机电技术应用论文

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机电技术应用论文:应用专业发展机电技术论文

1.推进校企深度合作，实施工学结合的人才培养模式

借鉴德国“双元制”培养模式，依据学校目前的实训实习条件和教师队伍构成，结合全国职业院校技能大赛的指导思想，进一步完善校企合作运行机制，完善灵活的工学交替教学过程，深入探索工学结合的人才培养模式。学校首先要根据企业的用人需求，制订有效的职业能力培养方案。具体实施时可让教师走进企业开展深入调研，了解企业生产过程中的技术、工艺，研究生产岗位对技术能力的要求；也可把行业专家和企业的工程师、技术员请进学校，对学校的课程设置和具体内容提出建议和指导。在充分调研的基础上制订新的课程标准，改进教学计划，确定课程内容。在教学实施方面，要充分利用企业的资源组织实境教学，让学生参与企业产品制造，有效培养学生的职业能力。

2.改革课程体系，构建精品课程，建设专业教学资源库

在校企合作的基础之上，学校应根据专业培养目标进行课程体系改革；同时整合教学内容，建立核心专业课精品课程，形成较为完善的教学方案，同时做好专业教学资源库建设。①课程体系改革。在进行课程体系改革的过程中，要注重培养学生的动手能力，同时也要注重职业道德、综合素质、实践能力的培养，建立必要的文化知识和专业实践能力相结合、理论与实践相融合、教学内容与岗位需求相适应的课程体系。具体可借鉴德国机电一体化技术工人的培养目标，同时结合全国技能大赛“机电一体化设备组装与调试”项目规程及指导方向，以本专业面向的装备制造企业的典型工作任务、工作过程为导向，整合企业生产过程中的典型工作任务，把企业岗位能力模块化，建立专业模块课程体系；并且对典型工作岗位的作业流程所包含的知识、技能和态度进行分解，引入现场实际工作任务，选择适当的项目或任务，构建工作任务导向课程。②精品课程建设。要以专业核心能力的要求为依据，构建精品课程体系；以职业能力为主线，以职业活动课程为主体，以职业岗位能力和“双证书”为基础，构建精品课程内容；采用“做、学、教一体化”的教学方法进行教学。在课程建设的过程中，首先制订课程标准，然后选定其中重要技能的课程作为精品课程建设项目进行开发和建设，并通过项目建设，形成一套精品课程及教材，其中包括教学内容、教学策略、教学环境、教学方法、教学评价等内容。机电技术应用专业应重点对以下三门课程进行改革探索，以打造精品课程。一是“液压与气动技术”。要充分利用实训室资源开展“理实一体化教学”，以若干课题、任务为引导，使学生能够正确选择气动液压元件、正确安装和调试维护液压气动装置。课程结束后，以任务书的形式对学生进行考核。二是“电气安装与维修技术”。以工作任务为载体，实施“做、学、教一体化”的项目教学。教学以实训为主，突出电气设备的维修能力培养。设计任务时以项目为单元，所设任务应从简单到复杂，理论和实践交替进行。课程的考核注重工作过程，以任务书方式逐个学生逐个项目进行。三是“机电一体化设备组装与调试技术”。从机电技术应用所需的控制电路出发，把机电技术专业的核心技能集中于设备装配和调试之中，使学生通过该模块的实训，掌握机械装配技术、气动技术、变频技术、电气安装技术、人机对话触摸屏应用技术、信息检测及传感技术等，使学生具备相应的专业能力。③充分利用信息化教学手段，做好专业教学资源库建设。在开发建设精品课程的基础上，整合教学资源，完善教学课件，研发仿真实训教学软件。如利用多媒体信息技术建设电工技术、传感器技术、电气安装技术、变频技术、液压气动技术、机械基础等多门专业课程的教学资源库网络共享平台，为学生的技能水平提升和职业能力考核提供自主学习平台。

3.进一步加强师资队伍建设

通过师资队伍建设，促进教师的自我发展，进而提高工作积极性和主动性。而专业带头人和骨干教师的培养是师资队伍建设的重要内容之一。①培养专业带头人、骨干教师。选拔一名素质好、进取心强、专业水平高、教学能力强的教师作为专业带头人培养对象，通过重点培养，使其具有把握机电技术应用专业发展方向的能力，能提出本专业的中长期发展思路，在校企合作、专业建设中能够起到科学引领作用。同时，选拔多名有一定实践经验、有较强教学能力的教师，通过企业实践、外出学习、担任技能大赛指导教师、教学研究等方式，培养骨干教师，使他们能够胜任本专业骨干教师岗位工作职责，在教学中起到示范和表率作用。②加强“双师型”师资队伍建设。在培养专业带头人、骨干教师之余，要进一步扩大专业教师的“双师”素质培训，如分批选派教师下企业实践锻炼，及时了解企业人才需求情况、掌握企业技术规范和技术能力、积累实践工作经验、强化专业规范意识；同时鼓励教师参加课程体系改革、精品课程建设、理实一体化教学项目等，以提高业务水平。通过以上种种举措，使本专业教师既具备较高的理论教学能力，又具有相应的实践教学能力，具备基于工作过程实施教学的能力，成为真正的“双师型”教师。③做好兼职教师队伍建设。在全面提高校内专业教师素质的同时，邀请企业专家更深入地参与专业课程和实训基地建设，加强教师与企业专家交流与合作；同时聘请行业专家、企业工程技术人员和社会上的能工巧匠，承担专业课程教学或各类实训指导任务，以弥补学校实训指导教师的不足，促进专业实践课教学。

4.完善学习评价体系

在同“德中机电”合作期间，我校尝试和探索了“过程性评价”的学习评价体系。这种评价模式对机电技术应用专业的大多课程都非常适合，有利于促进学生职业能力的培养和形成。这种评价体系在今后的教学改革中还要不断完善和加强，最终形成本专业“过程性评价”与“终结性评价”相结合的学习评价体系。其中包括：①模块课程的学习评价标准。该评价标准要求对学生的技能水平、工作态度、合作精神、沟通能力等进行综合评价。②学生校外实习考核标准。该考核标准要借鉴企业对员工的考核、奖惩、晋升的制度，引入生产经营的管理理念，让企业参与评价。③专业课程的终结性考核试题库。利用该试题库对学生的专业课程知识进行标准化考核。综上所述，要使机电技术应用专业得到持续发展和壮大，首要任务是深化校企合作，依据专业培养目标和职业岗位要求，以职业活动为主线，有效实施“工学结合、校企合作、顶岗实习”的人才培养模式，这样才能大力推进“做中教、做中学”的教学方式，从而突破传统学科型技能人才的培养模式。与此同时，还要通过课程体系改革和精品课程建设，通过提升师资队伍的整体实力和完善教学质量评价体系，使专业教师的教学水平以及人才培养质量得到稳步提升。

作者：李峡 单位：河南信息工程学校

机电技术应用论文:应用专业理论教学机电技术论文

1及时更新理论教学内容

职业学校机电技术应用专业应当结合社会的实际发展需求，及时更新理论教学内容，使学生学习和掌握最新的专业理论知识，提高学生专业技能。在具体实践中，职校可采取“请进来”与“走出来”的方式推动理论教学改革。对于“请进来”而言，职校可聘请一些在大型机械企业或相关专业协会的工程师、技师，到本校进行授课，向学生传授最新的理论知识，通过将专业教学内容与自身实践经验相结合，激发学生的学习兴趣。对于“走出去”而言，职校应当选派专业课教师去相关企业进行学习和实践，使专业课教师掌握先进的生产技术，及时收集机电技术应用专业的新信息，并将这些新知识和新信息传授给学生，拓展学生的知识面。

2构建理实一体化教学模式

以“机床故障检测与维修”专业课程为例，教师可采取项目教学法、现场教学法、仿真教学法、案例教学法等多种教学方法，使教、学、做融为一体，让学生在学中做、做中学，构建理实一体化教学模式，积极推动理论教学改革。教师可根据专业课程的特点，将其划分为四个项目及若干个任务，具体如下：项目一：机床的管理与维护。主要任务为车间的6S管理与机床的检查、机床精度测量与验收；项目二：机床机械部件的调整与维修。主要任务为进给部件的调整与维修、主轴部件的调整与维修、重要辅助部件的调整与维修；项目三：机床典型故障的诊断与维修。主要任务为螺纹车削误差故障维修、机床润滑系统故障维修、轴类零件加工误差故障维修、机械手换刀故障维修、辅助装置故障维修等；项目四：数控机床故障诊断与维修。主要任务为数控机床方式选择功能的故障维修、通信功能故障维修、冷却功能故障维修、进给倍率功能故障维修等。通过进行基于工作过程的实战训练，既能够使学生在实际操作中掌握机床故障检测与维修的相关理论知识，又能够使学生具备拆装调整机床机械部件与诊断排除机床机械故障的技能，提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。

