導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇機電一體化研究，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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中圖分類號:TD61 文獻標識碼:B文章編號:1009-9166(2010)017(C)-0189-01

引言:在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發(fā)展,必須從以下幾方面著手:

(一)機械本體技術。機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現(xiàn)代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)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。

(二)傳感技術。傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面,提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾,目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說,目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。

(三)信息處理技術。機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數(shù)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。

(四)驅動技術。電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發(fā)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。

(五)接口技術。為了與計算機進行通信,必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標準化、規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發(fā)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。

二、機電一體化技術的主要應用領域

(一)數(shù)控機床。數(shù)控機床及相應的數(shù)控技術經過40年的發(fā)展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現(xiàn)在:1、總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。2、開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。3、WOP技術和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數(shù)控功能,同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡功能,加強了系統(tǒng)組合及構成復雜加工系統(tǒng)的能力。7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數(shù)控裝置。

(二)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合,而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現(xiàn)從經營決策、產品開發(fā)、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優(yōu)化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。

(三)柔性制造系統(tǒng)(FMS)。柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng),主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

三、機電一體化技術的發(fā)展前景

縱觀國內外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術的發(fā)展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展:

(一)智能化。智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一,也是21世紀機電一體化的發(fā)展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

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第一章 緒論

1.1概述

進入80年代以來，關于機電一體化技術的研究和應用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經濟、從生產到生活、從簡單的日用消費品生產到復雜的社會生產和管理系統(tǒng).機電一體化技術幾乎達到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機電一體化？”，‘呼機電一體化技術都包括那些特征？”，“機電一體化技術在各應用領域中的發(fā)展狀況如何？”等問題卻很難令人回答，這一方面是因為機電一體化技術的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術手段越來越先進，無法通過定義來界定其發(fā)展?jié)摿Γ涣硪环矫媸且驗闄C電一體化技術的應用領域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無法通過定義來界定其應用范圍。

第二章機電一體化技術發(fā)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(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

2.1數(shù)字化。微控制器及其發(fā)展奠定了機電產品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)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(shù)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(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。

2.2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(shù)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。

2.3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(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)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(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。

2.4網(wǎng)絡化。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)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(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)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(tǒng)，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(wǎng)絡化方向發(fā)展。

2.5？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(huán)境相協(xié)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。

第三章 機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中應用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)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(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中主要應用于以下幾個方面：

3.1智能化控制技術（IC）。由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)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(tǒng)、模糊控制和神經網(wǎng)絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業(yè)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(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調度系統(tǒng)、冷連軋等。

3.2分布式控制系統(tǒng)（DCS）。分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)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(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產過程實時調度、生產計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)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(tǒng)的主要潮流。

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關鍵詞: 機電一體化;接口技術;人機接口;機電接口

Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection

中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01

0引言

機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等各種技術融合為一體的綜合系統(tǒng),其構成要素與子系統(tǒng)之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)各種技術的復合過程中,接口技術很重要,機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體,從而設計出最優(yōu)的機電一體化產品的研究領域,其性能的好壞對整個系統(tǒng)的綜合性能起著決定性作用。

1機電一體化系統(tǒng)的設計

在早期的機電一體化系統(tǒng)中,機械部分的設計是系統(tǒng)設計的中心。電能僅用于驅動,為系統(tǒng)提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統(tǒng)的傳動結構,但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統(tǒng)控制設計的主要目標。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯(lián)結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統(tǒng)設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數(shù)字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統(tǒng)設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統(tǒng)設計思想和協(xié)調自動化工作的重要工具。機電一體化技術是一個不斷發(fā)展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進伺服驅動性能和發(fā)展控制算法的要求,而性能優(yōu)良的伺服驅動既拓展了機械系統(tǒng)的功能、簡化了傳統(tǒng)的機構,又要求機械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測確保了系統(tǒng)安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進控制理論的實現(xiàn)和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。

2機電接口技術的內涵

機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統(tǒng),其子系統(tǒng)之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統(tǒng)設計就是接口的設計。但現(xiàn)在對于機電接口技術的研究較少,通過對機電一體化系統(tǒng)進行總結和歸納,我們提出了機電接口技術的概念,形成了如下幾點認識。

2.1 機電接口技術的內涵機電接口技術是一門新興的技術,它研究機電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統(tǒng)中信息能量的交互,融合各種技術,實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設計。

2.2 機電一體化系統(tǒng)接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉換信息和能量,并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機電一體化系統(tǒng)之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉換、調整的方法和過程,協(xié)調和綜合機電一體化組成技術,使各子系統(tǒng)集成并融合為一個整體,實現(xiàn)新的功能。

2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統(tǒng)之間的接口,通過此接口,可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài),控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅動系統(tǒng)的接口,為驅動系統(tǒng)提供相應的動力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統(tǒng)到驅動系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應用情況相對比較復雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉換各種信息,按照不同技術的要求改變信息形式,使不同的子系統(tǒng)、不同的技術能夠集成在一起,形成完整的系統(tǒng)。通常,智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。④機―電接口。執(zhí)行機構與驅動系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執(zhí)行機構所需的信號,或將執(zhí)行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。

