关于接口技术在机电一体化系统中的应用

第一篇：关于接口技术在机电一体化系统中的应用

关于接口技术在机电一体化中的应用

（武昌工学院 机制1006班 103004010617）

摘要：机电一体化是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术，信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。本文主要讨论的是关于接口技术在机电一体化中的应用问题 关键词： 机电一体化 接口技术 机电接口 人机接口

接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息能量的传递及转换更加顺畅，使系统各部分有机的结合在一起，形成完整的系统。从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能。因此接口技术是机电一体化产品设计的关键环节。本文主要以机电一体化控制系统系统为例，将接口分为人机接口和机电接口进行分析。

1.机电接口技术

机电接口是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向可以将机电接口分为信息采集接口（传感器接口）与控制量输出接口。控制微机通过信息采集接口接收传感器输出信号，检测机械系统运动参数，经过处理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元件来调节机械系统的运行状态，使其按照要求动作。

1.1信息采集接口技术 a.信息采集接口的任务与特点

在机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效控制，使其按预定的规律运行，完成预定的任务，就必须随时对机械系统的运行状态进行控制，随时检测各种工作和运行参数，如位置、速度、转矩、压力、温度等。因此进行系统设计时，就必须选用相

应传感器将这些物理量转换为电量，再经过信息采集接口的整形、放大、匹配、转换。变成微机可以接受的信号传递给微机。传感器的输出信号中，既有开关信号（如限位开关,时间继电器），又有频率信号（超声波无损探伤）；既有数字量，又有模拟量（如温敏电阻、应变片等）。针对不同性质的信号，信号采集接口要对其进行不同的处理，例如对模拟信号必须进行摸/数变换，变成微机可以接受的数字量再传送给微机。另外，在机电一体化产品中，传感器要根据机械系统的结构来布置，环境往往比较恶劣，易受干扰。再者，传感器与控制微机之间常要采用长线传输，加之传感器输出信号一般比较弱所以抗干扰设计也是信息采集接口设计的一个重要内容。

b.信号采集通道中的A/D转换接口设计 单片机模拟通道中的输入通道（也叫前向通道），用于将传感器获取的各种信号经过调理电路输出，经A/D转换后送入计算机。根据测量要求和传感器输出信号的不同，输入通道的复杂程度和结构形式也不大一样。下面主要讨论模拟电压的转换。很多单片机内有A/D转换线路，例如C196KB,80C166，68HC11等芯片，都具有10位或8位A/D，但对于大多数型号的单片机（例如8031）来说，则必须外部扩展A/D转换芯片。

1.2控制量输出接口技术 a.控制输出接口的任务和特点 控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理。发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件的需要不同，控制接口的任务也不同，对于交流电机变频调速器，控制信号为0~5V电压或4~20mA电流信号，则控制输出接口必须进行数/模转换；对于交流接触器等大功率器件，必须进行功率驱动。由于机电一体化系统中执行元件多为大功率设备，所以抗干扰设计同样是控制输出接口设计时应考虑的重要问题

b.控制量输出接口中的 D/A转换接口设计

单片机模拟通道中的输出通道用于输出控制系统需要的驱动控制信号。

通常用D/A转换作为输出，一般也不需要光电隔离驱动，但有特殊要求，就要加光电耦合；另外一种方法是用脉冲宽度调制输出经过通滤波输出，作为D/A转换，这种结构在很多单片机中都有，例如C96KB,C196KC,80C166，68HC11等单片机都有多路PWM信号，这对于控制来说是很方便的。

2.人机接口技术

人机接口是操作者与机电一体化系统（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，可分为输入接口和输出接口。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系统输入各种控制命令及控制参数，对系统运行进行控制，实现所要求完成的任务。

2.1输入接口技术

输入接口输入设备的数据，要通过数据总线传送给CPU，而CPU与存储器以及其他设备传输的输入输出数据，也要通过这条数据总线分时的进行传输。因此，输入接口的功能就是在只有CPU充许该入口进行数据输入时，才将来自外设的数据传送到数据总线上。

键盘是计算机中不可缺少的输入设备，通过它可

实现人机对话，完成各种的操作，键盘按其结构形式，有非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别和产生代码，后者则用硬件来识别。在单片机中普遍使用的是非编码键盘。

2.2输出接口技术

从计算机输出的数据，要经过输出口传输给输出设备，但在输出口与实际的输出设备之间一般需要进行信号电平转换，并需要对输出数据的传输时序进行控制。输出接口是操作者对机电一体化系统进行检测的窗口，通过输出接口，系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警等。下面对人机通道输出接口中最常用的LED显示器接口技术作简要说明。

a.LED数码显示器的工作原理

LED是发光二极管的缩写。LED显示器应用非常普遍，从袖珍计算器到仪表器都用它，在单片机上的应用也很普遍。

通常所说的LED显示器由七个发光二极管组成，因此，也称为七段显示器。有共阴极和共阳极两种。此外，还有一个圆点型发光二极管，用以显示小数点，发光二极管点亮时，需要2~20mA，压降为1.2V，因而用TTL电路即可与它接口。

