机械电子工程行业发展概况.pptx

机电控制技术的发展历机电控制技术的发展历史与研究现状史与研究现状第二小组组员第二小组组员:林亚智林亚智 张双侠张双侠 施施 健健一、引言一、引言n新新技技术术革革命命：以以信信息息技技术术为为中中心心，提提高高工工作作效效率率为为目目标。标。n信信息息技技术术三三大大支支柱柱，即即：测测量量与与控控制制技技术术、计计算算机机技技术、通信技术。术、通信技术。在在这这种种新新技技术术革革命命的的影影响响和和冲冲击击下下，使使机机电电工工业业发发生生了了极极大变化。大变化。定定义义：机机械械技技术术与与微微电电子子技技术术、信信息息技技术相结合，通称术相结合，通称“机电一体化机电一体化”。例：机床，纯机械工作时，其加工精度、加工能力较低，数控机床后，使其功能增强、性能提高，而且成为可以代替人工操作的自动化机床。二、发展史二、发展史n六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少实验，但末能获得成功。n七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和接口电路已经模块化，自己制造计算机成为可能。机电一体化得以现实。n71年，日刊工业新闻社发行机电一体化入门和机电一体化月刊，专门刊载机电一体化的新产品。n76年，机电一体化正式名字(英文名字是Mechatronics，是由Mechanism的前半部和Electronics后半部缩合而成)，我国现译为机电一体化。n71到78年日本政府颁发机电法和机信法，对机电一体化的发展起到积极推动作用，这个时期称之为萌芽时期。n八十年代，在机信法指导下，机电一体化的产品如雨后春笋不断涌现，这个时期可称之为成长时期。n九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及社会各个领域。全盛时期开始。总结的来说，机电控制技术主要发展历程1 1、数控机床的问世、数控机床的问世,写下了写下了“机电一体化控制技术机电一体化控制技术”历历史的第一页史的第一页;2.2.微电子技术为微电子技术为“机电一体化控制技术机电一体化控制技术”带来勃勃生机带来勃勃生机;3.3.可编程序控制器、可编程序控制器、“电力电子电力电子”等的发展为等的发展为“机电一机电一体化控制技术体化控制技术”提供了坚强基础提供了坚强基础;4.4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一机电一体化控制技术体化控制技术”跃上新台阶。跃上新台阶。三、现状三、现状 国内情况n我国，目前“机电一体化”技术还相当落后，机械系统有5万个品种，约有2万个品种需要实现程度不同的机电一体化。但是从目前生产的机电产品来看，实现机电一体化的还比较少。例例如如：国内数控机床在机床中总拥有量较少，国外数控机床已占机床总拥有量的3080；国内柔性制造系统、工业机器人等还处于研制阶段。(一一)我国我国“机电一体化机电一体化”工作面临的形势工作面临的形势1.我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度2.我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。3.我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重。另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。（二）我国（二）我国“机电一体化机电一体化”工作的任务工作的任务一是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；二是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。产品范围产品范围n在在新新技技术术革革命命的的浪浪潮潮中中，自自动动化化技技术术已已深深入入到到社社会会的的各个方面，有人称之为各个方面，有人称之为 全盘自动化全盘自动化。n在在这这些些自自动动化化的的系系统统中中，主主要要是是由由很很多多种种机机电电一一体体化化产品所构成。产品所构成。n从从我我国国将将要要发发展展的的机机械械工工业业产产品品来来分分析析主主要要由由以以下下产产品需要实现程度不同的机电一体化。品需要实现程度不同的机电一体化。n具体地说，包括具体地说，包括:1._大型成套设备2._数控机床3._仪器仪表电子化4._自动化管理系统5._电子化量具量仪6._工业机器人工业机器人7._电子化家用电器8._电子化电机传动与调整系统9._电子化电站自动装置与开关板10._电子医疗器械11._电子化低压电器12._微电脑控制加热炉13._电子控制汽车或内燃机14._微电脑控制印刷机械15._微电脑控制食品机械或包装机械16._微电脑控制办公机械17._电子式照相机18._电子控制农业机械19._电子控制塑料加工机械20._电子控制电焊机21._计算机辅助设计系统(CAD)22._计算机辅助制造系统(CAM)23._计算机集成制造系统(CIM四、我国发展“机电一体化”的对策目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!(一一)加强统筹安排，协调发展计划加强统筹安排，协调发展计划(二二)强化行业管理，发挥强化行业管理，发挥“协会协会”作用作用目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，“协会”要进一步扩大领导机构理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作 优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。(三三)优化发展环境、增大支持力度优化发展环境、增大支持力度 机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。