浅析机电一体化技术的应用及发展趋势的论文

一：前言

机电一体化技术在水利领域中的应用，不但解决了很多实践难题，而且还推动了水利事

业的发展。当前在水利设计与施工中所存在的诸多问题还需要机电一体化技术的嬗变与更

新，这需要借助机电一体化的发展趋势得以实现。

二、机电一体化概述

机电一体化技术是机械、微电子和信息三项技术相互融合、交叉的产物，是机械技术、

计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科

技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。随着电子技术的迅速发展，微处理器、微型机在

各个技术领域已经得到广泛应用，对各个领域的发展起了很大的推动作用，正因电子技术的

快速发展，进而带动了机电一体化技术的发展，科技的进步更是依赖于其发展，因此其未来

的发展对科技的进步起着至关重要的作用。

三、机电一体化的核心技术

1、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。

2、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。

3、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可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

4、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。

5、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。

6、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。

四、机电一体化在水利应用中存在的问题

1、涉及的行业、部门太多，缺乏整体协调配合的机制。

由于机电的综合性很强，机电设备都是由很多零部件组成，零部件的设计、加工、试验、

检测等都由不同的行业、不同部门的不同专业来完成。大多数水利工程的规划、设计、建设

和管理都是由水利和电力行业来完成，机电技术的主要标准也来源于水利和电力行业标准，

但机电工程中大量的产品质量控制和安全鉴定涉及到冶金、机械、消防、电子等多行业、多

部门。如何协调各行业、各部门在制订使用功能一致的机电设备标准上还缺乏强有力的协调

机制，造成同一种功能的产品因为使用单位的不同而采用不同的标准设计制造的情况，既不

利于产品的规范化、系列化，也会使设计、制造、运行成本增大，造成不必要的资源浪费。

2、安全评价和鉴定的指标不够明确。

机电专业的安全评价和鉴定除了按照设计、制造、试验、验收、运行、检修等规程规范

和标准执行外，更重要的措施就是借助于强制性标准。我国机电专业的强制性标准比较少。

近年来，我国加大了对工程建设强制性条文的拟定、发布力度，极力保障工程建设的安全可

靠性和直接涉及人民生命财产安全、人身健康、环境保护和公共利益的各个方面，起到一定

的效果。实践证明，强制性条文的制订和发布对于工程安全性评价和鉴定是十分重要的，但

是机电专业安全评价和鉴定的指标体系尚未完全建立，评价和鉴定指标不明确，强制性条文

所规定的强制标准还停留在某些具体零部件的工艺过程控制中，缺乏对机电工程整体性的考

虑。

3、设备的更新不利。

水利工程的特殊性和管理原因所造成的使用、维护不当，受修理能力和条件限制致使设

备隐患消除不及时与不彻底等原因，使得部分设备无法达到预期的使用周期而损坏限制，在

一段时间后被淘汰。再加之设备国有资产管理的特殊性，设备的处置受一定管理制度的限制

和约束，施工企业实际的设备拥有量和设备的水平比例失调。

4、设备基础尺寸、标高、位置出现偏差。

这种偏差大多是由于工程施工图纸所标注的设备尺寸与设备实际安装时的尺寸有偏差。

例如，土建施工图纸与机电安装图纸中机组标高存在误差，机电安装图纸上表明了基础板的

高度和垫板、可调垫铁的厚度，而土建施工图没有标注垫板和可调垫铁的厚度，在进行机组

承重梁配筋布置时也没有考虑到相关因素，结果导致机组安装就位时不能按设计高程进行，

通常只有放弃使用可调节垫铁来保证机组的安装高程。

五、机电一体化技术的发展趋势

1、智能化

21世纪机电一体化的技术发展的重要方向是智能化，机电一体化的建设研究逐渐的重

视人共智能，其一个重要的应用就是机器人与数控机床的智能化，智能化指的是对机器行为

的一个描述，它是在控制理论的基础上，充分的吸收各个学科的新思想与新知识，使得它能

够具有一定的判断推理与逻辑思维自主决策的能力。但是，我们要做到使机电一体化的产品

与人有完全相同的智能与逻辑判断是不可能实现的，但是，较高性能的高速微处理器能够赋

予机电一体化一些较为低级的智能是完全有可能实现的。

2、模块化

机电一体化的模块化是一项非常重要而且艰巨的工程。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。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。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，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

3、网络化

随着网络技术的逐步普及，带动了一大批现代网络科技的发展，其中以网络为基础的远

程控制与监视技术逐渐兴起与飞速发展，而这些新技术的终端设备就是机电一体化产品，所

以，机电一体化会随着网络技术的发展而逐渐的发展。

4、微型化与绿色化

20世纪80年代后期，微型化逐渐兴起，机电一体化开始朝着微观领域发展，我们称之

为微电子机械系统。微电子机械系统指的是其几何尺寸不超过1cm，并且其有逐渐朝着纳米

级发展的趋势。微型的机电一体化其产品的特点是体积很小且耗能很少机动灵活，微型的机

电一体化在现代化的医疗与军事方面有巨大的优势。当前资源利用率较高且对生态环境无危

害的绿色的机