3运用多样化的教学手段

在机电技术应用专业的理论教学中，教师必须转变传统的填鸭式教学方式，灵活运用多媒体教学手段，将专业课程中涉及到的原理图、零件图、装配图、程序图、电路图等内容制作成多媒体课件，以供课堂教学使用。通过运用多媒体教学手段，可以有效弥补传统教学手段的不足，节省课堂板书时间，使枯燥、抽象的理论知识易于理解和记忆，从而提高学生对专业课程理论知识的学习效率。同时，职校还可以利用网络信息技术，将专业课程的相关教学资料上传到校内网络平台上，使学生能够利用课下时间复习和巩固已学的理论知识，拓宽学生的学习渠道。

4结束语

总之，机电技术应用专业是我国职业学校的基础专业之一，其专业课程教学效果直接关系到本专业技能型人才培养目标的实现。随着社会经济发展对机电技术应用专业人才的需求不断增加，职校必须立足于自身办学特色，优化专业课程体系，改革传统的理论教学模式，积极推行理实一体化教学，从而促使学生夯实理论知识基础，不断提高专业技能和专业素质。

作者：王久华 单位：湖南机电职业技术学院

机电技术应用论文:煤矿机电化技术应用实践论文

摘要：机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术，是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。

关键词：煤矿机电一体化技术

引言

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。

一、机电一体化技术的应用实践

1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作，此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200)，在部分煤矿中应用；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，研制出KJ2，KJ4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统，如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等，它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高；具有网络连接功能；系统软件采用了Windows操作系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，不仅为各煤矿提供了更多的选择机会，且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。

对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4，KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。

在我国“九五”计划期间，国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。除此之外，我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月，该系统在焦作古汉山矿投入运行，情况良好。提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能。

1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器，目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。

二、结束语

随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，目前各种高新技术的发展，如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

机电技术应用论文:机电一体化技术应用研究论文

摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。

关键词：机械工业；机电一体化；数控；模块化

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。

（一）机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二）传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

（三）信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

（四）驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五）接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

（六）软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

（一）数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。

5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

（二）计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

（三）柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

（四）工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展。

（一）智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

（二）系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

（三）微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

（四）模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

（五）网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

（六）绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述，机电一体化是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

机电技术应用论文:机电一体化技术应用论文

【论文关键词】：机械工业机电一体化数控模块化

【论文摘要】：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：

（一）机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二）传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

（三）信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

（四）驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五）接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

（六）软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

（一）数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。

5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

（二）计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

（三）柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

（四）工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

（一）智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

（二）系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

（三）微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

（四）模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

（五）网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

（六）绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

机电技术应用论文:机电一体化技术的应用及其发展趋势

【论文关键词】：机械工业　机电一体化　数控　模块化

【论文摘要】：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：

（一） 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二） 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

（三） 信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

（四） 驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五） 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

（六） 软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

（一） 数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1、 总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

2、 开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。

5、 能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6、 系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

7、 以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

（二） 计算机集成制造系统（CIMS）

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

（三） 柔性制造系统（FMS）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

（四） 工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

（一） 智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

（二） 系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

（三） 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

（四） 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

（五） 网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

（六） 绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

机电技术应用论文:基于 Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用

论文关键词 ：Web3D技术 机电产品 Cult3D技术 汽车 虚拟现实

论文摘要：主要介绍 了 Web技术和 3D技 术相结合的产物一Web3D技 术的基本概念、特点及实现技术．并以实例的方式详细阐述了web3D技术之一的 Cult3D技术 ．在机 电产品虚拟设计 中的工作流程，从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果，为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式，最终提 高企业的竞争力。

0 引言

随着数字化设计技术 的发展 ．人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片，而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的Web3D技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ，从而提高用户的参与性 。增强体验感。

1 Web3D技术概述

1．1 Web3D技术的基本概念

虚拟现实 VR (Virtual Reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术，Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。Web3D还可以简单地被看成是 Web技术和 3D技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3D图形技术 向互联网的扩展．网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3D图形技术的主要差别在于：第一，实时渲染 ：它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的；第二，具有无限的交互性：因为是实时渲染，这就为交互性提供了基础；第三，优化和压缩：由于网络带宽的限制 ．文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 Web3D技术 ，用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ，并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。

1．2 Web3D技术的实现手段

Web3D的实现技 术主要分成三大部分 ．即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像，就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 ：一是基于几何模型的实时建模与动态显示 ：二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 Web3D的关键技术 ，交互功能的强弱 由 Web3D软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。

在众多的 Web3D软件系统中 。基 于 JAVA内核的Cult3D技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ，现已广泛应用于众多电子商务网站的 3D机电产品展示中。

2 CuIl3D技术及其开发流程

Cuh3D是一种全新的 Web3D技术 ．它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ，主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3D设计领域广泛使用的 3DSMAX或 MAYA来设计 产 品 3D模 型 ．使 用 Cuh3D Exporterplug—in来转换设计模型 ，在 Cuh3D Designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ，再无缝隙地嵌入到 HTML页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看 3D模型 ，还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。

3 Cult3D‘技术在产品虚拟设计中的应用实例

3．1 创建汽车 Cult3D对象

为方便输 出，必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3DMAX或 MAYA1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 装好 输 出插 件 ，3DMAX或MAYA才可以将 3D模型输出成 Cult 3DDesign的 C3D格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫，尽量用最少的面来做模型，以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ，更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 C3D格式的 3D模型 。

3．2 对汽车 Cult3D对象进行交互设置

Cuh3D对象的交互设计就是在 Cuh3D Designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系，使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ，并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。

汽车的时间地图如图2所示，它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在Cult3D Designer中完成设计后，需将CulturalD对象导出为可的CO格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。

3.3 汽车Cult3D对象

可Cult3D对象的程序有多种，其中基于网络的应用较为广泛，用户可以通过网络或在本地机种用IE或Netscape浏览器查看。基于网络的需要编写想应得网页，在编写网页时，有两项主要工作：

（1）在网页中编写语句嵌入Cult3D对象。IE浏览器是通过ActiveX组件来cult3d对象。IE使用<Object>的标签命令来在网页中嵌入ActiveX组件。

Netscape浏览器不支持 ActiveX控件 ．需要另外设置外挂程序的语法 。Netscape浏览器使用<embed>的标签来嵌入 外挂组件 。另外 ，必须安装 Cuh3D Viewer插件，才能在浏览器网页时播放 Cult3D对象。对于 IE浏览器需要在<Object>这个标签内插入 codebase指定其下载网址．Netscape浏览器需要在<embed>标签内插入 type=“application／x--Cuh3D--object”语法说明外挂程序对象．pluginseape指定其下载网址。

(2)需要时 ，在 网页中编写语句触发 Cult3D对象的 自定义事件。Cult3D支持和网页相互交互。通过在网页中嵌入 Java语句，可以使浏览者在网页中点击按钮或进行选择时，触发 Cult3D对象 的 自定义事件实现同步展示，并同时把用户的选择保存在数据库中供网上调查、销售等电子商务模块使用。

4 结束语

虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩 ，体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同机电产品设计产业相结合 ，为设计师与企业厂商们提供了非常好的技术支持与解决方案．更为产品的推广营销创造了巨大的商业价值。无论是与传统影视媒体 、多媒 体软件 ，还是 与传统虚拟现实技术 比较 ，Web3D技术都表现出了在机电产品设计中的独特优势和潜力 。随着网络技术的高速发展必将有更新的 web3D技术出现，服务于设计 、服务于大众、服务于未来 。

