竣工验收，14d+21d=35d，故消防电梯从开工到验收合格用了35d。
项目部编制的电梯施工进度计划中是在5月30日竣工验收交付业主，（14+30+30）d=74d，电梯安装的计划工期是74d，在电梯安装中，因电梯单机试运行比原工序时间多了3d。又群控试运行、调试、竣工验收均按工序时间完成。合同工期为90d，90d-（74+3)d=13d,电梯安装比合同工期提前了13d。
4、影响导轨安装精度的因素有：井道结构的施工质量，基准线的设置，测量器具的选择，导轨的制造质量，电梯安装人员的技术水平。
5、电梯竣工后应向出具消防设计审核意见的公安消防机构申请消防验收；电梯层门的试验要求：每层层门必须能够用三角钥匙才能手动打开，当任何一个层门打开时，电梯严禁启动运行。
（三）1、按《特种设备安全监察条例》的规定，锅炉安装前项目部书面告知应提交以下材料才能开工：特种设备安装改造维修告知书；施工合同；施工计划。
2、问题（1）应按以下处理：须经原设计单位核算，能够满足结构安全和使用功能方可给予验收；否则应予更换。
3、问题（2）安装应达到规范的要求是：为便于排水和放气，架空蒸汽管道安装时均应设置坡度，室内管道的坡度为0.002，室外管道的坡度为0.003，坡度应与介质流向相同，以避免噪声。每段管道最低点要设排水装置，最高点应设放气装置。疏水器应安装在管道的最低点可能集结冷凝水的地方，流量孔板的前侧及其他容易积水处。补偿器竖直安装时，应在其最低点安装疏水器或放水阀。
4、每10t型钢支架工程人工费：1380元×10=13800元 每10t型钢支架工程材料费：1.1t×5600元/t×10=61600元 每10t型钢支架工程其他材料费：380元×10=3800元 每10t型钢支架工程机械台班费：400元×10=4000元 每10t型钢支架工程直接工程费单价：（13800+61600+3800+4000）元=83200元=8.32万元。5.原计划费用：（15+500×0.7）万元=365万元。
甲方案所需费用：（15+500×0.69）万元=360万元。
乙方案所需费用：（15+0.6+500×0.67+1.5+1）万元=353.1万元 因乙方案成本费用更低，项目部应决定采用乙方案。
（四）1、安装公司项目部履行设备采购合同主要的环节：到货检验、损害缺陷缺少的处理、监造监理、施工安装服务、试运行服务等。
2、A、B专业公司进场后，安装公司项目部应做的工作：
（1）向分包人提供与分包工程相关的各种证件、批件和各种相关资料，向分包人提供具备施工条件的施工场地。
（2）组织分包人参加分包人组织的图样会审，向分包人进行设计图样交底。（3）提供合同专用条款中约定的设备和设施，并承担因此发生的费用。
（4）随时为分包人提供确保分包工程施工所要求的施工场地和通道等，满足施工运输的需要，保证施工期间的畅通。
（5）负责整个施工场地的管理工作，协调分包人与同一施工场地的其他分包人之间的交叉配合，确保分包人按照经批准的施工组织设计进行施工。
3、本工程要编制的新技术的施工方案：（1）双工况冷水机组安装。（2）江水热源泵机组安装。（3）低噪声冷却塔安装。（4）非开挖顶管技术。
方案中的施工方法应有的主要内容：应明确工序操作要点、机具选择、检查方法和要求，明确有针对性的技术要求和质量标准。
4、DN700阀门压力试验的合格标准：阀门的壳体试验压力不得小于最大允许工作压力的1.5倍，试验时间不得少于5min，以壳体填料无渗漏为合格；密封试验宜以最大允许工作压力进行，以阀瓣密封面不漏为合格。
5、空调供回水（冷热水）主管需与双工况冷水机组、江水热源泵机组、低噪声冷却塔、板式热交换机、水泵、空调箱、风机盘管连接。
DN100以上空调水管与设备可采用法兰、卡箍或焊接连接。
（五）1、虹吸雨排水专业工程暂估价属于其他项目工程量清单。本工程造价还包括的工程量清单类型：分部（分项）工程量清单和措施项目清单。
2、事件1中，单机运行前的准备工作的不足：
（1）C公司提供的相关资料和文件不完善。还应该提供：产品的复验报告；施工检验合格文件；隐蔽工程记录；各装置的各类阀门试验合格记录；附有单线图的管道系统安装资料；蒸汽管道、工艺管道吹扫或清除洗合格资料；机器润滑油、密封油、控制油系统清洗合格资料；管道系统耐压试验合格资料；规定开盖检查的机器的检验合格资料；换热器泄露量和严密性试验合格资料；单机组合的安全阀调试合格资料。（2）试运行操作人员还应该经过考试合格，熟悉试运行方案和操作方法，能正确操作。（3）试运行所需燃料、动力、仪表空气、脱盐水等也应该确有保证。（4）保修人员应该就位。
（5）单机试运行方案未获批准。
3、单机试运行方案还应报建设单位或监理单位批准。
试运行前C公司还应通报A公司、设计单位、重要机械设备的生产厂家的人员到场。
关键词：机电接口技术,机电一体化,发展
一、机电一体化系统组成
单纯的机械技术只能形成纯机械产品, 机械技术与信息技术、微电子技术结合后就能够生产出具有机电一体化特征的多功能机电一体化产品。
机电一体化系统由五部分组成, 分别是动力源、控制系统、传感器、驱动系统、和执行机构。机电一体化的组成部分都有各自的分层, 例如动力源和驱动系统以及传感器组成的驱动反馈层, 有控制系统控制整个系统的控制措施, 而执行机构则为直行车。机电一体化的系统运行是按照控制层获得命令将信息放大驱动反馈给执行层, 执行层执行命令动作后将结果经过驱动层反馈给控制层。
机电一体化系统内部之间的信息和能力的交互和传递是通过各种机电接口来实现的, 不同的机电接口有不同的用处。接口可以起到连接作用, 能够将每个子系统的特性和优点有机地结合起来, 达到系统最优化, 激发出系统最大潜力, 子系统之间的机电接口决定着整个机电一体化系统的性能。因此, 机电接口技术在机电一体化中占有举足轻重的地位, 需要进行深入的探讨和研究。
二、机电一体化接口技术的内涵
1. 机电一体化接口的作用
