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1、学校代码：10128学 号：200942934016毕业论文题 目： 机电一体化技术在内蒙君正的应用和发展学生姓名：李进学 院：矿业学院 班 级：机电09指导教师：聂小波 2012年 5月 20日摘 要机电一体化自上世纪70年代被提出以来,就备受关注,至今机电一体化发展已成为一门有着自身体系的新型学科, 随着科学技术的不但发展, 还将被赋予新的内容。本文对机电一体化技术的的概念与成长进行了简要介绍, 同时以其在内蒙古君正化工有限责任公司的应用为例简要阐述了机电一体化的发展进程及未来的发展趋势和在社会生产和生活中显现出的巨大的优越性。介绍了随着机电一体化技术的发展,强调各种技术在机电产品中的相互
2、协调,说明机电一体化技术是多种技术学科有机结合的产物,而不是它们的简单叠加。随着科学技术日益走向整体化交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛，微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用，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，因此，机电一体化技术的未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。机电一体化技术的发展是现代科学技术发展的必然，是多学科的交叉综合是机械技术与微电子技术、信息技术等互相渗透的产物是机电工业发展的必然趋势是由机械技术与信息和控制等技术的有机融合、相互渗透的结果，其对改变整个机械制造业面貌发展的意义重大。关键词：机电
3、一体化；发展历程；发展趋势；内蒙君正；意义目 录第一章 引言 1 1.1 机电一体化的概念 1 1.2 机电一体化的组成 1 1.3 机电一体化的涵义 1第二章 机电一体化的发展历程2 2.1 机电一体化的成长2 2.2 机电一体化的发展历程2第三章 机电一体化在内蒙古君正的应用与发展4 3.1 机电一体化在内蒙君正的应用4 3.2 机电一体化在内蒙君正的发展5 3.2.1 智能化5 3.2.2 模块化5 3.2.3 网络化5 3.2.4 人性化6 3.2.5 微型化6 3.2.6 绿色化6 3.2.7 系统化6 3.3 内蒙君正机电一体化的发展对策6 3.3.1 统筹安排 协调发展6 3.3
4、.2 优化环境 大力安排7 3.3.3突出重点,主次兼顾7 3.3.4强化行业管理,加快技术改造7第四章 结束语8参考文献9第一章 引 言1.1 机电一体化的概念早期的机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。中期的机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术, 将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。但随着科学的进步，机电一体化不单单的指机械与电子的结合而是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系
5、统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。1.2 机电一体化的组成机电一体化技术包含六个部分,它们分别是:第一,机械技术。机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其它高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。第二,计算机与信息技术。其中信息交换、存取、运
6、算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。第三,系统技术。系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。第四,自动控制技术。其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。第五,传感检测技术。传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确
7、地获取信息并能经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的保证。第六,伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。1.3 机电一体化的涵义目前，国内外对机电一体化的涵义有各种各样的认识，其各自的出发点和着眼点不尽相同，再加上机电一体化本身的涵义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。到目前为止，较为人们所接受的涵义是日本机械振兴协会经济研究1981年3月提出的解释：“机电一体化是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进了微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有
8、机融合而构成的系统的总称。”第二章 机电一体化的发展历程2.1 机电一体化技术的成长自20世纪80年代初，世界制造业进入一个发展停滞、缺乏活力的萧条期，几乎被人们视作夕阳产业。90年代以后，计算机等电子技术在该领域的广泛应用，为制造业注入了生机。如今，机电一体化产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性，逐渐成为高新技术产业中的主导产业，成为新世纪经济发展的重要支柱之一。而伴随着数控机床的问世, 为“机电一体化”的历史打开了篇章， 微电子技术为“机电一体化”带来了勃勃发展生机， 微控制器及其发展为机电产品数字化奠定了基础, 如不断发展的数控机床和机器人。而计算机网络的迅速崛起, 为数字化设计
