機電一體論文范文

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隨著人工智能技術的發展和在機電一體化技術中的應用，高智能已經成為了機電一體化發展的主要方向，相關的技術和研究人員也在不斷的研究，現如今高智能的機器人和數控設備已經可以代替人類完成一些危險性較高、精密度要求高、工序比較復雜的工作，節省了勞動力，也更加方便的得到了所需要的產品和服務，目前很多的研究人員逐步的將運籌學、模糊數學、心理學等多種智能化的學科逐漸引進到機電一體化技術中，這樣能夠有效的促進機電一體化系統判斷推理能力和自主決策能力，這樣能夠方便人們對機電一體化設備進行控制。

2區域模塊化

區域模塊化也是機電一體化發展的重要趨勢之一，針對使機電一體化產品的各個單元實現區域模塊化管理是一項比較復雜、涉及面廣的工程，例如，在進行智能減速、智能變速等相關功能研制的過程中，要充分的實現集圖形、圖像識別、視覺效果等其他附屬的功能的控制單元等模塊化，這樣可以更加標準、準確的衡量相應的控制單元以及動力單元，進一步的提高各個單元的性能，也可以使機電一體化產品相應的功能之間的聯系更加緊密，使一個區域模塊更加有效的運行，只有這樣才能方便人們對機電一體化產品的應用，提高機電一體化產品的利用程度、可裝配性、可維修性等，經過研究和推理，可以得出機電一體化模塊是未來機電一體化產品的主要方向，隨著未來技術發展的不斷深入，機電一體化產品實現模塊化的步伐也在不斷的加深。

3環保綠色化

機電一體化技術的發展給人們的生產和生活中帶來了巨大的變化，豐富了人們的的物質生活，同時也給人們的生活環境帶來了負面影響，資源的過度開發利用，加重了生態環境的負擔，近些年來，越來越多的國家和組織逐漸重視到環境保護的重要性，人們環保意識的增強，要求機電一體化產品在設計、制造、使用和銷毀的過程中要減少對環境的污染，因此機電產品的環保綠色化是未來發展的一大亮點，人們環境保護意識的提高，造成了一些對環境有危害且危害較大的產品失去市場價值，設計和生產綠色環保的機電一體化產品具有很廣闊的發展前景，也成為未來競爭的關鍵所在。

4網絡化

計算機網絡技術近些年來的發展勢頭更加迅猛，這也促進了機電一體化系統的進一步的發展，計算機網絡技術的興起及發展，給人們的生產、生活帶來了巨大的變革，機電一體化技術的發展也受到了計算機技術的影響，機電一體化設備通過對計算機網絡技術的應用可以有效的實現遠程自動化控制。計算機網絡技術的應用和改革開放的不斷深入，使國際上先進的機電一體化產品不斷涌入我國，這也為我國進行深入的研究提供了便利條件，促進了國內機電一體化技術的發展，機電技術發展和計算機技術的發展相輔相成，因此計算機技術的不斷進步也有利于存進計算機網絡技術的發展，目前，利用計算機網絡技術可以實促進了機電一體化技術產品更加快捷的推向市場，和生產商之間的技術交流，計算機網絡技術勢必會推動機電一體化技術的發展，也會繼續為人們提供更多、更優質的服務。

5微型精密化

機電一體化技術向微型精密化的方向發展的主要是納米技術的不斷深入發展，機電一體化的微型精密化產品體積小、攜帶方便、耗能低等，這些優點使得機電一體化產品的微型精密化技術不斷進步，應用范圍也逐漸擴大，因此，機電一體化微型精密化技術具有比較廣闊的發展前景和強大動力，但是想要實現機電一體化微型精密化需要精密的加工工藝以及先進的設備作為強大的后盾，因此需要相關的研究人員不斷努力，不斷提高我國先進的技術發展。

6總結

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（一）內涵

機電接口主要就是機電一體化產品中機械裝置與控制微機之間的接口，其是基于機電一體化而產生的。機電接口根據信息傳輸方向的不同，可以分為信息采集接口、輸出接口[1]。在機電一體化產品中，傳感器是一種較為常用的設備，在輸出信號的時候，一般采用模擬量方式進行檢測，時刻掌握發電機轉速，并且檢測差動變壓器位置。然而，在輸出控制量的時候，存在一個比較特殊的形式，就是數字系統。機電接口技術主要就是研究機電系統各項組成技術與子系統連接問題的綜合技術，其主要包括電子技術、信息技術、機械技術等，共同構成了一個綜合系統，在實際應用中，實現了信息的交互與融合，在機電系統設計中發揮了至關重要的作用。機電接口主要是由硬件與軟件共同構成，在機電系統運行中，與環境及操作者之間成立一種有效連接，在物理通道中展開信息與能量的輸入、轉換及傳輸。在信息轉換的過程中，需要進行有效的交互與調整，實現機電一體化技術的協調與綜合，保證各系統的有效運行，充分發揮系統功能，實現預期的工作目標。