首先, 机电一体化能够实现行电平转换和功率放大, 由于控制设备的电平具有不定性, 而微机芯片一般是固定的电平, 故此需要进行必要的电平转换, 在大负载的条件下, 机电接口需要进行功率放大;其次, 机电一体化能够对干扰信号进行隔离, 可以开用光电耦合器等将微机系统和控制系统加以隔离;最后, 机电一体化能够实现微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路, 当被控对象的检测控制信号刚好为模拟量的时候, 保证危机处理量与模拟量之间的相互吻合。
2. 机电一体化接口的分类
(1) 动力接口
动力接口是指动力源连接到驱动系统的接口, 主要是为了提供相应的动力给驱动系统。根据系统所需的动力类型不同, 因而也有不同种类形式的动力接口, 例如交流电、直流电、液压、气动等。所有的动力接口都有一个共同点就是能够承载较大的负荷, 通过较大的功率。
(2) 机-电接口
机-电接口是存在于驱动机构与执行系统以及传感器间的一种机电一体化接口。主要作用是将驱动系统得到信号反馈变成执行机构所需的信号, 或将执行机构执行命令的机械信号变化成传感器需要的信号, 起到一种转换作用。
(3) 智能接口
智能接口一般存在于驱动系统与传感器之间、传感器与控制系统之间、驱动系统与控制之间。只能接口的主要作用是智能分析各系统之间的信息形状, 将统一信息以不同方式传递到不同系统中, 使得整个机电一体化系统的不同技术有机的集合起来, 形成完整的系统。
(4) 人-机接口
人机接口是操作者与控制微机之间进行信息交换的接口, 分为输入与输出接口两大类。输出接口的接收者是人工操作者, 通过输出接口输出的信息以便于人工掌握机电系统的运行状态和运行参数, 输入接口的接收者的机电系统, 操作者输入控制命令, 让整个系统按照命令运转起来, 实现所要达到的目的。其中输入几口中含有拨盘输入接口和键盘输入接口两种形式, 输出接口一般常用的输出设备为发光二极管显示器, 结构简单, 性价比高, 使用广泛。
3. 机电一体化接口的内涵
机电接口技术是一门新兴的技术, 研究这门技术的根本原因是为了让机电一体化系统中的各子系统能够更好地进行信息与能量的交互和传递与融合, 实现机电一体化最优化运行设计。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的, 接口技术的研究也是促进机电一体化的发展的重要技术之一。换句话说, 接口设计从根本上决定了机电一体化系统的设计。
三、机电一体化发展及发展趋势
机电一体化的发展经历了四个最为重要的阶段。在20世纪中叶, 电子技术已经发展的较为成熟, 当人们试着将电子技术利用到机械工业, 从而刺激了电子技术与机械产品的有机融合。到了20世纪中后期, 机电一体化经过20多年的发展, 无论是技术还是产品的性能均得到了较大的提高, 技术更为成熟, 产品性能趋于完善。20世纪90年代后期, 光学技术、电子通信技术以及微细加工技术的高速发展并且渗透进入了机电一体化, 使得机电一体化出现了微机电一体化和光机电一体化等新兴分支, 机电一体化进入深度发展阶段, 90年代后期, PLC采用面向现场总线网络的体系结构, 实现了真正意义上的EIC三电一体化。我国的机电一体化起步较晚, 从上世纪80年代开始致力于机电一体化的研究, 如今已取得了一定成果, 并广泛存在于我国的机械工业之中。
随着信息技术的不断发展, 人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视, 数控机床与机器人的智能化就是重要应用, 为机械工业带了不可忽视的经济利益。模块化能够利用标准单元迅速进行开发, 得到出新产品, 还可以同步扩大生产规模。系统化则能够使机械系统体系采用更加开放, 寻求多子系统的综合管理和协调平衡控制。机械绿色化是工业时代的必然发展趋势, 是人类保护环境资源的必要手段。基于网络的各种监视和远程控制技术发展的如火如荼, 机电一体化产品远程控制设备必然要朝着网络化的方向去发展。微机电一体化产品耗能少、体积小、运动敏捷, 在各方面具有不可替代的优势, 势必也会成为机械工业中的发展主流。
参考文献
[1]高德成.机电一体化技术发展问题分析与技术探索[J].自动化与仪器仪表, 2011 (6) :16-18.
[2]亢金月.机电一体化系统集成与融合[J].机械与电子, 1996, 4:17-20.
[3]邹慧君.机电一体化系统概念设计的基本原理[J].机械设计与研究, 1999, 3:14—17. (4) .
关键词：高速公路机电工程；机电一体化；施工机械；模块化作业
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0139-01
一、高速公路机电工程机电一体化
望文生义，从其字面上来看，它主要指的是将相应的电气以及机械进行一定程度上的结合，并将之统一于一个系统之中。目前状况下，计算机控制技术和电气控制技术已经有了一定程度上的结合，并且随着时代的发展，它们的结合程度会越来越高。与之相对应的，机电一体化也逐渐摆脱了传统的“机电自动化”的模式，并逐渐向智能化以及电子自动化的方向迅速发展。这种机电一体化主要是基于相应的智能化控制系统，在一定程度上完善了工业生产的流速。除此之外，改变了原来的人工化模式，逐渐趋于无人生产线。并有效的实现了对于计算机的引入，发挥其强大的计算能力，并最终实现动态化的控制，这主要是通过相应的网络信息传递以及集成化电子终端来完成的。这样一来，就形成了一个全新的机电一体化系统。
二、高速公路中的机电一体化
高速公路机电工程中机电一体化的作用与地位逐渐的显现出来，若想对其进行有效的实现，就必须将相应的工程机械制造以及电子控制系统有效的结合在一起。只有这样，才有可能促使其施工的机械能能够自行完成作业以及自行进行检测，并且在这一过程之中实现智能化。简单的说，高速公路的机电一体化其实就是进行相关工程机械的改造，使其具有自动化功能。并且实现对于施工工艺的结合，使得多种的施工工艺可以通过一组机械来完成。目前状况下，随着其控制模块以及微处理器技术的不断完善与提高，相关的工程作业机械对于工程施工的自动化以及智能化的适应能力也越强，这在很大程度上促进了机电一体化的实现。
