蔣冬連

[摘要]機(jī)電一體化與電子技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，對(duì)推動(dòng)我國(guó)科技發(fā)展有著非常重要的作用。緊密結(jié)合機(jī)電一體化和電子技術(shù)現(xiàn)狀，能夠確保我國(guó)的機(jī)電裝置使用更為高效與便捷，推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展軌道，逐漸完成長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)。文章結(jié)合教師多年的研究實(shí)踐，對(duì)機(jī)電一體化與電子技術(shù)進(jìn)行探討，分析其應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展方向，為促進(jìn)我國(guó)機(jī)電裝置技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化;電子技術(shù);發(fā)展

[中圖分類(lèi)號(hào)] G71 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（ 2020）21-0095-02

伴隨著經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)的電子技術(shù)與機(jī)電一體化應(yīng)用在科技領(lǐng)域中掀起一股浪潮，兩種有著高度相關(guān)性與契合度的技術(shù)結(jié)合，能創(chuàng)造出更為高效與便捷的機(jī)電設(shè)備，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)工作向前發(fā)展。在建設(shè)可持續(xù)發(fā)展、綠色生態(tài)社會(huì)的號(hào)召下，機(jī)電一體化與電子技術(shù)發(fā)展又向著綠色、智能以及模塊化的趨勢(shì)發(fā)展，為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，對(duì)機(jī)電一體化及電子技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展進(jìn)行探討具有時(shí)代性意義。

一、機(jī)電一體化及其發(fā)展歷程

1.機(jī)電一體化簡(jiǎn)述

機(jī)電一體化包含的內(nèi)容有電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等，而機(jī)電一體化則是這些先進(jìn)技術(shù)的融合。無(wú)論任何領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)電一體化設(shè)備，都是現(xiàn)代化生產(chǎn)的表現(xiàn)。多年來(lái)，有不少學(xué)者對(duì)我國(guó)的機(jī)電一體化發(fā)展、應(yīng)用進(jìn)行了探討，均發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化的系統(tǒng)性功能特征，有著不同的組成部分與組成要素，要探討其最大化的發(fā)展價(jià)值，必須將各個(gè)要素結(jié)合起來(lái)，將信息流動(dòng)控制微電子系統(tǒng)程序的功能利用起來(lái)，這樣才能更合理地促進(jìn)其發(fā)展應(yīng)用。

2.機(jī)電一體化的發(fā)展歷程

機(jī)電一體化發(fā)展的第一階段，最早是出現(xiàn)了機(jī)電數(shù)控機(jī)床，它的出現(xiàn)對(duì)我國(guó)工業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生極大的促進(jìn)作用。第二階段主要是微電子技術(shù)，這時(shí)的機(jī)電一體化基本已滲人生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)不斷優(yōu)化升級(jí)，如汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的微電子應(yīng)用占比達(dá)到70%以上。隨后集成電路得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的精確度得到進(jìn)一步提高，信息化技術(shù)應(yīng)用的范圍更大，這時(shí)微電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)設(shè)備運(yùn)行期限的縮短有著極大的作用。第三階段所體現(xiàn)的技術(shù)主要為PLC控制技術(shù)，PLC即可編程邏輯控制器，這時(shí)我國(guó)的機(jī)電一體化已進(jìn)入可編程控制發(fā)展階段，而這一階段的歷程比較長(zhǎng)，是單機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)槎郈PU控制的過(guò)程，應(yīng)用的PLC機(jī)電一體化控制系統(tǒng)有DCS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、ESD系統(tǒng)等。發(fā)展至后期，PLC控制系統(tǒng)可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線布設(shè)工作，并可提供通信接口給系統(tǒng)應(yīng)用，能夠利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。第四階段則進(jìn)入眾多新型技術(shù)噴發(fā)的時(shí)代，如廣泛應(yīng)用的新技術(shù)包括信息技術(shù)、模糊技術(shù)和激光技術(shù)等。信息技術(shù)通過(guò)高效處理信息的方式獲取機(jī)電加工信息，提高信息技術(shù)應(yīng)用在機(jī)電一體化后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益;模糊技術(shù)通常用于對(duì)機(jī)電一體化模糊信息的處理，在這一技術(shù)應(yīng)用下，傳統(tǒng)熟悉邏輯的限制則不復(fù)存在;激光技術(shù)是對(duì)機(jī)電一體化集中控制能力的提升，其具備普通光源沒(méi)有的定位性功能，通常應(yīng)用在穿孔、打孔的操作中。