机电技术应用论文:表面技术在机电和金结中应用展望

摘要：三峡工程是“千年大计、国运所系”的跨世纪工程。工程的质量、寿命、运行可靠性和检修维护费用，取决于多学科技术的发展水平。对表面工程技术在三峡工程机电设备和金属结构工程上的应用进行了全面的讨论和分析，对三峡工程机电设备、金属结构表面预处理、表面涂覆技术和产品提出了技术要求。

关键词：金属结构 机电设备 表面技术

1 引言

表面工程，是经过表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。三峡工程通常被人们称为“土木”工程，但是大坝全长2309.47m中，实际上起挡水作用的溢洪闸门、电厂进水口闸门、船闸人字门和输泄水闸门占坝线全长的72%(1679m)，实际上就好似一个“钢秩”工程。三峡工程作为一项水资源综合利用的工程，其机电设备和金属结构的总重量达50万t，其费用占工程总概算的1/3。

表面工程以多个学科交叉、综合、复合为特色，以应用多种表面技术及其复合表面技术为特点，是主导工业发展的关键技术之一。三峡工程是“千年大计”、“国运所系”的世纪性工程，一定要重视质量问题，把质量看成是三峡工程的生命。在国际招标的机电设备技术条件中，明确了应用表面加工技术、表面技术和复合表面技术的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高设备运行可靠性，延长使用寿命和方便维护和修复。表面工程技术在三峡工程建设中得到广泛应用。

2 三峡工程应用表面技术的对象

三峡水利枢纽由挡水和泄水建筑物、发电建筑物和通航建筑物组成，大坝轴线全长2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，设有表孔、深孔和导流底孔；电站厂房位于泄水建筑物左、右两侧，为坝后式厂房，共装设26台700MW水轮发电机组。通航建筑物布置在枢纽左岸，包括双线连续五级永久船闸、单线垂直升船机和施工期通航的临时船闸。

2.1 水轮发电机组和其它机电设备

三峡电站水轮发电机组及辅助机电设备总重量约达26万t。埋设在混凝土中的设备部件、常年受含沙水流冲刷的水轮机过流部件和常年暴露在空气中的机电设备表面都需要应用表面工程的基础理论，提出优质、高效、低耗的表面工艺技术，在设备和零部件的表面进行严格的处理以保证设备可靠运行。

2.2 水工闸门和金属结构

三峡工程的水工闸门埋设件、闸门本体、输水钢管及启闭机等金属结构总量约26万t。其中大坝及电站合计共有30种不同规格的闸门539扇，永久船闸有各类人字门、充泄水阀门等共89扇，两者共约7.3万t。其中工作环境最恶劣的是导流底孔和泄洪深孔的弧形工作门，最高工作水头达85m，流速达35m/s，并有局部开启的要求。

2.3 对外交通工程

三峡工区对外交通工程的金属结构表面防护，包括桥梁表面涂覆、装卸重件码头上的起重设备和金属结构的表面处理以及集装箱码头钢管桩和粉煤灰钢罐内表面的防腐等。

三峡工程对外交通金属结构工程包括大中桥梁34座，其中联系坝区两岸的西陵长江大桥1118.66m。

3 三峡工程应用表面技术的试验与实践

3.1 三峡机电设备和金属结构表面的工作环境

三峡机电设备和金属结构表面，根据其功能要求，分别暴露在在室内外大气和潮湿大气中，干湿交替环境。在静水工况、动水工况、高速含沙水流中和与混凝土结合的环境下工作运行。

(1)暴露在大气中工作的有：大坝顶部门式起重机及轨道、自动抓梁、厂房顶敞开式高压电气设备、高压出线塔、主厂房大门、电站尾水门式起重机及轨道以及部分闸门的局部外露部分。还有永久船闸、临时船闸和垂直升船机的桥机、大梁及清污机等。这些暴露在大气中的结构和装备表面，常年经受日晒雨淋、风雪冰霜的袭击。

(2)在室内大气中工作的设备主要有：水轮发电机组、变压器的外露表面、主付厂房内各种桥机、大梁、轨道、厂内高压设备、大电流母线设备和其他机组辅助设备如水泵、空压机、制冷机表面，电站厂房屋架、船闸人字门启闭机及其附属设备、中低压配电盘、动力盘、保护盘柜表面等。

(3)在潮湿大气中工作的结构和设备如：电站厂房进水口竖式液压启闭机、长期存放于门库中的检修门及埋件、闸门吊杆、尾水排水阀、水轮机顶盖排水泵等。这些设备常年处在潮湿的空气中，易锈蚀和腐蚀。

(4)在干湿交替环境中工作的结构极易发生表面破坏如：船闸人字门、所有闸门的门槽埋件、船闸浮式系船柱、泄水表孔闸门和检修门等。有的干湿交替频繁，有的交替频度不大，对结构表面影响也有所不同。

(5)在静水状况下工作的装备有：船闸人字门、检修闸门和叠梁门，电站进水口检修门，泄洪坝段深孔和表孔检修门等。他们都是在闸门前后平压后才开启或下落的。

(6)动水工况下工作的电站进水口工作闸门、压力钢管、拦污栅事故检修门、水轮机过流部件包括涡壳、导水机构、转轮、基础环和尾水管里肘等。

(7)在特别恶劣的环境中工作的排沙孔工作闸门及事故检修门、底孔工作门、深孔工作门、船闸输泄水廊道阀门、钢衬护以及水轮机转轮都是在高流速的含沙水流中工作和运转的，泥沙磨蚀的破坏作用，对其材料和表面的处理都有特殊要求。

(8)一些与混凝土面结合的钢结构，如压力钢管外壁，所有闸门和启闭机构以及钢结构的埋件、水轮机钢里衬、蜗壳、座环以及发电机埋件、设备基础埋件等。

3.2 三峡坝区的空气和水环境特性

三峡坝址位于湖北宜昌市二斗坪镇，此区域属南温带和亚热带过渡地带，其气候特征是高温、高湿、雾多风小，秋雨多温差小。坝区大气年平均相对湿度75.8%，平均温度21～22C，最高温度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量达1251mm，以7、8月份较高。大气中S02浓度较高，酸雨比较严重，降雨pH值为5.44，大气环境腐蚀性大。

三峡坝址处多年平均水量达4500亿m3，多年平均流量为14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。实测最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移质相对较小，悬移质居多，平均粒径小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值为7.95，水中溶解O2为6.4mg/L。在动水下工作的装备和结构，承受的动水速度多不相同，拦污栅的过栅流速约lm/s，压力钢管内约8m/s，船闸输水廊道内约20m/s，深孔、底孔闸门处30～35m/s，排沙底孔内18～28m/s，水轮机转轮叶片约30～40m/s。这些结构和装备特别是在高速含沙水流中工作的结构和装备，面临空化和泥沙磨损的联合破坏。

3.3 三峡工程设备和钢结构的表面技术应用试验

为了使表面科学与工程相结合，为了结合三峡工程的空气环境、水环境和工作环境特点，通过试验研究提出有效的工程措施，达到改善材料的表面性能、有效延长使用寿命、节约资源、提高生产力和减少环境污染的目的。

为此，中国长江三峡工程开发总公司委托武汉材料保护研究所进行了不同涂覆材料和多种表面技术复合处理的实验。

(1)大气暴露实验 从1995年1月开始，在三峡坝区、宜昌市区和秭归县城，对30多个国内外厂家的120多种防腐体系的试件作挂片试验，其中有机涂装体系42种，热喷涂金属体系7种。现在试验仍在进行中。

(2)水环境暴露实验分别对全暴露在水环境中(全浸)和干湿交替的环境进行了试验。实验安排在三峡坝址下游40km处的葛洲坝水利枢纽进行，全浸试件浸没在葛洲坝二号船闸上闸首的人字门上，干湿交替试件装设在葛洲坝二号船闸下闸首的人字门上。试验涂装材料有，有机涂装体系35种，热喷涂金属体系7种，电化学保护1种。

(3)室内加速腐蚀实验分别对13个厂家的34种防腐体系，即4种水溶性无机富锌类、3种醇溶性无机富锌类、4种环氧富锌类、13种富锌底漆/中间漆/面漆、5种金属喷涂层、8种金属喷涂层/封闭底漆进行试验，分别应用常规试样和划叉破坏性试样在中性盐雾条件下进行加速腐蚀试验、在5%盐水溶液中浸渍试验、紫外线加速腐蚀老化气候试验、在自来水和盐水中的电化学对比试验、涂层电气学保护性能试验以及涂层与基体(或其他涂层)界面粘结力试验。