为了显示字符，要为LED显示器提供显示代码（或称字形代码），可通过单片机接口使LED显示器某几段发亮来显示不同的数码，如除“g”段不亮其余六段全亮时，则为“8”字。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此LED显示器的字形代码正好一个字节。

b.LED数码显示器的接口及显示方法

单片机与显示器接口可以用硬件为主和用软件为主的方法。所谓硬件为主就是用四位数据线而后用存锁器、译码驱动器显示一位十六进制字符。由于使用硬件较多，缺乏灵活性，所以常用软件查表来代替硬件译码，但这也需要简单的硬件电路配合。由于接口提供不了较大的电流供LED显示器使用，因此驱动电路一般是必不可少的。

结语

总而言之，随着我国工业的不断发展，各项相关技术也是突飞猛进，机电一体化技术作为促进工业发展的重要支柱之一，对我国社会发展和国家建设都有重大的意义。而机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。所以我们更加积极创新接口技术，提高机电一体化产品质量。

[参考文献]

1.林鸿珍.关于机电一体化接口技术的应用分析.中国电子商务，2010

2.姜培刚，盖玉先主编.机电一体化系统设计.机械工业出版社，2003

3.赵松年，张奇鹏主编.机电一体化机械系统设计.机械工业出版社，1996

4.冯清秀，邓星钟主编.机电传动控制.华中科技大学出版社，2012

5.唐光荣，李九龄主编.微型计算机应用技术.1997

6.王田苗，丑武胜主编.机电控制基础理论及应用.清华大

学出版社，2003

第二篇：浅谈机电一体化中的接口技术

浅谈机电一体化中的接口技术

摘要: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。文章以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机接口与机电接口两大类进行探讨。

关键词:机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口

机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分,各部分连接须具备一定条件,这个联系条件通常称为接口。各分系统又由各要素(子系统)组成。本文以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机与机电接口两大类。

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:(1)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;(2)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;(3)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、开关信号通道接口。机电一体化系统的控制系统中,需要经常处理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括:开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态,此状态作为控制依据。(1)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。

(2)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。结语: 接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。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。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。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。参考文献: [1]费仁元,张慧慧,郑刚。机电接口技术的内涵和发展。北京工业大学学报。2003.(4)[2]佘明辉。基于机电一体化系统接口技术的研究。江西电力职业技术学院学报。2006.(4)

（二）亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置

一、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置简介

实训装置由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。

亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置用于教学，可按工作过程导向，工学结合的模式规划教学活动，完成以下工作任务：

1.气动系统的安装与调试项目：

选用该装置配置的单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸等气动执行元件和单控电磁换向阀、双控电磁换向阀和磁性开关等气动控制元件，可完成下列气动技术的工作任务：

★气动方向控制回路的安装；★气动速度控制回路的安装；★摆动控制回路的安装；★气动顺序控制回路的安装；★气动机械手装置的安装；★气动系统安装与调试；

2.电气控制电路的安装和PLC程序编写项目：

选用该装置配置的PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列PLC应用技术工作任务：

★电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；★电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；★气动方向控制程序编写；★气动顺序动作控制程序编写；★气动机械手控制程序编写；★皮带输送机控制程序编写；★机电一体化设备控制程序编写；★自动生产线控制程序编写。

3.机电设备安装与调试项目

选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务： ★传动装置同轴度的调整；★皮带输送机的安装与调整；★搬运机械手设备安装与调试；★物件分拣设备的安装与调试；★送料设备的安装与调试；★自动生产线设备安装与调试。

4.自动控制系统安装与调试项目

选用该装置配置的机电一体化设备部件、PLC模块、变频器模块和指令开关、传感器等，可完成下列机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：

★多种传感器的安装与调试；★机械手的自动控制；★皮带输送机的自动控制；★机电一体化设备的自动控制；★PLC控制系统的安装与调试；★自动生产线的安装与调试。

亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力：

★机械构件的装配与调整能力；★机电设备的安装与调试能力；★电路安装能力；★气动系统的安装与调试能力；★机电一体化设备的控制程序的编写能力；★自动控制系统的安装与调试能力。

该实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。

二、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置的外形

三、亚龙YL－235A型光机电一体化实训考核装置的配置 序号 名称 主要元件或型号、规格 数量 单位 制造商 备注实训桌 1190×800×840 mm 1 张 亚龙

触摸屏模块 MT4300C 1 块 步科PLC模块台

用户可在清单内选择，详见附表一变频器模块台电源模块 三相漏电开关1个，熔断器3只，单相电源插座2个，安全插座5个； 1 块 亚龙按钮模块 24 V/2 A、12 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只； 1 套 亚龙

物料传送机部件 直流减速电机（24 V，输出转速6 r/min）1台，送料盘1个，光电开关1只； 1 套 亚龙气动机械手部件 单出双杆气缸1只，单出杆气缸1只，气手爪1只，旋转气缸1只，电感式接近开关2只，磁性开关5只，缓冲阀2只，非标螺丝2只，双控电磁换向阀4只； 1 套 亚龙皮带输送机部件 三相减速电机（380 V，输出转速40r/min）1台，平皮带1355×49×2 mm 1条； 1 套 亚龙物件分拣部件 单出杆气缸3只，金属传感器1只，光传感器2只，磁性开关6只，物件导槽3个，单控电磁换向阀3只 1 套 亚龙