3機電接口技術對機電一體化發(fā)展的影響

社會需求推動機電一體化技術的發(fā)展。當傳統(tǒng)的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發(fā)展的必然。相應的系統(tǒng)內部的接口也就變得越來越復雜。機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發(fā)展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統(tǒng)研究,并將系統(tǒng)設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡化等方向發(fā)展,智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發(fā)展方向對機電接口技術的要求來看,機電接口技術的研究與發(fā)展已經成為必然,同時,機電接口技術的研究與發(fā)展也必然對機電一體化技術的發(fā)展起促進作用。

4結論

機電一體化系統(tǒng)是機械系統(tǒng)不斷融合各種新技術、新知識發(fā)展起來的。因此,從機械技術發(fā)展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創(chuàng)新。機電接口技術是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機的結合在一起,形成完整的系統(tǒng)。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術的發(fā)展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展,促進機電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。

參考文獻:

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2機電一體化技術在煤礦中的主要應用

礦山機電一體化技術在礦井生產過程中的應用很廣泛，應用在很多機械生產設備上，例如提升機、采煤機、帶式輸送機等。第一，機電一體化技術應用在礦井提升機中，能夠大大地提高提升機的工作效率和安全系數(shù)，保障了礦井提升運輸?shù)目煽繙蚀_性，保障礦井的正常生產。供電結構上采用了總線的方式，對提升機的結構進行了簡化，將滾筒和驅動合為一個整體，形成了機械-自動化-計算機控制-電氣一體化的綜合的應用。第二，機電一體化技術應用在工作面采煤機上，形成了電牽引采煤機，與傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機相比，它有很多優(yōu)點：（1）電牽引采煤機，其牽引性能好，電牽引可以為采煤機提供牽引動力，智能化、方便簡潔，能夠方便地調控牽引力的大小，控制采煤機的行進速度，能夠在遇到地質情況復雜的煤層時，安全地進行采煤；（2）電牽引采煤機可以傾角較大的煤層，能夠防止采煤機在沒有停機的情況下發(fā)生下滑的現(xiàn)象，不需要布置其他防滑的裝置；（3）電牽引采煤機可靠性高，使用時間長，設備磨損較少，除了電動機電刷等設備，其他無設備發(fā)生磨損，維修工作量小；（4）電牽引采煤機的電控系統(tǒng)能夠調節(jié)電機的功率，能夠控制采煤機的行進速度，及時地調整參數(shù)等；（5）電牽引采煤機的傳動結構簡單，而液壓牽引采煤機牽引結構復雜，重量大、復雜，而且工作效率低。第三，帶式輸送運輸距離長、輸送量大、可靠性高，成為了我國煤礦生產運輸過程中的重要設備，大多礦井的生產運輸設備采用帶式輸送機運輸。機電一體化技術應用在帶式輸送機上，能夠保證帶式輸送機的運輸速度，能夠保證運輸?shù)目煽啃裕ＷC有足夠的功率進行運輸，設置的軟驅動裝置，能夠保證帶式輸送機的安穩(wěn)的運輸。

3煤礦機電一體化技術應用的發(fā)展趨勢

我國國產的礦山機電設備，應用機電一體化技術，其研究的設備具有體積小、易于維護、價格便宜、易于操作等特點，能夠大大提高工作人員的工作效率，降低工作人員的勞動強度，提高煤礦的生產水平和礦井生產的安全環(huán)境。但是與一些發(fā)達國家相比，我國的機電一體化設備具有性能較低、可靠性不足等缺點，因此在未來的機電一體化設備需要繼續(xù)研發(fā)，提高性能和可靠性。我國未來機電一體化設備研發(fā)的趨勢是：（1）應該注重研究開采設備的核心技術，研發(fā)具有自主核心產權的機電一體化的設備；（2）對礦山機電設備增加通信功能，研發(fā)智能的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設備，研發(fā)智能設備，能夠遠程操控機電設備進行礦井生產，提高工作環(huán)境的安全性，降低工作人員的勞動強度；（3）在礦井生產過程中，先進的采煤工藝能夠影響礦井的產量。因此在機電一體化設備的研發(fā)過程中，應當注重與采煤工藝的結合，適應先進的采煤工藝，這樣才能進一步提高礦井的生產能力；（4）機電一體化技術應用在礦井生產過程中，更加應該注重遠程監(jiān)測監(jiān)控研究，研究采煤機的自檢系統(tǒng)，使采煤機能夠自行檢查故障。遠程控制設備能夠控制工作面的采煤機，使得其能根據(jù)地質情況，自動調節(jié)采煤速度；能夠調節(jié)輸送機的拉移，能夠在線監(jiān)測工作面支架的工作阻力情況，為工作面安全開采提供了技術保障；（5）由于礦井生產能力越來越高，礦井的運輸也承受著很大的壓力，如何保證運輸成為一個重要的問題。帶式運輸機能夠較大地解決礦井的運輸問題，研發(fā)更加智能、運輸量更大、性能更穩(wěn)定的帶式運輸機能夠很好地保證礦井的運輸，保證帶式運輸機的可靠性。