（二）分類

目前，機電接口主要包括以下幾種：智能接口、動力接口、機電接口、人機接口[2]。智能接口應用較為復雜，不同技術形式產生的信息形式也不同，并且在使用過程中，可以根據不同要求展開相應的改變。在各種信息轉換與傳輸的過程中，智能接口可以確保不同技術與子系統的有機結合，構成一個完整系統。動力接口可以有效連接動力源與機電系統，之后給予機電系統相應的驅動動力。在機電系統中，動力類型有很多種，主要包括直流電、交流電、液壓等，在系統中運用不同動力類型的時候，需要選用不同的接口形式，確保系統可以正常運行。機電接口的作用就是實現各種驅動系統的有效連接，并且將驅動信號轉變成執行信號，在轉變的過程中滿足傳感器運行要求。人機接口是機電系統與操作者之間存在的接口，通過這一接口，可以在操作者眼前呈現系統運行狀態，并且有效監控系統運行，實現人性化操作目標。

二、機電一體化發展及其發展趨勢

（一）機電接口技術對機電一體化發展的影響

近些年來，隨著社會經濟的快速發展，人們生活水平的不斷提高，對一些事物的要求也在明顯提高。經濟的快速發展離不開科學技術水平的提高，傳統機械技術已經無法滿足現代人們日益增長的技術需求，需要對其進行改進與完善。從而在此形勢下，機電一體化技術應運而生，其主要包括電子技術、信息技術、機械技術等，充分滿足了現代社會發展的技術要求。在機電一體化技術初始發展中，只是將電子技術與機械技術進行融合，接口十分簡單、便捷[3]。然而，隨著科學技術的不斷發展與進步，機電一體化技術水平也在不斷提升。目前，機電一體化技術不再是簡單的機電一體化產品，逐漸形成了一個復雜的系統，其系統內部接口也日益復雜。現階段，機電一體化技術研究越來越深入、成熟，然而，簡單的技術研究已經無法滿足系統的運行需求，需要充分重視其復雜性研究。針對機電一體化技術而言，其復雜性較強，如果只是單純研究系統設計及其集成理論，根本無法充分實現系統的作用，為此，需要加深對機電接口技術的研究，在設計方面，加強對有關理論的融合，確保機電一體化系統的全面實施。在機電一體化技術發展過程中，越來越向智能化、系統化、微型化、網絡化方向發展，其系統內部接口要求越來越高，不僅要確保接口技術與系統技術的有效融合，還要確保信息傳輸的順暢。

（二）機電一體化發展歷程及趨勢

機電一體化發展主要經歷3個階段。一是，在20世紀50年代，電子技術發展越來越成熟，人們嘗試在機械工業中應用電子技術，進而刺激了機械產品與電子技術的融合，初步產生機電一體化概念。二是，在20世紀80年代，機電一體化已經發展了30來年，不管是技術還是產品性能都得到了很大的提升，技術更加成熟，產品性能更加健全。三是，在20世紀90年代末，微細加工技術、電子通信技術、光學技術等得到了快速發展，并且逐漸融入發到了機電一體化當中，使得機電一體化技術越來越成熟。我國機電一體化起步比較晚，現今已經取得了一定的成績，在機械工業中得到了廣泛應用。隨著信息技術的快速發展，人工智能機電一體化建設取得了很大的進步，在數控機床和機器人制造中得到了廣泛運用，促進了機械工業的進一步發展。系統化發展使機械系統更加開放，為多子系統的協調發展與綜合管理提供了可靠依據。同時，在綠色生產概念下，機械綠色化也是工業發展的必然趨勢，是人類保護生態環境資源的重要手段[4]。

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因為要對植被進行處理，所以，園林設計機電一體化技術在實際應用中面臨的問題，與農業生產類似。因此，園林設計機電一體化機械在很大程度上與農業機械相似。現在，園林設計機電一體化機械在實際應用中還存在許多缺陷，具體來說，包括以下幾點。

1.1種類比較少

現在市場上常見的有各種修剪機、灑水機等，這些比較單一，還有許多機電一體化機械并不常見，如移植機等。在許多發達國家，其園林設計機電一體化設備更加多樣化，在美國、歐洲等國家，其園林設計設備種類就更多，用途也更廣泛。國內也有許多知名品牌的銷售，如綠友、東方園林等，在國內還有許多生產園林機械的著名廠家，在淮安、揚州等地就有許多知名廠家。

1.2普及率低

與數十年前相比，園林設計中采用機電一體化機械的頻率雖然有所升高，但就目前來講，機械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發達地區相比，我國大部分地方還在用半自動化機械工作，距離全自動機械工作還有一定距離。

1.3利用率較低

部分園林機電設備會投入使用，但機電設備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問題，錯誤的操作規程對機電設備造成很嚴重的破壞，導致維修費用升高，使成本不降反增；二是沒有將機電設備的利用效率最大化，導致資源浪費，增加了管理與維護的成本，阻礙了機電設備在園林設計方面的投入和使用。