接线端子模块 接线端子、安全插座 1 块 亚龙

物料 金属5个，尼龙黑白各5个 15 个 亚龙

安全插线套 亚龙

气管 Φ4Φ6 1 套

线架个 亚龙电脑推车 亚龙 1 台电脑台 选配或学校自带工具 万用表、剥线钳、尖嘴钳、压线钳、试电笔、记号笔、一字和十字螺丝刀小号、一字和十字螺丝刀中号、电烙铁、活动扳手、内六角扳手、钢板尺、安全保护用品、制图工具等。1 套

选手自带、均为手动工具

四、主要技术参数

1.交流电源：三相五线 AC 380V±10% 50 Hz；

2.温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；

3.外形尺寸：长×宽×高=1200×800×1500 mm；

4.整机功耗：≤1.5 kW；

5.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

附表一：PLC及变频器选配表（注：在参赛报名时请注明使用哪种PLC）序号 名称 型号及规格 单位 制造商 备注三菱PLC主机 FX2N-48MR 台 三菱

三菱变频器 E540，≥0.75 kW 台 三菱西门子PLC主机 CPU226CN+EM222CN继电器型输出 台 西门子

西门子变频器 MM420，三相输入，≥0.75 kW 台 西门子欧姆龙PLC主机 CPM2AH-40CDR+CPM1A-8ER 台 欧姆龙

欧姆龙变频器 3G3JV-A4007，≥0.75 kW 台 欧姆龙

松下PLC主机 FPX-L60 台 松下

松下变频器 BFV00074，≥0.75 kW 台 松下

参赛人员的要求：

1、掌握PLC的硬件和软件设计；

2、掌握传感器的性能和使用以及PLC的连接；

3、掌握气动技术和使用；

4、会利用PLC技术来控制电磁阀和变频器；

5、掌握变频控制技术。

第三篇：机电一体化技术在工程机械中的应用

沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

机电一体化技术在工程机械中的应用

摘要

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。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以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。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。在工程机械中的应用越来越广泛。

关键词：机电一体化 技术 工程机械 应用 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

目录

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

一、机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2（1）机电一体化的发展阶段„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3（2）工程机械核心技术——机电一体化 „„„„„„„„„„„„„„„ 4

二、现代工程机械技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5（1）工程机械系统的基本结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、机械本体 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2、动力部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、测试传感部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.4、执行机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

5、驱动部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

6、控制及信息处理单元 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）工程机械的系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、电子监控、自动报警及故障自诊 „„„„„„„„„„„„„„„„

2、节能降耗,提高生产率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、柴油机的控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4、提高作业精度 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

5、作业过程的自动化或半自动化 „„„„„„„„„„„„„„„„„

6、其他应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、机电一体化在工程机械中的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„（1）机电一体化和工程机械的关系 „„„„„„„„„„„„„„„„„（2）机电一体化对工程机械功能的改进 „„„„„„„„„„„„„„

四、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

前言

机电一体化又称机械电子学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从上世纪70 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了工程机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用,从根本上改变了工程机械的面貌,极大促进了产品性能的提高,使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及,并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。

一、机电一体化概要（1）机电一体化的发展阶段

机电一体化是指在机构得主功能、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。

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。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更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

一体化技术和产品给以很大的关注和支持,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,机电一体化进入了深入发展时期。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展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已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。

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为四个阶段:

1、数控机床的问世是机电一体化发展的开始。

2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。

3、可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础。

4、激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。（2）工程机械核心技术——机电一体化

1、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，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5、传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

6、伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、现代工程机械技术

（1）工程机械系统的基本结构

1、机械本体

系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。

2、动力部分

按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出

3、测试传感部分 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、执行机构

根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。

5、驱动部分

在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。

6、控制及信息处理单元

将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行（2）工程机械的系统功能

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沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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将更加广泛,结构将更加复杂。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。

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 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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

为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。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沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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。

6、其他应用

一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故,提高作业的安全性,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。为实现无人驾驶,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。

电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子控制系统应满足:能在-40～80 ℃的环境温度下可靠、稳定地工作;抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

三、机电一体化在工程机械中的应用（1）机电一体化和工程机械的关系

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

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(系统)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，拌利设备称重计量过程的自动控制,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（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。（2）机电一体化对工程机械功能的改进

在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和特征，传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

1、先进的计算、模拟和设计方法；

2、先进的微机械加工技术与设备；

3、先进的封装技术与设备；

4、可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备以提高整体水平。

传感器技术今后的发展方向可有几方面：

1、加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2、向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3、向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4、向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5、向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

四、结束语

机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化是许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。当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献

