機電一體化應用范文

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關鍵詞：機電一體化；信息技術；數控機床

機電一體化就是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機的結合，并應用到實際中去的綜合技術。隨著科學技術的飛速發展，現代化的自動生產設備可以說都是機電一體化的設備。

機電一體化也稱為機械電子學，是由英文單詞Mechanics（機械學）的詞頭和Electronics（電子學）的詞尾組合而成的新詞，即Mechatronics。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化的概念被世界各國所承認和應用。隨著電子技術和信息技術的迅猛發展，機電一體化技術也獲得了高速發展，并對現代工業的生產產生了重要影響。

1 機電一體化的含義

在人類漫長的發展歷史中，有一種“看不見的思想”推動著技術的進步和發展，而這種“看不見的思想”就是人們追求的“精益求精”的思想，也正是這種思想使人們創造了一個又一個技術奇跡，也正是“精益求精”的思想迫使人們去提高工作效率，從而創造了機電一體化技術。

機電一體化在國外被稱為“Mechatronics”，這個詞是由英文單詞Mechanics（機械學）的詞頭和Electronics（電子學）的詞尾組合而成的新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。隨著科學技術的發展，這一技術已經得到包括我國在內的世界各國的承認和應用，我國的工程人員將這一名稱譯為“機電一體化技術”，機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。

2 機電一體化技術的發展歷史

機電一體化技術的發展歷程，大致可以分為三個階段。

20世紀60年代以前是第一階段，這一階段是機電一體化的初創階段，也就是電子技術開始在機械行業中得到廣泛應用，因此，可以稱其為“萌芽階段”。在這一時期，電子技術研究的初步成果開始被人們用來完善機械產品的相關性能。尤其是第二次世界大戰的爆發，更是刺激了機械產品與電子技術的結合，出現了一些機械性能相當優良的軍事用途的機電產品。戰后，這些軍事用途的機電產品轉為民用，對經濟的恢復和技術的進步起到了積極的促進作用。

20世紀70年代到80年代是第二階段，這一階段機電一體化獲得了蓬勃發展，因此，可以稱其為“蓬勃發展階段”。在這一時期，人們已經開始主動地去利用電子技術、通信技術和控制技術，也就是人們常講的3C（Compute、Control、Communication Techology，簡稱3C）技術的發展成果來研究新的機電一體化產品。

20世紀90年代至今，是機電一體化技術發展的第三階段，這一階段智能化技術在機電一體化技術中得到了良好的應用，因此，這一階段可以稱其為“智能化階段”。這一時期，由于人工智能技術、網絡技術和光纖技術等的發展，為機電一體化帶來了巨大的發展空間。而目前，隨著機械技術與激光-微電子等技術的結合，光機電一體化技術將會成為機電一體化技術未來發展的重要方向。光機電一體化技術包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有豐富的功能和很高附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術。隨著機電一體化技術在各行各業的廣泛應用，光機電一體化技術將會獲得巨大的發展空間。

3 機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合， 它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。[1]21世紀，隨著科學技術和人們的環保意識的提升，機電一體化的發展趨勢主要是智能化、數字化、網絡化、微型化及綠色化。

3.1 智能化

智能化是21世紀機電一體化發展的重要趨勢。隨著計算機技術、信息技術、電子技術的飛速發展，機電一體化的智能化在工業中得到了廣泛的應用，機器人就是機電一體化的重要體現。機器人就是通過計算機技術、電子技術、傳感器技術等自動執行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。機器人的主要任務就是協助或代替人類的工作，尤其是一些危險場合，如高電壓環境、核電站等，都需要機器人來完成人類不適宜的工作。隨著機器人性能的提高，在工業、醫學、農業、建筑業甚至軍事等領域，機器人都有著非常重要的用途。

3.2 數字化

數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這是數字化的基本過程。21世紀是信息時代，信息的數字化越來越受到人們的重視。隨著計算機技術的發展，奠定了機電產品數字化的基礎，也為數字化設計和制造提供了重要手段，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具有高可靠性、易操作性、可維護性以及自診斷能力等。

3.3 網絡化

網絡化就是指利用通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機及各類電子終端設備互聯起來，按照一定的網絡協議相互通信，以達到所有用戶都可以共享軟件、硬件和數據資源的目的。20世紀90年代中期，網絡技術得到了迅猛發展，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息，給世界帶來了巨大的變革，也給機電一體化的發展帶來了重大影響，如可以通過網絡對機電一體化的設備進行遠程控制。機電一體化的產品很多，我們以數控機床為例來說明。

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

3.4 微型化

近年來，作為機電一體化技術的重要分支的微機電系統，得到了迅猛發展。微機電系統是微電路和微機械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米級，自八十年代中后期崛起以來發展極其迅速，被認為是繼微電子之后又一個對國民經濟和軍事具有重大影響的技術領域，將成為21世紀新的國民經濟增長點和提高軍事能力的重要技術途徑。

由于微機電系統具有體積小、重量輕、能耗低、耐用性好、價格低廉、性能穩定等優點，在生物醫學、航空航天、工業、農業乃至國防等領域等有著廣闊的應用前景。雖然目前技術上還存在一定困難，但取得技術上的重大突破已經為期不遠。

3.5 多樣化

未來的機電一體化裝置將會越來越強化其與生命機體的相似性，它高度依賴于信息，具有相當高的智能，能夠學習和積累經驗，有靈活適應環境的能力，并能根據需要和具體條件進行決策、指揮并完成某些任務。[2]這些在技術上雖然有一定難度，但其部分功能已經得以實現。人們正在研究如何用機電一體化技術取代人體的大部分器官，如人造假肢，過去只是外表和真肢相似的機械化裝置，而目前，已經研究出可以和身體器官相連的裝置，這種假臂的手非常靈活，甚至可以操作樂器等。

3.6 綠色化

綠色設計就是指充分利用資源來獲得綠色產品的設計。在漫長的人類發展史中，工業設計為人類創造了現代生活方式和生活環境，與此同時，也加速了資源、能源的消耗，并對地球的生態平衡造成了嚴重破壞。但地球上的一次性資源、能源畢竟有限，隨著世界人口的日益增多和人們對物質生活越來越高的要求，這種高投入高輸出發展模式能否持續下去、還能持續多久，已成為國際社會的重點研究課題。[3]鑒于此，綠色設計也就成了機電一體化發展的重要方向。綠色設計反映了人們對于現代科技文化所引起的環境及生態破壞的反思，要求世界各國要合理的利用資源，轉變傳統粗放式的發展模式，采用以資源、能源高效利用為特色的集約型發展模式，是實現可持續發展的重要途徑。

4 機電一體化的重要應用

機電一體化技術自問世以來獲得了迅猛發展，推動了機械工業的良好發展，新產品層出不窮。無論是軍事還是經濟，亦或是生產、生活，機電一體化都在時刻推動著社會的發展。

4.1 數控機床

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數和輔助運動等。數控裝置是數控機床的核心?，F代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。伺服系統是數控機床的重要組成部分，用于實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理后，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、裝置，回轉工作臺和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