（一）电子控制系统实现机械自检。对于机电一体化来说，它可以有效的进行对于机械设备的自我检测，这也成为了它一个十分突出的优势。因为它在一定程度上为相关的工程机械的运行提供了一个动态化的监控模式，并且基于此能够更为合理的对工程机械进行操作。除此之外，对于工程之中可能会出现的问题以及事故能够提前预知并采取合理有效的措施予以解决。电子控制系统有一个十分突出的功能，那就是当设备运行时，可以对其各个部分进行有效的动态监控，这些部分主要包括发动机、传动系统、液压系统以及相应的电子系统。这一监控系统主要存在两个组成部分，分别是监控和信息处理系统以及相应的报警系统。
（二）机电一体化的应用提高了作业的精度。随着我国经济的迅速发展以及科学技术水平的进步，高速公路的等级也随之上升，这就给高速公路的质量提出了更高的要求。所以对于施工工艺的实施如果还只是停留在人为操作之上是不能适应其发展的，不仅如此，如果只是利用相关的仪器对其进行检测的话，需要多次反复检测，这就带来了相当大的工作量，对于人力以及物力也有着较大的消耗。因此，实现对于作业精度以及检测及时性的提高势在必行。而机电一体化可以进行对于这些问题的有效解决，适应了发展的需要。首先，机电一体技术能够实现对于作业模式的设定，使之形成一定的作业顺序以及作业标准，并具有一定的固定性。这样一来，就可以对高速公路机电工程施工的精确程度进行一定程度的保证。不仅如此，因为相关的机械自动作业能够同参数的调整来实现对于施工精度的提高，而对于精度的设定过程是开放的，这样一来，就能够进行高精度持续作业的实现。
（三）机电一体化可以降低机电工程施工的能源消耗。传统的施工操作中，进行对于工作输出功率的调整都是人为的。但是这种调整往往过于僵化，且精确程度不高。它仅仅是做出简单的换挡以及变换转速的操作，这为进行对于能源消耗的控制制造了很大的麻烦，受到的制约较多。面对这种情况，一些厂商采取的措施是：引入相应的电子控制技术，并基于此实现对于挖掘机工作效率的有效降低，这样一来，在工作中就在很大程度上提高了燃油使用的效率。因此，机电一体化能够在很大程度上实现对于能源消耗的降低以及工作效率的提高，且效果明显。
三、机电一体化技术在高速公路机电工程施工中的应用前景
（一）系统的智能化程度将会在未来的发展过程之中有着明显的提高。之所以要提高机电一体化的程度，就是为了实现智能化的控制。也就是在一定程度上进行电子技术以及机械控制技术的利用，并基于此实现机械的智能化。对于智能化这一概念来说，它具体指的是：进行对于相应工况分析系统的预先设计，然后将之运用到不同的情况之下，并以此完成对于工况的评估。除此之外，能够随時改变运行模式。目前状况下，模拟智能、模糊数学、计算机技术以及传感技术不断发展，并且呈现出相互融合的趋势，这将在很大程度上促进机电一体化朝着智能化的方向发展。
（二）模块化作业。目前，机电一体化正朝着控制自动化、操作模式简单化的方向发展，也就是实现相应的智能模块化控制。这种模块化的操作以及实施主要是对于某些固定的程序化模块进行有效的利用，并将之与特定机械设备组合进行一定程度的配合，以此来进行特定工况下的作业。
（三）机电一体化技术在高速公路施工中的应用将会为环保做出巨大的贡献。前文中，我们已经说明进行机电一体化的运用可以在很大程度上实现工程机械的能耗的降低。由此可见，随着机电一体化的不断应用于推广，它将对环保事业做出巨大的贡献。随着机械智能化程度越来越高，它可以利用较少数量的智能化施工机械实现对于较大工程量的完成，这样一来，就在一定程度上节约了相关的资源。
四、结束语
我们主要对机电一体化进行了简要的介绍，然后对机电一体化的应用前景和机电一体化技术在高速公路机电工程方面的应用进行重点分析。希望我们的研究能够使得人们对于高速公路机电工程机电一体化有更深层次的理解，同时，还为业内人士提供了一定的参考。
参考文献：
[1]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003
[2]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社,2004
摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。
关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化
现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电 一体化”为特征的发展阶
段。
一、机电一体化的核心技术
机电一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,为加速推进机电一体化的发展,必须从
以下 几方面着手。
(一)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。现代机械产品一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
机电一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。为进一步发展机电一体化,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性而提高处理速 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一些问题。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
三位一体的伺服驱动单元。
(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。接口采用同一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一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修 1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。