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第四篇：机电一体化技术在智能制造中的应用

机电一体化技术在智能制造中的应用

【摘要】机电一体化技术已经成为了我国工业发展过程中的一种强劲动力。机电一体化技术属于综合性的技术，它融合了电子、计算机、机械以及信息技术的优势，将生产设备进行有机的组合，利用信息设备对其进行控制，大幅度提升工业企业的生产效率。在智能制造过程中使用和发展机电一体化技术将是智能制造发展的大方向，在智能制造过程中，加强机电一体化技术的使用对于提升企业的生产能力，提升产品质量以及提升产品的科技含量具有重要意义。

【关键词】机电一体化 智能制造 应用

随着科学技术的不断进步，机电一体化也得到了快速的发展，并且其生产应用范围逐步扩大，机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合，从而实现了对机械设备的智能化控制和管理，这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中，智能制造基本上包含两方面的内容，一是智能制造系统，另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体，使工业生产更加的智能化、人性化，可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术，加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。

一、智能制造概述

从目前的社会发展来看是，智能制造主要包含两方面的内容：一是智能制造技术（IMT）。主要指的是，技术人员借助计算机模拟系统，从而实现对某一系统的分析、决策等，节省了大量的人力和物力，研究人员只需通过计算机系统就可以实现系统的分析，有效保证了研发的可靠性，同时也保证了生产的实效性。二是智能制造系统（IMS）。可以简单地理解为人机一体化智能系统，由智能机器人和人类专家共同组成。它在应用的过程中，以计算机为主要工具，借助人类专家进行分析、构思以及决策等智能活动，代替制造工程中人力脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸，是集网络化、自动化技术于一体的制造系统，使整个子系统实现智能化运转。

二、机电一体化技术的发展现状

机电一体化技术是电子技术和机械技术的集合。机电一体化技术在20世纪60年代初步形成，这种技术的出现是为了满足工业生产的需要，在发展的最初阶段是通过电子手段对机械设备进行控制，提升企业的生产效率。最初的机电一体化技术十分简单，技术含量也不高，智能适用于简单小型设备的生产。经过几十年的发展，机电一体化技术已经逐步的融合了计算机技术的精华和微处理技术的精髓，尤其是进入21世纪以来，机电一体化技术又和信息技术以及电子技术等高新技术融合，模拟人脑对生产过程进行分析和判断，使生产逐步的智能化。

目前，随着经济全球化进程的不断推进，工业生产已经不仅仅局限于某个区域，而是就地取材，遍布世界的各个角落，因此，机电一体化技术也有了新的含义，远程控制技术以及远程监视技术也在渐渐的被应用到机电一体化技术中来，机电一体化技术的发展是随着科学技术的发展和生产的需要而不断发展的，机电一体化技术有着广阔的发展空间。机电一体化技术的发展也势必会使企业打破自有的生产模式，逐步的实现模块化集成机电生产，统一机电产品的部分标准，规范生产过程，提升产品质量。

三、机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用

智能制造技术随着生产的需要发展迅速，并在短短的十几年问广泛的应用到绝大多数的工业生产当中来。当前，机电一体化技术正在逐步的和智能制造技术进行结合，用以满足多样化的工业企业的生产需要，同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的发展空间。机电一体化技术在智能制造中的逐步应用必然会应用到一些核心的技术。传感技术就是其中的核心技术之一，传感技术如若应用到智能生产当中来必须要保证其准确性和灵敏性，并且保证传感器不被目标信号以外的其他信号所干扰，单纯的传感器是不行的，还要建立相应的传感器网络系统，传感器用于目标信号的收集，无线传感器网络实现信息的传输，通过计算机收集的信息进行分析和处理，最终达到对于整个生产过程的控制。就目前生产制造而言，主要采用的是非接触性的检测手段以及光纤电缆传感器，采用统一且标准化的接口，将设计的难度适当降低，主要开发成本较低的串行接口。

机械制造在国民经济中占有重要的地位，同时机械制造对于国家农业和工业的发展有着重要的意义，在我国，数控领域最早将机电一体化技术应用到智能制造中来，数控生产对于智能控制的要求非常高，其中还要涉及到模拟、信息处理等多种技术，在生产过程中，智能控制技术能够对无法进行建立模型的环节以及模糊的信心?M行处理，优化整个生产过程的管理和控制。目前的数控机床主要采用多CPU和总主线的结构形式，通过在线诊断以及模糊智能控制技术，采用大型的储存设备、提升数控能力，提供二维和三维的仿真动态画面，对整个生产的过程实现多过程和多通道的控制。

自动机械和自动生产线也在智能制造中得到了很好的应用，其使用人机界面控制装置、光电控制系统以及可编程序控制装置等。机电一体化技术在智能制造中的极高体现表现为工业机器人的使用，工业机器人综合了人工智能、遥感技术、通讯技术、仿生学技术等，它可以对生产信息记性获取、识别和处理，工业机器人在目前工业生产中发挥着不可替代的作用。

四、结束语

综上所述，智能制造是工业生产行业的主要发展趋势，实现了工业生产的自动化、智能化管理，有效提升了工业生产效率和产品质量，为企业创造更多的经济效益和社会价值。机电一体化是智能制造实现的重要技术条件，其运用水平也直接关系到智能制造功能的实现。因此一定要注重机电一体化技术在智能制造中的应用，促进智能制造更好的发展。