4.2 工業機器人

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是工業物流自動化中的重要裝置之一，是當今世界新技術革命的一個重要標志。[4]工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。20世紀40年代中后期，機器人的研究與發明得到了更多人的關心與關注。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手。1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。1959年UNIMATION公司的第一臺工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。UNIMATION的VAL（very advantage language）語言也成為機器人領域最早的編程語言在各大學及科研機構中傳播，這也是各個機器人品牌的最基本范本。

5 結束語

機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。應當指出，機電一體化是機械理論與計算機和網絡等信息理論的結合，是機械設計理論的發展，而不是取代。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻

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關鍵詞：煤礦；應用與管理；機電一體化技術

一、煤礦機電一體化技術的應用分析

1、煤礦安全監控工作體系分析這一工作環節主要是通過引入機電一體化技術提高工作效率，真正的提升安全監督與控制的工作，煤礦安全監控管理工作一體化目標的實現離不開信息化管理技術的應用、計算機技術的應用、機械自動控制系統的應用。筆者結合自身在煤礦企業工作的實踐情況進行分析，由于科學技術的發展煤礦機電一體化技術在企業也得到了相應的推廣，在安全管理中我們通過局域網的網絡平臺對礦井下作業情況進行安全方面的實時監控。除此以外還可以對煤礦的設備使用做到及時的監督與管理，這樣不但提高了煤礦機械設備的使用壽命，還能保證安全生產，從而提高煤礦生產現場安全監控管理水平。2、煤礦運輸提升設備的角度分析這一工作環節主要的工作重點是將帶式運輸的關鍵設備與機電一體化進行結合，這樣的結合能夠滿足長距離、大規模的運輸，有效的提升煤礦企業自動化水平。我們通過計算機的控制系統利用機電一體化的軟啟動模式將運輸設備的慣性載荷處理方法進一步提升。在煤礦工作的現場，設備的工作面中軸承部位經常會出現跑偏及倒轉的問題，這時候我們利用機電一體化的方式做到及時的監控與合理的評估，并結合下一階段煤礦運輸對設備功能的要求進行設備提升，將設備的操作與控制通過機電一體化技術實現自動化發展，提高煤礦企業的工作效率。3、煤礦采煤設備提升的角度分析這一工作環節需要結合有關的實際工作情況進行研究，在采煤設備現場運行的下滑過程中，利用機電一體化技術的應用使設備的制動能效得以發揮，對大傾角煤層下的采煤設備是具有一定價值的。在作業的采煤現在，由于機電一體化技術的干預，有效的提高了采煤設備的安全運行，即使遇到惡劣的采煤環境，設備的運行也能安全。機電一體化技術的應用能夠對采煤過程中各類參數進行調整和優化，提高采煤結構體系，降低體積量水平，鞏固動態屬性，通過計算機技術實現采煤設備運行全程控制。

二、機電一體化技術在煤礦作業中的應用

1、機電一體化技術在提升機中的應用礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備。內裝式提升機在結構上將滾筒和驅動合二為一，簡化了機械結構。全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化。2、機電一體化技術在采煤機中的應用電牽引采煤機的使用，電牽引采煤機與液壓牽引相比具有良好的牽引性，在采煤機前進的時提供牽引力克服阻力移動，在采煤機下滑時進行發電制動。電牽引采煤機可用于大傾角煤層，牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，所以電牽引采煤機可用在大傾角的煤層。電牽引和液壓牽引不同，電牽引采煤機工作可靠，反應靈敏，動態特性好，使用壽命長，發生的故障少，降低了維修工作量。

三、煤礦機電一體化技術的管理分析

當前煤礦機電一體化技術的應用在管理方面有很多問題需要解決，我們需要結合煤礦的實際作業情況，建立適合的應管理方案，從而保證作業現場的管理優質。1、煤礦機電一體化技術管理的問題分析煤礦機電的管理部門的管理作用沒有得到有效的發揮，雖然地方煤礦企業都設置了機電管理部門，但是主要的職能是機電管理與生產。1）機電管理部門的相關人員沒有充分發揮管理作用，只將工作精力放在生產上。一些煤礦企業的領導只看重生產忽視管理的重要性，將機電的管理人員大大的縮減，嚴重的造成機電管理人員缺乏，技術手段落后，對于機電系統的組織建設不及時導致機電管理網絡經常發生中斷的情況，逐漸的淡化機電職能管理作用。2）機電隊伍的整體技術水平低下，聘用技術基礎差、文化較低的人員擔任煤礦機電管理工作，對于煤礦機電管理對于沒有進行系統設備管理理論和企業管理理論的學習就上崗就業，導致機電管理主要是憑經驗進行管理的。很多煤礦企業的機電職工都沒有接受過專業的培訓，以至于理論知識缺乏的同時技術水平也不足，在實際的實踐工作中經常出現違章作業。導致煤礦機電設備故障頻發，甚至出現嚴重的安全事故。3）設備安全設施、保護裝置不全，導致設備的安全隱患較多。提升系統缺少緩沖裝置和托罐裝置，對于電控系統、制動系統缺乏保護措施。井筒裝備出現了嚴重的銹蝕情況。有的礦井為了大力的提高生產，主副井2小時的停產檢修時間都不能得到有效的保證，對于絞車的負荷能力超過實際設計的能力。還有一些電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥根本不能進行定期的檢測和校驗。在井下的電氣設備也不進行定期的試驗，使用非阻燃的電纜、輸送帶，造成井下的電氣設備失爆情況屢見不鮮。井下電氣都沒有使用過流保護、漏電保護等等，這些都是煤礦機電管理部門需要注意的安全隱患。2、煤礦機電管理主要的實施方法1）我們在設計機電管理制度的時候需要結合煤礦工作現場的實際情況，構建完整管理制度與規范，還要根據工作現場機電設備的投入，制定科學的機電工作方案，實現故障及時監測、診斷、預警系統的使用。2）對于煤礦機電管理人員，我們首先要對機電一體化技術的應用的工作人員進行系統的培訓培，管理期間對各種違章行為進行正確及時的處理，還要總結各種機電設備常見故障排查表，對出現機電事故的設備進行追查與跟蹤，定期評估煤礦工作機電一體化技術的應用情況，并制定完善的改進措施。3）制定機電一體化技術及相關設備的綜合管理控制制度，加強煤礦機電技術管理人員的培訓，從而發揮機電一體化技術的真正價值。

四、結語

隨著科學技術的發展，煤礦機電一體化技術是煤礦企業信息化進步的重要支撐，是礦山實現綜合自動化的基礎，機電一體化技術在煤礦工作生產作業中具有相當重要的意義。煤礦機電一體化技術的應用能有效的提升運輸設備的工作效率，針對在煤礦機電一體化技術管理我們需要從多個角度入手，將煤礦機電一體化技術管理工作進行合理的優化，進一步發揮實踐效益。

參考文獻:

