A. 機電一體化技術的主要應用領域在哪些方面
機電一體化技術 即結合應用機械技術和電子技術於一體。
隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、感測檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術，應用范圍愈來愈廣。
機電一體化技術具體包括以下內容：
（1） 機械技術 機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在於如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統製造過程中，經典的機械理論與工藝應藉助於計算機輔助技術，同時採用人工智慧與專家系統等，形成新一代的機械製造技術。
（2） 計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智慧技術、專家系統技術、神經網路技術均屬於計算機信息處理技術。
（3） 系統技術
系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，介面技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。
（4） 自動控制技術
其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計後的系統模擬，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
（5） 感測檢測技術
感測檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。現代工程要求感測器能快速、精確地獲取信息並能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。
（6） 伺服傳動技術 包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
培養掌握機械自動化技術、設備維護和調試、具備專業繼續提升能力，服務於生產第一線的技術應用型人才。
主幹課程：機械制圖與CAD、機械設計基礎、液壓與氣動、機械製造技術、數控機床編程與操作、電工與電子技術、可編程式控制制器、機床電氣控制、機電一體化系統設計、設備安裝與維修
B. 機電一體化技術都有哪些應用
機電一體化技術的應用：
一、可編程式控制制器的一般原理及組成
(一)概述
可編程式控制制器的起源可以追溯到20世紀60年代。美國通用汽車(GM)公司為了適應汽車型號不斷更新的需要，提出希望有這樣一種控制設備：
(1)它的繼電控制系統設計周期短，接線簡單，成本低。
(2)它能把計算機的許多功能和繼電控制系統結合起來，但編程又比計算機簡單易學、操作方便。
(3)系統通用性強。
1969年美國DEC公司研製出第一台可編程式控制制器，用在GM公司生產線上獲得成功。其後日本、德國等相繼引入，可編程式控制制器迅速發展起來。但這一時期它主要用於順序控制，雖然也採用了計算機的設計思想，但實際上只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(ProgrammableLogicController)。
進入20世紀80年代，隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展，才使得可編程式控制制器有突飛猛進的發展。其功能已遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，故稱可編程式控制制器簡稱PC(ProgratamableController)。但由於PC容易和個人計算機(PersonalComputer)混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程式控制制器的縮寫。
目前PLC功能日益增強，可進行模擬量控制、位置控制。特別是遠程通信功能的實現，易於實現柔性加工和製造系統(FMS)，使得PLC如虎添翼。無怪乎有人將PLC稱為現代工業控制的三大支柱(即：PLC、機器人和CAD／CAM)之一。
目前PLC已廣泛應用於冶金、礦業、機械、輕工等領域，為工業自動化提供了有力的工具，加速了極點一體化的實現。
二、PLC的基本結構及工作原理
(一)PLC的基本結構
PLC生產廠家很多，產品結構也各不相同，但其基本組成部分大致相同。PLC採用了典型的計算機結構，主要包括CPU、RAM、ROM和輸入、輸出介面電路等。其內部採用匯流排結構，進行數據和指令的傳輸。如果把PLC看作一個系統，該系統由輸入變數一PLC一輸出變數組成，外部的各種開信號、模擬信號、感測器檢測的各種信號據均作為PLC的輸入變數，它們經PLC外部輸入到內部寄存器中，經PLC內部邏輯運算或其他各種運算、處理後送到輸出端子，它們是PLC的輸出變數。由這些輸出變數對外圍設備進行各種控制。這里可以將PLC看作一個中間處理器或變換器，以將輸入變數變換為輸出變數。
下面具體介紹各部分作用。
1、CPU
CPU是中央處理器(CentreProcessingUnit)的英文縮寫。它作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用，它主要完成以下功能：
(1)將輸入信號送入PLC中存儲起來。
(2)按存放的先後順序取出用戶指令，進行編譯。
(3)完成用戶指令規定的各種操作。
(4)將結果送到輸出端。