1.4保管和維護不到位

機械是易損耗的，使用過程中難免會出現故障，但有些企業由于缺乏技術人員維修不到位，有的根本不進行定期維修，故障的機器多數被棄置倉庫，卻利用人力完成作業，這成為園林設計中機電一體化的缺點。不懂得機械結構和原理，不熟悉機械的操作，不知道如何保養機械，導致機械使用壽命降低。對上述問題，企業必須制定相關的操作規程，讓員工認真學習操作規范以及正確的使用方法。另外，在大規模使用園林機電一體化機械時引起的噪音、環境污染等問題也有待解決。機電一體化的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，專業化是必不可少的。由于各類科技學科發展及相互滲透，促使了機電一體化技術和產品在各行業、部門的飛速發展。其中機電一體化在園林設計中也得到了應用。

2機電一體化在園林設計中的應用

隨著現代化技術的廣泛應用，機電一體化技術也逐漸滲透進了園林設計。經過兩千多年的發展，中國古典傳統園林所講究的意境已經到了爐火純青的地步，雖然可能會有更好的園林出現，但是機電化已經成了一個重要的發展趨勢，這是大勢所趨。園林設計中會融入更多的機電一體化等元素。沿著這個思路走，創造園林的科技文明和傳統意境對園林現代化的普遍需求相結合，是成就上流園林的必要條件之一。

3結語

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1.1明晰站群特性協同設計依憑的平臺，包含細化特性的工作站群。細分出來的多樣站群，依循多重的認知背景。機械設計特有的工作站群，能完成關涉機械的設計。這類設計路徑，包含擬定好的任務書、流程關聯的運算、CAD協同下的建模。采納CAE，面對建構起來的多重模型，予以仿真優化。更替原初的模型，變更為明晰的工程圖。在這以后，再把描畫好的圖例，遞交給體系之中的PDM。協同設計依憑的控制算法，涵蓋多層級的職能。依循設定出來的總方案、規劃出來的總流程，搭配最優硬件。選出來的控制算法，包含帶有自適應特性的PID。采納某規格下的Matlab，予以仿真解析。采納軟件協同路徑下的開發工具，例如嵌入特性的ADS，來描畫預設的算法屬性，同時調試這一算法。

1.2工作站群獨有的功能虛擬特性的樣機、建構好的評估站群，經由PDM的路徑，獲取機械協同下的控制算法。依循給定流程，建構一體化這樣的樣機。與此同時，還要創設電控特有的仿真模式。采納某規格下的CAE，優化給定參數。其他關涉的工作站群，可以經由虛擬樣機，獲取明晰的反饋結果。把反饋得來的數值，當成后續時段的設計指引。根據反饋方向，審慎修補缺陷。各時段的文檔歸整、工作站群特有的修護，涵蓋多層級的技術。制備明晰的產品說明，審慎處理多重圖片。項目關涉的專利申報，也被涵蓋在這一范疇。帶有管理特性的工作站，可被設定成單獨架構下的站點，也可融匯至預設的站點之內。設計管理特性的這類站點，能夠查驗設計之中的可行性，有序管控進度，并調和主體沖突。

2多時段的平臺運作

一體化特有的設計平臺，建構在Web的根基之上，擬定了多重的工作站群。在開發之后，應考量的側重點，是后續時段的真正運作。細分出來的運作時段，整合了初始時段的概念設定、接續的細化設定、平臺建構及評估、制備樣機及評估。首先應考量的，是擬定可行特性的落實方案。采納多學科特有的互通語言，以便描畫完備的設定流程。現有的最優語言，被看成UML。它采納了配套特性的成熟技術，帶有可視化的傾向。它適宜篩選出來的多重領域，獲取廣泛認同。在這種語言下，各科目特有的設計者，能夠妥善互通，擬定任務書。把制備好的產品，看成帶有概念特性的總設計。

后續時段的細化設計，應圍繞預設的樣機線索，在彼此協同之中，明辨彼此職責。項目組這一層級的PDM，在后續的這個時段，凸顯了側重價值。它能隨時跟蹤，把處理得來的精準數值，分享給擬定好的完整團隊。若需要某一范疇的協同，即可經由特有的Web，來訪問界面以內的PDM，獲取期待中的數據。技術文檔特有的歸整及處理，包含說明書。設計人員歸結得來完備的設計流程，把帶有典型特性的珍貴經驗，存留至知識庫。這就便利了接續的復用，提升設計實效。

3結語

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1.1優化火電廠機械系統依照現代火電廠的機械系統構成，其電廠一體化技改工作應該把系統優化需求當作前提，以此實現安全運行以及節能降耗的技改目標。依照我國構建節約型社會的目標需求以及我國實施節能減排的戰略需求，火電廠在進行生產運營中應該不斷地采取有效的措施對電力生產技術與設備進行優化?；痣姀S一體化技改工作應該先從優化燃燒系統著手，通過應用一體化技術來使污染物排放得到降低，并使鍋爐燃燒效率得到提升，從而使我國節能減排的最終目標得以順利的實現。同時，依照技改工作需求，電廠燃燒系統的一體化應該從調整爐膛溫度、二次風量與風溫、一次風量與風溫以及煙氣排放溫度等方面著手，有效地對控制系統中的閉環控制進行優化以及對一體化技術的具體應用，有效地使鍋爐熱效率得到提升，并有效地使氮氧化物的排放量得到降低。在對火電廠進行技改的過程中，不僅要對鍋爐燃燒系統進行優化，還要對電除塵優化體系、生產實時監控體系以及高低壓變頻調速體系等實施一體化技術改造與應用。同時，還應該通過一體化軟件技術方式與硬件技術方式，有效地使電廠生產效率得到提升。此外，還應該從電廠生產系統的具體情況著手，對軟件技術、驅動技術、傳感技術、接口技術、信息處理技術以及機械本體技術等進行分析。在對火電廠進行技術改造的過程中，還應該有機地與電廠設備具體情況和電廠生產的自動化需求進行結合，從而使電廠節能效果得到提升，并使電廠技改目標得以順利的實現。