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【關鍵詞】機械化工程施工；施工機械；成本管理；成本控制

1.引言

機電一體化是集機械技術、微電子技術、光學技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、接口技術、軟件編程技術等多學科的交叉綜合，具有技術、經濟及社會效益[1]。隨著現代科學技術的發展，機電一體化在煤礦系統的應用，在很大程度上降低了煤礦生產的勞動強度，改善了煤礦工作環境和安全系數，提高了煤礦系統的勞動生產率，對我國煤炭行業的發展有著積極的促進作用。

2.煤礦機電一體化技術的發展狀況

我國煤礦機電一體化技術始于建國初期，電子科技的初步發展使得把電子技術和原有的機械水平結合成為了可能，一定程度上提高了機械水平，但是由于計算機技術的限制，機電一體化并沒有蓬勃發展起來。20世紀70年代初，在“九五”期間發生了跳躍式變化，由于計算機技術的普遍應用，機電一體化程度加深；我國不僅引進了很多當時國際先進的機電一體化產品，并且研制成功了許多具有自主知識產權的產品并得到廣泛應用[2]。近年來隨著煤礦行業的不斷發展，煤礦生產水平也在不斷的提高，機電工程的控制水平也要隨著行業的發展而得以提高，從而也加快了機電一體化技術的發展?，F代科學技術的發展，機電一體化更加具有先進性，尤其是21世紀以來，智能技術的開發與利用對機電一體化起到了極大的作用，并且應用到煤礦系統中。

在煤礦的井下，智能設備已被應用，例如井下智能機器人、智能化作業設備等，這些都是機電技術所提供的機械設備，但我國井下機電設備的能力不高，可靠性和檢測智能控制水平也不能達到高標準，這樣會影響到工作的安全生產。就我國目前的情況來說，煤礦機電一體化取得了很大的突破，這在很多方面都得到了提現，以MGD150NW采煤機的應用為例，它不僅大大提高了產量，還增加了安全性；綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設備的安全性；鋼絲繩損耗定量檢測系統，充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形；此外還有很多其他技術的應用也充分體現了我國煤礦機電一體化的進程，例如提升機交流電控系統、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。雖然現在我國煤礦一體化已經有了明顯的成就，但是和西方發達國家相比還存在著明顯的差距，整體技術水平和具體的機械設備都明顯落后，以SL500系列采煤機為例，這種智能的自動化技術在我國還沒有廣泛的流行。

3.煤礦機電一體化技術的應用

煤炭的生產過程主要包括“掘進、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統。機電一體化產品在這幾大系統中都有著廣泛的應用，極大的提高了煤礦的生產效率和安全系數，改善了工人的工作環境。節約了大量的成本及生產資料。

3.1 機電一體化技術在采掘過程的應用

3.1.1 掘進機

掘進是煤礦開采的基礎工作，因此，掘進的效率直接影響了采煤的效率。機電一體化在掘進中的應用就成為了一種必然?，F階段，大部分的煤礦業中都普遍采用掘進機這一機械技術，我國已開發出20多種型號的掘進機，形成了一系列產品。掘進機機電一體化技術的應用主要體現在三個方面：

（1）負載反饋調速技術；（2）掘進機行走調速技術；（3）離機遙控技術和工況監測及故障診斷技術[3]。這三種技術在掘進機中的高水平應用，將是掘進機機電一體化技術的研發重點，以更好的提高掘進速度，進而提高煤礦系統的生產效率。

3.1.2 采煤機

煤礦業實際生產過程中，最為重要的一個機械產品就是采煤機，它的生產效率如何，不僅會關乎到煤礦業的產量，而且還會直接的影響到企業的經濟效益。電牽引采煤機是機電一體化在煤礦中的典型應用。比如，遼源煤礦機械廠所生產的MG D150NW型采煤機，按照西安煤業公司的采掘條件以及具體儲量進行設計，實際應用過程中取得了較好的效果，這對于西安煤業公司的采掘速度及產量的提高具有積極的促進作用。電牽引采煤機與傳統的液壓牽引式采煤機相比，具有以下優點：良好的動能、牽引特性；操作方便、適用性強等特點，可應用于緩傾斜煤層，大傾角煤層，其運行可靠并且使用壽命長、反映靈敏、結構簡單和效率高。電牽引采煤機是目前煤礦行業普遍使用的設備之一，降低了煤礦開采人員的工作難度，提升了整個生產流水線的運行效率，大大提高了出煤率。

3.2 機電一體化技術在運輸過程的應用

3.2.1 帶式輸送機

帶式輸送機廣泛應用于工業領域，在煤礦系統中主要是普通型皮帶，一般制成100m-200m左右?，F在，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化。帶式輸送機屬于高效連續運輸設備，輸送距離長、運量大、連續輸送且運行可靠。機電一體化技術在帶式輸送機中的應用主要是采用CST可控軟啟動裝置。CST對啟動階段和緩沖階段的加速度進行控制，減小甚至消除膠帶的張力；另外，CST還可以在空載狀態下啟動，避免沖擊電流的危害PLC控制液壓系統是實現CST系統的關鍵。這種啟動形式，保證了帶式輸送機的高校運行。以趙樓煤礦為例，主煤流帶式輸送機布置四臺710W電機，配套使用四臺750KS型CST軟啟動裝置[4]。

3.2.2 提升機

提升機是煤礦系統主要耗能設備之一，耗電量大，原始的TKD系統耗能大穩定性差。隨著機電一體化進程，數字化控制系統已經應用于現在的提升機中。數字化控制系統可以有效避免沖擊、失控等現象的發生，提高安全系數；在節能方面也有良好的表現?，F在這套系統已在國內很多中小型煤礦系統，改善了煤礦提升機系統性能。

3.2.3 斜井乘人裝置

采用機電一體化技術大大改善了斜井乘人裝置，改善后使該裝置運行更加平穩安全、動力消耗降低。并使用PLC控制信號系統，簡化了操作過程，便于設備的維護、檢修，同時提高了運送人員效率。這一技術的運用大大改善了煤炭企業以前斜井乘人器高耗能、運送人員效率低、環境差的局面，同時也成為了煤炭企業一個閃亮的窗口。

3.3 機電一體化技術在其他配套裝置方面的應用

3.3.1 掘進局部通風機

眾所周知，煤炭在開采過程中，巷道中會產生大量的可燃有毒氣體，根據重大瓦斯爆炸事故資料的統計分析，瓦斯爆炸占事故總起數的60%左右。為了提高安全系數，減少采礦過程中的人員傷亡，稀釋和排除有毒氣體就顯得尤為重要。機電一體化在這方面的應用就很好的解決了這一問題，近幾年出現的一種雙電源電氣閉鎖真空磁力啟動器，用他來實現掘進層面的雙風機、雙電源自動切換只需要幾秒鐘的時間，大大降低了掘進面無計劃停風帶來的損失，更有力地保證了安全。超大功率的局部通風機在超長距離掘進巷道中已經有了很好的應用。針對硯北煤礦3000m長距離單巷道掘進過程中，選用了超大功率4×37KW的FBDY型通風機有效實現對掘進工作面的長距離、大功率風量輸送，使巷道溫度比原2×3KW對旋局部通風機下降了2℃以上，有效風量提高了57.91%[5]。