4煤礦機電管理存在的主要問題及應對方法

煤礦企業(yè)中設置了礦山機電管理部門，礦山機電管理部門有礦山機電管理和礦山機電生產的作用。由于一些生產原因，很多企業(yè)的機電管理部門只注重礦山的生產，卻不注重礦山機電的管理。而且一些煤炭企業(yè)領導不注重礦山機電的重要性，沒有設立或者大量減少機電管理部門的人員，導致機電部門職能不齊全，不能起到機電管理部門的作用；機關管理部門人員文化素質較低，沒有進行系統(tǒng)專業(yè)化的教育培訓，機關管理方法老舊、技術手段落后，僅僅憑經驗進行操作管理。解決方法：（1）煤礦企業(yè)領導自身加強對機電管理的重視，建立完善機電管理職能部門，并且對機電管理職能部門人員進行專業(yè)系統(tǒng)的教育培訓。同時機關管理部門人員應當對工作多提出建議，從而獲取領導更大的支持。（2）對于建立的機關管理職能部門，應當授予其應有的權利，對礦山機關進行統(tǒng)一化的管理，授予機關管理部門制定機電管理規(guī)章制度權、編制部署機電工作計劃權、設備配件分配權、制止違章作業(yè)權、追查機電事故權、檢查評比考核獎罰權、機電業(yè)務骨干調整調動工作監(jiān)督權等相關方面的權利，從而保證機關管理部門職能的健全完善。（3）在機電管理職能部門制定好各種規(guī)章制度后，應該要認真落實完善規(guī)章制度，做好機電設備的管理工作，確保設備的正常化、規(guī)范化等，同時也要加大培訓力度，提高機電管理部門人員的技術水平。

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1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發(fā)展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發(fā)展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發(fā)展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現(xiàn)代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協(xié)調，以達到系統(tǒng)總體最優(yōu)。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 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于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術。

（二） 計算機與信息技術

凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。

（三） 系統(tǒng)技術

系統(tǒng)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(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯(lián)的若干功能單元，接口技術是系統(tǒng)技術中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術

自動控制技術是20世紀發(fā)展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現(xiàn)應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現(xiàn)某個預設的目標。

（五） 傳感檢測技術

傳感技術是把各種量轉變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質量和生活品質的今天，綠色環(huán)保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態(tài)保護意識的重視和加強，綠色產品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協(xié)調發(fā)展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規(guī)范,并通過改變消費方式來引導生產模式發(fā)生重大變革,進而調整產業(yè)經濟結構,促進生態(tài)產業(yè)發(fā)展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產品在人們的生活使用時不會對環(huán)境造成污染或者污染遠遠小于傳統(tǒng)的產品，而且在產品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節(jié)約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀機電一體化發(fā)展的一個顯著特點，它由現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發(fā)展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環(huán)境中代替人類去工作。

（三）網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡技術的發(fā)展是計算機技術發(fā)展的里程碑，網(wǎng)絡技術的發(fā)展不僅推動了人類的科學技術的發(fā)展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發(fā)展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網(wǎng)絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產品。

（四）微型化

篇6

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0368-01

隨著科學技術的快速發(fā)展，進一步推動了機電一體化技術的發(fā)展，并不是簡單的將機械技術與電子技術進行疊加，而是技術之間的相互補充，利用電子設備所具有的信息處理功能以及控制功能與機械裝置相結合，通過有效的措施將各項施工工藝融合在一起，提高煤礦生產活動的系統(tǒng)性、科學性以及完整性[1]。

一、機電一體化概述

1.概念

機電一體化技術即將電氣工程、計算機技術以及機械工程等專業(yè)有效的融合在一起，然后利用微電子技術將工程生產的各項工藝相互滲透，實現(xiàn)電子技術與機械技術融合的技術[2]。從總體上來看，機電一體化技術主要由傳感裝置、動力裝置以及機械裝置組成，不同部分具有的功能不同，所起到的作用也各不相同。傳感裝置主要起到有效傳遞信息的作用，動力裝置主要起到為生產活動提供動力的作用，而機械裝置主要來負荷各部分之間的協(xié)調工作，通過每個部分的相互協(xié)調，不斷提高機電一體化系統(tǒng)的功能。

2.優(yōu)勢

在煤礦生產中實現(xiàn)機電一體化，首先可以通過電子技術的應用，利用其所具有的運算、控制、記憶以及信息處理等功能，實現(xiàn)整個生產工藝的多功能化、信息化以及智能化，提高生產效益。其次，整個系統(tǒng)的調動運行，可以自主完成對多個部分的協(xié)調管理，保證煤礦生產系統(tǒng)達到最優(yōu)狀態(tài)，達到節(jié)能的目的。并且，機電一體化系統(tǒng)中具有監(jiān)視與診斷等功能，可以隨時掌握整個系統(tǒng)中各設備的運行狀態(tài)，提高生產的安全性與穩(wěn)定性。最后，與傳統(tǒng)生產方式相比，機電一體化系統(tǒng)結構更為簡單，生產操作簡易，進一步達到標準化生產目標。

二、煤礦機電一體化應用現(xiàn)狀分析

煤礦機電一體化技術現(xiàn)在已經得到了廣泛的應用，并且隨著計算機技術的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫信息技術也被應用到煤礦生產中，進一步推動了機電一體化的發(fā)展，現(xiàn)在我國煤礦一體化技術在應用上已經實現(xiàn)了自動化、系統(tǒng)化以及智能化。機電一體化技術的應用，對提高生產效率具有重要意義，各機械設備是保證煤礦生產正常進行的主要因素，現(xiàn)在機電一體化技術的應用，將電子功能與機械功能相融合，與傳統(tǒng)生產相比，優(yōu)化了產品性能與功能。機電一體化技術在煤礦生產中的應用，主要包括煤礦開采、井下煤礦運輸以及井下供電排水等硬件設施，同時也作用于信息管理與控制系統(tǒng)等軟件設施上，在整體上提高了煤礦開采過程中的生產效率與安全性。