1.2構建技改評測機制為了保證機電一體化的相關技改工作目標可以順利實現，在對火電廠進行技術改造的過程中，還應該構建完善的技改測評機制?；谝惑w化技術的具體應用及其獲得的效果，電廠在進行電力生產的過程中，應該有效地對工作經驗、技術儲備以及人員培訓等進行分析，并在該前提下，認真地對科學發展觀進行落實與貫徹，從而使電廠節能效果得到提升。同時，依照一體化技改方案以及電廠設備的具體情況來實施評測以及模擬分析，從而對技改方案的適用性與科學性進行保證，并對技改目標的順利實現進行保證。

1.3火電廠技改工作的相關原則在火電廠中，依照機電一體化的相關技術改造需求，在進行技術改造的過程中，應該嚴格地遵循技術改革工作的相關原則，并把滿足電廠在線控制管理、高效運行以及節能運行等工作需求當作前提，從而使火電廠可以順利地實現自動化需求。在對火電廠進行技術改造的過程中，不僅要對其機電一體化技改工作進行重視，還應該對其投資回報率進行重視。同時，把實現實際應用需求當作前提，并加強技術更新、效益分析以及分項執行等工作，從而對電廠技改工作的社會效益與經濟效益進行保證，并使技改工作目標可以更加順利的實現。

2火電廠技改工作的未來發展

現階段，我國在實施節能減排戰略的過程中，其火電廠技術改造工作是實施節能減排工作的關鍵。針對火電廠污染物排放以及廠耗等因素的需求，其火電廠應該不斷采取有效的措施，促使技術改造工作可以更加順利地得到開展。通過一體化技術所具備的優勢，促使現代電廠可以順利地實現節能減排的目標。最近幾年，我國火電廠的一體化技術改造工作在一定程度上獲得了很大的發展與進步，既有效地使電廠能源消耗得到了降低，還有效地使火電廠排放污染物的量得到了降低，從而為我國環保工作的順利開展提供了堅實的基礎?；谝惑w化技術的具體應用及其獲得的效果，電廠在進行電力生產的過程中，應該有效地對工作經驗、技術儲備以及人員培訓等進行分析，并在該前提下，認真地對科學發展觀進行落實與貫徹，從而使電廠節能效果得到提升，并使電廠技改工作目標可以更加順利的實現。

3結語

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機電一體化技術科學技術是現代工作不斷發展的一種新興產物，它是計算機技術、電子技術、信息技術、機械技術、自動化技術以及傳感技術等數種不同科學技術的有效融合，是保證現代工業持續發展的重要推動力。當前，在基于機電一體化技術之上而研發構建而成的機電一體化系統，就是在機電一體化原理的指導下，將不同的機械和電子設備有效的組合在一起，形成一個由電子控制機械，實現自動化和智能化運行的電子機械系統。而且，這種系統目前已經被廣泛的應用在煤礦企業的機械中，實現了煤礦企業采煤、轉載以及運輸作業工作效率的綜合提高，為提升煤礦企業生產效率，推動煤礦企業更好更快發展做出了極大貢獻。

二、煤礦機械中機電一體化的特點

1、實現機械生產的自動化和智能化在煤礦機械中應用機電一體化可以實現煤礦機械生產的自動化和智能化，全面提高煤礦機械的運行效率，提高煤礦企業的生產效率。首先，應用機電一體化技術可以實現煤礦機械運行狀態監控的智能化。比如，在機械運行過程中，系統可以對電動機和傳動系統等的運行狀態進行智能監控，一旦發生運行故障，系統能夠在第一時間發現并快速確定故障發生位置，發出警示提示工作人員。其次，應用機電一體化技術可以實現機械運行自動化，提升煤礦企業生產效率。比如，應用機電一體化對采煤機進行控制，就可以實現采煤機的自動運行，提升采煤機的采煤速度，提升企業生產效率。

2、降低管理成本，減輕工作人員的工作負擔在煤礦機械中應用機電一體化可以實現機械運行的自動化和智能化，如此一來，煤礦企業就可以大大縮減機械運行管理工作人員，降低煤礦企業機械管理成本。除此之外，可以大大降低工作人員的工作負擔，在機械運行管理工作中，管理人員不必再親力親為，每樣工作都需要親自進行管理方能夠解決問題，保證工作效率，工作人員可以直接通過計算機控制程序實現機械管理的遠程控制，甚至是無人智能化控制。并且，應用機電一體化技術實現機械運行的自動化和智能化，還能夠減少工作人員操作失誤的出現，在傳統的機械管理工作中，一旦管理人員經驗不足或者是專業技術水平有限，在管理工作中就經常會出現工作失誤甚至是工作錯誤問題，保證不了煤礦企業機械的正常運行，影響煤礦企業生產效率。而應用機電一體化技術，則可以有效避免該問題的出現。