3.3.2 安全生產監測監控系統

煤礦安全生產是煤炭行業高度重視的問題，由于我國煤礦井下生產條件復雜，地質條件多變，自然災害較為嚴重。安全監測就尤為重要，可以有效避免傷亡事故的發生。煤礦安全監測監控系統是實現礦井安全生產的重要保證，國家提出“先抽后采、監測監控、以風定產”的十二字方針，充分體現了監測監控系統在煤礦安全生產中的重要性。19世紀80年代初，我國從美國、法國等引進了一批先進的安全監控系統（如DAN6400和Senturion-200），安裝在了部分煤礦中；20世紀90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研發的KJ90、KJ95系統已廣泛應用于國內的各大煤礦。隨著科技水平的進步，網絡技術、光纖工業電視技術、無線傳感網絡等技術已在煤礦安全生產監測測控系統中得到了應用，比如黑龍江移動的GSM和GPRS網絡已對全省實現了風機主扇監控和瓦斯濃度監控，在很大程度上減少了安全隱患。當然，我國煤礦安全生產系統還存在著一些問題，煤礦安全監測生產系統的通信協議不規范，數據共享問題，沒有有效的利用網絡實現系統集成等。相信隨著不斷的發展進步，這些問題都會一一克服，各大高校和科研機構也針對這些問題進行了一些研究，也取得了一些進展?？偟膩碚f，我國的煤礦安全監測系統正向網絡化發展。

4.煤礦機電一體化應用的建議

隨著我國煤礦機電一體化技術的不斷發展和煤礦機電一體化設備產品的不斷創新，機電一體化技術在我國煤礦產業普遍得到了應用，但相對于國外先進的技術設備還存在著差距，甚至有的差距還很大。主要體現在兩個方面：一是各個系統單獨布線，通訊線路重復建設，不僅增加了費用，也降低了生產效力。二是自動化系統功能分散，相對獨立，管理不集中，各種自動化系統無法實現網絡共享，甚至造成很多技術資源浪費，無法實現統一檢測、統一調度，嚴重地影響了機電一體化的水平。隨著科學技術水平的發展，機電一體化的技術必然會邁向智能化、微型化、系統化、綠色化、模塊化、網絡化、環?；痆6]。加大科學研究的力度和技術創新勢在必行，開發具有自主知識產權的創新產品，提高煤礦企業的生產力水平，是實現煤礦機電一體化應用的必然。另外，培養既懂技術又懂管理高水平人才也是很重要的方面，人才是重要資源，員工職業素質的高低直接影響勞動生產率的提高。將管理和技術結合起來，加強技術管理，建立逐級分解技術管理制度，對煤礦機電一體化技術的應用和推廣具有重大作用。

5.結語

科學技術是第一生產力，計算機技術、信息技術、網絡、人工智能、光纖、生物等科學技術高速發展，帶動了機電一體化的發展，使機電一體化產品功能更強大，實用性更強，在煤礦系統的各個環節都將發揮巨大的作用。新的機電一體化技術裝備的煤礦，將會極大提高生產效率，改善了工人的工作環境，安全系數大大提高，不僅能夠使企業獲得更加顯著的技術經濟效益，而且能夠帶動相關行業的發展，具有極大的社會效益。我國煤礦機電一體化技術，和世界先進水平還有差距，這就需要加大科研投入和人才培養，逐漸實現智能化、微型化、系統化、綠色化、模塊化、網絡化、環?；?。

參考文獻

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[5]張云峰.超大功率局部通風機在超長距離掘進巷道通風的應用[J].煤礦安全，2012（9）：143-145.

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關鍵詞：機電一體化 基本功能 應用領域

一、機電一體化的基本概念和特點

機電一體化是一門新興的邊緣性的技術學科，它是由機械、電子技術及計算機科學等多個學科互相結合滲透而形成并發展起來的，而機電一體化產品則是運用最新的微電子、計算機技術以機械產品為基礎研發出來的新產品。在工程領域對各類技術實踐應用后，再加以借鑒與整合就創造出了現在的機電一體化技術，所以說它是在機械、微電子、自動控制、計算機和信息處理、伺服驅動、電力電子等技術以及系統的總體技術的基礎上形成的一項高新技術。

如下特點是機電一體化產品普遍具有的：具有可以自動監視、診斷、報警、保護的功能；具有自動處理和控制信息的功能，可以通過自動控制系統確保機械的操作者按照設計要求精確地完成預先設定好的程序，以使其不會依靠主觀思想來行動，從而保證良好的工作質量和完美的產品合格率，而機械控制的靈敏度和檢測的精確度及范圍也獲得了提高；采用復合技術、復合功能，這脫離了原來傳統機電產品單技術、單功能的局限，很大程度上提高了產品的功能水平及自動化的程度；利用程序控制和數字顯示技術，減少了操作的按鈕和手柄的數目，使操作變得更為簡單方便；在不同的應用領域和場合，其具有可以自動控制、自動補償、調節、自動校驗、保護及智能化等功能，從而能夠迅速的滿足不同用戶的不同需求；具體的安裝調試過程中，可根據不同用戶對象的需要、實際參數的變化等來相應的改變控制程序以使其適應變化的工作方式。而且不必改變產品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能將這些控制程序輸入到產品的控制系統里[1]。

二、機電一體化的核心技術

1、機械本體技術：該技術的主要功能是改善性能、減輕質量和提高精度。目前發展方向是減輕機械本體重量，實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

2、驅動技術：該技術的主要功能是快速響應。目前主要是在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

3、信息處理技術：主要功能在于實現機電一體化與微電子學、信息處理設備緊密相連。目前主要是提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。

4、接口技術：該技術是使數據傳遞的格式標準化、規格化，接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。目前的研究方向主要集中在開發低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

三、機電一體化技術的應用

1、制造工程領域的應用

現代制造業充分的利用現代化的科學技術，使用電子計算機技術，對其自身的制造技術進行提升。因此，制造工程領域的新技術也不斷的被研發出來，例如：計算機的數字控制、現代集成制造系統、敏捷制造、柔性制造技術、并行工程、虛擬制造等[2]。

2、食品行業中的應用

隨著機電一體化技術廣泛應用到食品、飲料等的包裝機械的制造和開發設計上，單機的自動化程度有了明顯的提高，而包裝生產線也提升了生產的能力和自動化控制的水平，從而使其在與傳統的同類控制設備的競爭中處于領先優勢。這極大的提高了企業產品的國際影響力，并提升了食品飲料業包裝生產的設備的產品質量。

