浅析钢铁企业中机电一体化技术的应用和发展

包小丽

[摘    要 ]自动控制技术和微电子技术等现代高科技领域的技术在工业生产中的应用已变得越来越广泛，而机电一体化技术也逐渐成为我国工业企业科技的重要组成部分。加强机电一体化技术在企业智能制造领域的应用是时代发展的要求，也是机电工业发展的必然趋势。积极推动机电一体化建设的进程对提高企业智能制造的产品质量、科技含量都有着重要的意义，甚至影响了整个企业的管理方式极大提高了生产能力。当今时代不断进步，科技不断发展，信息技术也在不断地向各行各业渗透，也为钢铁行业机电一体化技术的发展提供了便利条件。 本文主要关注机电一体化技术的基础知识，简要分析总结了其特点和发展方向，并简要分析总结了其在钢铁工业中的应用问题，并提出相应的解决方案，仅供参考。

[关键词]机电一体化技术;智能制造;技术应用;技术发展方向

[中图分类号]TD67 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）08–00–03

Application and Development of Mechatronics Technology in Iron and Steel Enterprises

Bao Xiao-li

[Abstract]The application of modern high-tech technologies such as automatic control technology and microelectronics technology in industrial production has become more and more extensive， and the mechatronics technology has gradually become an important part of science and technology in China's industrial enterprises. To strengthen the application of mechatronics technology in the field of enterprise intelligent manufacturing is not only the requirement of the times， but also the inevitable trend of the development of Electromechanical industry. Actively promoting the process of Mechatronics construction is of great significance to improve the product quality and scientific and technological content of enterprise intelligent manufacturing， even affect the management mode of the whole enterprise， and greatly improve the production capacity. With the continuous progress of the times and the continuous development of science and technology， information technology is constantly penetrating into all walks of life， which also provides convenient conditions for the development of electromechanical integration technology in the iron and steel industry. This paper focuses on the basic knowledge of mechatronics technology. This paper briefly analyzes and summarizes its characteristics and development direction， and briefly analyzes and summarizes its application problems in the iron and steel industry， and puts forward the corresponding solutions for reference only.

[Keywords]mechatronics technology; intelligent manufacturing; technology application; technology development direction

1 機电一体化技术的基本特征

机电一体化技术的特征就是有机地结合多种学科及技术，包括传统的机械技术、微电子技术、信息技术以及计算机技术等，使其形成一个整体体系，相辅相成，大大发挥各种机器设备的组合功能，并进行创新。在现在机械领域以及电力领域的革新大背景下，机电一体化技术正在成为一个革新的大方向。在实际应用过程中，液压传动系统是很多机械设备的重要组成部件，在技术组合、设备组合的大理念下，将液压、电子元件与机械融为一体，也就是机电液一体化系统，则是对前面所提到的机电一体化技术的拓展和创新。

产品和技术，是机电一体化技术的2个关注点。机电一体化技术并不是说简单的、单纯的将机械和电子元件连接在一起，或者说将二者简单组合在一起，而是对于二者的有机结合。如果说，从传统的、纯粹的机械，到电气化机械，还是属于机械技术的范围内。然而，科技不断进步的今天，很多新兴的微电子元件不仅可以代替传统的机械元件的某些功能，并且还可以在组合中整个系统提供传统机械所达不到的新功能，像是数据的自动采集功能，信息电子显示功能和自动计算功能。所以说，机电一体，重在有机结合，而有机结合的一个最大效果就是产生传统元件无法单独达到的功能，具有很强的智能性与集成性。机械电气化和机电一体化的根本区别也在于此。

2 机电一体化的组成技术

软件编程技术、微电子技术、电力电子技术、自动控制技术、接口技术和传统机械技术、传感器测试技术、信息技术，这些都是机电一体化的重要组成技术。在理论的基础上，这些技术与机电一体化技术有效结合，完善并创新系统的某些功能，深入构造新的组织结构。在高精度、高可靠性、高质量、低能耗多功能等条件下，机电一体化技术有效形成了各种技术的合力，主要有以下几个方面。