上述各项现场挂片试验的初步成果，已在机电设备和金属结构招标文件的技术规范中得到应用，供货厂商将根据合同的要求进行表面涂覆和表面改性处理。

3.4 三峡工程应用表面技术的实践

三峡工程自1994年12月正式宣布开工以来，表面技术在桥涵、码头、施工变电所和储运设备等方面得到比较广泛的应用。

(1)桥梁 三峡对外交通工程桥梁中特大桥4座，大桥7座，中桥23座，合计34座，累计长3793m其中较具特色的有莲沱大桥、黄柏河大桥、下牢溪大桥和横跨长江南北两岸的西陵长江大桥。

莲沱大桥全长340.87m，主桥为中承式三孔钢管混凝土连续拱桥。拱上桥面总宽20m。钢管的寿命直接影响大桥的安全。钢管拱表面防护，采用三道漆，分别为底漆、中间漆和面漆，干膜总厚度达305μm。在涂装前表面经除锈处理达Sa2.5级，粗糙度Ra30。

下牢溪大桥全长286.06m，为六孔三柱墩结构，最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面防护采用热喷铝。

黄柏河大桥全长284.76m，为七孔桩台式双柱墩结构，最大跨径160m为钢管拱结构。钢管拱表面采用热喷锌。

上述钢管拱的涂装寿命要求达到20年。

西陵长江大桥是横跨长江的坝区南北重要通道，和其他大桥一样，都是永久性的公路大桥。大桥全长1118.66m，主孔跨度900m为单跨双铰式钢箱加劲梁悬索结构。两座主塔高120m，为钢筋混凝土三层门式柜架结构。主塔基础为12根中Φ2.2m挖孔灌注桩。两根主缆各由10010根φ5.1mm镀锌平行高强钢丝组成，直径为φ570mm，每根主缆长约1478m，重约2300t。两岸各有一重力式锚锭。在大桥施工过程中，为了解决悬索鞍座的推移以调整力的平衡，全军装备维修表面工程研究中心提出了复合减摩涂层设计及相应的现场施工方案，替代国外采用的在鞍座磨擦副中安装数千枚滚针的方案，使鞍座顺利推移到位。采用这种复合减摩技术使磨擦系数降低1倍以上，大大节省了施工费用。此外，主塔表面和钢缆都采用了表面涂装防护，主塔表面总漆膜厚度达280μm。涂装寿命为5年，修复不需铲除只需在原涂装上再次涂覆。

(2)公路 专用公路采用封闭管理，为保证昼夜行车安全，设有公路防眩网及护栏，网和护栏波形梁表面采用热浸镀锌防护，锌层厚度在61～85μm。

(3)码头在三峡坝区设有一座杨家湾港口集装箱、杂货码头和一座重型设备装卸的重件码头。码头是三峡坝区水上的货物吞吐口，保证安全运作十分重要。

杨家湾码头的水下φ800/1000的钢管桩是码头的基础，钢管桩采用16mm的3号镇静甲类钢，其表面用氯化橡胶铝粉和氯化橡胶防腐漆进行处理。

2×300/50t重件码头的起吊设备为2台300t小车的桥式起重机，桥架结构总重300t。桥机及吊梁金属结构的所有内、外表面，机械零部件非接触表面，都进行了表面涂装处理。表面先经喷丸、机械手或手工除锈处理，然后涂以底漆、中间漆和面漆，分别采用环氧铁红车间底漆、环氧云铁防锈漆和可涂覆聚氨酯面漆。

(4)粉煤灰储运罐罐体为钢结构，全部储运罐总重约1830t，对其罐体、中转仓进行涂装处理，用铁红为底漆，合成树脂调和漆用作中间漆和面漆，输送粉煤灰的地下管道用环氧煤焦油沥青涂料。

表面工程在三峡工程的应用实践，不但起到了对金属和非金属表面的防护作用，还增添了建筑物的美感。据不全面的检查，涂复材料和工艺的应用是成功的，其使用寿命还有待进一步跟踪调查和考验。

4 机电设备、金属结构表面技术应用展望

迄今为止，三峡工程机电设备和金属结构的招标工作还在进行中。已完成招标的项目有左岸电站14台700MW水轮发电机组，合同金额7.4亿美元。二期工程厂(房)坝(溢洪坝段和永久船闸闸门及金属结构)采用国内公开招标，合同金额10.7亿元。现在在正进行500kV高压电气设备(15台840MVA变压器和全封闭组合电器)国际招标，电站主厂房1200t桥式起重机国内招标、500kV电抗器，20kV大电流封闭线的招标。还有大坝顶部和电站尾水平台的门式起重机等还未招标。这些机电设备和金属结构是2003年发电、通航的关键设备，这些设备和构件的表面处理，影响到设备的寿命、大坝整体建筑艺术处理甚至设备的安全可靠运行。

4.1 水轮发电机组和辅助电气设备的应用展望

在机组招标文件技术规范和合同文件中，对工厂涂装和保护涂层都有明确的规定，明确规定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164进行表面涂层处理。明确规定涂层必须在合适的气候条件(环境温度低于7C或金属表面温度小于外界空气露点以上3C时不能进行)。

同时明确了设备表面的清扫要求。选用溶剂清洗，进行喷丸发亮处理。使金属表面发亮呈均匀的灰白色。

对在运输过程中暴露在大气中的重要机械加工的黑色金属表面，先用溶剂清洗干净，并涂一层厚的防锈化合物。

所有暴露在大气中黑色金属非机械加工表面，如水泵、空压机外表面需喷砂发亮处理。再涂2层防锈漆，并明确涂层厚度要求。

所有与混凝土接触的非配合黑色金属埋件表面，如水轮机蜗壳外表面需进行机械清扫。并涂一层保护层，便于运输、堆放。在安装时必须先清理保护层，以利埋件表面与混凝土有效结合。

所有与水接触的非配合黑色金属表面，如活动导叶表面，蜗壳内表面，需用喷砂发亮处理，流道内的焊缝需用砂轮打磨光滑，在工厂涂两层环氧树脂富锌漆，安装后再涂一层保护漆。水轮机转轮是在含沙水流中运转的部件，其不锈钢表面未要求特殊处理。

所有盘、柜、压力油罐、泵组和管道外表面，在机械清扫后深4层装饰颜色涂料。盘柜的非工作内表面，进行机械清扫后，再涂两层防护漆。

对油罐铁质金属全部内表面需进行喷砂处理，直至露出金属光泽为止，再按要求涂保护层。

其他小型辅助设备，如电动机、接触器、开关和其他设备的表面，需按相应标准进行涂覆。

4.2 水工闸门和金届结构的应用展望

在水工闸门和金属结构的招标文件中，参考了三峡地区挂片试验的成果，按国家和行业规定的标准，对不同工作环境下工作的设备和构件，提出了不同的要求。

对经常处于水下或干湿交替环境，不易检修，或检修对航运、发电及泄洪有重要影响的设备或结构。要求采用具有高机械强度的防腐体系，有较好的抗冲刷能力，附着力极强，抗微生物和附着生物的性能优异，其保护年限长达20年。

对经常处于水下或干湿交替的环境，但易检修且对发电、航运、泄洪影响不大的钢结构和设备。要求采用粘附力强、耐水性的、抗微生物和附着生物性能优异的防腐体系，其保护年限可达10年。

对在大气环境中，包括室内与室外的钢结构和设备，要求采用具有较强的耐气候变化性能的装饰性能好的防腐体系，表面涂料要求不易变色，不粉化，其保护年限应达15～20年。

对这些设备和构件的表面处理，要求按国标GB6484-6487规定，要求基体清洁度达到GB8923规定的Sa2.5级。

对防腐材料亦作明确的规定，要求采用国家或行业标准产品系列，底、中、面漆最好选用同一厂家产品。

对各类水工闸门和金属结构的具体表面涂覆要求，合同中都有具体规定，例如：

永久船闸人字工作门和第一闸首事故检修门及其埋件，总重约23865.2t。门体和底层采用热喷锌，最小局部厚度不小于160μm，封闭层为磷化底漆一道，面漆为氯化橡胶两道，干膜厚度100μm，涂层总厚不小于260μm。