3、鋼鐵工業中的應用

為了把工程大系統綜合統一起來，鋼鐵企業就利用機電一體化系統，來完成這項巨大的工作。而這個系統的核心就是微處理機，通過將工控機技術、微機技術、數據通訊、儀表、顯示裝置等技術統一結合起來，再采用組裝合并的方法，就能確保系統控制的精確度、質量及其工作的可靠性。?而傳統控制技術已不適應鋼鐵工業大型化、高速化及連續化的特點，難以解決一些現實問題，所以就必須采用智能控制技術。通常智能控制技術被運用在鋼鐵企業的生產中，深入到各個環節里，該技術主要包括了專家系統、神經網絡及模糊控制等，具體應用環節則有：設計產品、生產控制產品，診斷設備和產品質量等方面，最關鍵的是它是利用計算機來對整個生產過程進行管理、監視、操作及分散控制。例如：高爐的控制系統，軋鋼系統，冷連軋，電爐和連鑄車間等都利用到了這個技術。測控技術的不斷發展，使分布式控制系統具有了豐富的功能，也因此成為測、控、管一體化的一種綜合系統。它在對生產過程控制的同時，還可以在生產過程中還可以實時進行調度、統計管理生產計劃，最終實現在線的最優化。而交流調速技術也伴隨著微電子技術、電子電力技術的發展而發展起來，交流傳動因具有獨特的優越性，所以電氣傳動技術在未來必將是由直流傳動轉變成交流傳動。又由于數字技術的發展，矢量控制技術雖復雜但已顯現出它的實用性，交流調速系統的調速性能因此超越了直流調速。目前，交流傳動系統日益之所以會受到像軋鋼企業等各行業客戶的歡迎，不同容量的電機均可以通過同步或異步電機來實現可逆平滑調速一個重要的原因[3]。

結束語

各種產品和裝置因為機電一體化技術的發展，也完成了機電一體化，從而達到了自身的整體優化，也有利于產品質量和生產效率的提高，并縮短了新產品生產開發的準備周期，使其由科技成果快速向商品轉化，從而深刻變革了傳統產業。又由于新產品研發的需要以及發展高精密設備的需要，所以未來的機電一體化技術、產品及其系統必然會向著智能化、系統化、高性能、微型化、輕量化的方向邁進，并最終為國家帶來創造巨大的經濟和社會效益。

參考文獻:

[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社.2006.

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[關鍵字]機電一體化；技術；應用

機電一體化技術發展狀況

1、1機電一體化技術的智能化發展

智能化功能是機電一體化技術賦予產品的終極開發目標，人工神經網絡、專家系統等智能技術已廣泛應用于眾多領域并取得了顯著成果，豐富了智能化機電一體化產品，其多樣性技術主體包括邏輯模糊控制技術、專家系統、智能工程與人工神經網絡技術系統等。其中邏輯模糊控制技術屬于人工智能范疇，基于對人們思維方式的模仿進行不精確信息的展示。目前，該系統在各個應用服務領域得到了廣泛應用，例如列車啟停系統中應用該技術便會有效消除慣性作用，令人們在乘車途中始終保持穩定運行狀態而不至于產生前仰后合不穩現象。專家系統則是針對不解問題的軟件智能系統，其豐富知識經驗通過計算機技術形成了可被處理或接受的符號形式，基于專家推理與控制方式策略，在該領域聚集后便可突破僅能由專家解決的系列問題，進而上升至專家水平。誠然，該專家系統具有基于智能化的一定局限性，現行局部領域中去取得了成功應用效果，例如融入專家加工系統于數控機床中便可顯著提升其系統智能化水平。人工神經網絡技術系統具有較高非線性復雜性、自適應力、高容錯能力、自我組織與計算能力，可實現基于模擬或數字形式的并行處理，并較為接近神經網絡進行工作。該技術系統廣泛適用于需同時對多方條件因素進行模糊不精確的信息處理。當前該技術在聚類、分類語音及音素識別中獲得了可喜成績。例如基于人工神經網絡的漢語聲調識別、識別手寫字符、車牌照識別、指紋認證等。隨著科技迅猛發展，人工神經網絡系統技術還會在視覺與聲覺方面實現突破，制造出機電一體化多功能產品。

1、2機電一體化技術的人格化、集成化與綠色化發展

機電一體化對生命機體的模仿、注重與人們活動相關聯的產品令其體現出人格化發展特征，基于產品使用的最終對象為人，因此機電一體化技術應主體考慮如何賦予產品人特有的情感性、智能性與人性化，因此其需要在造型、色彩等層面上下功夫，力求產品藝術性，例如家用機器人的誕生便是人機一體化的體現。機電一體化的集成化包含兩層含義，不僅代表電子與機械的融合，而是盡最大可能令他類先進技術領域包含于其中，同時引入工程系統技術對機電一體化進行應用開發系統的指導?，F代化機電一體化技術系統應集成電學、光學、機械、聲學等生物化學多學科技術，深挖其征參量進而正確進行耦合關系處理，由此可見機電一體化系統具有豐富的集成性。綠色化理念是對資源效率及環境影響的綜合考慮，其制造目標主體面向產品的制造、設計、運輸、包裝、使用及報廢處理整體生命發展周期，現代機電一體化技術為實現可持續發展需全面激發資源利用率，切實降低對生態環境的不良影響，進而打造優勢綠色制造業全面發展模式。

2、機電一體化技術的科學應用

為有效提升機電產品綜合優質性能，充分滿足制造零件高精度與高效率、形狀復雜性、生產低噪聲、少阻力、高強度、長壽命等現實需求，產品設計形狀、空間構造、刑面等體現了較為復雜特性，因此進一步令機電一體化技術必須向著高性能、系統化、智能化、微型化與輕量化方向發展。其主體應用領域則包含數控機床、集成計算機制造、工業機器人與柔性制造等。

2、1機電一體化在數控機床領域的應用

機電一體化在數控技術及機床中的應用發展令其功能、結構、控制精度與操作實現了迅速提升，具體體現為采用多處理器、多總線構建模塊化、總線式與緊湊型結構。在設計層面則凸顯了開放性，即令硬件功能模塊與體系結構包含了兼容性、層次性、適應性結構標準，較大限度提升了用戶綜合使用效益。該領域還引入了WOP技術令其凸顯智能化發展，系統面向車間多維度加工與編程技術過程提供了動態仿真環境，科學引入了模糊控制與在線診斷等高效智能機制。同時基于模塊化思想我們可應用大容量存儲器及軟件進一步豐富數控功能，強化系統控制效能。為實現多通道、多過程控制，我們可令一臺機床在同一時間控制多種機床、多臺設備并獨立完成多個加工任務，集成檢測道具破損、搬運物料與機械手控制于系統服務運行中?；谛畔⒒W絡時代我們可充分激發系統網絡多級功能，強化系統組合及復雜化創建加工系統綜合能力。另外我們還可利用單片機與單板構成控制機，引入專業模板或芯片構建緊湊結構數控裝置。