第五篇：机电一体化技术在办公自动化设备中的应用

摘 要

机电一体化这种复合化技术的“乘法效应”使机电一体化产品的前景变得十分宽广，机电一体化技术在社会生产和生活中显现出了巨大的优越性，带给人类社会的不仅仅是生产力水平的提高，它深刻的影响到人类生活的各各方面，带给人们一个全新的社会。但目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求，这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备。

关键词：机电一体化技术；办公自动化；计算机技术

目 录

第一章 绪论............................................1 1.1课题研究的背景和意义...........................................1 1.2本课题研究的主要内容...........................................1 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况..................0 2.1机电一体化技术的概念及其应用...................................0 2.2机电一体化的发展历程...........................................1 2.3机电一体化的发展趋势...........................................1 2.4机电一体化技术的发展任务.......................................2 第三章 办公自动化概念以及发展状况.......................3 3.1现代办公自动化的含义...........................................3 3.2 OA的发展.....................................................3 3.3发展OA的意义..................................................4 第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系...............5 4.1办公自动化设备.................................................5 4.2计算机与机电一体化技关系.......................................5 第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景........7 5.1 办公自动化设备的人性化需求.....................................7 5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景.....................7 第六章 结论与展望.......................................8 答 谢 辞..............................................9 参考文献...............................................10

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

办公自动化（Office Automation，简称OA）是指利用计算机技术、通信技术、系统科学、管理科学等先进的科学技术，不断使人们的部分办公业务活动物化于人以外的各种现代化的办公设备中，最大限度地提高办公效率和改进办公质量，改善办公环境和条件，缩短办公周期，并利用科学的管理方法，借助于各种先进技术，辅助决策，提高管理和决策的科学化水平，以实现办公活动的科学化和自动化。办公自动化在行政机关、企事业单位工作中已被广泛的应用。它改变过去复杂、低效的手工办公方式，为科学管理和决策服务，从而达到提高办公效率的目的。目前，现代化的办公环境越来越规范、空间越来越有限，原来功能单一和处理速度较低的传统办公设备却越来越难以适应现代化的办公信息处理的要求。这就需要开发出新的适应现代化办公需求的设备，往着办公的综合化、智能化、人性化、可移动办公等方向发展。

随着科技，经济及社会的不断发展与进步，机电一体化技术应用广泛，机电一体化产品已经遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。机电一体化技术在办公自动化设备中的应用的重要性日渐突出，引起了人们的普遍重视。机电一体化技术在办公自动化的设备中的应用使得办公自动化的设备越来越先进，品种越来越多，功能越来越强，性能也越来越高，这为实现办公自动化和无纸办公创造了必要的条件，从而降低企业的成本，提高企业的效益。

1.2本课题研究的主要内容

1．阐述机电一体化技术的发展历程以及发展趋势 2．介绍办公自动化的发展趋势以及办公设备的人性化 3．将机电一体化技术与办公自动化的需求相结合 4．展望机电一体化技术在办公自动化设备中应用 第二章 机电一体化技术概念以及发展状况

2.1机电一体化技术的概念及其应用

机电一体化技术在自动化领域中应用甚广，现代的自动化技术都离不开电，电与机械密切相连。从硬件和软件两个方面加以分析，硬件包括主机（机械本体）、传感系统、控制系统、执行机构和接口等；软件是按人的意志编成的计算机程序，通过信息使硬件更好地发挥作用。研制这些硬件和软件的技术统称为机电一体化技术。2.1.1机电一体化的硬件技术

（1）主机技术（即机械技术）

首先，应从设计上加以提高，如采用新材料，改进结构，提高刚性，减轻重量，实现模块（组件）化、通用化、系列化和标准化，确保系统整体的可靠性。其次，要考虑制造工艺问题，如选定适当的加工设备，制造合理的工艺装备，制定先进的工艺规程和按科学方法制订生产计划进行生产管理等。(2)传感器技术

可根据用途分为检测系统自身的内部信息传感技术和检测对象的外部信息传感技术两类。信息传感方式有光、电、流体和机械等。（3）控制技术(主要指信息处理技术)机电一体化与微电子学的进步和信息处理设备的普及是分不开的，要进一步提高机电一体化水平就必须提高信息处理设备的功能及可靠性，其中包括模/数或数/模转换的可靠性，分时处理输入输出的可靠性和抗干扰性等。（4）驱动技术

驱动方式根据不同的动力源可分为液压、气动和电动3种。液压与气动的驱动系统较为复杂，包括泵、阀、油缸（气缸）、过滤器和管路等。现在应用较广的是电动驱动机构。（5）接口

接口是一种连接设备，包括许多信息传输线及逻辑控制电路。接口设备的优劣关系着被连接设备发挥作用的程度。因此，接口技术是机电一体化中较为突出的问题。机、电两部分的相互结合必须靠接口来实现。2.1.2机电一体化软件技术