二、應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.提高生產(chǎn)力，保證工作質(zhì)量

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在各領(lǐng)域的產(chǎn)品中，有助于提高自動(dòng)管控與處理的能力，提高檢測(cè)程度、面積和管控的靈活度，應(yīng)用自動(dòng)體系還能提高機(jī)械操控的準(zhǔn)確性，確保機(jī)械的運(yùn)作在預(yù)設(shè)的規(guī)劃要求內(nèi)進(jìn)行和完成，很大程度上消除人為操作產(chǎn)生的各種不利影響，確保操作的效率達(dá)到預(yù)設(shè)的理想水平，保障產(chǎn)品生產(chǎn)加工的達(dá)標(biāo)率和整體的生產(chǎn)效率。另外，機(jī)電一體化還有高度的自動(dòng)化性能，能夠提高生產(chǎn)的水平與總量。比如在數(shù)控設(shè)備上應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，通過(guò)加入自動(dòng)監(jiān)控和處理裝置的過(guò)程，機(jī)床生產(chǎn)加工的穩(wěn)定性和制作的效率將大大得到提高，比普通生產(chǎn)機(jī)床的效率高出好幾倍。

2.顯著提高可操作性

應(yīng)用程序管控和數(shù)字顯示的功能，取代傳統(tǒng)的操作手柄和按鈕，以提升機(jī)電一體化操作的簡(jiǎn)單便捷性。在實(shí)際的操作中應(yīng)用電子體系預(yù)設(shè)程序，發(fā)揮指揮管控的作用，所有的操作在任何時(shí)候都可重復(fù)進(jìn)行。而高級(jí)的機(jī)電一體化還能在外界變化的應(yīng)用信息中以被控目標(biāo)為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況智能化地規(guī)劃工作流程，以達(dá)到自動(dòng)操作的效果。如切割機(jī)、激光測(cè)量?jī)x以及電火花加工機(jī)床等，這些電子設(shè)備都有其顯著的特點(diǎn)。

3.提高使用的安全性與可靠性

機(jī)電一體化設(shè)備具備警報(bào)、自動(dòng)判斷和保護(hù)的性能，一旦運(yùn)作過(guò)程中出現(xiàn)電流、電荷或電壓過(guò)大甚至短路的情況，都能進(jìn)行自我保護(hù)，降低各種生產(chǎn)事故的發(fā)生率，很大程度上保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全，設(shè)備安全運(yùn)行的效能也大大提升。在監(jiān)管系統(tǒng)中運(yùn)用相應(yīng)的監(jiān)管技術(shù)，提高安全系數(shù)，確保整個(gè)體系的風(fēng)險(xiǎn)性降低，在此保障基礎(chǔ)上，很多生產(chǎn)工作就可以換用更大、更長(zhǎng)功率的帶式傳輸機(jī)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。我們?cè)趯?shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化安全監(jiān)管體系保障了我國(guó)諸多領(lǐng)域生產(chǎn)工作的安全，大幅度提高生產(chǎn)水平。

4.簡(jiǎn)化便捷了維護(hù)與調(diào)整工作

工作人員安裝與調(diào)試機(jī)電一體化產(chǎn)品，通過(guò)管控程序調(diào)節(jié)方式改變運(yùn)行工作形式，更能滿足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)變化的調(diào)整要求，也滿足不同用戶的需求，確保工作人員在短時(shí)間內(nèi)可通過(guò)多種簡(jiǎn)便的方式將控制程序輸入控制體系并發(fā)揮作用，不會(huì)對(duì)使用產(chǎn)品的零部件進(jìn)行更改。另外，機(jī)電一體化設(shè)備還有很好的儲(chǔ)存功能，工作人員通過(guò)設(shè)置程序，結(jié)合具體的目標(biāo)指派代碼信號(hào)，機(jī)電一體化設(shè)備就能進(jìn)行持續(xù)的自主工作。再利用其自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)自我檢測(cè)故障的目的，確保機(jī)電一體化設(shè)備能夠迅速恢復(fù)運(yùn)行工作。