三、煤礦機電一體化應用發(fā)展分析

1.采煤機應用

我國大部分煤礦生產采用的是綜合機械化采煤系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產的自動化，傳統(tǒng)生產工藝中主要以液壓牽引，現(xiàn)在逐漸發(fā)展為電牽引，將機電一體化技術應用在采煤機中，比傳統(tǒng)生產模式相比更具優(yōu)勢。例如電牽引比液壓牽引效果更佳，并且能夠更好的克服阻力，在下滑時提供制動功能。應用機電一體化技術安裝有防止下滑的制動裝置，能夠更順利的開展大傾角煤層作業(yè)。另外，在生產過程中，系統(tǒng)運行動態(tài)性更好，可以通過生產過程中產生的各項數(shù)據(jù)來對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行調整，長時間在惡劣環(huán)境下持續(xù)作業(yè)，因為能夠更好的適應作業(yè)環(huán)境，外界因素對設備產生的影響更低，降低了設備故障概率[3]。另外，機電一體化技術的應用，牽引力主要通過計算機來控制，并實現(xiàn)對工作面刮板運輸機的實時監(jiān)控，提高了煤礦生產的安全性與可靠性。

2.運輸機應用

為滿足社會經濟發(fā)展需求，煤礦開采量在不斷增加，將一體化技術應用到提升與運輸系統(tǒng)上，可以有效提高運輸效率與安全性。內裝式提升機在煤礦生產中比較常用，主要為電機與滾筒一體化的設計方式，設備結構簡單，操作也更方便，控制與運行系統(tǒng)也更準確，可以實現(xiàn)完全自動化控制。針對我國皮帶式運輸與生產方式，對運輸系統(tǒng)要求比較高，通過機電一體化技術的應用，可以利用電子監(jiān)控系統(tǒng)來完成設備運行的實時監(jiān)控，減少故障出現(xiàn)的概率。

3.監(jiān)控系統(tǒng)應用

煤礦生產中最為常用的機電一體化技術，包括機械技術、系統(tǒng)技術、計算機與信息技術以及自動控制技術等，其中監(jiān)控系統(tǒng)作為重要。因為煤礦生產活動與其他生產活動相比具有特殊性，對于煤礦生產的監(jiān)控，對其監(jiān)控數(shù)據(jù)的管理并不嚴格，但是必須要能夠持續(xù)運行，保證礦工工作的生命安全。機電一體化技術在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，將系統(tǒng)與局域網(wǎng)相連，自身數(shù)據(jù)庫與主機同步，避免數(shù)據(jù)的丟失，同時也可以對已存的信息進行檢索，實現(xiàn)圖像顯示、圖表打印等。機電一體化技術的應用，通過電子監(jiān)控系統(tǒng)來對整個生產活動各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，減少安全事故的發(fā)生，保證煤礦生產安全性。

結束語：

煤礦生產具有一定特殊性，對生產工藝以及設備等都有著嚴格要求，為滿足社會發(fā)展的需求，必須要對生產模式做進一步的研究。機電一體化技術在煤礦生產中的應用，對提高生產效率，保證生產安全具有重要意義，想要進一步發(fā)揮其所具有的功能，要求我們應持續(xù)不斷的進行研究。

參考文獻

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

進入20世紀60年代以來，微電子技術、信息技術、自動化技術得到了迅猛發(fā)展，以信息技術為中心，極大地提高勞動生產率和工作效率為重要目標。測量與控制技術、計算機技術和通信技術，三者結合在一起，構成完整的信息系統(tǒng)。在這種新技術革命的影響和沖擊下，機電業(yè)發(fā)生了深刻的變化。機電一體化的共性關鍵技術是；精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、白動控制技術以及系統(tǒng)總體技術。但是區(qū)分機電一體化或非機電一體化的機械系統(tǒng)，其核心是計算機控制的伺服控制系統(tǒng)，其他的都是與此匹配的重要部分現(xiàn)有機械產品的電子化必須采用系統(tǒng)科學的觀點和綜合集成的技巧，使機械、電子設備和軟件之間相互適應和匹配，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，才能促進工業(yè)產品和消費產品向自動化方向發(fā)展。