2.1 机械本体技术

机械本体技术是机电一体化技术的基础与前提，不仅提供着硬件支撑，还是整个系统可拓展性的先决条件。为了使机械本体与各种技术能够更好地结合，有着更多的可拓展性，机械本体技术必须有着以下几个要求，包括性能高、质量体积精简、高精度。质量体积精简的目的在于更好地整合多种技术元件，使整个系统小型化，提高整个控制系统的响应速度，减少材料与能源消耗，节能减排，提高整个系统的效率。

2.2 传感器与检测技术

传感器的主要功能是将各种形式的信号，包括光、热等，转化成电信号，是机电一体化技术中最常见的功能元件之一，没有它，很多自动化功能如检测与控制等都无法实现。传感器精度越高，反应越灵敏，就可以更加实时、可靠地获取数据信息以及设备的实时状态，更好地转化与处理各种形式的信息，大大提高机械效率。

2.3 自动控制及信息处理技术

机电一体化系统的核心技术是信息处理技术以及自动控制技术。整个流程首先是在接收到数据信息之后，由信息处理技术进行整合与处理、分析和存储，并获得一个结果，再将这个结果输入到已经预先设定好的程序中，计算得到这时机电一体化系统应该做出的指令，再将这个指令传递给自动控制系统，从而使系统做出相关的反应。

信息处理技术其实是一个很大的概念，在信息处理技术中设计很多的技术步骤，像是信息的语言转化技术、数据计算程序、数据存储方式、数据输出形式等，这就需要计算机、微处理器、微电子元件等的参与。经过对信息的处理分析以及存储，计算得到相关的系统指令。较高的处理速度，较高的可靠性，这是对信息处理技术的要求。

2.4 机电一体化技术的发展方向

机电一体化是一个综合性的、集成性的、组合性的技术，与其他众多相关技术联系密切，所以机电一体化技术是一个整体发展的过程。本文认为以下几个方面是机电一体化技术发展的主要方向。

2.4.1 智能化

智能化是机电一体化的一个重要特征，同时也是机电一体化的创新要点与革新方向。智能化设计的范畴非常广泛，心理学、混沌动力学、计算机科学、生理学、运筹学等，通过综合运用多种学科的具体知识，结合需要运用的功能，完成具体的机械工作。智能化要求机电一体化系统能够达到高度的自主化，如自主的检测、判断，自主的计算与决策，自主的对机械和任务进行事实判断并做出反应。知识获取、知识利用、知识表示是智能化的机电一体化系统所要重点关注的点，从而通过这些点去模拟人类，帮助人类完成相关的工作任务，解决实际的问题，节省人力资源，提高工作效率。

在当今的机电一体化技术的智能化中，经常用到的智能化系统有智能神经网络、模糊系统、智能专家系统和遗传算法。这些系统的参与在实际问题的解决、工作的完成中有着举足轻重的作用，它可以帮助人类，甚至代替人类，进行信息采集、问题分析、决策制定等活动。在智能控制器中添加故障自动诊断功能模块使整个系统可以自动检测故障并进行维护。它能够在任务执行期间连续监视每个组件的工作状态。如果存在异常，可以根据预设算法判断具体算法、故障和通知，以便维护人员可以快速定位和修复故障。

2.4.2 网络化

自成立而来，网络的广泛应用与极速发展，对于各行各业、各种领域都有着极大的促进作用，在机电一体化领域的运用同样也非常火热。网络技术应用在机电一体化上，主要是帮助机电一体化达成了远程控制的功能。现在比较先进的机电一体化器材往往都配备互联网接口，可以与多种形式的信号源与信号网络进行连接，达到各种网络功能。通过企业骨干网与互联网实现企业之间的网络，实现信息的实时传输。