二、机电一体化技术的主要应用领域
(一)数控机床
数控机床及相应的数控技术经过40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:
1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多C PU、多主总线的体系结构。
2、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。
3、W O P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,并引线诊断、模糊控制等智能机制。
4、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C N C系统的控制功能。
5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控
制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
6、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。
7、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(CIMS)
C IM S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(FMS)
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,特别适品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。
(四)工业机器人
第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智 能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。
(一)智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
(二)系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除R S232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。
(三)微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
(四)模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。
(五)网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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。
(六)绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
综上所述,机电一体化是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
由此可见，机电一体化技术应用领域极其广阔，发展前景更是一片光明。机电一体化技术必将是推动我国工业发展的主动力，必将把我国推向更加美好的明天！
参考文献:
优势：1，国家示范性重点建设专业，广西优势专业。
2，该专业是南职最早开办的专业之一，专业定位明确，紧贴社会需求。
3，该专业就业领域宽，就业率达98%以上。
4，设备与师资在广西前列。企业订单式培养。
劣势：1，该专业中机，电，液等专业危险性较高，容易对身体造成伤害。
2，该专业的课程繁多复杂，就业岗位较辛苦。
机会：1，机电一体化专业人才被国家列入21世纪社会发展急需的十大专业人才之一。
2,09年获得中央财政近千元的重点支持，今后将得到更多的政府支持。威胁：1，跨国公司在技术以及市场网络方面都有很明显的竞争优势，我国与发达国家的工业比较来说，存在很多不足之处。
2,90后的学生怕辛苦，缺乏奋斗精神，对技术性的专业不感兴趣。
3，其它同等机电院校的竞争。
整合：
SO：南宁职业技术学院机电学院实施企业订单式培养，切合如今21世纪社会发展急需技术型人才。该专业是国家示范性重点建设专业，09年获中央近千万元的重点支持，为学生提供更优越的条件。
WO：该专业的课程复杂，就业岗位辛苦，但就业前景，是社会发展急需人才的十大专业之一。
ST：该专业就业领域宽，但我国与国外的工业比较起来，竞争压力较大。技术领域不够完善，并且90后学生缺乏吃苦耐劳的精神，很多不愿意从事这一行业。WT：该专业中机，电，液等专业危险性较高，容易对身体造成伤害。打击学生信心，专业的课程繁多复杂，就业岗位较辛苦，对于没有吃苦耐劳得90后来说，是个挑战。
船舶专业
优势：1，南宁职业技术学院与北部湾经济接轨，北部湾的发展需要大量的船舶设计与制造人才。
2，学校以学生就业和创业为导向，培养设计、制造型人才。
劣势：1，作为新开设的专业，教学经验不足，知名度不高。
2，由于学校没有船舶，所以学生得到很好的实际操作条件。机会：1专业针对性强，毕业后对就业无需担忧
2随着北部湾的经济发展，将加大对船舶技术人员的需求，市场需求量大
3政府加大对海洋的开发，将刺激沿海开发地区对专业人才的需求
4船舶技术人员工作后有出国远洋的机会，所以，本专业学生将有更广阔的发展前景。
威胁：1，随着北部湾经济的发展，广西越来越多的学校开办这门专业，竞争力越来越大。
2，受国际金融危机的影响，海运需求萎缩，船价暴跌。