(5)響應各種外圍設備(如編程器、列印機等)的請求。
目前PLC中所用的CPU多為單片機，在高檔機中現已採用16位甚至32位CPU，功能極強。
2、存儲器
PLC內部存儲器有兩類：一類是RAM(即隨機存取存儲器)，可以隨時由CPU對它進行讀出、寫入；另一類是ROM(即只讀存儲器)，CPU只能從中讀取而不能寫入。RAM主要用來存放各種暫存的數據、中間結果及用戶正在調試的程序，ROM主要存放監控程序及用戶已經調試好的程序，這些程序都事先燒在ROM晶元中，開機後便可運行其中程序。
3、輸入、輸出介面電路
它起著PLC和外圍設備之間傳遞信息作用。為了保證PLC可靠工作，設計者在PLC的介面電路上採取了不少措施。這些介面電路有以下特點：
(1)輸入採用光電耦合電路，可大大減少電磁干擾。
(2)輸出也採用光電隔離並有三種方式，即繼電器、晶體管和晶閘管。這使得PLC可以適合各種用戶的不同要求。如低速、大功率負載一般採用繼電器輸出；高速大功率則採用晶閘管輸出；高速小功率可以用晶體管輸出等等。而且有些輸出電路做成模塊式，可插拔，更換起來十分方便。
除了上面介紹的幾個主要部分外，PLC上還配有和各種外圍設備的介面，均採用插座引出到外殼上，可配接編程器、列印機、錄音機以及A／D、D／A、串列通信模塊，可以十分方便地用電纜進行連接。
(二)PLC的工作原理
PLC雖具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般採用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I／O掃描方式，有鍵按下或I／O動作，則轉入相應的子程序，無鍵按下，則繼續掃描。PLC則採用循環掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先後順序存放。
PLC從第一條指令開始執行程序，直至遇到結束符後又返回第一條。如此周而復始不斷循環。每一個循環稱為一個掃描周期。若輸入變數在掃描刷新周期發生變化，則本次掃描周期中輸出變數相對應的輸入產生了響應。反之，若輸入變數刷新之後，輸入變數才發生變化，則本次周期的輸出不變，即不響應，而要到下一次掃描期問輸出才會產生響應。由於PLC採用循環掃描的工作方式，所以它的輸出對於輸入的響應速度要受到掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決於這幾個因素：一是CPU執行指令的速度；二是每條指令佔用的時間；三是指令條數的多少，即程序長短。
對於慢速控制系統，響應速度常常不是主要的，故這種工作方式不但沒有壞處反而可以增強系統抗干擾能力。因為干擾常是脈沖式的，短時的，而由於系統響應較慢，常常要幾個掃描周期才響應一次，而多次掃描後，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增強了抗干擾能力。
但對於時間要求交嚴格、響應速度要求較快的系統，這一問題就須慎重考慮。應對響應時間作出精確的計算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡量減少掃描周期造成的響應延時等不良影響。
總之，採用循環掃描的工作方式，是PLC區別於微機和其他控制設備的最大特點。
(三)PLC的特點
PLC的特點可以大致歸納如下：
(1)抗干擾能力強和可靠性高。PLC的設計者採取了各種措施來提高可靠性，主要有這樣幾個方面：
①輸入、輸出均採用光電隔離，提高了抗干擾能力。
②主機的輸入電源和輸出電源均可相互獨立，減少了電源間干擾。
③採用循環掃描工作方式。提高抗干擾能力。
④內部採用「監視器」電路，以保證CPU可靠地工作。
⑤採用密封防塵抗振的外殼封裝及內部結構，可適應惡劣環境。
由於採取了這些措施，使得PLC有很強的抗干擾能力，實驗證明一般可抗1kV、1μs的窄脈沖干擾。其平均無故障時間(MTBF)一般可達5～10萬h。
(2)採用模塊化組合式結構，使系統構成十分靈活，可根據需要任意組合，易於維修，易於實現分散式控制。
(3)編程語言簡單易學，便於普及。PLC採用面向控制過程的編程語言，簡單、直觀，易學易記，沒有微機基礎的人也很容易學會，故適於在工礦企業中推廣。
(4)可進行在線修改，柔性好。
(四)PLC的應用場合
PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械製造、汽車裝卸、造紙、紡織、環保及娛樂等各行各業。它的應用大致可分為以下幾種類型：
(1)採用開光邏輯控制。這是PLC最基本的應用范圍。可用PLC取代傳統繼電控制，如機床電氣、電機控制中心等，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運輸、檢測等。總之，PLC可用於單機、多機群以及生產線的自動化控制。
(2)用於機械加工的數字控制。PLC和計算機數控(NCN)裝置組合成一體，可以實現數值控制，組成數控機床。
(3)用於機器人控制，可用一台PLC實現3～6軸的機器人控制。
(4)用於閉環過程式控制制。現代大型PLC都配有PID字程序或PID模塊，可實現單迴路、多迴路的調節控制。
(5)用於組成多極控制系統，實現工廠自動化網路。
(6)目前在我國鐵路客車的自動控制和行車安全檢測等得到廣泛應用，是我國鐵路客車裝備和技術的發展方向。
C. 工業機械手臂主要應用哪些領域呢