2.4.3 模块化

机械、软件、电子设备是现在比较完善的机电一体化产品往往具备的3个主要构成模块。所以，将这些部分模块化是非常有必要的，不仅可以提升元件组装的灵活性，使装配器械简单化、通用化、可拓展化，还可以从根本上降低产品的开发成本。

机电产品和制造商的类型很多，生产状况也大不相同。为了实现产品或零件的最大互换，有必要研究和开发标准化的产品。在这个目的下集成产品很好地满足了这些需求。所以，为了实现上述目标，政府必须引导和所有相关企业参与制定各种标准，以便利各种制造商、产品和组件。一套机电产品，甚至是不同种类的、不同功能的机电产品，如果其接口可以通用，其模块化、集成化的零件可以通用，就具有更高的可拓展性，更能根据实际情况根据需求进行组装。并且微电子技术极大地推动了机电设备模块化的发展，更精简、更微小、更容易装卸，从而使得设计和组合各种类型的产品变得更加容易。

2.4.4 集成化

集成是很多领域都在追求的一个趋势，其含义也非常多。具体到机电一体化技术上，集成包括组件的物理集成、技术的渗透集成和生产过程的精简集成。前面已經提到了很多，现在机电设备的需求是高效率、可操作性以及可拓展性，这就要求了模块的集成化。集成化的第一步，可以按照具体功能将元件进行分类。在每个组件正常且协调地操作的条件下，该软件可以通过。硬件有机地结合了各种组件，以实现最佳性能和最强大的功能，以实现软硬件的完美结合。

3 机电一体化技术在钢铁行业中的应用

在机电一体化在各种机械领域中大展拳脚的大潮中，钢铁行业也是一个可以很好地配合与适应机电一体化技术的行业，并且要汲取其他领域的最新发展成果，如新设备和新式测试。只有技术和设备诊断才能取得更大的发展。机电一体化技术主要用于钢铁行业的以下几个方面。

3.1 智能化控制技术

传统的控制技术所难以克服的技术瓶颈，如速度快、精度高、规模连续等，进一步的发展必须依靠智能控制技术。智能控制技术主要包括模糊控制、遗传算法、混沌理论、专家系统和人工神经网络。在当今，智能化控制技术在钢铁行业的各个方面都有或多或少的渗透，涉及传统钢铁行业的多种工艺，如轧钢系统冷轧、轧钢综合调度系统、精炼和连铸车间、高炉控制系统，炼钢和连铸等。

3.2 分布式控制系统

分布式控制系统以中央计算机为核心，以管理许多现场测量和控制系统还有执行智能化的控制的单元。在分布式控制系统中，利用多个元件、计算机的共同协作操作，处理和控制整个机电系统的工作。自动控制、自动检测、自动排障、自动优化，这些都是其优点。集成了监视、控制（包括操作）和管理功能的综合系统。从现阶段的实践中来看，分布控制系统在整个钢铁系统中有着优越的表现，不仅在功能上，在成本与可靠性上也表现极佳，特别是集中监控和分散控制的特点，可以最大限度地降低故障的影响，而集中控制与系统相比，功能更强，安全性更高。这是大型钢厂机电技术下一步发展的主要方向。

3.3 开放式控制系统

开放式控制系统是当今越来越流行的一种新的控制系统概念。在某种程度上，“开放”意味着兼容性。也就是说不同制造商的产品可以和按照相同技术标准生产的硬件和系统实现资源交换和共享。可以识别和传输使用相同技术标准生成的信息。开放式控制系统利用以太网实现下层生产管理控制与上层管理决策的有效对接，实现管理计算机和各种设控的互联互通。为了实现生产过程的控制集成让现场总线连接各个仪表和控制设备，实现了上层对下层设备的有效管理。

4 结束语

简而言之，机电一体化技术的应用和发展将继续改变人类使用能源的方式和效率。我国装备制造的能力和水平的提升有赖于钢铁企业一体化技术的增强。

参考文献

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