9、与制造铺平了道路, 如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。至今机电一体化发展已成为一门有着自身体系的新型学科, 随着科学技术的不但发展, 还将被赋予新的内容。它是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合。2.2 机电一体化的发展历程机电一体化的发展大体可以分为三个阶段20 世纪60 年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期, 人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间, 战争刺激了机械产品与电子技术的结
10、合, 这些机电结合的军用技术, 战后转为民用, 对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平, 机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展, 已经开发的产品也无法大量推广。20 世纪70 80 年代为第二阶段, 可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展, 为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展, 为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:( 1)mechat roni cs 一词首先在日本被普遍接受, 大约到20 世纪80 年代末期在世界范围
11、内得到比较广泛的承认;( 2) 机电一体化技术和产品得到了极大发展;( 3) 各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。20 世纪90 年代后期, 开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段, 机电一体化进入深入发展时期。一方面, 光学、通信技术等进入了机电一体化, 微细加工技术也在机电一体化中崭露头角, 出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支; 另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法, 机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时, 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步, 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究, 将促使机电
12、一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。目前, 机电一体化技术思想已被普遍接受和采用。机电一体化技术体系正在不断地发展和完善。国民经济建设和发展迫切需要大量掌握机电一体化技术的人才来改造传统产业, 研究和开发新一代机电一体化产品以改善出口产品结构, 增强中国产品在国际市场上的竞争力。在机械工程领域, 由于微电子技术的飞速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化, 使机械工业的技术结构、产品结构、功能、生产方式及管理体系均发生了巨大变化, 使得工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。随着微电子技术的发展, 计算机本身也发生了根本变革, 以微型计算机为代表的微
13、电子技术逐步向机械领域渗透, 并与机械技术有机地结合, 为机械增添了“头脑”, 增加了新的功能和性能, 从而使以机电有机结合为特征的“机电一体化时代”到来。人类的各个领域开始全面的接触“机电一体化”。第三章 机电一体化在内蒙古君正的应用与发展3.1 机电一体化在内蒙古君正的应用内蒙古自治区，幅员辽阔，资源富集，素以优质的煤炭、天然气等资源著称于世。位于鄂多斯高原西部的乌海市，享有 “乌金之海”、“塞外煤城”的美誉。近几年来，乌海市抢抓西部大开发的历史机遇，经济快速发展，正在迅速崛起为重要的能源化工基地和区域中心城市。 内蒙古君正能源化工股份有限公司，自2003年成立以来，依托乌海当地煤炭、石灰
14、石等优势资源，坚持资源综合开发利用，不断提高资源转化效率，建成了目前国内最为完整的“煤电化工”一体化的循环经济产业链，在国内众多能源化工企业中脱颖而出，成为塞北大地冉冉升起的一颗明珠，谱写了一曲高速腾飞的传奇篇章。 公司业务涉足采矿、电力、冶炼、化工、建材等多个领域，主要产品包括聚氯乙烯树脂、烧碱、煤炭、铁合金和水泥等，完整的产业链为公司开展资源综合利用提供了有利条件。君正矿业生产的优质石灰石，用于公司的电石冶炼，石灰石尾矿全部用于生产水泥；露天煤矿每年开采的200万吨原煤，经洗选加工后，精煤用于炼焦，中煤和矸石用于发电。公司自备电厂使用循环流化床锅炉，以劣质煤和煤矸石为燃料，被国家认定为资源
15、综合利用电厂；公司水泥厂采用新型干法技术，以电石废渣、石灰石尾矿和电厂粉煤灰为原料，被自治区认定为资源综合利用企业。随着40万吨PVC项目和神华君正120万吨煤矿项目的建成投产，公司的规模效益将成倍增长。今后几年，公司将在鄂尔多斯获得更多的资源支撑，通过引进国际最先进的技术，在蒙西工业园区高起点投资建设一组资源转化项目，使公司的盈利能力持续快速增长。2003年4月28日年产10万吨硅铁项目在乌达工业园奠基，项目投资1.5亿元，以此为起点开始君正在乌海的创业历程； 2004年6月24日18点，9#、10#矿热炉点火投产，2004年底，1#至8#矿热炉陆续建成投产； 2004年10月君正通过公开竞