整合： SO：南宁职业技术学院与北部湾经济接轨，正逢政府加大对海洋的开发，将刺激沿海开发地区对专业人才的需求。
WO：我们学校没有船舶，所以学生得到很好的实际操作条件。但船舶技术人员工作后有出国远洋的机会，可以更开阔视野。
ST：南宁职业技术学院与北部湾经济接轨，北部湾的发展需要大量的船舶设计与制造人才。但也因此广西越来越多的学校开办这门专业，竞争力越来越大。WT：作为新兴专业，教学经验不足，知名度不高。并且广西越来越多的学校开办这门专业，竞争力越来越大。
机电一体化
优势：1，国家示范性重点建设专业，广西优势专业。
2，该专业是南职最早开办的专业之一，专业定位明确，紧贴社会需求。
3，该专业就业领域宽，就业率达98%以上。
4，设备与师资在广西前列。企业订单式培养。
劣势：1，该专业中机，电，液等专业危险性较高，容易对身体造成伤害。
2，该专业的课程繁多复杂，就业岗位较辛苦。
机会：1，机电一体化专业人才被国家列入21世纪社会发展急需的十大专业人才之一。
2,09年获得中央财政近千元的重点支持，今后将得到更多的政府支持。威胁：1，跨国公司在技术以及市场网络方面都有很明显的竞争优势，我国与发达国家的工业比较来说，存在很多不足之处。
2,90后的学生怕辛苦，缺乏奋斗精神，对技术性的专业不感兴趣。
3，其它同等机电院校的竞争。
整合：
SO：南宁职业技术学院机电学院实施企业订单式培养，切合如今21世纪社会发展急需技术型人才。该专业是国家示范性重点建设专业，09年获中央近千万元的重点支持，为学生提供更优越的条件。
WO：该专业的课程复杂，就业岗位辛苦，但就业前景，是社会发展急需人才的十大专业之一。
ST：该专业就业领域宽，但我国与国外的工业比较起来，竞争压力较大。技术领域不够完善，并且90后学生缺乏吃苦耐劳的精神，很多不愿意从事这一行业。WT：该专业中机，电，液等专业危险性较高，容易对身体造成伤害。打击学生信心，专业的课程繁多复杂，就业岗位较辛苦，对于没有吃苦耐劳得90后来说，是个挑战。
船舶专业
优势：1，南宁职业技术学院与北部湾经济接轨，北部湾的发展需要大量的船舶设计与制造人才。
2，学校以学生就业和创业为导向，培养设计、制造型人才。
劣势：1，作为新开设的专业，教学经验不足，知名度不高。
2，由于学校没有船舶，所以学生得到很好的实际操作条件。机会：1专业针对性强，毕业后对就业无需担忧
2随着北部湾的经济发展，将加大对船舶技术人员的需求，市场需求量大
3政府加大对海洋的开发，将刺激沿海开发地区对专业人才的需求
4船舶技术人员工作后有出国远洋的机会，所以，本专业学生将有更广阔的发展前景。
威胁：1，随着北部湾经济的发展，广西越来越多的学校开办这门专业，竞争力越来越大。
2，受国际金融危机的影响，海运需求萎缩，船价暴跌。
整合：
SO：南宁职业技术学院与北部湾经济接轨，正逢政府加大对海洋的开发，将刺激沿海开发地区对专业人才的需求。
WO：我们学校没有船舶，所以学生得到很好的实际操作条件。但船舶技术人员工作后有出国远洋的机会，可以更开阔视野。
题目： PLC在机电一体化生产系统中的应用
学院：核技术与自动化工程学院
专业：电气工程及其自动化
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
摘 要：可编程控制器指建立在计算机的基础之上，以工业现场作业等为主要适用范围的一类电控控制器，当前我国工业生产自动化水平整体来说较低，PLC产品具有着极大发展空间。PLC在生产系统中起着至关重要的作用，自动控制已经成为智能生产系统中必不可少的一部分。首先对机电一体化技术及PLC进行了简要介绍，在此基础上详细阐述了PLC在机电一体化生产系统中的应用。
关键字：PLC生产控制智能
一、机电一体化：
1、机电一体化的概念：
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
2、机电一体化的发展方向
机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。
关注六个发展方向：
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和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：
1．智能化。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者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。
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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。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。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。
3．网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。
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1立方厘米的机电一
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、信息等方面具有不可比拟的优势。
5．绿色化。工业的发达给人们生活带来了巨大变化。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。
6．系统化。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。
二、可编程控制器（PLC）：
1、PLC的概念：
