A. 机电一体化技术的主要应用领域在哪些方面
机电一体化技术 即结合应用机械技术和电子技术于一体。
随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术，应用范围愈来愈广。
机电一体化技术具体包括以下内容：
（1） 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。
（2） 计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、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。
（3） 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。
（4） 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。
（5） 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。
（6） 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。
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B. 机电一体化技术都有哪些应用
机电一体化技术的应用：
一、可编程控制器的一般原理及组成
(一)概述
可编程控制器的起源可以追溯到20世纪60年代。美国通用汽车(GM)公司为了适应汽车型号不断更新的需要，提出希望有这样一种控制设备：
(1)它的继电控制系统设计周期短，接线简单，成本低。
(2)它能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学、操作方便。
(3)系统通用性强。
1969年美国DEC公司研制出第一台可编程控制器，用在GM公司生产线上获得成功。其后日本、德国等相继引入，可编程控制器迅速发展起来。但这一时期它主要用于顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，但实际上只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(ProgrammableLogicController)。
进入20世纪80年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，才使得可编程控制器有突飞猛进的发展。其功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，故称可编程控制器简称PC(ProgratamableController)。但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。
目前PLC功能日益增强，可进行模拟量控制、位置控制。特别是远程通信功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统(FMS)，使得PLC如虎添翼。无怪乎有人将PLC称为现代工业控制的三大支柱(即：PLC、机器人和CAD／CAM)之一。
目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具，加速了极点一体化的实现。
二、PLC的基本结构及工作原理
(一)PLC的基本结构
PLC生产厂家很多，产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同。PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入、输出接口电路等。其内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量一PLC一输出变量组成，外部的各种开信号、模拟信号、传感器检测的各种信号据均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量。由这些输出变量对外围设备进行各种控制。这里可以将PLC看作一个中间处理器或变换器，以将输入变量变换为输出变量。
下面具体介绍各部分作用。
1、CPU
CPU是中央处理器(CentreProcessingUnit)的英文缩写。它作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用，它主要完成以下功能：
(1)将输入信号送入PLC中存储起来。
(2)按存放的先后顺序取出用户指令，进行编译。
(3)完成用户指令规定的各种操作。
(4)将结果送到输出端。
(5)响应各种外围设备(如编程器、打印机等)的请求。
目前PLC中所用的CPU多为单片机，在高档机中现已采用16位甚至32位CPU，功能极强。
2、存储器
PLC内部存储器有两类：一类是RAM(即随机存取存储器)，可以随时由CPU对它进行读出、写入；另一类是ROM(即只读存储器)，CPU只能从中读取而不能写入。RAM主要用来存放各种暂存的数据、中间结果及用户正在调试的程序，ROM主要存放监控程序及用户已经调试好的程序，这些程序都事先烧在ROM芯片中，开机后便可运行其中程序。