16、标的方式收购内蒙古黄河化工（集团）有限责任公司，现更名为内蒙古君正化工有限责任公司，企业改制后先后投入2亿多元进行环保改造和技术改造，现年产聚氯乙烯树脂5.5万吨，烧碱5.5吨，企业的生产规模和创收能力成倍提高； 2005年4月君正投资13.5亿元建设2150MW CFB热电机组，2006年7月1#机组投产发电，2006年10月2#机组投产发电；2008年1月该工程荣获内蒙古自治区最高荣誉奖项“草原杯”工程质量奖； 2006年6月15日，君正投资3亿元开工建设年产20万吨电石项目，选用427000KVA先进的密闭电石炉生产设备，2007年上半年陆续投产，该项目的建成将成为国内规模最大，工艺最先
17、进的电石生产系统； 2006年8月24日，君正年产100万吨石灰石，24万吨白灰生产项目开工建设，2007年2月该工程建成投产； 2007年7月7日，君正与神化乌海煤焦化共同投资开发骆驼山南部煤田而组建的乌海市神化君正实业有限责任公司正式挂牌成立，注册资金6000万元，该项目的建设对公司煤-电-电石-聚氯乙烯和煤-电-铁合金的循环经济发展模式奠定了坚实的基础。公司不断追求技术进步，创造了国内同行业的多个第一：第一家同步建设4台大型密闭电石炉，后成为制定电石行业国家准入标准的样本；第一家将600吨套筒式气烧石灰窑引进电石行业，为推动行业进步作出了贡献；第一家将电石法PVC单线生产能力提高到25万
18、吨以上，实现了装置大型化；第一家引进技术建成年产20万吨片碱装置，单线规模达到世界第一；第一家使用年产15万吨聚氯乙烯旋风干燥床，大幅度降低了投资成本；第一家使用自主创新的邻炉点火技术，减少了发电燃油消耗。2010年君正化工被国家认定为高新技术企业。3.2 机电一体化在内蒙古君正的发展3.2.1 智能化智能化是21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视, 数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述, 是在控制理论的基础上, 吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法, 模拟人
19、类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力, 以求得到更高的控制目标。即要求机电产品有一定的智能, 使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在内蒙君正的气烧石灰窑、密闭电石炉和硅铁炉上增加人机对话功能,设置智能I/ O 接口和智能工艺数据库, 会给使用、操作和维护带来极大的方便，随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展, 为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。3.2.2 模块化模块化是一项重要而艰巨的工程。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
20、杂但又是非常重要的事。如内蒙君正的硅铁炉的上料和除尘的控制中具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元; 具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元。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。3.2.3 网络化20 世纪90 年代, 计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来, 只要其功
21、能独到, 质量可靠, 很快就会畅销全球。由于网络的普及, 基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾, 而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。在内蒙君正生产现场的中控就是一个很好的应用,使人们在屋里坐在电脑前就能实现所有设备正常有序的运行享受各种高技术带来的便利。因此, 机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。3.2.4 人性化机电一体化产品的最终使用对象是人, 如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要, 机电一体化产品除了完善的性能外, 还要求在色彩、造型等方面与环境相协调, 使用这些产品,对人来说还是一种艺术享受, 如在电极筒制作车间中的电极筒的焊缝机就体现了这一点，它
22、代替了人的双手，提高了生产效率。3.2.5 微型化微型化兴起于20 世纪80 年代末, 指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统( Mi cro El ect roni c Mechani calSyst ems , 简称MEMS) 是指可批量制作的, 集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路, 直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。例如在硅铁炉的上料小车上就有很好的体现，它通过在上料小车的轨道上安装传感器实现了上料小车的停止和运行。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活, 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。3.2.6 绿色化工业的发达