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC是工控的利器,机电一体化专业本来就是一门控制机械的学科,包含了机械设计和电控设计.所以只要是机械要用到(非人工)控制的都可以用到PLC,当然单片机也可以,但是对于电气控制来说可编程控制以其编程便捷、接口通用和工业环境适应性等特点支撑着整个控制核心，是机电一体化产品中重要的器件。
2、PLC的构成：
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
a、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
b、中央处理单元（CPU)
中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
c、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路。
1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块
如计数、定位等功能模块。
f、通信模块
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。
3、PLC具有的鲜明的特点：
（1）功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强
（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
（3）安装简单，容易维修。PLC可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，写入程序即可运行。
（4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。
（5）环境要求低。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。
（6）易学易用。PLC是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
所以对于电气控制来说可编程控制支撑着整个控制核心，是机电一体化产品中重要的器件。
三、PLC在机电一体化技术中的应用
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐机电一体化领域，使用情况大致可归纳为如下几类。
1、开关量的逻辑控制
这是PLC最基本最广泛的应用领域。PLC取代继电器控制系统，实现逻辑控制。例如：机床电气控制，冲床、铸造机械、运输带、包装机械的控制，注塑机的控制，化工系统中各种泵和电磁阀的控制，冶金企业的高炉上料系统、轧机、连铸机、飞剪的控制，电镀生产线、啤酒灌装生产线、汽车配装线、电视机和收音机的生产线控制等。
PLC在CNC机床中的应用方式及其特点，PLC在CNC机床中的作用及数控装置I/O口和机床控制面板、强电信号的连接方法，研究了数控机床中T功能代码和M功能代码在PLC上的实现方法。CNC机床数控系统具有较强的数据处理能力和图形显示功能，可编程控制器具有较好的逻辑处理功能，可以充当数控系统微处理器与机床强电控制的桥粱。PLC与CNC机床数控装置联接可靠性高，在经济型数控机床和普通机床数控改造中有广泛的应用前景。PLC在针吸式穴盘自动播种机上的应用，将PLC用于对气动系统和电器系统的自动控制，使针吸式穴盘播种机结构简单、紧凑，系统工作安全、可靠、效率高，且对故障的判断也较容易和直观。
2、运动控制
PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器与执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能。
PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械。例如：金属切削机床、金属成型机械、配装机械、机器人和电梯等。PLC以其工作平稳、可靠、抗干扰能力强等特点，在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。在磁选机中引入PLC控制，能极大地改善设备的电气性能，提高设备的自动化水平，保证设备高效、安全运行，以达到提高矿山企业经济效益之目的。从控制系统的组成、控制原理以及程序设计思想方面以PLC为核心的控制系统应用干混凝土搅拌站的生产运行控制，具有运转平稳、搅拌的混凝土质量好，故障率低，生产量大，能耗低以及操作简便等优点，可广泛应用于建筑工程、公路工程、桥梁工程等。
3、过程控制
过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。过程控制的目的就是根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的开关量或模拟量输出，以使系统工作参数能按一定要求作。是连续生产过程最常用的控制。
4、数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5、通讯联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
四、结论
总的概括说来，21 世纪的机械制造业是以信息为主导,它是采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业。它的特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。所以以PLC为主组成的控制系统将代表着当前机电设备电气控制的先进水平与发展方向。
五、参考文献
1.《PLC编程及应用》廖常初主编机械工业出版社
2.《机电一体化技术》刘德全主编大连理工大学出版社.3.《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编机械工业出版社.4.《计算机控制系统》何克忠李伟编著清华大学出版社