软件技术就比较复杂了，它是人类智能和经验的具体表现，也是利用硬件的有效手段。软件一般叫做“程序系统”或“软设备”，是实现计算机自动控制、提高计算机使用效率、扩大计算机功能的程序的总称。凡是程序设计均可称之为软件工程。一般将软件分为系统程序和应用程序系统两大部分。系统程序包括程序设计语言、编译程序及操作系统；而应用程序系统则包括专用程序语言及程序库、计算机辅助设计等。一项重要的工作是推行软件标准化，使之具有互换性和通用性。其中包括了程序标准化、模块化和各种程序的固件化。数据库的建立、作业描述语言的开发、语言理解或文字理解等软件问题也是十分重要的。

2.1.3软件和硬件的关系

软件和硬件的关系十分密切，正如车身与车轮的关系一样，必须协调发展。2.1.4机电一体化技术涉及的学科领域

机电一体化技术涉及的科学领域十分广泛。机械技术包括机构学、机械加工、精密技术、液压、气动技术、系统技术；共性技术包括传感器技术、控制论及控制技术（伺服技术、顺序控制、计算机控制）等。2.1.5机电一体化技术的应用

利用机电一体化技术制造出来的产品被称为机电一体化产品。机电一体化产品多种多样，现已发展到机群或系统，并已向自动化车间或工厂发展，现今工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化的“三A”革命也离不开机电一体化产品。

2.2机电一体化的发展历程

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪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。80年代，信息技术崭露头角。微机的性能提高，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人了飞行器系统后，使机械一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，光学也进人了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进人90年代，通信技术进人了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实。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。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

2.3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和进步。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，未来机电一体化将朝着光机电一体化、机电微型化、网络模块化、仿生物系统化方向发展。

2.4机电一体化技术的发展任务

更加广泛的学习电工技术、电子技术、电气CAD、机械制图、机械原理、机械CAD/CAM、材料科学、计算机语言与程序设计、微型计算机(含单片机)原理及应用、公差与技术测量、电气控制、机械制造基础、自动控制系统、数控加工技术、数控机床与数控系统，还得进行必要的实验和实习训练:如电工技术、电子技术、上机操作，机械CAD/CAM软件应用(上机操作)、微机、电气控制、自动控制系统、技术测量(含公差)，钳工实习、车工实习、电工实习、电子实习、生产实习等，学会最基本的仪表操作、数控车床加工与编程、和网络技术应用等。并且能活学活用，有机地把这些专业融合在一起，发现其中的必然联系。

第三章 办公自动化概念以及发展状况

3.1现代办公自动化的含义

办公自动化(Office Automation，简称OA）是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式。办公自动化的内涵和外延IT随着信息技术和机电一体化技术的迅猛发展而不断扩展和丰富多彩。

3.2 OA的发展

3.2.1 OA的发展历程

我国OA起源于20世纪70年代，迄今已有30多年的发展历程，办公自动化大致可划分为四个发展阶段：

第一阶段：以复印机、个人计算机的出现和使用为主，还停留在没有联网的年代。OA系统国外以微软公司的Microsoft Office和IBM公司的办公套件Louts 1-2-3为代表，国内以金山公司的WPS、CCED为代表。其文档处理能力较差、协作型工作处理能力和企业级信息集成能力较差。由于计算机以个人办公为主，各部门计算机之间缺乏信息沟通和共享的渠道，因此信息处于高度孤立状态。

第二阶段：以个人计算机的大量普及和联网技术的成熟为依托，企业建立了Intranet内部网络，以一些基于C/S（Client/Server，客户端/服务器）结构的公司内部信息管理软件为代表，但没有功能良好的应用系统支持协同工作，仍然是以个人办公为主，信息依旧比较孤立。

第三阶段：网络互联网技术和协同办公技术趋于成熟，以网络为中心，以工作流为主要存储和处理对象，实现了工作流程自动化，让群体协同工作成为可能，打破了第一代OA系统中的信息孤立状态。除个人办公软件外，IBM公司LotusDomino和微软公司Exchange群件技术逐步引入，以开通企业网站、实施ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）和CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）为主。该阶段难以实现异地办公，企业资源无法延展，系统开发和使用复杂，投资昂贵，推广困难。

第四阶段：国内认为OA是以知识管理为核心的新一代办公自动化系统，而国外目前很少使用OA这个概念，而多以门户（Portal）和平台（Platform）为主。该阶段的企业OA系统是集信息处理、业务流程和知识管理为一体的新型应用系统，能够体现“知识管理”的核心理念。通俗地讲，知识管理是指在恰当的时间，将正确的知识传给合适的人，让他们采取最恰当的行动，以避免重复错误和重复工作，从而提高企业整体办公效率。

3.2.2 OA的发展现状

目前在我国，办公自动化尚未完全社会化，在相当长的一个阶段，电子文件和纸质文件将长期并存，国内OA厂商虽然大大小小有几十家，但就目前市场而言，还有许多地方差强人意。具体表现在开发商水平参差不齐，部分软件产品质量不高，对OA的理解起点不高，导致OA系统与其它系统集成度差，售后服务差。而国内企业的OA程度

大多处在第二、第三阶段，且分布很不均匀，少数一流企业的OA程度很高，可以为高层决策提供支持，但绝大多数企业信息化程度很低，且企业信息化水平和普及程度因行业、地区经济发展水平而存在很大差异。3.2.3 OA的发展趋势