三、煤礦機械中的機電一體化分析

1、提高安全生產監控系統的工作效率安全生產監控系統是煤礦企業生產工作體系組成中最重要的一個王淑文通化礦業（集團）有限責任公司134300環節。在煤礦企業的生產過程中，安全生產監控系統能否穩定、高效運行不僅關系到企業生效效率的高低，還直接關系到包括企業機械運行安全以及工人施工安全等在內的企業生產的安全性。因此，在煤礦企業生產過程中，一定要對安全監控系統的運行狀態引起足夠重視，提升安全生產監控系統的工作效率，保證煤礦企業生產的安全性。我國在煤礦企業安全生產監控系統中應用機電一體化技術的發展時間比較短，所以技術上還存在一定缺陷。目前，機電一體化在安全生產監控系統中的主要應用表現在與X190系統的運用，該系統能夠有效提升安全生產監控系統的智能水平，保證安全生產監控系統能夠長期穩定、高效運行，進而提升煤礦企業的生產效率。

2、提高采煤機的工作效率煤礦企業的生產主要靠采煤機來實現，因此，提高采煤機的工作效率對提升煤礦企業的生產效率具有極為重要的推動作用。當在煤礦機械中應用機電一體化的理論被提出來之后，首先研究的對象就是在采煤機中應用，所以相對于其他煤礦機械中機電一體化技術的應用而言，采煤機中機電一體化應用技術發展的是最為完善的。機電一體化技術在采煤機中應用的最大體現就在于電牽引采煤機的研制。相對于傳統采煤機而言，電牽引采煤機不僅能夠實現采煤機的自動化和半智能化，還能夠提供更加強大的牽引力，保證采煤機能夠在各種復雜煤層中進行采煤工作。并且，電牽引采煤機運行的穩定性也比傳統采煤機穩定性強，耐磨損度高，還具有自動檢測功能，可以通過定期自動檢測對采煤機的狀態進行檢測，一旦發現故障，可以發出警報并準確指出故障位置，提示工作人員及時進行維修。

3、提高煤礦企業煤炭裝載運輸工作效率想要綜合提高煤礦企業生產效率，除了要提升煤礦企業采煤作業的工作效率，還需要提升煤礦企業采煤工作完成后，煤礦裝載運輸作業的工作效率，可以說，生產、裝載運輸作業，就是整個煤礦企業生產工作中最重要的組成部分。而在裝載工作中應用機電一體化技術，就可以實現裝載運輸工作的自動化和智能化，解放人類勞動力，提升科學發展力，進而提高裝載運輸工作效率。

四、結束語

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關鍵詞機電一體化技術應用

1機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

1.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

1.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

1.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

1.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

2.1智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.5現場總線技術(FBT)

現場總線技術(FiedBusTechnology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線?，F場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。

2.6交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

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3唐懷斌．工業控制的進展與趨勢[J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

4王俊普．智能控制[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，1996

5林行辛．鋼鐵工業自動化的進展與展望[J]．河北冶金，1998（1）

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根據機電一體化人才培養方案和本專業的課程設置，研究改革課程設計大綱基本要求。根據應用型和創新型人才培養要求，課題的方向主要分為兩大方向進行選擇：一類題目主要針對應用能力培養，把本專業的知識進行有機的綜合，提高學生的綜合實踐能力；另一類題目主要針對創新能力培養，結合創新設計大賽相關題目，把本專業的知識進行創新性應用，提高學生的創新設計能力。普通型課程設計題目1）向學生征集。在課程中學生擁有與課程設計相關的好想法，可以展開討論，要求對其方案進行分析，符合課程設計要求的，教師根據其內容下達課程設計的任務。實踐證明，對自己提供方向的題目，學生的積極性會很強。2）選擇典型機電一體化產品讓學生進行設計，結合學生的實力進行選取，同時與本專業的專業方向盡可能的相關，開發學生的潛能。比如數控方向的學生，可以選擇數控車床工作臺二維運動伺服進給系統設計、數控銑床工作臺三維運動伺服進給系統設計等，為未來職業發展打下好的基礎。3）學習借鑒其他學校機電一體化設計的內容，在現有設計內容的基礎上，根據本校本專業課程設置的特點，對設計的內容做以適當增減，以適合本專業的學生。創新型課程設計題目可以借鑒全國機械創新設計大賽的課題[3]，其中每屆成功參與全國總決賽的作品都收錄在決賽作品選集中，由高等教育出版社出版。這里面有比較好的案例，同時作品中也存在可以改進的地方，有興趣的學生可以從中選擇與機電一體化相關的課題，提升自己的能力。在條件允許的情況下，可以做出產品的模型，提高學生的機電一體化能力，同時也可以為學生參加今后的機械創新設計大賽做準備，做到“以學促賽，以賽促學”。在專業教學中，學生經常會困惑本專業畢業后到底有什么前途？能做什么？機電一體化課程設計教學貼近實際，能把多門專業課有機地結合起來，把枯燥的課本知識靈活地運用，極大地鼓舞了學生的興趣，激發學生對實際問題的思考，對工程實踐產生濃厚的興趣。堅持理論教學與實踐教學并重，可大幅提高教學效率和教學質量，同時為選拔優秀學生參加機械類學科競賽提供條件。