1 机电一体化技术的发展历程
“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在20世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代, 人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用, 近年来“机电一体化”更流行使用。
20世纪80年代, 信息技术崭露头角。微处理机的性能提高, 为更高级的机电一体化产品所采用, 典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后, 使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库, 连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样, 对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外, 光学也进入了机电一体化, 产生了“光机电一体化”的新领域。
进入20世纪90年代, 通信技术进入了机电一体化, 机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用, 有的在性能上更是多用途的, 尤其是微传感器和执行器技术的发展, 和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合, 开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟, 但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。
20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、通信技术等进入了机电一体化, 微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚, 出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法, 机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时, 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步, 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究, 将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“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, 都取得了一定成果, 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。
2 机电一体化技术的应用
2.1 数控机床。
目前我国是全世界机床拥有量最多的国家 (近320万台) , 但数控机床只占约5%且大多数是普通数控 (发达国家数控机床占10%) 。近些年来数控机床为适应加工技术的发展, 在以下几个技术领域都有巨大进步。
2.1.1 高速化。
由于高速加工技术普及, 机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000~4000r/min提高到8000~10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000~40000r/min以上;快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min, 60m/mni, 80m/min, 120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度, 由过去一般机床的0.5G (重力加速度) 提高到1.5G~2G, 最高可达15G;直线电机在机床上开始使用, 主轴上大量采用内装式主轴电机。
2.1.2 高精度化。
数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005~0.01um;最小分辨率为1nm (0.000001mm) 的数控系统和机床已问世。
数控中两轴以上插补技术大大提高, 纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度, 插补前多程序预读, 大大提高了插补质量, 并可进行自动拐角处理等。
2.1.3 复合加工, 新结构机床大量出现。
如5轴5面体复合加工机床, 5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构, 包括6轴虚拟轴机床, 串并联绞链机床等, 采用特殊机械结构, 数控的特殊运算方式, 特殊编程要求。
2.1.4 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。
如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑, 在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min, 加工铝件能达5000m/min。
2.1.5 数控机床的开放性和联网管理。