电站压力输水钢管14条，总重2万余t，对钢管的明管内外壁和钢管内壁，底漆采用无机富锌漆，面漆为厚浆型环氧沥青漆，漆膜总厚度不小于450μm，钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆，厚度约500μm。

电站压力输水钢管14条，总重2万余t，对钢管的明管内外壁和钢管内壁，底漆采用无机富锌漆，面漆为厚浆型环氧沥青漆，漆膜总厚度不小于450μm，钢管外壁与混凝土接触面涂无苛性钠水泥沙浆，厚度约500μm。

电站进水口快速工作闸门、排沙孔工作门约4911t，表面涂覆采用底层热喷锌加封闭涂料防腐。热喷锌厚度为120～160μm，封闭漆为不饱和乙烯树脂一道，干膜厚30μm，中间漆环氧云铁一道，干膜厚50μm，面漆为改性耐磨坏氧两道，干膜厚100μm。涂层总厚300～340μm。

泄洪深孔弧形工作闸门23扇、排漂孔弧形工作闸门2扇及其埋件，息重约10306t。门体采用底层热喷锌加封闭涂料防腐休系。要求热喷锌厚120～160μm，封闭漆为不饱和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆坏氧云铁一道，干膜厚50μm，面漆为环氧金刚沙二道，干膜厚100μm。涂层总厚300～400μm。

5 结语

表面工程技术在三峡工程的应用，一直受到国家有关部门、单位的重视，通过上述的讨论，我们可以看到表面技术与三峡工程成功建设、运行可靠和市省维护费用息息相关。

(1)三峡工程在中国国家科技攻关项目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排，在三峡工程重新论证和投计审查中，始终是一项研究和讨论的重要课题之一。从材料表面加工工艺选择、涂覆材料及喷涂工艺研究以及表面电化保护等在“九五”三峡工程重大装备研制项目中占有重要地位。在三峡工程开工后，为有效的使用有关表面处理材料和适应三峡坝区的环境，迸行了多厂商多种材料的涂装挂片试验，以便有针对性的选择合适的涂装材料和工艺，以使表面材料应用达到寿命长、装饰美的效果。

(2)如前所述，所有机械设备、金属结构、水工闸门都在不同程度上离不开表面技术，他们运行的可靠性、经济性都在不同程度上仰仗表面技术的应用，这牵涉到多专业、多学科的应用，不但是简单的现场的涂装技术，还有许多是在设计中要求应用的在工厂实施的技术、工芝，从目前的应用范围看，它是一项在工程中无所不在、应用广泛的技术。欢迎国内外表面工程学界积极参与三峡工程表面技术应用研究。

(3)随著国内外表面技术的研究和发展，将使三峡工程通过表面技术的应用广泛受益。采用长效且与坏境相宜的表面涂装材料和工艺，对延长设备的使用寿命，延长维护性涂装的周期，有着重要的经济效益。与整个建筑和周边环境协调的装饰涂装，将会给人们美的享受。针对三峡工程具体的环境、目标进行研究和开发的成果和产品，将会给三峡工程带来更大的经济效益。

(4) 对三峡工程表面技术应用的跟综研究将水电工程或类似工程的应用提供有价值的参考。三峡工程表面技术应用广泛，应用材料品种之多，应用对象工作坏境的千差万别，按照目前技术和工艺水平应用的表面工程技术能否获得预期效果，还有待长期跟综研究和改迸。毋容置疑，随着科学技术的进步，表面工程技术作为现代科学的一门新兴的综合学科，必将得到迅速的发展，三峡工程必将从中获益。

机电技术应用论文:机电一体化技术及其应用研究

摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。

关键词 机电一体化 技术 应用

1 机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

1.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

1.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

1.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

1.9 绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

2 机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

2.1 智能化控制技术(IC)

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统(DCS)

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统(CIMS)

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

2.5 现场总线技术(FBT)

现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。

2.6 交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

机电技术应用论文:浅谈电工新技术在机电一体化中的应用

摘 要：文章从电工新技术的发展谈起，对电工新技术在机电一体化中的应用作详细分析，并着重探讨电工新技术的特点，归纳、总结出相关结论，供同行参考借鉴。

关键词：电工新技术；机电一体化；应用

电工新技术目前已在机电一体化中得到了广泛应用，依靠电工新技术研发制作的机电一体化产品种类众多，为机电一体化事业的发展起到了巨大的推动作用。分析电工新技术的基本功能，当该技术应用到机电一体化以后，不但能有效改善机电一体化产品的生产环境，提高机电产品工作效率，还能减少能源浪费，实现生产节能。下面笔者结合电工新技术的发展概述，对机电一体化中应用到的电工新技术作详细分析。

1 电工新技术分析

1.1 电工新技术是促进国民经济发展的关键因素

电工新技术的发展带动了我国国民经济的增长，它借助自身技术优势，一方面解放了国民生产力，有效促进了生产效率的提高，另一方面降低了生产能耗，为社会主义建设做出了贡献。总的来说，电工新技术促进了国民经济的发展，为社会进步以及人民生活品质的提升创造了条件。

1.2 电工新技术的定义与发展趋势

所谓电工新技术，实际就是指在当前并未实现规模化应用，但具有一定效益的电工技术。随着时代与社会文明的不断进步，电工新技术在国民生产中起到的作用越来越大，成为了21世纪最具活力和最具生命力的电工技术。追究电工新技术的发展原因，它实际是在传统电工技术基础上发展起来的，是知识经济时代下出现的电工新理论、新知识、新材料以及新工艺等集多种表现形式于一体的新电工技术。电工新技术从20世纪下半叶开始发展，当时盛行的电工新理论有等离子物理、生物电磁学、电磁流体力学等等，新技术则主要有放电应用技术、磁流体发电技术、电磁诊断技术等。在21世纪的今天，电工新技术的发展已经迈上了一个新台阶，除了原有的电工技术、理论、设备、材料在各行各业得到了广泛应用以外，电工新技术还向纳米技术、生物工程技术、网络技术方向发展，成为了国民经济发展中的中坚力量。

2 电工新技术在机电一体化中的应用

电工新技术当前已经在机电一体化中有了较为普遍的应用，比如生产中常见的自动监控制技术、触摸屏技术、运动控制卡等，都属于电工新技术的范畴。详细分析如下：

2.1 自动控制技术

自动控制技术与自动控制系统的应用是电工新技术的一种主要表现形式。以自动控制系统为研究对象，该系统的基本特点是能实现自动化控制。将该系统应用到机电一体化中，系统能对机电设备的运行状态进行连续测量，并结合测量数据推断出设备偏差，及时采取相应措施对偏差进行处理，尽可能的将偏差降低到最小。在机电一体化自动控制中，为了将自动化控制系统测量的快速性、稳定性、精确性体现得更加充分，往往会选择采用比例控制器、积分控制器等对系统进行控制。工业大革命之后，市场对机电一体化产品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越来越高，而为了满足市场要求，机电一体化产品内部所采用的控制器性能也随之越来越好，全闭环数字式伺服系统的出现使得自动控制技术在机电一体化产品中的应用地位越来越高，既能满足系统自动控制技术要求，又能提高系统控制与调节精度，为机电一体化产品自动化控制与调节的实现奠定了坚实的技术基础。因此，现代机电一体化产品大多选择该类伺服系统来实施产品控制。

2.2 pc的应用

pc，实际指可编程控制器。该控制器是上世纪60年代生产出来的一种工业控制装置，技术基础建立在计算机控制技术和通信技术上，既具有计算机控制功能，又能实现通信，所以该控制器在出现以后，便被广泛应用于机械生产自动化控制中。pc技术产生初期，常用的pc大多只具备逻辑控制、定时和记数功能，通常将只能实现这三项功能的可编程控制器称为可编程逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用，plc的功能日趋完善，性能不断提高。plc已经发展为集计算机技术，自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前plc正朝智能化、网络化方向发展。plc作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线，既发挥计算机优点，又考虑电器操作人员习惯，始终保持大众化特点。plc具有可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。plc控制系统与继

