略论机电一体化技术及其发展

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【摘 要】机电一体化技术的运用对于电网企业发展有促进作用，保证电网信息输出等模式更为准确和具备信息整体化。机电一体化主流技术的支持下，电网企业应该全面推广机电一体化系统的投入，并保证系统发展向着更为微型化、绿色化的趋势前进。本文分析了机电一体化系统的结构和关键技术，并提出了其未来的发展方向。

【关键词】机电一体化；技术；发展

机电一体化技术的运用对于电网企业发展有促进作用，保证电网信息输出等模式更为准确和具备信息整体化。本文分析了机电一体化系统的结构和关键技术，并提出了其未来的发展方向。

1.机电一体化系统的结构要素

机电一体化系统的结构是实现机电一体化系统目的功能的“物质基础”，主要是对输入的能量、信息以及物质进行一系列的变换、传递和储存。三项系统就能够成为有效的机电一体化的系统，实现有效的数据化管理的整体。下面就针对机电一体化的结构要素进行全面分析。

1.1变换

电网管理中需要进行信息交换和传输的要素之间，由于信息的模式不同（数字量与模拟里、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等），无法直接实现信息或能量的交流，必须通过接口完成信息或能里的统一。采用机电一体化系统就能够更好地实现变换措施的执行。变换系统应用能够实现全面化的电网自动化管理，例如：PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

1.2传递

对于模拟传输系统，远动终端输出的数字信号必须经过调制后，才能传输。对于数字传输系统，低速的远动数据必须进经过数字复接设备，才能接到高速的数字通道。随着通信技术的发展，数字传输系统所占分比重将不断增加，信号传输的质量也将不断提高。智能电网需要提供语音、数据、视频图像三网合一的信息传输业务，需要随机接入的信息传输支持。根据相关技术标准，智能电网对信息传输系统的时延要求是：变电站内部小于1ms，其它小于500ms，同步时间偏差小于1ms。在实际运行过程中，电网友好型电器的频率响应范围是土5mHz，所以信息传输通道的频率同步精度要小于1mHz。机电一体化系统在电网中的运用具有较好的传输功能，实时性好、可靠性高、数据流量大、信息扩充能力强、支持网络传输等优点，将为正在稳步推进的调控一体化建设提供有力的通信保障；对加快智能电网的发展具有重要的意义。

1.3存储

电网系统管理过程中需要不断地存储信息，保证对网络供应情况进行全面地掌握，目前机电一体化技术通过系统级方式，对融合了机械、电子、控制系统和嵌入式软件设计的电机系统，进行设计。提供面向机电一体化的设计工具，通过在整个设计过程中实现对电气子系统之间的交互的仿真，并创建虚拟原型。使得电网建设的过程中能够在系统设计之前就对网络系统原型进行信息存储，进行虚拟设计，确保系统执行的有效作用。电网一体化建设后能够提供诊断报告的数据，保证对供电自动化系统的监督检测提供有效数据，以便在供电过程中减少故障，为恢复供电，快速分析诊断事故原因提供有效依据。

2.机电一体化主流技术

2.1自动控制技术

电力行业运行人员在发现电压越限时，凭经验进行简单的调整，不但劳动强度大，而且不能及时发现电压和功率因数越限，造成电压质量的降低，同时不利于降低网损。 建立了电网机电一体化的主体框架，运用实时网络灵敏度分析技术，提出以电压为核心的控制区域，对各物理参数进行周期性或随机性的自动测量，并显示、打印记录的结果供操作人员观测；对间接测量的参数和指标进行计算、存储、分析判断和处理，并将信息反馈到控制中心，制订新的对策。

2.2传感与检测技术

机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及信息处理装置。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。传感器的发展对于促进信息和仪器仪表行业的发展起到关键作用：（1）采用高性能光电传感器（包括：红外、紫外）、光纤传感器、磁传感器、声传感器、力学量传感器、温度传感器控制电网输出情况；（2）新型阵列传感器 （如：接触力阵列传感器）、多维传感器 （如：多维位置传感器、多维力传感器等）、复合型 （非简单组合） 传感器等实现全面化的电网情况检测。将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。

2.3执行与驱动技术

电网系统的执行部件在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电一体化产品中重要的组成部分。执行系统所执行的驱动技术，能够实现电子控制，检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。

3.机电一体化技术行业的发展

3.1微型化

机电一体化技术行业的发展会向着更为微型化的方面前进，微型化兴起于20世纪80年代末，是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微电子技术和软件技术，发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小，由于结构的微型化，在材料、机构设计、摩擦特性、加工方法、测试与定位及驱动方式等方面都产生了一些特殊问题。目前在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

3.2绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，为了实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。机电一体化系统的设置也要全面推行绿色化的发展，实现低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品，保证使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。对于电网企业而言，电力设备的投入应该考虑到是否可以再生使用，确保电力输出系统建设具备环保策略，实现更为低耗能的发展创新。总之，绿色化的发展就是要实现机电一体化系统自动化、无人化、更高附加值，大大推动其行业的决速发展。

综上所述， 随着世界科学技术的快速进步，传统的电网设备搭载新的科技成果，能够不断地实现产业升级和发展，引入机电一体化技术使得传统设备将具备更高的智能化，集合多种领先功能和人性化设计可实现更复杂的工艺和更加高效、人性化的操作。因此来讲，在机电一体化主流技术的支持下，电网企业应该全面推广机电一体化系统的投入，并保证系统发展向着更为微型化、绿色化的趋势前进。

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