2、2柔性制造與集成計算機制造系統的科學應用

柔性制造是系統的計算機化，我們可主體應用數控機床、計算機、料盤、機器人、自動化倉庫與搬運小車構建系統，令其可實時、隨機、按量依據裝配部門要求基于生產能力范疇進行工件加工制造，較為適用于小型、中型批量、多品種、更改設計頻繁變化的零散型批量零件生產。集成計算機制造系統應用實現并非就個分散現有系統進行的簡單組合，而應基于全局角度進行最優化的動態性組合，令原有部門界限合理打破，并基于制造進行信息流與物流的控制，實現由產品開發、決策、準備生產、實驗產品到經營管理的統籌化結合。就企業層面來講其集成度提升可令各類生產要素優化配置，并最大化激發各自潛力。

2、3基于機電一體化技術的工業機器人開發應用

基于機電一體化技術的一代機器人具有示教再現特征，即只能依據示教重復開展運動，缺乏對作業對象及周圍工作環境的靈活適應性。該領域機器人第二代引入了先進性傳感元件，可對其操作對象及作業服務環境進行簡單信息的獲取，并基于處理計算、分析能力展開一定水平的判斷，進行針對相關動作的控制反饋，并凸顯了低級水平的智能化。第三代該領域機器人則全面現實了智能化特征，通過引入機電一體化技術我們可令其富含多重感知功能，可自主開展復雜思維邏輯運算、決策與判斷，進而獨立運行服務與作業環境中，體現了現代化、科技化應用服務價值。

3、結語

機電一體化技術在歷經多年的探究完善中逐步構建了較為完整的概念體系，并基于集成電路與計算機技術的大規模迅猛發展令其機電結合形式更為靈活、內容豐富多樣并廣泛應用于各個領域，取得了可喜成績?；谄鋬瀯莨δ芪覀冎挥猩钊胩綄?、創新發展、綜合利用，才能全面激發其價值化能效，拓寬高新技術領域，研發出真正高端、適應人們豐富需求的機電一體化產品。

[參考文獻]

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關鍵詞：機電一體化；應用；發展前景

中圖分類號：TH39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0064-02

機電一體化技術這一概念最早是由日本企業界在二十世紀七十年代左右提出的，當時被取名為“Mechatronics”，意思是機械技術和電子技術的有機結合。隨著時代的發展，機電一體化技術融合了計算機技術、機械加工技術、自動化技術及電子信息技術等多種技術類型。機電一體化技術實現了人工操作向機械自動化操作的轉變，在產品制造水平、生產效率及產品性能穩定性等方面帶來了顯著變化。隨著新時期工業生產逐漸向自動化、智能化及綠色化方向發展，機電一體化技術在眾多領域獲得了廣泛應用。

1 機電一體化技術在各領域中的應用狀況

1.1 數控機床

機電一體化技術最為典型的應用案例就是數控機床，隨著近些年的發展，數控機床在精度控制上更為精確，在功能上更加多樣，在結構上更加趨于合理，在操作上更顯便捷，總體上說，隨著機電一體化技術的深入應用，數控機床在結構功能上向著模塊化、總線式、緊湊型方向發展，在組織體系上更多采用了多主總線及多CPU架構模式。將富有開放性的設計方法應用于數控機床，可以極大提高系統的兼容屬性及層次屬性，在編程、設備升級改裝等環節更加便捷智能，能夠達到一臺機床實時控制多臺機床的效果，從而實現了多通道及多過程的控制管理。

此外，通過在數控機床系統中采用機電一體化中的在線診斷技術及神經網絡的模糊控制技術，當機床出現或要出現各類故障時，如刀具破損等，可以借助在線診斷的相關功能模塊向機床操作人員進行信息反饋，從而便于及時采取相應的控制措施。

1.2 工業機器人等柔性制造系統

柔性制造系統，簡稱為FMS，實現了高度計算機化，涵蓋了數控機床、工業機器人、料盤及自動化倉庫等各個部分，能夠根據生產指令，按量地開展各類生產任務。除了上面介紹的數控機床，機電一體化在工業機器人制造中也發揮了重要作用。

工業機器人能夠代替一部分人力勞動，在涉及到作業條件復雜，如噪音污染大、氣體污染嚴重、輻射程度較高的作業場所，工業機器人可以發揮自身優勢，確保生產制造的連續性。隨著機電一體化技術的成熟，現階段工業機器人智能化程度大幅提高，能夠借助功能更加強大的元件設備收集整理數據，并針對具體情況作出分析判斷，一定程度上達到了人腦的功能，在多種作業環境中能夠實施單獨作業。

1.3 計算機集成制造及分布式控制系統

計算機集成制造借助于自動化技術、信息技術及制造技術，通過采用計算機技術，把產品設計制造過程中的一些分散的子系統加以集成，從而形成了能夠適用于小批量及多品種生產的智能化制造系統。計算機集成制造突破了各個部門之間的生產界限，做到了產品在開發、生產、經營等環節的融合。

分布式控制系統是通過中央計算機控制指揮多臺計算機設備，憑借著分布式控制系統的穩定性和安全性，是機電一體化系統中的關鍵核心技術。分布式控制系統在分級上根據具體情況可以分為兩級系統、三級系統乃至更多級別，能夠對生產制造過程進行實時的監督控制及管理，在后期維護及系統擴展上也能夠靈活操控。

1.4 在建筑施工行業中的應用

隨著科學技術的不斷發展，有不少先進的機電一體化技術已經應用于實際建筑施工中。施工機械機電一體化從半自動化、監控、全自動到遙控不斷發展，降低了施工風險，提高了施工質量。

現階段機電一體化技術在建筑工程中的具體應用主要包括混凝土機械、起重機械、土方機械（如國外液壓挖掘機）。機電一體化技術應用在建筑施工領域既可以保證施工安全和工程質量，降低勞動強度、加快施工進度，也對避免工場事故有著重大的意義。

2 機電一體化的未來發展前景

2.1 人工智能化

現階段機電一體化具備了一定的智能化程度，但尚無法達到人工智能化的水平，隨著技術的發展，原先預想的使數控機床及工業機器人具備模擬人腦的能力，已不再簡單局限在幻想中。機電一體化實現人工智能化，能夠使其具備推理判斷能力、自主思考能力以及決策制定能力，一方面能夠有效提升工業生產制造的自動化水平，另一方面能夠極大地節省人力成本，提高工業生產的效率和精度。

2.2 網絡化

網絡技術的發展給科學技術、工業生產，軍事、政治、教育以及人民的日常生活都帶來了極大的變化。網絡技術能夠為機電一體化在遠程監控及遠程控制等環節創造條件，因此，機電一體化與網絡技術的融合也是未來機電一體化發展前景之一。在實現網絡化操作后，工業生產制造人員可以脫離具體的生產崗位，只需在車間內走動，掌握各個設備的運行狀態，然后借助操作面板來對各個流程工作加以控制。此外，在機電一體化設備和操作終端之間通過建立網絡通信協議，借助光纖等信息傳播介質進行數據的傳遞，還能夠實現遠程監控和遠程控制，能夠極大地降低工作量。