機械手臂是機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在工業製造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體製造以及太空探索等領域都能見到它的身影。盡管它們的形態各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業
D. 數控機械都有哪些應用范圍
數控技術是製造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基地，是現代製造技術的核心，是提高製造業的產品質量和勞動生產率必不可少的重要手段。
數控機械的應用范圍：
1、高速、精密數控車床，車削中心類及四軸以上聯動的復合加工機床。主要滿足航天、航空、儀器、儀表、電子信息和生物工程等產業的需要。
2、高速、高精度數控銑鏜床及高速、高精度立卧式加工中心。主要滿足汽車發動機缸體缸蓋及航天航空、高新技術等行業大型復雜結構支架、殼體、箱體、輕金屬材料零件和精密零件加工需求。
3、重型、超重型數控機床類：數控落地銑鏜床、重型數控龍門鏜銑床和龍門加工中心、重型數控卧式車床及立式車床，數控重型滾齒機等，該類產品滿足能源、航天航空、軍工、艦船主機製造、重型機械製造、大型模具加工、汽輪機缸體等行業零件加工需求。
4、數控磨床類：數控超精密磨床、高速高精度曲軸磨床和凸輪軸磨床、各類高精高速專用磨床等，滿足精密超精密加工需求。
5、數控電加工機床類：大型精密數控電火花成形機床、數控低速走絲電火花切割機床、精密小孔電加工機床等，主要滿足大型和精密模具加工、精密零件加工、錐孔或異型孔加工及航天、航空等行業的特殊需求。
6、數控金屬成形機床類（鍛壓設備）：數控高速精密板材沖壓設備、激光切割復合機、數控強力旋壓機等，主要滿足汽車、摩托車、電子信息產業、家電等行業板金批量高效生產需求及汽車輪轂及軍工行業各種薄壁、高強度、高精度回轉型零件加工需求。
7、數控專用機床及生產線：柔性加工自動生產線（FMS/FMC）及各種專用數控機床，該類生產線是針對汽車、家電等行業加工缸體、缸蓋、變速箱箱體等及多品種變批量殼體、箱體類零件加工需求。
E. 機械控制工程在哪些方面應用與分析
機械工程式控制制是研究控制論在機械工程中的應用科學。它是一門跨機械製造技術和控制理論的新型學科。隨著工業生產和科學技術的不斷向前發展，機械工程式控制製作為一門新的學科越來越為人們所重視。原因是它不僅能滿足今天自動化技術高度發展的需要，同時也與信息科學和系統科學緊密相關，更重要的是它提供了辯證的系統分析方法，即不但從局部，而且從總體上認識和分析機械繫統，改進和完善機械繫統，以滿足科技發展和工業生產的實際需要。各種控制理論更是不斷發展。 控制論強調：
1)所研究的對象是一個系統；
2)系統在不斷地運動（經歷動態歷程、包括內部狀態和外部行為）； 3)產生運動的條件是外因（外界的作用：輸入、干擾）
4)產生運動的根據是內因（系統的固有特性） 控制有溫度控制,生鐵成分控制,厚度控制,張力控制,等等。 自動控制: 在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱為控制裝置或控制器），使機器、設備或生產過程（通稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控量）自動地按照預定的規律運行。 例.典型控制系統：數控機床、機車、船舶及飛機自動駕駛、導彈制導等。 所謂自動控制指的是在沒有人直接參與的情況下，利用控制器自動調節和控制機器設備或生產過程的工作狀態，使之保持不變或按預定的規律變化這樣一種現象，叫做自動控制。
控制理論的應用
（1）在機械製造過程自動化方面 現代生產向機械製造過程的自動化提出了越來越多、越來越高的要求：一方面是所採用的生產設備與控制系統越來越復雜；另一方面是所要求的技術經濟指標要求越來越高。這就必然導致「自動化」與「最優化」、「可靠性」的結合，從而使得機械製造過程的自動化技術從一般的自動機床、自動生產線發展到數控機床、多微計算機控制設備、柔性自動生產線、無人化車間乃至設計、製造、管理一體化的計算機集成製造系統CIMS。還可以預期，伴隨著製造理論、計算機網路技術和智能技術以及管理科學的發展，還將發展到網路環境下的智能製造系統，包括網路化的製造系統的組織與控制，當然也包括智能機器人、智能機床，以及其中的智能控制，乃至於發展到全球化製造。
（2）在對加工過程的研究方面 現代生產一方面是生產效率越來越高，例如，高速切削、強力切削、高速空程等日益獲得廣泛應用；另一方面是加工質量特別是加工精度越來越高，0.1微米精度級、0.01微米精度級乃至納米精度級的相繼出現，使得加工過程中的「動態效應」不容忽視。這就要求把加工過程如實地作為一個動態系統加以研究。
（3）在產品與設備的設計方面 同上述兩點密切相關，正在突破而且還在不斷突破以往的經驗設計、試湊設計、類比設計的束縛，在充分考慮產品與設備的動態特性的條件下，密切結合其工作過程，探索建立它們的數學模型，採用計算機及其網路進行優化設計，甚至採用人機交互對話的亦即人機信息相互反饋的人工智慧專家系統進行設計。
（4）在動態過程或參數的測試方面 以往的測量一般是建立在靜止基礎上的，而現在以控制理論作為基礎與信息技術作為手段的動態測試技術發展十分迅速。動態誤差、動態位移、振動、雜訊、動態力與動態溫度等動態物理量的測量，從基本概念、測試方法、測試手段到測試數據的處理方法無不同控制論息息相關。 總之，控制理論、計算機技術，尤其是信息技術，同機械製造技術的結合，將促使機械製造領域中的構思、研究、試驗、設計、製造、診斷、監控、維修、組織、銷售、服務、回收、管理等各方面發生巨大的乃至根本性的變化，目前的這種變化還只是開始不久而已。