2課程設計的實施方式

課程設計實施方案：設計報告書是對整個設計過程的總結和提升，也是進行工程交流的重要文獻資料，通過指導學生撰寫課程設計報告書，培養學生撰寫工程技術文檔的能力。對設計說明書的撰寫，提出如下要求：1）嚴禁課程設計報告抄襲，基本工作獨立完成；2）根據任務書能提出合理的設計方案和機構的工作原理；3）設計要符合國家標準，學會使用設計手冊、專業術語、專業名詞規范；4）設計圖圖紙規范，符合設計說明書的要求，不照抄手冊和案例，設計參數與圖紙相一致；5）學會使用專業相關軟件，對設計的機械機構和控制部分進行分析和仿真，是驗證設計正確的有效手段之一；6）課程設計配備了一些實際的零部件可供學生設計使用，以及基本的控制電路，學生要具備一定的實踐操作能力，掌握器件的選擇與焊接，會進行程序的編寫，掌握系統故障的檢測與維修能力。課程設計采用分組式進行，每個小組3～5人，視工作量而定。課題難度較大可以分五人，原則上一般三人為一組。每個小組在規定的時間完成基本要求，每個學生都要參與該組課程設計答辯，通過問題了解學生在課程設計中所做的主要工作，檢查有無抄襲情況、有無坐享其成的學生，結合設計報告書的撰寫質量和實際所做的產品質量進行綜合評定。

3實施效果

通過在重慶大學機械電子工程專業的實踐，在機械電子工程專業中開設機電一體化課程設計，已基本摸索出培養機電復合型技術人才的規律。普通型題目實現機電融合、知識整合理論教學與工程實踐并重。由于在教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養和訓練，學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術、計算機技術和傳感器技術等基礎課程后，不能很好地將機、電的知識融會貫通，大多數學生也只是了解基本的機電設備的基本功能，在系統運用中存在問題，在機電一體化系統的綜合設計方面存在不少困難。通過開設機電一體化課程設計實踐教學環節，通過理論設計與實際操作，比如數控工作臺進給系統的設計，從電機、聯軸器、絲杠、導軌的設計到型號的選擇、控制單片機的設計與仿真，最終實現數控工作臺進給系統的裝配與調試。機電一體化課程設計對學生的理論知識與實踐緊密地連接起來，提高了學生的綜合應用能力。創新型題目為學生參加機械創新競賽做了鋪墊通過課程設計，為機械學科學生參加如全國大學生機械創新設計大賽做了鋪墊。在第六屆全國大學生機械創新設計大賽（重慶賽區）中，學生榮獲重慶賽區一等獎一項、二等獎一項。其中，“幻顯黑板”作品獲得國家專利。該作品包括了框架的設計、傳動系統布置，控制系統采用單片機控制，執行元件有步進電機、直流電機、電磁離合器、電磁制動器、光電編碼器等器件。本次參賽作品充分運用機電一體化技術，機電一體化課程設計改革效果顯著。

4結語

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（一）不完善的教學條件

在我國，大部分中職院校中，雖然擁有基本的專業課程以及相關的實訓條件。但是，大多數的中職院校的教學模式傾向于：驗證性。缺少大型綜合性的機電一體化實驗課程，即：缺少機電一體化專業的綜合性以及針對性。從而嚴重影響到了機電一體化專業的實踐能力的培養。所以，針對不完善的教學條件現狀，中職院?？梢圆捎门c小型企業合作的方式，進而實現本專業學生的實踐能力的提高。

（二）師資力量薄弱

在中職院校中，很少有“雙師型”教師，即使是有，存在的比例也相對較小。而對于專業的理論教師來說，他們并沒有足夠的能力進行實訓教學。所以，中職院?？梢圆捎闷赣闷髽I的高資歷的員工對學生進行相關的實踐培訓內容。

（三）沒有進行系統的專業定位

在我國部分中職院校中，并沒有制定系統的專業定位。嚴格意義上來說，電子與機械不能作為一個學科來學習的。而對于中職學生來說，在三年之內，準確掌握兩個學科的所有知識，是不科學的。從理論的基礎上而言，應該制定一個側重面，或以機為主，或以電為主。