电顺序控制系统的比较：plc控制系统大部分为软件控制，系统结构紧凑、体积小；plc控制器内部全部为“软接点”，动作快，系统的控制功能改变一般需要修改程序；plc控制系统的设计、施工、调试周期短plc控制系统具有较强的自检、监控功能，可靠性高，适用范围广。特别是可编程计算机控制器pcc与传统的plc相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计，不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。

2.3 运动控制卡的应用

运动控制卡是一种基于pc机及工业pc机、用于各种运动控制场合的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、d/a输出等功能。它变频器的工作原理主要是把工频电源变换成各种频率的交流电源，来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速，从而缩短电机方向和转速的时间，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，用于控制步进（直线）电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点，使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用，因此，变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项核心技术。

3 结束语

综上所述，我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛，成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点，为机电一体化发展创造了众多有利条件，促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说，电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献，它不仅省去了多余的社会劳动力，实现了机电一体化产品的自动化控制运行，还减少了能源消耗，对社会进步起到了巨大作用。

机电技术应用论文:矿山机电设备检修中的故障诊断技术应用

摘 要：矿山开采是为了更好的满足经济和社会发展对能源的需求，因此，在矿山开采过程中一定要对机电设备的故障诊断技术进行提高，这样才能保证在矿山开采过程中不会出现更多的安全事故，保证矿山企业安全生产。

关键词：煤矿企业；矿山机电设备；故障诊断技术

煤矿企业在生产过程中会使用大量的机电设备，因此，在生产过程中要想保证安全一定要对机电设备的故障诊断技术进行分析，这样才能更好的对机电设备进行维修，保证煤矿企业的生产不会受到影响。

1 矿山机电设备故障诊断技术的内涵

矿山机电设备诊断技术是一项非常复杂的技术，也是一项综合技术，其中包含着信息技术、计算机技术以及传感技术，能够对设备出现的事故进行很好的反映，因此也能在设备出现事故前就进行维修。矿山机电设备在维修诊断技术方面也是发展很好的，能够对机电运行过程中的状态进行检测，这样能够更好的提高机电设备的安全性和可靠性，同时也能及时对出现的问题进行解决。机电设备维修诊断技术能够对设备出现的异常原因以及危害程度进行更好的分析和评价，因此，也能及时采取必要的措施进行预防。

2 故障诊断技术的概述

2.1 构建数学模型

机电设备在运行过程中会产生很多的参数，这些参数在一定程度上能够对设备的运行情况进行反映，因此，构建一个数学模型能够更好的对设备运行情况进行反映，同时也能对机电设备出现故障的参数进行总结，以后通过对参数进行分析就能及时反映出故障是否存在。

2.2 采集各种信号和参数

在设备上安装各种传感仪器能够更好的对设备运行状态的各种信号和参数进行收集和测量，这样能够更好的通过传感设备对设备情况进行掌握。传感器产生的各种信息可以传递给计算机，这样能够使计算机成为数据存储的工具。

2.3 对采集的各种信息进行处理

对生产现场采集到的设备各种信息，有些是不能对设备的运行情况进行反映的，因此，要对采集的信息进行处理，在处理的过程中还要对出现的无用信息进行剔除。

2.4 对处理后的信息进行分析和识别

对处理后的信息进行分析和识别以后，能够更好的与其和设备运行的标准参数进行对比，这样能够更好的对设备的状态和故障类型进行反映，同时也能更好的找到解决故障的措施。

2.5 预测

在现场采集回来的信息进行分析和识别以后能够更好的对设备的运行情况进行反映，同时也能更好的对设备的故障情况进行预测，这样也能更好的对设备故障可能带来的影响进行分析。

3 矿山机电设备故障诊断的主要技术

3.1 主观诊断技术

在对矿山机电设备进行故障诊断的时候，维修人员可以利用相关的实际经验对故障进行判断和检修，但是这种技术只适用于简单的故障，同时可靠性也是非常低的。主观判断技术，通常分为直觉经验法、参数测量法、逻辑分析法和故障树分析法。直觉经验法是维修人员凭借自身的经验和感觉通过对设备进行查看判断故障原因的一种方法，这种方法受到维修人员阅历的影响。参数测量法是对设备的运行参数进行测量，然后通过与标准参数进行比较，对设备可能出现的故障进行判断，同时对故障的位置进行判断。逻辑分析法通过逻辑关系对设备故障的显性现象进行判断，能够找到故障出现的原因和位置。故障树分析法对系统出现的故障能够更好的进行判断，对经常出现的故障可以直观的进行反映，这样能够最终对故障进行判断。

3.2 仪器诊断技术

在对矿山机电设备进行诊断的时候，工作人员可以利用监测仪器对机电设备进行系统的检测，这样能够更好的对设备运行情况进行掌握，同时也能对故障情况进行判断。

3.3 数学模型诊断技术

矿山机电设备在进行诊断的时候，工作人员可以利用相关的测量设备对机电设备的运行参数进行统计，然后与标准参数进行比较，这样能够更好的进行分析和判断，同时也能通过数值比较找到故障的位置和类型。

3.4 智能诊断技术

在诊断技术中，智能诊断技术的发展前景是非常好的，在进行诊断的过程中可以利用计算机对信息进行获取、传递和分析，这样能够更加及时的得到出现故障的位置，同时对故障的类型也能更快的得到。

4 故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用

4.1 诊断依据

矿山机电设备在运行的

过程中，会产生一定的动力、热量以及化学能量变化，这样就会导致设备在使用过程中出现温度上升和压力不断增大的情况，导致机电设备的运行状况和工作效率受到一定程度的影响。

4.2 信息采集

在对矿山机电设备进行信息采集的时候可以利用故障诊断技术中的点检仪或者是传感器等仪器来进行信息的采集，而且在信息采集方面也是非常的准确的，因此，对机电设备的实际情况也是能够更好的进行体现的，对信息进行分析和处理能够更好的掌握设备的状态。在信息收集的时候场所也是非常重要的，通常可以在生产现场进行采集和性能方面的检测。在现场考察的时候要对机电设备的表面情况进行观察，这样也能够通过外表对其使用情况进行判断。

4.3对设备的性能检测

对机电设备的性能进行检测的时候，主要对其投入和产出之前的变量情况进行对比，这样能够更好的对其性能进行掌握。在相同投入的情况下，如果设备的产出出现了减少的情况，这样就说明机电设备的运行效率出现了下降的情况，同时在产出相同的情况下，如果投入出现增大的情况，也说明了设备在运行过程中出现了下降的情况。导致设备出现运行性能下降的情况，原因有很多，其中，电机的功率、轴承的转速以及设备的温度变化都是影响的因素。因此，在设备出现工作效率下降的情况时对一些关键的部位进行检测是非常重要的，同时也是避免设备出现更大的故障的保障。

5 矿山机电设备检修中故障诊断技术

5.1 故障诊断专家系统

由于矿山工作环境的复杂性和多变性，导致矿山机电设备故障常常具有复杂性和隐蔽性，运用传统的故障诊断技术难以对故障进行准确的判断，而故障诊断专家系统能够综合运用领域专家的知识和经验，模拟专家的思维过程，对故障进行准确的分析和判断。

5.2 模糊数学的应用

矿山机电设备故障的原因和现象间通常具有一定的对应关系，其中既有随机因素，又有确定因素，因此在保障诊断精度的前提下，将模糊数学引入矿山机电设备的故障诊断中，建立模糊诊断数学模型，使得定量分析和专家经验、定性分析相结合，并在计算机上实现，为矿山机电设备故障的诊断决策提供辅助依据。

5.3 人工神经网络的应用

神经网络拥有特殊的结构和信息处理方式，使其在模式识别、信号处理、自动控制与人工智能等许多领域得到了实际的应用。矿山机电设备的故障诊断中从故障初始征兆到故障源的映射通常具有复杂的非线性映射关系。通过连续地对这些部位进行监测，能够使得矿山机电设备的运行状况得以准确和直观的反应。

6 结束语

经济和社会在快速发展的情况下，对能源的需求量在不断增大。矿山企业在进行生产的过程中，工作的环境是非常的复杂和恶劣的，这样也使得矿山开采过程中经常会出现安全事故。在矿山开采过程中，机电设备经常是处于高负荷运行的情况下的，这样也使得设备会经常出现故障。对故障进行诊断才能更好的保证生产顺利进行，同时也能保证安全生产。