3、输入、输出接口电路
它起着PLC和外围设备之间传递信息作用。为了保证PLC可靠工作，设计者在PLC的接口电路上采取了不少措施。这些接口电路有以下特点：
(1)输入采用光电耦合电路，可大大减少电磁干扰。
(2)输出也采用光电隔离并有三种方式，即继电器、晶体管和晶闸管。这使得PLC可以适合各种用户的不同要求。如低速、大功率负载一般采用继电器输出；高速大功率则采用晶闸管输出；高速小功率可以用晶体管输出等等。而且有些输出电路做成模块式，可插拔，更换起来十分方便。
除了上面介绍的几个主要部分外，PLC上还配有和各种外围设备的接口，均采用插座引出到外壳上，可配接编程器、打印机、录音机以及A／D、D／A、串行通信模块，可以十分方便地用电缆进行连接。
(二)PLC的工作原理
PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I／O扫描方式，有键按下或I／O动作，则转入相应的子程序，无键按下，则继续扫描。PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放。
PLC从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。若输入变量在扫描刷新周期发生变化，则本次扫描周期中输出变量相对应的输入产生了响应。反之，若输入变量刷新之后，输入变量才发生变化，则本次周期的输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期问输出才会产生响应。由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对于输入的响应速度要受到扫描周期的影响。扫描周期的长短主要取决于这几个因素：一是CPU执行指令的速度；二是每条指令占用的时间；三是指令条数的多少，即程序长短。
对于慢速控制系统，响应速度常常不是主要的，故这种工作方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力。因为干扰常是脉冲式的，短时的，而由于系统响应较慢，常常要几个扫描周期才响应一次，而多次扫描后，瞬间干扰所引起的误动作将会大大减少，故增强了抗干扰能力。
但对于时间要求交严格、响应速度要求较快的系统，这一问题就须慎重考虑。应对响应时间作出精确的计算，精心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽量减少扫描周期造成的响应延时等不良影响。
总之，采用循环扫描的工作方式，是PLC区别于微机和其他控制设备的最大特点。
(三)PLC的特点
PLC的特点可以大致归纳如下：
(1)抗干扰能力强和可靠性高。PLC的设计者采取了各种措施来提高可靠性，主要有这样几个方面：
①输入、输出均采用光电隔离，提高了抗干扰能力。
②主机的输入电源和输出电源均可相互独立，减少了电源间干扰。
③采用循环扫描工作方式。提高抗干扰能力。
④内部采用“监视器”电路，以保证CPU可靠地工作。
⑤采用密封防尘抗振的外壳封装及内部结构，可适应恶劣环境。
由于采取了这些措施，使得PLC有很强的抗干扰能力，实验证明一般可抗1kV、1μs的窄脉冲干扰。其平均无故障时间(MTBF)一般可达5～10万h。
(2)采用模块化组合式结构，使系统构成十分灵活，可根据需要任意组合，易于维修，易于实现分散式控制。
(3)编程语言简单易学，便于普及。PLC采用面向控制过程的编程语言，简单、直观，易学易记，没有微机基础的人也很容易学会，故适于在工矿企业中推广。
(4)可进行在线修改，柔性好。
(四)PLC的应用场合
PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车装卸、造纸、纺织、环保及娱乐等各行各业。它的应用大致可分为以下几种类型：
(1)采用开光逻辑控制。这是PLC最基本的应用范围。可用PLC取代传统继电控制，如机床电气、电机控制中心等，也可取代顺序控制，如高炉上料、电梯控制、货物存取、运输、检测等。总之，PLC可用于单机、多机群以及生产线的自动化控制。
(2)用于机械加工的数字控制。PLC和计算机数控(NCN)装置组合成一体，可以实现数值控制，组成数控机床。
(3)用于机器人控制，可用一台PLC实现3～6轴的机器人控制。
(4)用于闭环过程控制。现代大型PLC都配有PID字程序或PID模块，可实现单回路、多回路的调节控制。
(5)用于组成多极控制系统，实现工厂自动化网络。
(6)目前在我国铁路客车的自动控制和行车安全检测等得到广泛应用，是我国铁路客车装备和技术的发展方向。
C. 工业机械手臂主要应用哪些领域呢
机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业
D. 数控机械都有哪些应用范围
数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基地，是现代制造技术的核心，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。