数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求, 它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段, 而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此, 计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来, 这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。
2.2 自动机械与自动生产线。
在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备, 是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如:2000~80000瓶/小时的啤酒自动生产线;18000~120000瓶/小时的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等, 这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器, 变频调速器, 人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平, 比10多年前跃升了一大步, 其技术水平已达到或超过发达国家20世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多, 对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。
3 机电一体化技术的发展趋势
以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命, 不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展, 而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测, 机电一体化技术将向以下几个方向发展:
3.1 光机电一体化方向。
一般机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术, 利用光学技术的先天特点, 就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。
3.2 柔性化方向。
未来机电一体化产品, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 有较强的“柔性”, 能较好地应付突发事件, 被设计成“自律分配系统”。在这系统中, 各子系统是相互独立工作的, 子系统为总系统服务, 同时具有本身的“自律性”, 可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息, 在总的前提下, 具有“行动”是可以改变的。这样, 既明显地增加了系统的能力 (柔性) , 又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3.3 智能化方向。
今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显, 智能化水平越来越高。这主要得益于模糊技术与信息技术 (尤其是软件及芯片技术) 的发展。
3.4 仿生物系统化方向。
今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大, 并且往往在结构上处于“静态”时不稳定, 但在动态 (工作) 时却是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统 (大脑) 停止工作时, 生物便“死亡”, 而当控制系统 (大脑) 工作时, 生物就很有活力。就目前情况看, 机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势, 但还有一段很漫长的道路要走。
3.5 微型化方向。
目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当这一成果用于实际产品时, 就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。那时, 机械和电子完全可以“融合”机体, 执行结构、传感器、CPU等可集成在一起, 体积很小, 并组成一种自律元件。这种微型化是机电一体化的重要发展方向。
摘要：机电一体化技术是跨学科技术, 近年来发展迅速。其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。
关键词：机电一体化技术,信息技术,发展趋势
参考文献
[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.[1]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[2]顾京.现代机床设备[M].北京:化学工业出版社, 2001.[2]顾京.现代机床设备[M].北京:化学工业出版社, 2001.
关键词：机电一体化 主功能 动力功能信息处理功能 控制功能
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
（四） 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。
（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
二、机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。
（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
（四）信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。