二、專業改革與專業課程課程體系構建

（一）重新構建專業課程體系

大學的課程體系的建設要在專業教育的特征開始，要根據職位必須具備的知識與能力進行。應該把知識的運用作為重點，針對課程進行升級和調整，全面思考和中職的聯系，防止重復。課程體系在建設的過程中，應該遵循以下幾點：首先，把要培育的對象分解到各個教學模塊單元。并且要明確各個教學模塊單元能夠承受的職能以及需要培育的知識與能力。其次，應該調整好教學模塊間互相重復和交叉的知識。綜合化的課程應該重點培育綜合運用知識的能力。再次，理論教學和實踐教學應該有機的結合在一起。應該運用“講練式”的現場教學或者“啟發式”的教學方式。最后，課程的整體設置比較注重針對性與實用性，而不是理論知識的完善性與系統性。綜上所述，專業的課程體系分為兩方面，即綜合化系列的課程與專門化模塊課程。1.綜合化系列課程（1）機械制圖，具體包括原來機械制圖的內容，以及添加了計算機協助繪圖的內容。讓學生把制圖、尺寸標注以及公差標注結合在一起。（2）機械設計基礎，包括三部分，即工程力學、金屬材料和熱處理以及機械原理。這個課程重點是培育學生與機械工程有關的基礎知識與能力。（3）傳感器技術，具體包括三部分，即傳感器的類型、運用以及原理。（4）計算機應用技術，包括三個方面，即計算機的原理、編程以及資料的處理。（5）機電一體化系統設計，包括三部分，即商品設計的方式、系統的設計實例以及掌控的形式與策略。2.專門化模塊課程專門化模塊通常是依照設置的方向，融合本專業的發展情況和對人才需要的狀況，在畢業實習期間完成。此模塊完成的核心是，在就業之前進行相關培訓，為之后的工作打下較好的基礎，并且要明確實踐性和全面性。師資、設備符合條件的學校，在學校期間就應該完成這個模塊。在完成的過程中，應該把學生分為幾個專業的合作小組，學生可以隨意進入各個小組。各個合作組需要完成一個子課題。而子課題根據本質的不同能夠分為生產加工型、開發設計型以及生產綜合型這三方面。師資、設備不符合條件的學校，應該和企業合作，將專業化的模塊放入企業中來實行。使得老師和企業員工依照企業的狀況，共同完成模塊課程的開發和教學。

（二）實踐教學課時設置原則

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《機電一體化技術》是我校機械設計制造及其自動化專業的必修課程，它強調知識結構系統性和教學體系完整性的統一，使學生對機電一體化技術有較全面的認識，系統地掌握機電一體化系統各元部件的選擇、計算的基本理論和方法，初步具備機電一體化系統的設計能力。主要任務是使學生在機電一體化技術方面具有較廣泛的知識，了解機電一體化系統（產品）涉及的相關技術，重點掌握典型機電一體化系統構建、設計，使學生在今后的工作中具有綜合應用多學科知識的能力。所用教材是梁景凱主編的《機電一體化技術與系統》（機械工業出版社，2009年）[9]。先修課程主要包括電工學、機械原理、自動控制原理、微機原理、工業機器人等。電梯控制是《機電一體化技術》的重要內容，通過學習，使學生從應用角度出發熟悉常用控制電器的結構原理、用途、型號及選用方法，了解和掌握基本電氣控制系統的分析與設計方法。在此基礎上，學習可編程控制器(PLC)的基本原理，達到以下目的：具備對一般電氣控制線路獨立分析的能力；掌握PLC的基本原理；掌握某一系列PLC的邏輯指令、步進梯形指令、功能指令；了解編程器與編程軟件及其使用方法；掌握PLC的系統設計與調試。最終能綜合運用所學知識解決一定實際問題，為畢業后從事本專業范圍內的各項工作奠定基礎。針對我校機械設計制造及其自動化專業的2012級本科生，把項目教學法應用到《機電一體化技術》的教學中，為該方法的推廣應用作鋪墊。

1）項目的確立和設計項目教學法的開展，依賴于學生現有的專業理論掌握情況，是在學生掌握一定專業理論前提下的教學活動。項目教學法成敗的關鍵是設計一項合適的工作任務，即提出目標。項目目標不僅指向某種專業知識內容的掌握和應用，而且指向專業知識的綜合探究過程，指向學生的探究意識，學生可以通過各種不同的探究途徑，有不同的選擇，項目的確定要從現實條件和可行性兩方面加以選擇，項目設定難度和可操作性，要直接與學生現有知識層次關聯。項目不能設得太大，太大使學生難以完成，提不起興趣，項目的難易應循序漸進，教師的條件和學?？商峁┑挠布h境也是項目設定中必須考慮的因素。因此，在此環節應充分考慮以下幾個方面：（a）項目活動能否調用學生已有的知識?（b）項目活動如何幫助學生完成新知識的自主學習？（c）此項目能否讓學生感興趣？（d）如何讓學生之間加強溝通與合作學習？（e）如何讓學生把所學的知識與現實聯系起來？（f）項目完成后是否有助于增強學生的自信心？在學習“第5章電梯信號控制系統”的第3節“電梯的PLC控制”時，我們設計了這樣的任務：要求學生自己選用某一種類型的PLC，完成4層載客電梯的控制，主要任務包括：設計電氣控制原理圖；進行PLC選型及I/O分配；PLC控制程序的編寫；系統安裝、調試；繪制設計圖樣等，最終實現電梯開、關門控制電梯轎廂快、慢速升降點動控制；電梯樓層連續顯示；電梯內選、外呼信號操作指示的記憶與解除控制等具體功能。眾所周知，目前電梯控制系統主要有三種方式：繼電路控制系統、PLC控制系統、微機控制系統。繼電器控制系統由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點，目前已逐漸被淘汰。微機控制系統雖在智能控制方面有較強的功能，但也存在抗擾性差，系統設計復雜。而PLC控制系統由于運行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強，設計和調試周期較短等優點，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統中使用最多的控制方式，也廣泛用于傳統繼電器控制系統的技術改造。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言，編程方法的多樣性使編程簡單、應用面廣，操作靈活方便，監視和控制變量十分容易。現在PLC的功能越來越強大，品牌很多，特點各異，世界上著名的品牌有西門子、三菱、歐姆龍、施耐德等，這四大品牌各有所長，三菱FX2N系列執行速度快、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊；歐姆龍PLC功能完善，結構靈活不受環境的限制，傳輸質量高、速度快、帶寬穩定，成本低，適用面廣；西門子PLC在我國廣泛應用于冶金、化工、印刷生產線等領域，其中型機可對設備進行直接控制，具有較強的控制功能和較強的運算能力；法國施耐德PLC主要有Quantum、Compact、Mo－mentum等系列，其編程軟件是施耐德電氣自動化的核心產品，處理器的靈活性可以實現更高的性能。采用項目教學法，讓學生了解、熟悉PLC在電梯控制中的具體應用，這是在《機電一體化技術》課程中的一次全新嘗試，同學們既有濃厚的興趣，躍躍欲試，又感不知所措。