机电技术应用论文:试论汽车发动机电子技术的应用

[摘 要]汽车发展需要电子技术的全面支持，汽车发动机的控制技术也随着电子技术的发展而进入到电子时代，针对这个领域全世界都进行了全面而深入的研究，使得电子技术对发动机的控制进入到了全面而智能的领域。

[关键词]电子技术 车辆控制 发动机控制 应用方法

一、电子技术在汽车与发动机上的应用概况

1、电子技术在汽车上的应用

电子技术的应用在汽车上的应用是为了适应汽车工艺与应用的需求而被被采用的，不完全统计在近几年间，在汽车的生产与制造中，大量的电子装置已经被应用在汽车中，占有的比例增加到了近三成。一些高级别的轿车上已经安装了单机片甚至是计算机，电子产品占有整车的比例达到一半。目前电子技术的应用已经渗入到各个汽车系统，安装目前的应用情况，汽车电子系统的用应用安装不的产品与功能可以分为两种，一种是汽车电子控制系统，主要负责对车辆上的机械进行智能化控制，使得汽车在运行过程中可以按照不同的需求对车辆进行智能化控制，即所谓的机电结合。另一种是车载电子系统，即在汽车中可以独立使用的电子系统，他们与汽车的性能没有关系，如导航系统、音响系统、通讯系统、网络系统等等。

2、电子技术在汽车发动机上的应用

在汽车发动机上电子技术也有了大量的应用，随着人们对乘驾的要求不断提高，加上环保等标准的升级，汽车电子技术在功能上不断获得改建，系统化、集成化、微型化等方面都获得了突破。对汽车发动机的电子化控制已经使得汽车的性能有了大幅度的改变。未来汽车电子技术将有望在以下领域出现突破。如传感器技术的应用，随着汽车电子化的拓展，自动化已经成为其发展的必然趋势，对传感器的应用已经成为车辆中不可缺少的技术，尤其是对发动机的检测与控制，更离不开传感器的应用，其数量与功能将不断拓展，使得电子技术对汽车发动机的控制更加直接与智能。同时，发动机机电控制单元的技术水平也会不断提高，电控单元将向着多功能集成化方向发展，其处理的性能将更加强大，为整个动力系统提供智能化控制模式。

二、电子技术在汽车发动机上的应用实例

1、电子点火系统

电子点火系统实际上是为了适应汽车环保需求而设计应用的，其主要是，满足发动机的点火可靠性，所以电子技术被应用到该装置上，这样就可以控制点火的精度。因为电子技术的高速发展，现在的晶体管器件都可以达到较高的精度与性能。当前研发的汽车电子点火装置，从控制点火圈、可控硅点火装置、集成电路点火装置等等。其核心系统是由芯片、传感器、接口、执行机构等组成。其目的就是节约燃料、降低污染。同时电子点火装置的应用还可以实现对车辆发动的智能化控制，并可进行自我诊断等。

2、电子油喷系统

在汽车生产中，机械式和电混合喷射系统都已经不能适应车辆的应用需求，电控喷射装置已经逐步普及。电子装置可以利用电子智能控制来保证发动机的最佳工况，输出的功率相对稳定，且降低污染。在研发中可以将发动机的最佳工况输入到电子系统中，这样就是先了喷油效果最合理。实现空气流量、含氧量、进气温度、发动机转速等多种参数的相对平衡，进而达到智能化控制的目标。这样就可在车辆行驶中根据当时是的工况对喷射油量进行智能化调控，让发动机始终处在一个最为合理的工作条件，进而让发动机综合性能提高。在车载的燃油喷射系统的控制单元是一个完整的控制中心，并利用安装在发动机上的各种传感器测定运行参数，按照驾驶工况对喷油器的油量进行精确控制，使得发动机在运行中获得的燃油混合气比例最佳。

目前该系统的应用已经较为成熟，在柴油喷射系统中有着突出的效果。如1）电控分配系统，柴油机电控分配泵的喷油泵油量及喷油定时的装置都是采用高速的电磁阀门进行控制，电磁法在工作中可以对喷油的进行定时，进而利用开启和闭合对油量进行精确控制。2）还有一种是电控直喷的油泵，电子控制装置可以对喷油量和喷油时间进行定时，或者具备其中的一种功能，这样就可对燃油与空气的比例进行限定，还有的可以对压力和速率等进行控制。电子控制的直喷装置可以设计为电控调速器。电控调速其可以与转速相互配合，并且容易实现。同时响应

速度可以高于机械的调速装置，这样就可实现对发动机的油量进行控制的目标。3）电控单体油泵控制系统，这样的系统采用较短的高压油管，可以对喷油进行加压，最高压力可以达到160mpa以上，这样与高速电磁阀进行配合从而控制喷油量。再有就是利用机械驱动的电控喷油系统，目前最为完善的是电控喷油嘴系统，是电子式的驱动系统，现有的产品也可实现高压喷油的效果。其中最大的压力已经可以达到200mpa，甚至更高，机械驱动的电子喷油系统已经在国外有了完善的研究与发展，从小型的柴油机到大型的柴油机都已经可以实现电子控制，并精确控制喷油量。4）电子控制的喷油嘴系统，这样的装置可以利用机械驱动和蓄压形式实现定量控制，都可以实现高压力的喷射，使得燃油最大化的行车雾化混合物，大大降低了柴油机燃烧系统对缸内的涡流强度的需求，甚至可以实现没有涡流的设计。5）电控蓄压喷射系统。随着研究的深入，电子控制蓄压喷射嘴系统的研究上升了一个高度。其设置不需要机械驱动和机械调节，所以不用在设计中考虑柴油机整体的结构，这使其最大的优势之一。在研究中美国公司研究的装置可以将电控与液压的技术结合起来，形成一个按照时间控制喷射过程和相应压力装置，具有喷油速率控制的效果，对初始供油期、着火延时等进行油量的优化。同时也可实现对柴油机烟度、颗粒等进行改善。

3、排气循环和带速装置

在电子控制系统中，对排气系统的控制也是涉猎的内容，将发动机排出的部分废弃进行利用回流到进气管，并与新鲜的空气进行混合，再次的进入到汽缸中进行利用，这样可以控制尾气中的有害成分，期间废气的量则由电子电子阀进行控制，从而实现智能控制。

还有就是怠速控制，怠速控制的功用：实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容：起动后控制暖机过程控制，负荷变化的控制以及减速时的控制。

三、结束语

发动机是汽车工作的重要系统，在对其进行控制的过程中需要智能化升级，因为只有智能化的升级才能让发动机在工作中更加的低耗，并以此形成一个节能的效果，同时电子技术的应用可以帮助汽车实现整体的智能化，以发动机控制为核心的电子技术的应用，实现了整车运行与控制的智能化，这样才能让汽车在运行中体现安全、节能、环保、舒适等进步。

机电技术应用论文:煤矿机电管理技术的应用探讨

【摘 要】煤炭是我国重要的能源，煤炭工业的大力发展，在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。采用机电一体化产品的煤矿，能够获得可观的技术、经济和社会效益。随着现代化设备的不断投入使用，对机电管理人员的业务素质也提出了新的要求，只有熟识电气设备的功能，才会更好的完成本职工作。因而，近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。

【关键词】机电管理人员；煤矿机电一体化产品；煤炭生产

我国电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化，综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控，使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态，自动调节支架推移输送机的拉移等，使综合机械化水平上一个新的台阶。

煤矿机电一体化技术矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对煤矿机械化采煤提出更高的要求，因此随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今，对于国外一些采煤技术比较先进的国家，煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机，他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式，主要以电力电子器件为核心。

1. 机电一体化

机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组，并将该技术列为“863”计划。机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展，它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击，采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数，同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。它可不必更换设备，而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革，对传统的机械工业注入新鲜的血液，实现文明生产。

2. 煤矿机电一体化产品

煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场，我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等，为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。

3. 改进煤矿机电管理的办法

3.1 重视管理，提高机电管理水平。

重视机电管理，首先是矿井领导人重视机电管理，这是加强机电管理的关键。机电管理人员要经常向矿领导汇报机电工作，多提工作建议，以获

领导的支持。

3.2 因矿制宜建立机电管理机构，授予职权，统一管理。

矿井机电管理机构体系不论采取哪处形式，都必须授予机电部门职权，实行统一管理。一般机电部门要具有以下职权，即：制定机电管理规章制度权；编制部署机电工作计划权；设备配件分配权；制止违章作业权；追查机电事故权；检查评比考核奖罚权；机电业务骨干调整调动工作监督权。