1 機械機電一體化技術及其應用

機電一體化系統(tǒng)的形式多種多樣，其功能也各不相同。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)應包括以下幾個基本要素：機械本體、動力單元、傳感檢測單元、執(zhí)行單元、驅動單元、控制及信息處理單元。隨著機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械本體需在機械結構、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面都應適應產品高效、多功能、可靠、節(jié)能、小型、輕量、美觀等要求。動力單元動力單元的功能是按照機電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以保證系統(tǒng)正常運行。機電一體化的顯著特征之一是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。與一般的同類型機械裝置相比，機電一體化系統(tǒng)中的機械部分精度要求更高，結構更簡單，功能更強大，性能更優(yōu)越，同時還要有更好的可靠性、維護性和更新穎的結構。零部件要求模塊化、標準化、規(guī)格化，還有許多新的課題要加以研究和運用，如對結構進行優(yōu)化設計，采用新型復合材料以使機械系統(tǒng)既減輕重量、縮小體積，同時又不降低機械的靜、動剛度，采用高精度導軌、精密滾珠絲杠、高精度主軸軸承和高精度齒輪等，以提高關鍵零部件的精度和可靠性；開發(fā)新型復合材料以提高刀具、磨具的質量；通過零部件的模塊化和標準化設計，提高其互換性和維護性等。因此機械技術的出發(fā)點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其他高新技術來更新概念，實現(xiàn)結構上、材料上、性能上以及功能上的變革。

2 信息處理與自動控制技術及其應用

機電一體化系統(tǒng)中主要采用丁業(yè)控制機(包括可編程控制器，單、多回路調節(jié)器，單片微控制器，總線式丁業(yè)控制機，分布式計算機測控系統(tǒng))進行信息處理。計算機應用及信息處理技術已成為促進機電一體化技術發(fā)展和變革的最重要因素。隨著社會和經濟發(fā)展，對信息交流的需求越來越大，這就需要信息傳輸，即通信技術，圍繞如何提高傳輸速度、減少誤碼率等進行的。為了共享資源、提供分布式功能和集中管理，可通過通信設備和線路，將不同地理位置具有獨立處理功能的多個計算機連接起來，運用功能完善的網(wǎng)絡軟件按照網(wǎng)絡協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，組成計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。計算機技術、通信技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展為信息處理技術提供了技術保障。

控制與信息處理單元像是對其他要素和它們之間的連接進行有機的統(tǒng)一控制一樣，其功能是將來自傳感器的信息和各種命令進行集中處理，根據(jù)處理結果，按照一定的規(guī)則發(fā)出相應的控制信號，控制各要素或子系統(tǒng)連接成為一個有機整體，使各個功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調一致運動，并達到預期的性能，從而形成機電一體化的系統(tǒng)工程。各子系統(tǒng)之間必須通過控制信息進行聯(lián)系才能協(xié)調統(tǒng)一的運動，進行有規(guī)則地物質和能量的交換和轉移。因此，控制與信息處理單元是機電一體化系統(tǒng)的核心單元，一般由計算機、可編程控制器、數(shù)控裝置以及各種邏輯電路等組成。信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策。自動控制技術包括高精度位置控制、速度控制、自適應控制、自校正等技術。自動控制就是依據(jù)自動控制原理對具體控制裝置或系統(tǒng)在設計之后進行系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調試，最后使研制的系統(tǒng)可靠地投入運行，尤其是計算機技術高速發(fā)展，使得自動控制技術與計算機技術的結合越趨密切，因此自動控制技術是機電一體化技術中十分重要的關鍵技術。

3 伺服驅動技術及其發(fā)展

電動機伺服驅動方式在數(shù)控系統(tǒng)中的運用非常廣泛，交直流伺服電動機驅動主要用在閉環(huán)伺服數(shù)控系統(tǒng)中。由于變頻技術的進步，交流伺服電動機驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統(tǒng)提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發(fā)展。步進電動機驅動主要用在開環(huán)伺服數(shù)控系統(tǒng)中。對機電一體化系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能來說，伺服驅動技術具有決定性的作用。液壓伺服系統(tǒng)(如液壓馬達、脈沖液壓缸等)具有工作穩(wěn)定、響應速度快、輸出力矩大等特點，特別是在低速運行時其性能更突出，但液壓系統(tǒng)需要增加液壓泵等動力源，設備復雜、體積大、維修難及污染環(huán)境；而電氣伺服系統(tǒng)(如步進電動機、直流伺服電動機等)具有控制靈活、費用較小、可靠性高等優(yōu)點，但低速時輸出力矩不夠大。由于近年來變頻技術的進步，交流伺服驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統(tǒng)提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發(fā)展。

4 結論與展望

機電一體化技術需要很多部門、產業(yè)的配合和支持，才能取得滿意的結果。我們不僅要對機電一體化的各項相關技術進行全面深入的了解，還要能從系統(tǒng)工程的概念人手，通過系統(tǒng)總體設計來使各個相關技術形成有機的結合，并且要注意研究和解決技術融合過程中所產生的新問題，只有這樣才能滿足機電一體化高速發(fā)展的需要。機電一體化概論都很好，如果整個系統(tǒng)不能很好地協(xié)調，則它仍然不可能可靠地正常運行。隨著科技的進步和社會經濟的發(fā)展，機電一體化技術正在不斷地深人到各個領域，并且迅猛地向前推進，特別是制造工業(yè)對機電一體化技術提出了許多新的更高的要求。機電一體化的發(fā)展趨勢應為：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發(fā)展；在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；在層次上向系統(tǒng)化、復合集成化的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 謝佳. 略論機電一體化技術的發(fā)展[J]. 機電信息, 2011,(06) .

[2] 李晶. 機電一體化技術應用之我見[J]. 價值工程, 2011,(03) .