2）分組制訂計劃及自主學習項目確定后，接下來便是分組實施，以小組為單位，既體現合作性，又體現獨立性，分組時要注意學生的搭配。將基礎好、能力強的學生與基礎相對較差的學生組合在一起，這樣能保證任務及時地完成，利于優生對基礎較差的學生進行幫助。全班30人，被分成4個組，每個組選出1名組長負責本組的實施，各組爭先恐后地開始查資料、自學，甚至向其他老師咨詢，不亦樂乎。

3）實施計劃第1組選用日本三菱FX2N系列PLC，第2組選用日本歐姆龍CPM1A-V1系列，第3組選用德國西門子S7-200系列，第4組選用法國施耐德Momentum系列。明確任務后，各小組在組長的領導下，有條不紊地校電工電子實訓中心進行，先從電梯的控制原理入手，查資料、討論、試驗、再討論、再試驗。具體實施步驟如下：①元件選擇。在明確項目任務的情況下，根據控制要求，確定PLC的輸入輸出點數，畫出I/O分配圖。②程序設計。在程序設計思路上，采用順序控制設計法，即根據系統的工作過程繪出順序功能圖，再根據順序功能圖設計出梯形圖的方法。這是整個項目的難點，同時也是培養學生獨立思考、分析問題、解決問題、進行創造性思維的過程。③運行調試。在程序調試過程中，學生遇到了許多問題，在我們的啟發下，讓學生自己去分析發現錯誤原因，使他們在解決問題的過程中學習分析問題的方法和技巧，最終4個小組都完成了規定任務。

4）檢查、評估項目教學中，學習過程是人人主動參與的創造性實踐活動，注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程。在這個過程中，學生理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，培養分析問題和解決問題的能力及溝通合作等關鍵能力。它改變了傳統教學老師介紹知識聲嘶力竭，學生覺得枯燥無味，效率低下，死記硬背，難以將知識運用于實際的弊端。經過1周的團隊合作，4個組都完成了任務，都感到很欣慰。接下來讓學生進行自我評估，并講解、展示各自的成果。最后我們對各組進行點評，首先充分肯定了同學們的成績，點贊各組在實施過程中的靚點，指出這四種PLC各有自己的優勢，并將主要優勢列于表1中。總之，經過這樣一次嘗試，讓學生獲得了一定知識，而且激發了他們繼續探索的興趣，好象打開了一扇窗口。不僅各組完成了規定的任務，在老師的啟發下，學生自己又將這幾種PLC進行了比較。比如：三菱PLC與西門子PLC的編程理念不同，三菱PLC編程直觀易懂，學習起來會比較輕松，而西門子PLC指令比較抽象，學習難度較大，但指令較少，而三菱的指令較多，所以學習三菱和學習西門子的周期是一樣的；三菱的優勢還在于離散控制和運動控制，三菱的指令豐富，有專用的定位指令，控制伺服和步進容易實現，要實現某些復雜的動作控制也是三菱的強項，而西門子在這塊就較弱，沒有專用的指令，做伺服或步進定位控制也可以實現，但程序復雜，控制精度不高；過程控制與通信控制是西門子的強項，西門子的模擬量模塊價格便宜，程序簡單，而三菱的模擬量模塊價格昂貴，程序復雜，西門子做通信也容易，程序簡單，三菱在這塊功能較弱；假如某設備只要求控制動作，如機械手，可選擇三菱的PLC，某設備有伺服或步進要進行定位控制，也可選三菱的PLC；像中央空調，污水處理，溫度控制等這類有很多模擬量要處理的就要選西門子的PLC比較合適；若某設備在現場有很多儀表的數據要用通信進行采集，則選西門子的就比較明智，……。雖然所學的書本知識這一節已經結束了，但同學們的興趣和討論卻遠遠沒有停止。

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