3.3 加强机电标准化管理，建立健全标准化管理组织，提高全体机电人员的质量标准化意识，按标准化要求开展机电工作。 机电标准化是确保矿井机电安全生产的基础，地方煤矿应逐步完善机电标准化工作，成立标准化领导小组，制定标准化建设奋斗目标及具体措施、完成时间。实行“三抓”，即面上抓质量升级，线上抓达标头面、机道、机房，点上抓薄弱环节。建立机电标准化奖罚制度，开展机电标准化竞赛活动，树立标准化样板机电区队、机房硐室、机道，推动机电标准化工作的全面开展。

3.4 扎实地做好设备综合管理工作。

设备管理的基本任务是掌握设备动态，建立、保管设备档案，办理设备调拨转移手续，掌握设备技术性能状态，编制审查设备购置、更新、改造、修理、配件计划，掌握大修资金的使用，对设备实行全过程的管理。各矿应建立设备综合管理体系，完善设备综合管理制度，配齐设备管理人员，实行流程化管理，扎实地做好设备综合管理工作，确保设备管理制度化、正常化、规范化。

3.5 认真落实规章制度。

规章制度是机电业务活动的准则，是做好机电工作的纪律保证，应建立健全。当前，规章制度执行不利是突出的问题，特别是操作、维修、综合平衡、质量验收、现场管理等制度的执行方面尤为突出。矿井机电管理的主要工作对象是设备，落实规章制度也必须以管好、用好、修好设备为主要工作内容。目前急需重点落实的规章制度是：机电管理人员责任制度；设备使用操作规程；设备维护保养、检查、维修、质量验收制度；机电事故管理、设备现场管理、技术管理、综合平衡、班组经济核算等制度。

4. 对我国煤矿机电一体化技术的思考

（1）在 20世纪，我国煤矿机电一体化技术（产品）取得了较大的发展，机电一体化技术应用到了煤矿每个环节，但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此，要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平，必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。

（2）应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度；以计算机为机电一体化的核心装置，因为计算机运算和存贮能力非常强，且体积和功耗小，更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品，在设计煤矿机电一体化产品时，应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机，从而保证工作性能更可靠；对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能，同时，要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块，方便与控制网络进行连接通信控制；煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平，能判断机电设备和周围环境的状态，使设备能自动适应环境并以最优的状态工作，同时能快速地对所采集的参数进行分析，从而对故障进行诊断，再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测；要对矿用传感器进行深入研究和开发，提高矿用传感器的可靠性和使用寿命，同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量，并保证其测量准确度，并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能；要关注国内外高新技术的发展，将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品，从而提高煤矿现代化，达到煤矿自动化生产。

5. 结束语

煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础，更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术，煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广，大力地推动我国煤矿综合生产力，同时，为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。

机电技术应用论文:关于机电一体化技术及其应用研究

摘要:讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁 工业 中的应用以及 发展 趋势。

关键词：机电一体化 技术 应用

1 机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微 电子 、控制、 计算 机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、 网络 化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在cnc数控机床上增加人机对话功能，设置智能i/o接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种 艺术 享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(micro electronic mechanical systems，简称mems)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在mems工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种mems器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

1.9 绿色化 科学 技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归 自然 ，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

2 机电一体化技术在钢铁 企业 中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

2.1 智能化控制技术(ic) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统(dcs) 分布式控制系统采用一台中央 计算 机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的 发展 ，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。dcs具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。dcs是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统(ocs) 开放控制系统(open control system)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过 工业 通信 网络 使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统(cims) 钢铁 企业 的cims是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应 现代 钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的 经济 效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现cims化。

2.5 现场总线技术(fbt) 现场总线技术(fied bus technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20ma，dc直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致dcs的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化plc(programmable logic controller)和现场就地控制站等的发展。

2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力 电子 技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

机电技术应用论文:浅谈煤炭机电一体化技术在我国的应用

摘要：机电一体化技术是微 电子 技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、 计算 机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是 企业 信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭 工业 生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。

关键词：煤矿 机电一体化技术

0 引言

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的 发展 ，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。

1 机电一体化技术的应用实践

1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作，此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200)，在部分煤矿中应用；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，研制出kj2，kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统，如煤炭 科学 研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等，它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高；具有 网络 连接功能；系统软件采用了windows操作系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，不仅为各煤矿提供了更多的选择机会，且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。

对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4，kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。

在我国“九五”计划期间，国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ascs是由双cpu构成的 计算 机系统。除此之外，我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月，该系统在焦作古汉山矿投入运行，情况良好。提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能。

1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器，目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。

2 结束语

随着煤矿生产不断向深部水平 发展 ，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，目前各种高新技术的发展，如 网络 、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使 企业 获得更加显著的技术、 经济 和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

机电技术应用论文:浅析煤炭机电一体化技术在我国的应用

摘要：机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。

关键词：煤矿 机电一体化技术

0 引言

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。

1 机电一体化技术的应用实践

1.1 矿井安全生产监测监控系统中的应用 矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作，此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如dan6400、tf200、minos和senturion-200)，在部分煤矿中应用；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，研制出kj2，kj4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统，如煤炭科学研究总院重庆分院的kj90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的kj95系统等，它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高；具有网络连接功能；系统软件采用了windows操作系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，不仅为各煤矿提供了更多的选择机会，且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。

对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的kj90、天地科技股份公司常州自动化分公司的kj95、煤炭科学研究总院抚顺分院的kjf2000和北京瑞赛公司的kj4，kj2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2 矿井提升机中的应用 矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。

在我国“九五”计划期间，国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ascs是由双cpu构成的计算机系统。除此之外，我国还用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月，该系统在焦作古汉山矿投入运行，情况良好。提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能。

1.3 井下带式输送机中的应用 在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以plc为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器，目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。

2 结束语

随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，目前各种高新技术的发展，如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一

个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

机电技术应用论文:机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用

【摘 要】煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。数控技术是实现机械制造自动化的关键，以数控技术为核心的机械设备广泛采用数控技术应用于制造业。

【关键词】 煤炭机械 机械制造 机电一体化 数控技术

煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。中国煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。

煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。

一、机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。

机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能:

（1）在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用plc控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

（2）节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、plc控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。

（3）自动化或半自动化程度的提高

煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国marco公司合作生产的pm31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。

二、机械制造中数控技术的应用

1、煤矿机械

现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

2、机床设备

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。

在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。

机电技术应用论文:论机电一体化技术的应用及其发展趋势

摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。

关键词：机械工业　机电一体化　数控　模块化

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：

（一） 机械本体技术

机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

（二） 传感技术

传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。

（三） 信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

（四） 驱动技术

电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

（五） 接口技术

为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

（六） 软件技术

软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

二、机电一体化技术的主要应用领域

（一） 数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1、 总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多cpu、多主总线的体系结构。

2、 开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3、 wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了cnc系统的控制功能。

5、 能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6、 系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

7、 以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

（二） 计算机集成制造系统（cims）

cims的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

（三） 柔性制造系统（fms）

柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

（四） 工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，做出一定的判断，对动作进行反馈控制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

三、机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：

（一） 智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

（二） 系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除rs232等常用通信方

式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。

（三） 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

（四） 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。

（五） 网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

（六） 绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

机电技术应用论文:浅析传感器技术在机电一体化中的应用

摘要:文章概述传感器研究现状与发展,探讨传感器在机电一体化系统中的应用,并分析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。

关键词:传感器技术;机电一体化;应用

在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。

一、传感器的研究现状与发展

传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展,电子信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。

从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。

二、传感器在机电一体化系统中的应用

传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中:

1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。

2.机械加工过程的传感检测技术。

(1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。

(2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于tv或ccd的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。

(3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占nc类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。

3.汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的应用,现代化汽车工业进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。

三、我国传感器技术发展的若干问题及发展方向

&

nbsp; 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系

统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在:

(1)先进的计算、模拟和设计方法;

(2)先进的微机械加工技术与设备;

(3)先进的封装技术与设备;

(4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面:

1.加速开发新型敏感材料:通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mv),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。