未来的OA会呈现出以下几个明显的特点：

（1）综合化和智能化。未来的企业OA系统将同企业其它信息资源有效地融为一体，更为智能地为企业决策提供依据。

（2）以“知识管理”为核心。知识管理是一种全新的经营管理模式，它实际上是一种信息化应用系统，以企业网络和信息系统为基础，帮助企业发现和组织已经获取的信息，定位于拥有专门技能的人，通过协作和企业培训传递这些知识，让整个组织能有效地利用知识，建立知识门户和快速响应系统。

（3）移动办公。随着计算与通信融合和移动通讯的发展，移动办公的时代正在来临。移动办公是基于移动通信平台开发出来的现代电子办公系统。为适应企业异地办公和随时随地办公，未来企业OA系统将会具备移动办公的特性。

（4）用SOA（service-oriented architecture，面向服务的体系架构）标准。SOA是一种用于构建分布式系统的方法，它允许企业在其应用程序开发过程中把精力集中于业务流程，而先不去关注有关集成或应用程序底层实现问题，与目前流行的构建业务架构平台有相同的思想，即“业务导向、技术无关”。业务导向是指在开发一个业务系统时工作重心放在用户的业务需求上，在此基础上能够在业务架构平台上迅速搭建出成熟的业务模型；技术无关是指把底层技术与具体业务模块进行彻底的分离，因此企业信息化过程中可以把主要精力放在对业务的理解和构建上，而无需关注具体的实现手段。同样，基于SOA的企业应用系统会反映出与业务模型的紧密结合。

（5）人性化。随着企业OA功能的不断扩展，使用随之会越复杂。同时各企业内部情况各异，业务与需求也不尽相同。因此就要求OA系统必须遵循人性化设计，能够根据不同的用户需求进行功能组合，将合适的功能放在合适的位置给合适的员工访问，实现真正的人本管理。

3.3发展OA的意义

在人类发展的历史长河中，只有不断地创新才能获得不断地进步，当新的思想、体制、工具等取代了旧的一切时，人类社会才能得到发展，这是社会发展的必然趋势。因此，企业必须打破旧有的、故步自封的观念，以发展的眼光不断研究和接受新事物，才能获得企业的创新和发展。实施办公自动化能够使企业更好地运用网络资源，实现信息共享，促进内部资源的交流，实现日常管理工作的无纸化办公，提高办事效率，降低企业成本，为将来进一步的网络化营销、网络化服务打下基础。其目标是以确保系统实用、可靠、先进为原则，构造企业级通信平台，实现电子邮件管理；建立以信息流转为核心的办公自动化系统；结合公共信息管理、个人事务管理以及档案管理，在统一工作桌面下实现企业级信息共享，建立业务流程自动化、图文传递电子化、文档一体化等的办公自动化系统，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力；还可借助于互联网技术，把企业的有关信息对内对外进行实时发布，以提高企业形象和知名度，增强企业的凝聚力。而且，实施办公自动化能够在企业中营造一种争先创优、吐故纳新的工作氛围，对企业的发展也是一种很好地促进。因此，实施好办公自动化对企业的长远发展能够起到至关重要的作用。

第四章 机电一体化和办公自动化设备以及关系

4.1办公自动化设备

办公自动化设备包含两方面：一是硬件设备、二是软件系统。4.1.1硬件部分

办公自动化设备的硬件部分：以计算机为主，打印机、复印机、传真机、扫描仪、投影机、光盘刻录机、数码相机、移动硬盘、U盘为辅助工具。4.1.2软件部分

办公自动化设备的软件部分：电脑操作系统、文字处理软件、图片处理软件、影音处理软件、表格和数据处理软件、聊天软件、保密软件、网络硬盘和一些控制软件等等。

4.2计算机与机电一体化技关系

4.2.1计算机技术对机电一体化发展的推动过程

机电一体化是多种高新技术结合的产物,它是在信息论、控制论和系统论的基础上,在计算机、传感器和软件技术三者的支撑下发展起来的。机电一体化技术不仅仅局限于机械和电子技术的结合,而且结合检测传感技术、信息处理技术、自控技术、伺服驱动技术、精密机械技术、计算机技术和系统总体技术等多种技术为一体的交叉学科与综合技术。以微电子技术和计算机技术为龙头的信息处理技术是使机电一体化产品具有自动化、数字化和智能化的关键所在。这为发展更高层次的自动化办公提供了条件。4.2.2机电一体化与计算机技术结合的表现