23、给人们生活带来了巨大变化。一方面, 物质丰富, 生活舒适; 另一方面, 资源减少, 生态环境受到严重污染。于是, 人们呼吁保护环境资源, 回归自然, 绿色产品概念在这种呼声下应运而生。绿色化是时代的趋势, 绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中, 符合特定的环境保护和人类健康的要求, 对生态环境无害或危害极少, 资源利用率极高, 设计绿色的机电一体化产品, 具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿化主要是指, 使用时不污染生态环境, 报废后能回收利用。3.2.7 系统化系统化的表现特性之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构, 系统可以灵活组态, 进行任意剪裁和组合, 同时
24、寻求实现多子系统协高控制和综合管理。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系, 机电一体化的人格化有两层意义, 一层是机电一体化的产品的最终使用对象是人, 如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要, 特别是对家用机器人, 其高层境界就是人机一体化, 另一层是模仿生物机理, 研制各种机电一体化产品。3.3 内蒙君正机电一体化的发展对策 3.3.1 统筹安排,协调发展 目前, 我国引进机电一体化设备的单位虽然不少, 而且每个单位自己都有一套发展策略和计划。但受各自立足点、着眼点的限制, 难免只考虑自身的局部利益, 存在统一考虑不足、统筹安排不够的问题, 缺少综观全局的有权威性的发展计
25、划和战略规划。因此, 内蒙君正应当和当地的各个工厂有必要在深入调查研究、科学分析的基础上, 制定一套统管全局的机电一体化研究、生产计划和规划, 协调各方利益, 共同发展。 3.3.2 优化环境,大力支持 加大培养力度,塑造一批懂机电、会机电的人才。职能部门应合理调配资源要素,对开办机电一体化设备高新术培训和举办高新机电设备技术竞赛给于方便,增大支持力度。同时,严格限制资源消耗较高的传统产品的应用,对未适时采用机电一体化技术的落后产品强制淘汰,大力提倡传统产业的技术改造,凡涉及到机电一体化技术的开发、应用等项目应优先立项、大力支持。此外,还可以设立机电一体化科研技术专项基金 ,从经济上促进机电一
26、体化的发展。3.3.3 突出重点,主次兼顾 机电一体化的应用覆盖面非常广,而内蒙君正人力、物力、财力有限,机电一体化的应用不可能面面俱到、平铺直叙。因此,要分清主次,突出重点,大胆取舍。既要抓住传统设备电子技术的优点,使机械技术与电子技术初步结合得到充分应用;又要在新产品引进之初,就统一考虑机械与电子的融合,使机械与电子密不可分,从而使引进的新产品和传统设备真正做到一体化。 3.3.4 强化行业管理,加快技术改造 根据机电一体化行业的特点,内蒙君正有必要明确一个具备行业管理职能的统管机构加强管理,负责组织拟定行业发展计划,指导行业布局调整。统管机构还可以根据自身需要,对技术含量低、耗能高、污染
27、大的产品实施技术改造,替代为功能强、性能好、质量高、成本低的机电一体化产品,为传统的机械工业注入新鲜血液 ,带来新的活力。第四章 结束语我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视,国家科委先后组织了“机电一体化预测与综合分析”,“我国机电一体化发展途径与对策”等软课题的研究。1990年,国家将以电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展国民经济的重要战略技术措施。机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。机械作为减轻人类劳动强度的一种工具,自从出现以来就一直不断地发展进步。模块化、系统化、智能化、微型化、绿色化等已经成为机电一体化发展的方向。在未来的几个世纪,并没有什么东西能取代
28、机械的位置。也就是说,这个行业还有很长的路要走,它在人们消费的比重将不断提高。而这个行业的竞争也会变得越来越激烈,只有不断创新,只有把机电一体化产品的软硬部分完美地结合起来才能做成优异的机电一体化产品。在微电子技术高度发达的今天,机电一体化这一思想方法,在世界各发达国家已无孔不入、无所不在,而且已经上升到一个更高的层次逐步向机电有机结合的深度和广度发展。机电一体化技术是渗透到所有机械产品之中的普遍技术，几乎没有行业的限制。机械设计和研究者不仅要熟悉机械理论（包括 CAD ），更要掌握计算机、网络等信息技术。特别是机械工程师要转变为机电一体化工程师，必须像熟悉机械设计一样熟悉单片机和PLC 的应
29、用，还应当对网络技术有一定的了解。不认识到这一点，其在 21 世纪将有被“淘汰的危险”。应当指出，机电一体化是机械理论与计算机和网络等信息相结合的产物，是机械设计理论的发展，而不是取代。在改革开放不断深入的条件下,必将创造有我国特色的机电一体化技术和产品,机电一体化的思想必将更加深入人心。综上所述, 机电一体化的出现不是孤立的, 它是许多科学技术发展的结晶, 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然, 机电一体化相关的技术还有很多, 并且随着科学技术的发展, 各种技术相互融合的趋势将越来越明显, 机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。机电一体化技术促使机械工业发生了战略性变革，传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化，新的方法有待去创造、去发现。21世纪，机电一体化技术将扮演机械工业的主角。参考文献【1】仲小明 机电一体化的意义与发展趋势 徐州华东机械厂 221006【2】杨兆伟1, 刘锦2 机电一体化技术的发展趋势与分析 ( 1. 泰山职业技术学院, 山东泰安271000 ； 2. 泰山医学院, 山东泰安271016 )【3】叶立永 卢方 机电一体化技术的应用 （绍兴佳惠节能科技有限公司，浙江 绍兴 312000）【4】内蒙古君正化工有限责任公司简介及其发展历程【5】