篇8

1.機電一體化技術發(fā)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(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)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(shù)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(shù)字化的實現(xiàn)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(shù)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(fā)展，為機電一體化技術發(fā)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(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)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(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。

1.4 網(wǎng)絡化

由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)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(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)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(tǒng)，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(wǎng)絡化方向發(fā)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(huán)境相協(xié)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(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)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(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)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(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，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(yōu)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(xiàn)多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)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(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、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(fā)展方向之一。

1.9 綠色化

科學技術的發(fā)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(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)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(xié)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(huán)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(tài)環(huán)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(yè)中應用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)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(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)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(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)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(tǒng)、模糊控制和神經網(wǎng)絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業(yè)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(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)（DCS）

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)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(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產過程實時調度、生產計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)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(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)（OCS）

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

2.4 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

鋼鐵企業(yè)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(xiàn)從原料進廠，生產加工到產品發(fā)貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)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(tǒng)一管理，難以適應現(xiàn)代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉，實現(xiàn)生產、經營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術（FBT）

現(xiàn)場總線技術（FieD Bus Technology）是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)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(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導線。現(xiàn)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(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC（Programmable Logic Controller）和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6 交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業(yè)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(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)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(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調速系統(tǒng)的調速性能已達到和超過直流調速水平。現(xiàn)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(xiàn)可逆平滑調速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

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一、引言

目前，職業(yè)學校普遍存在著學生實踐能力差的問題，這是由于在傳統(tǒng)教育模式下，職業(yè)技校的理論與實踐沒有有機的結合在一起，導致理論教學與實踐教學的脫節(jié)，學生在理論課中不能積極的投入，而老師的教學模式缺乏新意，導致學生在上課期間聽不懂也聽不下去，理論課達不到實際的效果。在實踐課上，由于學生缺乏理論基礎，對設備的結構設計、運行原理缺乏認知，只能盲目的操作。對于職業(yè)學校機電類的課程來說，在教學上需要有設備和理論作為基礎，在此基礎之上，教學老師還要想方設法的對教學內容創(chuàng)新，根據(jù)學生的實際情況，來設計教學的結構、內容、思路等，使教學達到學生能夠學以致用的目的，因此就需要結合理論與實踐的教學方法，使其有機的融合在一起，機電類課程結合了機械、PLC、傳感等多項技術，在結構上大多是模塊化，教學老師不僅要使學生熟練掌握設備操作，還要與《電氣控制與PLC》、《機電一體化設備安裝與維護》等多門課程相結合，因此，只有引入機電一體化實訓裝置和模塊化生產線等設備，并積極探索理實一體化教學模式，才能提高了學生的實踐動手能力和社會競爭力。

二、機電一體化實訓裝置的主要模塊和基本構成

1、機電一體化實訓裝置的總體結構

機電一體化實訓裝置是職業(yè)學校根據(jù)學生的實際情況購進的機電一體化設備，來供學生實踐課學習使用，提高學生的實踐能力。機電一體化實訓裝置的結構一般包括電腦、PLC主機、變頻器模塊、電機模塊、氣動控制模塊等，總體上來說是由硬件和軟件構成，目前的機電一體化裝置是模塊化和開放式的結構，在教學的過程中，可以指導學生了解裝置構造和拆卸、組裝等技能的培訓。

2、裝置主要模塊的基本組成

（1）PLC主機：采用了CPU226AC/DC/晶體管（24路數(shù)字量輸入/16路晶體管輸出）、兩個RS-485通信口、EM222（8路數(shù)字量輸出），在PLC的每個輸入端均有開關，PLC主機的輸入/輸出接口均已連到面板上，方便用戶使用。

（2）變頻器模塊：“采用西門子MM420變頻器，三相380V供電，輸出功率0.75KW。集成RS-485通訊接口，提供BOP操作面板；集成3路數(shù)字量輸入/1路繼電器輸出，1路模擬量輸入/1路模擬量輸出；具備過電壓、欠電壓保護，電機過熱保護，短路保護等。提供調速電位器，所有接口均采用安全插連接。”

（3）電機模塊：包括三相交流異步電動機，步進電機和步進電機驅動器等。

（4）低壓電器模塊：配備了交流接觸器、熱繼電器、電子式時間繼電器、中間繼電器、變壓器、整流電路、能耗制動電阻、帶燈按鈕、斷路器、熔斷器、行程開關、組合開關、轉換開關、速度繼電器、磁性開關、急停按鈕、復位按鈕、自鎖按鈕等低壓電器。

（5）氣動模塊：包括了靜音氣泵、單桿氣缸、雙桿氣缸、氣動手爪、單控電磁閥、雙控電磁閥、旋轉氣缸等。

（6）傳感器模塊：具備了電感傳感器、漫反射式光電傳感器、對射式光電傳感器、光纖傳感器，可區(qū)分金屬物料和非金屬物料、不同顏色的物料。

（7）觸摸屏與組態(tài)模塊：配備了深圳步科EVIEWMT4200工業(yè)觸摸屏和EV5000組態(tài)編程軟件。

三、機電一體化實訓裝置的功能和機電類課程教學中的應用

1、機電一體化教學課程設計

根據(jù)教學計劃和現(xiàn)在對機電類人才的要求，目前職業(yè)學校內主要開設的課程有：《機電一體化設備安裝與維護》、《檢測與傳感技術》等關于機電一體化裝置運行原理和設備介紹與實際操作的課程。從課程設置上要與實際操作相結合，學生能夠學以致用，并熟練的掌握機電一體化裝置的操作。