2.3 微型化

機電一體化設備體積龐大，雖然不會對其性能構成影響，但在搬運中卻極為不便，微型機電一體化技術有效融合了軟件技術、微電子技術及微機械技術，是未來機電一體化發展的重要方向。根據相關研究，機電一體化微型系統，可以實現向微米及納米系統的演進。未來可能出現的微型化機電一體化技術可以在生物醫學及航空航天等領域廣泛使用。

2.4 模塊化及綠色環?；?/p>

現階段機電一體化的產品類型較多，生產制式不盡相同，在信息接口、電氣設備接口及動力接口上也存在差異，隨著技術成熟及行業間融合的加深，有必要制定出統一化的標準模式，實現機電一體化的標準化及模塊化。

此外，隨著人們環保意識的增強，在產品選擇上人們更加趨向于綠色產品，因此，機電一體化的綠色化也將成為未來的重要發展方向，在產品的生產、包裝、運輸以及使用等環節，環保觀念會貫穿于全過程。

3 結 語

總之，機電一體化技術在生產制造環節的有效應用可以極大提高產品的精度、質量及生產效率，在強調成本節約及規?；a的背景下，具有獨特的技術優勢。隨著科技的進步，機電一體化在未來發展前景上會向著更加智能、綠色、高效的方向發展，并將在工業生產制造中發揮更大的作用。

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機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關技術的不斷發展，其內容將不斷更新。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等群體技術，合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術，它使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

1機電一體化技術的應用

1.1在現代機械制造業中的應用傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上，靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造?，F代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。

1.2在飲料行業中的應用機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備?？梢源蟠蟾纳剖称凤嬃习b生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。

1.3在鋼鐵企業中的應用

1.3.1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。

1.3.2現場總線技術(FBT)現場總線技術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。

1.3.3交流傳動技術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。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。

1.3.4開放式控制系統“開放”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。

1.3.5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。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。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機電一體化技術的發展趨勢

2.1智能化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。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學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。

2.2數字化微控制器和接口技術的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、通用性、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控制操作、診斷和修復。

2.3模塊化是一項重要而艱巨的工程。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。從而避免利益的沖突，并能使之標準化、系列化。

2.4網絡化網絡技術的興起和飛速發展給社會各個領域帶來了巨大變革。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。

2.5自源化自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。

2.6人性化人性化是各類產品的必然發展方向。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，對人來說更自然，更接近生活習慣。

2.7微型化微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，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和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。

2.8綠色化工業發達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。

3結束語

隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。

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1．1機電一體化技術在煤礦運輸的應用

目前我國煤礦井下生產主要是依靠皮帶化處理運輸方式，使用帶式運輸機來實現整個煤礦井下運輸操作，這種運輸方式在煤礦運輸中的應用具有一定的可觀性，然在煤礦運輸中還存在一定的問題，比如說運輸跑偏、斷帶及打滑等現象都是利用帶式運輸方式所產生的問題。神東作為現代化礦井，采用了天津華寧生產的皮帶綜合保護裝置。該裝置安裝簡單，使用方便。連采、綜掘后配套膠帶運輸機必須安裝防滑、堆煤、跑偏、拉線急停、連鎖裝置、煙霧報警及超溫自動灑水裝置。綜采順槽、集中運輸、主運輸必須安裝防滑、堆煤、跑偏、張力、防撕裂、拉線急停、連鎖、煙霧報警及超溫自動灑水裝置，主要運輸巷上運膠帶運輸機還必須裝設逆止、制動裝置;下運膠帶運輸機必須安設制動裝置。有效地解決了帶式運輸方式所產生的問題。由此可見機電一體化技術強大的功能性，它不僅能夠提升煤礦設備的工作效率，同時還能夠實現煤礦生產的安全操作。此外，機電一體化技術在煤礦運輸中的應用，實現了煤礦設備的簡單操作，且設備動作趨于統一化，有效提升了煤炭開采的能力，在一定程度上能夠提高煤礦企業在生產運輸等操作中的經濟效益。

1．2機電一體化技術在煤礦安全監控系統中的應用

機電一體化技術在煤礦安全監控系統中的應用效果也不容小窺，可以說煤礦安全監控系統是機電一體化技術應用的具體實現。目前我國煤礦生產中常用的安全監控系統是KJ90型煤礦安全綜合監控系統，該系統技術先進、功能強大、可靠性高、實用性強，是一套集礦井安全監控、生產工況監控、網絡信息管理及多種監測子系統為一體的全網絡化礦井安全生產綜合監控系統。另外在機電一體化技術應用中應充分考慮煤礦生產操作實際狀況，從而合理應用機電一體化技術與煤礦安全監控系統，實現煤礦生產的實時監控，為煤礦生產操作提供強有力的安全保障，提升我國煤礦監測監控系統的整體性能。

2、機電一體化技術管理中的現存問題分析

2．1沒有充分發揮機電管理部門的職能

為了確保機電一體化技術的正確應用，充分發揮其在煤礦生產各個環節的作用力，很多煤礦企業在其內部設置了機電管理部門，但是就目前機電一體化技術管理現狀而言，相關工作人員在技術管理過程中并沒有發揮出機電管理部門的職能及功能性。大多數煤礦企業及其內部的管理與生產人員都把工作重心放在了煤礦生產上，并沒有對機電一體化技術管理予以過多的重視，從而導致機電一體化技術應用薄弱，管理網絡出現中斷等狀況。

2．2機電管理隊伍整體素質有待加強

機電一體化技術可以說是煤礦生產操作中的創新體現，煤礦企業雖然在煤礦生產操作中應用了機電一體化技術，對煤礦生產技術做了合理化調整，然而對煤礦機電管理人員的素質卻沒有引起足夠的重視。煤礦機電管理人員的綜合素質會直接影響機電管理的實施效果，一些素質不高的機電管理人員在機電管理工作中表現出極大的隨意性，管理力度不強，從而導致機電管理目標無法得以實現。

3強化機電一體化技術管理的有效措施

3．1充分發揮機電管理部門職能，采取統一化管理方式

要體現機電一體化技術在煤礦生產操作中的作用力，不僅要在煤礦生產中合理應用該技術，還需要建立機電管理部門，對煤礦生產操作實行統一化管理，對煤礦生產中的各個環節進行嚴格把控，只有這樣才能從根本上確保煤礦生產質量及安全性。在機電管理過程中，一般情況下機電管理部門需要對四個方面進行管理控制，第一應結合煤礦生產接續安排合理編制煤礦機電設備運行計劃;第二要求煤礦生產單位設備所用的易損配件進行合理提報計劃，機電職能部門及時跟蹤;第三對于煤礦機電生產中發生的事故進行追查，查找導致事故發生的原因，預防事故的發生;第四對于煤礦機電作業中的違章操作進行有效制止。

3．2強化機電管理人員綜合素質，關注機電管理實施力度

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【關鍵詞】煤炭機械機械制造機電一體化數控技術

煤礦機電一體化技術在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術和液壓控制技術有機的結合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經濟性、可靠性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。

煤礦生產中,煤礦機械的性能自動化程度及其經濟性等可以說直接影響到生產;也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性,從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統已成為煤礦現代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現代機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展,以及對煤礦機電產品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應用范圍也將越來越廣,而其復雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產效率高且節能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經濟性,即高的技術價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態監視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。