(四四)突出发展重点，兼顾突出发展重点，兼顾“两个层次两个层次”五、几个技术问题五、几个技术问题1 1、机械与电子的溶合方式、机械与电子的溶合方式2 2、机械电子的技术构成、机械电子的技术构成3 3、机电一体化的效果、机电一体化的效果1 1、机械与电子的溶合方式机械与电子的溶合方式n在在机机械械本本体体上上采采用用电电子子控控制制设设备备实实现现高高性能和多功能。如数控机床性能和多功能。如数控机床n用用电电子子技技术术部部分分地地代代替替原原来来由由机机械械组组成成的的控控制制部部分分，机机械械技技术术与与电电子子技技术术最最佳佳结合。如电子照相机结合。如电子照相机n以以电电子子技技术术几几乎乎全全部部代代替替机机械械式式的的信信息息处处理理机机构构，例例如如：电电子子表表、按按扭扭式式电电话话机。机。n机机械械部部分分比比较较简简单单，以以电电子子部部分分开开发发为为主主的的电电子子与与机机械械共共存存的的产产品品，使使机机械械结结构大为简化。如复印机械等。构大为简化。如复印机械等。2 2、机械电子的技术构成、机械电子的技术构成l机电一体化系统的构成可以由右图形象地表示出来。l广义构成：硬件与软件l硬件：机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元传感器传感器执行执行机构机构动力动力人机交互设备人机交互设备计算机计算机3 3、机电一体化的效果、机电一体化的效果机电一体化的效果：机电一体化的效果：功能增多，功能增多，体积减少，体积减少，重量减轻，重量减轻，可靠性提高，可靠性提高，性能价格比大大改善。性能价格比大大改善。A A、性能提高、功能增强、性能提高、功能增强例例如如，过过去去精精密密机机床床采采用用的的是是机机械械校校正正，只只能能校校正正机机床床的的系系统统误误差差，现现在在数数控控机机床床，可可克克服服随随机机误误差差和和系系统统误误差差，从从而而可以达到前所未有的高精度。可以达到前所未有的高精度。调调整整切切削削阻阻尼尼，减减少少颤颤振振，保保证证很很高高的的生产率与很高的加工表面光洁度。生产率与很高的加工表面光洁度。粗粗加加工工与与精精加加工工工工序序集集成成，深深刻刻地地改改变变了了传传统统机机床床的的结结构构布布局局，冲冲破破了了传传统统的的机床按类别的划分。机床按类别的划分。B、结构简化n 因因采采用用微微处处理理机机、集集成成电电路路、新新型型传传动动技技术术，代代替替电电气气控控制制柜柜和和传传动动装装置置，使使产产品品体体积积小小，零部件数量减小，结构简化。例如：零部件数量减小，结构简化。例如：n传传统统的的电电机机控控制制靠靠用用户户，而而实实现现机机电电一一体体化化后后出出现现了了无无换换向向器器电电机机，提提高高了了电电机机寿寿命命，缩小了体积。缩小了体积。n“电电脑脑”电电动动机机用用单单片片机机控控制制电电机机的的功功率率因因素素，根根据据负负荷荷情情况况调调节节施施加加的的电电压压，从从而而解解决决了了不不少少电电气气传传动动中中的的“大大马马拉拉小小车车”问问题题，在空载提高效率在空载提高效率30403040，满载提高，满载提高1010。3.3.矢矢量量控控制制异异步步电电动动机机，采采用用微微型型计计算算机机对对交交流流异异步步电电动动机机实实现现矢矢量量控控制制，使使异异步步电电机机既既具具有有直直流流电电机机一一样样的的调调节节特特性性，而而且且还还具具有有结结构构简简单单、可可靠靠、电电机机容容量量不不受受限限制制、机机械械惯惯性性小小、体体积小、效率高等优点。积小、效率高等优点。C、可靠性提高性n在在电电子子元元件件质质量量可可靠靠性性高高的的前前提提下下，机机电电一一体体化化可可以以改改善善耐耐久久性性，减少故障。减少故障。n机机电电一一体体化化产产品品具具有有自自动动监监视视诊诊断断、安安全全联联锁锁控控制制、过过负负荷荷及及失失控控保保护护、停停电电对对策策等等，提提高高了了安安全可靠性全可靠性D、节约能源n机机电电一一体体化化的的产产品品，可可以以节节约约材材料料、节节约能源。例如：约能源。例如：n我我国国目目前前各各类类电电风风扇扇的的调调整整器器为为电电磁磁机机械械式式，如如果果用用电电子子式式调调整整器器每每年年全全国国可可节约电节约电600600万度；万度；n汽油机电子点火；汽油机电子点火；n液压挖掘机电子节能。液压挖掘机电子节能。E、改善操作 机机电电一一体体化化产产品品采采用用计计算算机机控控制制，具具有有数数字字显显示示，减减少少了了操操作作按按扭扭及及手手柄柄，具具有有程程序序控控制制等等功功能能，因因而而可可以以改改善善设设备备操操作作性性能，减少训练操作人员时间。能，减少训练操作人员时间。F、提高灵活性（柔性）n机机电电一一体体化化产产品品具具有有更更大大的的灵灵活活性性，可可以以适适应应用用户户多多样样化化的的要要求求，是当代新技术革命的一大趋向。是当代新技术革命的一大趋向。n例例如如，柔柔性性制制造造系系统统，和和工工业业机机器器人人对对于于多多品品种种小小批批量量生生产产特特别别能发挥它的优越性。能发挥它的优越性。总结总结机电系统的核心是控制，因此，人们常将机电系统称机电系统的核心是控制，因此，人们常将机电系统称为机电控制系统。就技术而言，当今的机电控制技术是微为机电控制系统。就技术而言，当今的机电控制技术是微电子、电力电子、计算机、信息处理、通信、传感检测、电子、电力电子、计算机、信息处理、通信、传感检测、过程控制、伺服传动、精密机械及自动控制等多种技术相过程控制、伺服传动、精密机械及自动控制等多种技术相互交叉、渗透、融合而成的一种综合性技术。机电控制技互交叉、渗透、融合而成的一种综合性技术。机电控制技术应用的领域，已由最初的离散型制造工业拓宽到连续型术应用的领域，已由最初的离散型制造工业拓宽到连续型流程工业和混合型制造工业。与此同时，机电控制技术还流程工业和混合型制造工业。与此同时，机电控制技术还与人们的生产和生活的方方面面密不可分。可以说，机电与人们的生产和生活的方方面面密不可分。可以说，机电控制技术是无所不在的。对企业来说，掌握机电控制技术控制技术是无所不在的。对企业来说，掌握机电控制技术的目的在于开发出各式各样的机电控制系统，提升企业的的目的在于开发出各式各样的机电控制系统，提升企业的竞争能力，为企业带来明显的经济效益和社会效益竞争能力，为企业带来明显的经济效益和社会效益。