2、《電氣控制與PLC》理實一體化教學思路

首先根據(jù)教學要求和設備特點編寫教學講義、課件等。其次組織學生到學校內部訓練中心參觀，對機電一體化有一個基本的了解；同時，配齊學生在學習電氣控制時所用的設備，根據(jù)學生不同的特點，對學生進行分類教學，因材施教，激發(fā)學生的興趣；最后制定好考核標準。

四、結束語

在職業(yè)學校中，對學生的教育首先要根據(jù)人才的要求和學生的實際情況開展教學工作，對于機電類的課程，在引入機電一體化實訓裝置的基礎之上，集合理論與實踐，使課程變得豐富多彩，學生提高了濃厚的興趣，才能全身心的投入到學習中，對于教師而言，對機電一體化實訓裝置做好必要的知識儲備和教學內容上的創(chuàng)新，幫助學生解決各種問題。不僅能夠促進學生提高創(chuàng)新與實踐能力，還能夠提高教師自身的能力。

參考文獻:

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1.1建立模塊化教學體系

機電一體化專業(yè)教學中，實踐教學所占比重較大。并且，每一階段的實踐教學在學生培訓中都發(fā)揮著不同的功效，通過多種教學實踐活動的共同作用，最終培養(yǎng)出符合要求的專業(yè)人才，因此必須明確各教學環(huán)節(jié)的作用及功能。我校在遵照教學大綱標準的基礎上，將企業(yè)內相關崗位用人需求納入教學范疇，合理分解機電專業(yè)人員必須掌握的專業(yè)知識及技能，并將其合理貫徹于不同實踐環(huán)節(jié)中。經數(shù)次跟蹤調研，明確各環(huán)節(jié)教學定位，構建合理的模塊化實踐教學體系。在我校建立的模塊化教學體系中，基礎訓練以鞏固專業(yè)學生基礎知識與技能、掌握牢靠專業(yè)理論、增強學生學習自信心為主要教學目標，確保學生能更好地進入到下一階段的學習中去；專業(yè)技能訓練是職業(yè)教育中培養(yǎng)學生專業(yè)能力的關鍵環(huán)節(jié)，以提升學生專業(yè)技能為教學主要任務；選修教學環(huán)節(jié)，主要在于為學生個性化學習提供便利，拓展學生專業(yè)知識，進而達到強化學生技能的效果。

1.2實施“會———懂———精”的教學模式

在以往職業(yè)教育中，通常以理論教學為主，學生在專業(yè)學習中往往是先學習理論知識，再學習職業(yè)技能，最后進入實習階段。在這個過程中，教學主張“先理論、后實踐”，是由純理論學習到純實踐操作的過程。大量事實證明，以往傳統(tǒng)職業(yè)教育方式已難以滿足當前人才培養(yǎng)需求，學生在畢業(yè)后普遍感覺在學校期間所學習的知識華而不實，難以實現(xiàn)學以致用，在企業(yè)實際工作中存在適應不良的問題。學生必須經歷一段時間的實踐，通過實踐解決學習中的困惑，才能真正領悟專業(yè)知識與技巧。針對傳統(tǒng)教學模式存在的問題，我校采取了積極的應對措施，結合專業(yè)教學特點及企業(yè)人才需求，將“先會后懂再提高”作為新的教學理念，不再以傳統(tǒng)理論教學為主，秉持“夠用”原則開展理論教學，重點關注實踐教學，實現(xiàn)實踐課程為主、理論教學為輔的教學模式。在課程安排上，優(yōu)先考慮實踐課程教學需求，在此基礎上安排理論課程，即先組織學生進行實踐操作，在操作中發(fā)現(xiàn)問題，積極探索解決方法，并對實踐感悟作出總結，再來開展理論教學。例如，在數(shù)控銑工操作方面，首先讓學生大概了解其專業(yè)的發(fā)展趨勢及必備技能，熟悉其最基本的操作方法，再來學習相關基礎理論知識，在確保學生基礎知識與技能掌握牢靠的基礎上，進行專業(yè)技能學習，同樣先進行數(shù)控銑工實際操作，再來學習“數(shù)控銑工工藝”等專業(yè)理論知識，實現(xiàn)學生在專業(yè)知識及技能學習中的融會貫通。這種教學模式有助于調動學生學習的積極性，專業(yè)教學變得更具針對性，也更容易讓學生接受專業(yè)知識與技能。

1.3有目的地到企業(yè)工廠進行教學

在職業(yè)教育中，要實現(xiàn)學校依托企業(yè)，而企業(yè)對學校高度認可的目標，需要構建合理的學工交替教學模式，并維持學校與企業(yè)和諧、平等、互利的良好合作關系。讓專業(yè)學生在實習中，通過一線崗位親身體驗企業(yè)對專業(yè)人才的要求，并感悟其職業(yè)職責，以此來達到提升學生專業(yè)技能與職業(yè)責任感的目的。

2實踐教學考核環(huán)節(jié)方面的改革

2.1模塊考試

在學生完成每一階段的實習任務后，應組織進行相應的實結考核，在考核合格前提下進行更加專業(yè)的實習，以此來確保學生在每一階段實習中能真正掌握必備技能。例如，鉗工實習考核達標的學生，才能進入機床檢修階段實習，對于表現(xiàn)突出的學生，可支持其嘗試考取工種等級證書。