数控机械的应用范围：
1、高速、精密数控车床，车削中心类及四轴以上联动的复合加工机床。主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。
2、高速、高精度数控铣镗床及高速、高精度立卧式加工中心。主要满足汽车发动机缸体缸盖及航天航空、高新技术等行业大型复杂结构支架、壳体、箱体、轻金属材料零件和精密零件加工需求。
3、重型、超重型数控机床类：数控落地铣镗床、重型数控龙门镗铣床和龙门加工中心、重型数控卧式车床及立式车床，数控重型滚齿机等，该类产品满足能源、航天航空、军工、舰船主机制造、重型机械制造、大型模具加工、汽轮机缸体等行业零件加工需求。
4、数控磨床类：数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，满足精密超精密加工需求。
5、数控电加工机床类：大型精密数控电火花成形机床、数控低速走丝电火花切割机床、精密小孔电加工机床等，主要满足大型和精密模具加工、精密零件加工、锥孔或异型孔加工及航天、航空等行业的特殊需求。
6、数控金属成形机床类（锻压设备）：数控高速精密板材冲压设备、激光切割复合机、数控强力旋压机等，主要满足汽车、摩托车、电子信息产业、家电等行业板金批量高效生产需求及汽车轮毂及军工行业各种薄壁、高强度、高精度回转型零件加工需求。
7、数控专用机床及生产线：柔性加工自动生产线（FMS/FMC）及各种专用数控机床，该类生产线是针对汽车、家电等行业加工缸体、缸盖、变速箱箱体等及多品种变批量壳体、箱体类零件加工需求。
E. 机械控制工程在哪些方面应用与分析
机械工程控制是研究控制论在机械工程中的应用科学。它是一门跨机械制造技术和控制理论的新型学科。随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制作为一门新的学科越来越为人们所重视。原因是它不仅能满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从总体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技发展和工业生产的实际需要。各种控制理论更是不断发展。 控制论强调：
1)所研究的对象是一个系统；
2)系统在不断地运动（经历动态历程、包括内部状态和外部行为）； 3)产生运动的条件是外因（外界的作用：输入、干扰）
4)产生运动的根据是内因（系统的固有特性） 控制有温度控制,生铁成分控制,厚度控制,张力控制,等等。 自动控制: 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（通称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 例.典型控制系统：数控机床、机车、船舶及飞机自动驾驶、导弹制导等。 所谓自动控制指的是在没有人直接参与的情况下，利用控制器自动调节和控制机器设备或生产过程的工作状态，使之保持不变或按预定的规律变化这样一种现象，叫做自动控制。
控制理论的应用
（1）在机械制造过程自动化方面 现代生产向机械制造过程的自动化提出了越来越多、越来越高的要求：一方面是所采用的生产设备与控制系统越来越复杂；另一方面是所要求的技术经济指标要求越来越高。这就必然导致“自动化”与“最优化”、“可靠性”的结合，从而使得机械制造过程的自动化技术从一般的自动机床、自动生产线发展到数控机床、多微计算机控制设备、柔性自动生产线、无人化车间乃至设计、制造、管理一体化的计算机集成制造系统CIMS。还可以预期，伴随着制造理论、计算机网络技术和智能技术以及管理科学的发展，还将发展到网络环境下的智能制造系统，包括网络化的制造系统的组织与控制，当然也包括智能机器人、智能机床，以及其中的智能控制，乃至于发展到全球化制造。
（2）在对加工过程的研究方面 现代生产一方面是生产效率越来越高，例如，高速切削、强力切削、高速空程等日益获得广泛应用；另一方面是加工质量特别是加工精度越来越高，0.1微米精度级、0.01微米精度级乃至纳米精度级的相继出现，使得加工过程中的“动态效应”不容忽视。这就要求把加工过程如实地作为一个动态系统加以研究。
（3）在产品与设备的设计方面 同上述两点密切相关，正在突破而且还在不断突破以往的经验设计、试凑设计、类比设计的束缚，在充分考虑产品与设备的动态特性的条件下，密切结合其工作过程，探索建立它们的数学模型，采用计算机及其网络进行优化设计，甚至采用人机交互对话的亦即人机信息相互反馈的人工智能专家系统进行设计。
（4）在动态过程或参数的测试方面 以往的测量一般是建立在静止基础上的，而现在以控制理论作为基础与信息技术作为手段的动态测试技术发展十分迅速。动态误差、动态位移、振动、噪声、动态力与动态温度等动态物理量的测量，从基本概念、测试方法、测试手段到测试数据的处理方法无不同控制论息息相关。 总之，控制理论、计算机技术，尤其是信息技术，同机械制造技术的结合，将促使机械制造领域中的构思、研究、试验、设计、制造、诊断、监控、维修、组织、销售、服务、回收、管理等各方面发生巨大的乃至根本性的变化，目前的这种变化还只是开始不久而已。