机电一体化是一门以机械、电子、计算机为主的多学科交叉、渗透的边缘学科，发展的过程是结合的过程。结合作为发展的动力，是一个制造的过程。由于它的制造性将机、电、信息、控制等各种相关技术融合贯通，扬长避短，实现了系统整体优化的效果，产生了多种多样的机电一体化的产品和系统，促使该领域不断拓展。其集中表现在两个方面：一是以功能为线索、机电一体化产品或系统是在传统的机械的基础上实现了计算机控制的自动化机械，一个完整的机电一体化系统由5个本质上不同的基本功能要素组成:即由动力、机构、执行器、计算机和传感器。5个要素组成一个完整的机电一体化系统。二是以机电为基础，从机电一体化的5个功能要素来讲，可以清楚地发现，除计算机的功能要素外，其它要素都是以机电为基础的。这也是符合机电一体化产生和发展的背景。动力模块通过机电结构实现了电信号到机械信号的转变，传感器模块通过机电结构实现了外界信号转换为电信号的途径，计算机模块在输入电信号中加入了新的信息，从而实现了信息的增值，并输出了新的电信号。因此结合的功能要素是以机电为基础的，以电介质为结合过程的公共界面。

4.2.3计算机技术与机电一体化技术结合的特点

由此可见，机电一体化结合的本质就是信息结合，它通过在机电一体化系统中结合各种信息处理技术实现处理信息种类和数目的增多，从而实现复杂的或新的功能要求。从信息论的角度讲，并非信源天然就能与信道的性质相匹配，而是采取一系列措施来实现这种匹配。现代信息技术中需要用的信息传递系统是电信系统，因而，要把一切事物的“运动方式”通过电信系统传递到对方。首先要把电参量变化来表示这种“运动状态和方式”把原事物产生的信息映射为电信号即把非电量转换为电的参量变化，通过电界面的典型结合技术有机电结合、光电结合、硬件结合等。4.2.4计算机与机电一体化结合发展的方向

机电一体化技术是一种新兴的综合性的高新技术,它是把电子器件的信息处理和控制功能“揉合”到机械装置之中,是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术；由于机电一体化技术正在不断发展,要从系统工程的角度了解机电一体化的本质。机电一体化系统,像人体构成一样,具有机械本体部分、动力部分、传感部分、驱动部分、执行部分、控制和信息处理部分等基本结构要素。各基本结构要素之间靠“接口”联接,接口性能的优劣是影响机电一体化系统性能好坏的决定性因素；机电一体化技术是一门边缘学科,是在许多相关技术发展的基础上发展起来的,其共性关键技术是机械技术、计算机与信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术和系统总技术。其中集成电路技术、计算机技术和通讯技术是机电一体化的核心技术。

机电一体化技术的发展和推广应用,是当今世界工业技术和产品开发的主要趋势,在激烈的国际政治、军事、经济竞争中具有举足轻重的作用,受到世界各国的极大重视。我国与发达国家相比,虽然在工业技术和产品水平上有一定的差距,但是我国有广阔的机电一体化应用开拓领域和技术产品潜在市场,通过统筹兼顾,全盘规划、制定正确的发展战略,适当在财力、物力特别是智力上投资,提高工程技术人员的机电一体化意识和技术水平,我国的机电一体化技术革命一定会得到蓬勃发展。

第五章 机电一体化技术在办公自动化设备中应用的前景

5.1 办公自动化设备的人性化需求

随着科技的发展现在的办公自动化设备已经不能满足于企业和社会发展的需要，这就需要用新的办公自动化设备来完成，未来的办公自动化设备应该是更多的倾向于自动化、人性化、微型化、移动型，但开发未来型的办公自动化设备必定需要光机电一体化技术的支持，将激光技术、微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性高技术应用于开发新的办公自动化设备，有可能将仿生物技术引用到未来办公自动化设备的开发中，从而提高办公自动化的水平即无人化。

5.2 机电一体化技术在办公自动化设备中的应用前景

机电一体化技术特别是其光电技术和微型计算机在办公自动化设备中都是不可缺少技术支撑，这些技术在办公自动化设备中的应用催化了新一轮办自动化设备的革新，以确保办公自动化系统实用、可靠、先进，实现企业级信息共享，最终提高企业工作效率和管理水平，增强企业的竞争力和凝聚力。促进企业又好又快发展。

为未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人类智能、情感、人性等等，特别是对办公机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品，从而使得办公自动化设备服务的智能化、人性化。

第六章 结论与展望

实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多奥妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题，运用科学的方法去解决问题。

随着机电一体化技术的不断发展我们将迎来了光机电一体化的革新时代他将推动着整个社会的进步，特别是在办公自动化领域的应用。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在办公自动化设备中恰当地引入光机电技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益，从而造福于人民，有利于国家。同时机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，机电一体化的出现是许多科学技术发展的结晶并且随着科学技术的发展机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，对人类社会的进步的推动力也将越来越大，呈现在我们眼前的必然是一个全新的世界。

答 谢 辞

在毕业之际写出了这些话，是因为我感觉到了学校生活的离我而去，感觉到了社会会给我压力和阻力，历时一个月的毕业论文设计也接近尾声，在毕业论文设计的过程中很多人给了我很大的帮助。

首先要感谢老师对我的关心和教导，在论文的书写过程中是老师给了我细心周到的讲解，在忙于工作的同时是老师给了我很大的帮助，从老师身上，我不仅学到了科研的方法，更重要的是学会了如何做人，使我明白了许多待人接物与为人处世的道理，使我知道要认真对待每一天。在此谨向老师致以崇高的敬意和深深的感谢!

参考文献

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