2.2技能大賽

在學生順利完成每一階段的實習后，學校與教師可結合專業(yè)特征，組織學生參與各類型的技能大賽。例如，在學生完成金工、設備操作、銑工操作等各個階段的實習任務，且實習考核達標的情況下，組織學生參與更高級別的銑工技能大賽，并頒發(fā)相應的銑工等級證書。

3校內外實訓基地建設方面的改革

實踐訓練基地是實現(xiàn)實踐教學的必要條件。在實訓基地建設方面，當前我校已順利完成了校內與校外實訓基地建設。在校內實訓基地建設上，秉持先進性、綜合性、實踐性原則，建立了機電實訓中心、計算機實訓中心以及電力拖動實訓中心，以重點鍛煉學生的實踐能力。特別是在機電實訓中心內，配備了相應的車床、刨床、銑床、鉗工操作臺、機械測繪設備、數(shù)控加工設備等。這些設備不但能滿足單項技能訓練，而且能滿足綜合性技能訓練。校外實訓基地建設注重為培養(yǎng)學生的技術應用能力提供保證。我校的做法是建立了一個小型機械加工廠，配備必要的數(shù)控設備與機床設備，為本校學生提供教學實踐平臺，擁有普通機床設備和數(shù)控設備的小型機械加工廠，為本校學生提供教學實踐平臺，也可對外承攬適量的機械加工任務，使校內機械設備資源得到有效利用。

4建立“雙師型”教師隊伍

教師隊伍是職業(yè)教育改革實施的主力軍，直接影響到教育改革的成效。在高職院校內，進行教學改革的主要目的是培養(yǎng)出專業(yè)水平較高的實用型人才，因此必須加強教師建設，培養(yǎng)出“雙師型”教師隊伍。“雙師型”教師不僅要掌握基礎的教學知識，還應具備較強的專業(yè)實踐、操作技能及豐富的教學經驗，所以說“雙師型”教師素質的好壞將影響著一所高職院校的教學質量。近幾年，我校機電專業(yè)的招生規(guī)模不斷擴大，而“雙師型”教師數(shù)量奇缺，教師任務繁重，并且許多教師為新任教師，教學水平還有待提升，難以勝任專業(yè)課程教學。對此，我校積極組織對新任教師的培訓活動，并開展校與企、校與校之間的專業(yè)性講座，以期在最短時間內提升教師隊伍的整體水平，培養(yǎng)出綜合素質較高的教師團隊，進而保障機電教學的質量。通過多方信息反饋，我校機電專業(yè)教師隊伍整體水平較高，受到學校、學生和企業(yè)的廣泛認可與好評。

5激勵教師積極從事科研活動，提高了教師隊伍的綜合素質

教師作為知識的傳遞者以及創(chuàng)造者，必須具有較高的綜合素質。以前我們學院機電專業(yè)教師整體水平相對較低，整個教師隊伍主要由兩部分組成，一是過去從事中專教學的教師，他們的年齡相對較大，絕大多數(shù)為自學專業(yè)知識的，并未接受過系統(tǒng)的高等教育；二是來自于高校機電專業(yè)的畢業(yè)生，他們年齡較小，接受過高等教育，理論水平相對較高，但缺乏實踐經驗。另一方面，為了提高自身素質，一定要具備積極參與教科研的思想與行動，但是現(xiàn)在的高職機電專業(yè)教師缺乏科研的意識和動力，僅僅強調教學工作。教學改革能否取得成功，關鍵是由教師的綜合素質決定。為此學院又進一步加強改革科研活動。改革過程中我們按照教學現(xiàn)狀與專業(yè)建設實情，組織教師積極參與到教學改革課題研究之中。第一，以教學改革研究課題為切入點，安排教師開展各種級別的課題探討，在此基礎上，認真實施開展校級專題探討，引導他們以現(xiàn)代教學理論為基礎，積極探討怎樣將各種新教學手段引入教學之中，例如任務型教學、合作教學與討論式教學等。第二，構建起科學合理的教科研激勵機制，定期檢查教師的科研開展狀況，對科研中取得較好成果的教師加以獎勵，并與其待遇、職稱晉升以及評先評優(yōu)等掛鉤，使他們形成一種積極向上的氣氛，是鼓勵他們主動研究機電專業(yè)實踐教學改革的有效策略。最后，堅持以校為本，以解決本校的具體問題為課題進行研究，引導教師努力改正其教學行為，探討反思教學課題。這樣就推動了機電專業(yè)教師綜合水平不斷提高，建設了一支結構合理、教學水平高、實踐經驗豐富的高素質教師隊伍。

6充分發(fā)揮了專業(yè)指導委員會的作用

在我校實踐教學改革中，專業(yè)指導委員會充分發(fā)揮了其作用，委員會的委員包括各專業(yè)的專家和技術骨干，讓這些擁有堅實的專業(yè)理論知識和豐富實踐工作經驗的委員參與到實踐教學的改革中，不但可以應用他們的知識和經驗，還能夠很好地運用他們廣泛的外界關系。我校邀請他們來校開展專業(yè)知識講座，同時請他們指導學生的校外專業(yè)實習，取得了令人滿意的效果。