三、機(jī)電一體化與電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

這些年我國(guó)機(jī)電一體化創(chuàng)新發(fā)展的領(lǐng)域涉及材料、造型和功能。首先是造型上，要求機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)必須在確保產(chǎn)品性能與功能要求的基礎(chǔ)上，不斷對(duì)產(chǎn)品外觀的設(shè)計(jì)加以?xún)?yōu)化，以滿足消費(fèi)者需求。其次是使用的材料方面，更多地應(yīng)用智能材料、高分子材料和陶瓷材料等，這些材料具備耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，具有很大的應(yīng)用潛力。再者是功能方面，其發(fā)展主要結(jié)合市場(chǎng)的需求，對(duì)產(chǎn)品功能加以改善和增設(shè)，拓展更多符合市場(chǎng)發(fā)展需求的新功能。

2.電子技術(shù)的發(fā)展方向

（1）智能化發(fā)展

電子技術(shù)應(yīng)用中具有信息含量大、能耗低、知識(shí)密集、先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，還有智能化、高精度和多功能的特點(diǎn)，將其融人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，要進(jìn)一步提高設(shè)備精密度。在進(jìn)行微電子制造時(shí)，工作人員要對(duì)加工車(chē)間工廠芯片材料雜質(zhì)、塵埃顆粒情況嚴(yán)格限制，確保超純和超精。在電子電路設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)主要發(fā)揮仿真的作用，設(shè)計(jì)電路版圖、器件編程和印刷電路板。在拓展電子產(chǎn)品功能時(shí)，需要深度融合精密器械、自控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，全面提高自動(dòng)化水平。

（2）微型化發(fā)展

電子產(chǎn)品技術(shù)日益精良、功能更為齊全、服務(wù)更為便捷，其外形逐漸小型化和微型化，大規(guī)模集成電路和各種系統(tǒng)功能集成件用于其中，為其提供技術(shù)支持，需要應(yīng)用鎂合金、鈦合金、塑料合金以及各種電子材料。產(chǎn)品外觀不再是傳統(tǒng)厚、重、大的呈現(xiàn)，轉(zhuǎn)變?yōu)樾?、薄、輕，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用元件的短小化，越來(lái)越多設(shè)計(jì)應(yīng)用了無(wú)引線片式元件與片狀器件，無(wú)論是體積、重量上都比過(guò)去大大減少。

（3）綠色化發(fā)展

早在2006年，歐盟就明確提出電子電器設(shè)備中含有較多的有害物質(zhì)，于是對(duì)這些物質(zhì)的使用要求予以明確的指示。我國(guó)也在當(dāng)年頒布相關(guān)的管制方法，在后續(xù)的發(fā)展中提出綠色化發(fā)展的方向和策略。時(shí)至今日，綠色化發(fā)展依舊是主題，并不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，確保電子產(chǎn)品中含有的有害物質(zhì)進(jìn)一步減少。

（4）集成化發(fā)展

集成化也是我國(guó)電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)與方向，如很多企業(yè)均實(shí)現(xiàn)了集成化管理、加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成。隨著MPT微組裝技術(shù)、SMT表面組裝技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前電子系統(tǒng)集成化有了更多的技術(shù)支撐。比如微組裝技術(shù)就是通過(guò)對(duì)三維微型組件、超高速集成電路、超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，整合多層混合組裝、自動(dòng)表面安裝等形成的。

（5）微機(jī)電發(fā)展

由于電子產(chǎn)品很容易被周?chē)h(huán)境和自身結(jié)構(gòu)的缺陷影響，導(dǎo)致其功能受到限制，從生產(chǎn)到使用過(guò)程均埋下不少隱患。常見(jiàn)的如雨雪、高溫、振動(dòng).搖擺、碰撞等干擾，都會(huì)降低產(chǎn)品的工作性能，縮短使用壽命，所以在電子技術(shù)未來(lái)的研究發(fā)展中，保證電子產(chǎn)品在各種環(huán)境下尤其是極端環(huán)境下的穩(wěn)定可靠性是重點(diǎn)，應(yīng)推廣微機(jī)電系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

綜上所述，機(jī)電一體化與電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展不但會(huì)影響機(jī)電裝置、電子產(chǎn)品的發(fā)展，還會(huì)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生影響，這就要求相關(guān)工作人員必須重視這兩者的結(jié)合，加大對(duì)研發(fā)的投入和引導(dǎo)，促進(jìn)我國(guó)機(jī)電一體化可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 黃曉）