一、機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。目前機械的電子(微機)控制系統主要用以實現如下功能:

（1）在線監控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控,出現故障能動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現多種在線監控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

（2）節能降耗,提高生產效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC控制系統,節電量就為30%左右,同時生產效率也大大提高。

（3）自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產效率,并減少因操作者的經驗不足,對作業精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO公司合作生產的PM31型液壓支架電液控制系統,就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續動作,也可實現遠程控制和工作面無人操作。

二、機械制造中數控技術的應用

1、煤礦機械

現代采煤機開發速度快、品種多，都是小批量的生產，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統機械加工難以實現單件的下料問題，而使用數控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料，從而優化套料的選用方案。使其發揮了切割速度快、質量可靠的優勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產效率。同時，數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制，好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。

2、機床設備

機械設備是機械制造中的重中之重，面對現代機械制造業的需求，具備了控制能力的機床設備是現代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力，即把計算機控制裝置運用到機床上，也就是用數控技術對機床的加工實施控制，這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上，從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件，使機床自動加工出所需零件。

在機械制造業中，數控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現代科技技術發展和市場產品競爭的加劇，傳統的機械制造技術很難滿足現代產品多樣化的發展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產比重的加大，產品交貨質量和成本要求的提高，要求現代的制造技術具有很高的柔性。如何能增強機械制造業對外界因素的適應能力以及產品適應市場的變化能力，就需要我們能利用現代數控技術的靈活性，最大限度的應用于機械制造行業。

參考文獻：

[1]南生春，傅萬四.淺談數控技術在木材加工機械上的應用[J].木材加工機械,2004(01).

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【關鍵詞】計算機;機電一體化專業;應用

計算機技術是二十一世紀最偉大的革新技術之一，不僅影響到工業發展，而且與人類的日常生活息息相關［1］。隨著計算機技術的廣泛應用，機電一體化專業迅速發展，成為了工業機械化生產的主要技術核心?？梢哉f，在社會高速發展的今天，計算機技術與機電一體化技術相互促進。研究計算機技術在機電一體化專業中的應用，對于促進計算機技術的發展，推動機電一體化專業領域的技術進步具有積極意義。

1機電一體化專業概述

機電一體化專業是一個關乎機械學與電子學的專業領域，其中廣泛地應用了諸如機械技術、計算機技術、電子技術、信息通訊技術、光學技術、控制技術等多種現代化技術。機電一體化是現代化工業生產中的一個新名詞，隨著工業生產的需求的變化而發展，目前正朝著綠色化、模塊化、智能化、系統化、網絡化、微型化的方向發展，而這種發展趨勢，得益于計算機技術及相關技術的進步。機電一體化起源于20世紀60年代，但是電子技術初步成形，人們開始嘗試應用電子技術的成功完善機械生產體系，以期提高生產效率和產品質量，但是由于當時電子技術水平較低，因此無法深入發展［2］。過了十余年，計算機技術飛速發展，控制技術與通信技術出現，為機電一體化的蓬勃發展奠定了堅實的技術基礎，機電一體化研究成果顯著。中國對于機電一體化專業的研究起源于1980年，國家將機電一體化技術的研究納入“863計劃”，制定了機電一體化技術發展戰略，目前已取的了一定的成果，雖然與美國等發達國家有一定的差距，但可喜的是差距正不斷縮小。在工業制造業中，傳統的人力生產方式已無法適應現階段的產品生產需求，勞動密集型企業正不斷被取代，機電一體化生產體系已逐漸應用于各個領域，切實地提高了我國的勞動生產效率。

2計算機技術在機電一體化專業中的應用

在機電一體化專業中，應用了多種計算機技術，比如說計算機與信息技術、自動化控制技術等，深入研究這些計算機技術的應用范圍及深度，是促進在機電一體化專業進步的基礎性戰略。此次以一些在機電一體化專業中應用廣泛的計算機技術為例，簡單介紹其應用成果和發展趨勢。

2．1信息單元和系統控制在機電一體化專業中的應用

在在機電一體化專業領域中，信息單元和系統控制屬于關鍵性技術，其中信息單元能夠將機電一體化專業領域中來自于各個傳感器的信息收集起來，進行適當的信息處理后，深入分析，獲取有效信息，在系統的信號控制下正常運作。系統控制則由電路和轉換器兩部分組成，與信息單元的應用相輔相成。在機電一體化專業中，信息單元和系統控制的正常運轉，依賴于計算機技術的使用，關系到整個系統的信息處理和控制。因此，要想促進機電一體化專業的發展，就必須深入研究計算機與信息技術的應用，根據市場需求的變化不斷革新。

2．2PLC技術在機電一體化專業中的應用

PLC，即可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，具備執行邏輯運算、定時、順序控制等面向用戶的指令的功能，是機械化生產中常用的一類自動化控制技術。PLC技術是機電一體化專業中應用的一項核心計算機技術，在以下方面有著獨特的作用:(1)模擬量控制方面。PLC技術能夠靈活地控制機電一體化對象，有效地解決了電氣自動化系統運的維護問題;(2)開關量控制方面。PLC技術應用了中間繼電器，優化了自動化系統的設計，確保了系統設計的科學性，同時可確保自動化系統開關控制量的穩定，因此在機電一體化專業的系統集中控制和位置控制兩個領域廣泛應用。

2．3軟件新技術在機電一體化專業中的應用

計算機技術的發展，為機電一體化專業領域不斷注入新的血液，推動其技術水平的提高。合理使用IP構件庫、嵌入式IAVA技術等軟件新技術，研發出適用于機電一體化專業的軟件，是機電一體化專業領域發展的一個契機。目前，機電一體化專業領域中已經實現了對工具性軟件、NU軟件等多種新型計算機軟件的合理應用，取得了較好的成效，進一步開拓了機電一體化專業的市場?？梢哉f，計算機技術的發展引領著機電一體化技術的發展方向，隨著工業生產市場競爭的日益激烈化，要想保證企業在殘酷的市場競爭機制下站穩腳跟，就必須加強機電一體化技術的研發應用。

3結語

在機電一體化專業領域中，計算機技術的應用水平關系到該專業領域的發展速度，因此，要想推動機電一體化專業的發展，就應該深入研究計算機技術在該領域中的應用，促進計算機技術與相關高端技術(比如電氣自動化控制技術)的融合使用，切實提高計算機技術的應用水平，推廣最新計算機軟件在機電一體化專業領域中的應用。就目前社會發展現狀而言，計算機技術發展速度極快，以計算機技術的發展來推動機電一體化專業技術的進步，方是該專業領域不斷進步的長期戰略［3］。

作者:劉 聰 單位:沈陽理工大學信息科學與工程學院

參考文獻:

［1］紀俐，劉．PLC氣壓綜合實驗臺在機電一體化專業教學改革中的應用［J］．科教導刊(上旬刊)，2013(04):34～35．