机电一体化技术研究

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机电一体化技术研究:接口技术在机电一体化中的运用研究

接口技术在机电一体化中的运用研究

随着信息技术等的发展,机电一体化已经成为一种发展趋势,同时也为人们的生产、生活提供了更多的便捷。接口是几点一体论文联盟化产品的重要组成部分,有效运用接口,可以更好地将几点一体化产品中的各个组件有机地连接起来,使机电一体化产品的运行能够更加顺畅、有效。因此,接口技术的研究与运用,直接影响着机电一体化产品的运用效能,相关工作人员应该积极创新接口技术,满足机电一体化技术不断发展的需求,进而提高机电一体化产品的质量,更好地为人们的生产、生活服务。

1 简述接口、接口类型与接口连接方式

机电一体化系统,即是将机械系统与电子系统有机地联系到一起,从而发挥机械电子的优势,提高机电一体化产品的应用性能。而接口是机电一体化产品的重要组成部分,它是连接机械系统与电子系统各个模块的重要组件,具有调节、匹配、缓冲等性质,可以有效地转换电平、增加功率,使机电一体化产品的性能得到提高;一些技术人员将接口加设抗干扰材料,可以将电子系统与控制系统之间相互隔离,防止两个系统之间的信号受到干扰,影响电子系统与控制系统运行的可靠性;接口的运用,还可以进行电路转换,保证机电一体化产品中各个系统之间电流量的匹配,进而提高机电一体化产品的运行效率。

不同的机电一体化产品,其性能、工作原理等都存在差异,自然接口也不完全相同。也就是说,在运用接口技术连接子系统的各个模块时,需要运用到不同的接口。技术人员根据实际情况将接口分成两类,即机电接口与人机接口。机电接口是指执行机构驱动系统与传感器之间的接口,它可以模拟信息的输入与输出,并为机电一体化系统提供平稳的电流,以保证机电一体化产品能够保持一个有序的运行状态;人机接口是指工作人员或者技术人员与计算机之间的接口,这种接口可以将工作人员的指令,利用计算机网络进行编码形成有效的信息数据,并通过接口在各个子系统之间相互传递信息,以满足实际需要。

2 接口技术在机电一体化中的运用

2.1 概述接口技术

在机电一体化技术发展的过程中,接口技术是随之发展起来的新型技术。顾名思义,它是将机电一体化中各个组件、系统相互连接,使其发挥最佳效用的技术。接口技术在机电一体化产品中的应用,可以更加有效地使机电一体化产品中各个复杂的子系统模块之间有效地连接起来,促进其数据、信息的传递与转换,使机电一体化产品的性能得到提高。而随着接口技术的发展,机电一体化技术也将得到更快的发展,并将向着网络化、绿色化、智能化、模块化方向发展,机电一体化产品的性能也将越来越高,为人们生产、生活提供更多的便利。

2.2 接口技术在机电一体化中的运用

众所周知,接口技术在机电一体化中的应用,大大提高了机电一体化系统的性能,同时也促进了机电一体化技术的发展。那么,接口技术到底是怎样运用到机电一体化系统中的呢？

第一,连接机电一体化系统中的各个子系统模块,充当“开关通道”。在机电一体化系统中,各个子系统模块相互连接,再通过电子系统进行智能化控制,将信息系统中的数据、信息进行传递与转换,使各个系统模块都能够在电子系统的控制下运作。要想实现以上功能,就必须有连续的电流,而在接口技术运用下的接口可以充当“开关通道”,工作人员只需正确操作开关执行器,为系统模块之间的连接提供连续的、平稳的电流,就可以有效实现以上功能。

第二,工作人员可以根据需要手动接口,满足工作需求。工作人员在操作监控机电一体化系统运作时,通过人机接口使系统按照工作人员的需要进行运作,这种被称为人机接口。人机接口主要分成输入与输出接口,工作人员只需按照需要将指令通过硬件输入系统,系统就会按照需要将指令编码成信息数据,并通过接口传递给各个系统模块,输出相应的状态、运行参数等,以实现工作人员监控机电一体化系统的目的,满足工作需要。

第三,运用接口技术,可以有效提高系统输出信号的质量。传统的机电一体化技术中,接口的运用还不是很成熟,导致系统显示的数据、信息等质量不高。随着接口技术的不断发展,越来越多的机电一体化系统在运用接口技术之后,有效地提高了数据、信息输出的质量。工作人员能够有效控制输出的数据、信息等运行参数,对这些数据、信息等进行有效的调整,就可以实现监控生产过程的目的。

2.3 运用接口技术需要注意的问题

接口技术是在机电一体化技术上发展起来的,所以在运用接口技术的时候,需要注意以下问题。技术人员在运用接口技术将接口连接于各个子系统模块之间,需要注意接口技术是否与机电一体化技术相匹配,是否能够符合机电一体化产品在性能上的要求,这些都是技术人员需要思考的问题。只有合理选择、运用接口技术,才能为机电一体化产品的性能正常发挥起到基础的作用;任何技术在运用过程中,都需要进行调试,以确保技术运用的科学性、合理性与可靠性。同样,接口技术的运用也需要进行智能调试。一般来说,技术人员在运用接口技术连接各个子系统模块之后,就要及时地进行系统测试与接口的智能调试,这样才能在第一时间发现问题、解决问题,保证机电一体化产品的可靠运行,也可以为以后接口技术的发展提供参考;接口在使用过程中,人机接口是比较常见的,它是根据实际生产需要而进行的人工调整的接口,也就是说,这种接口是可调的。因此,技术人员运用接口技术必须积极思考机电一体化产品的实际生产效能,并注重接口技术的各项指标能够按照要求合理调控,结合实际情况运用接口技术。这样的接口技术才能保证机电一体化系统可以按照需要随时进行调控,实现智能化、网络化,提高接口技术的运用效果。

3 结语

总而言之,随着我国工业化进程的不断深入,各种相关技术也在不断发展。机电一体化技术作为促进工业化与机械化发展的重要技术之一,对我国社会建设与人们生活水平的提高有着重要的意义。而接口作为机电一体化产品的重要组成部分,接口技术的发展也影响着机电一体化技术的发展。所以,相关技术人员应该积极创新接口技术,从各个方面提高机电一体化产品的质量,进而促进机电一体化产品在社会建设中重要作用的发挥。

机电一体化技术研究:高职机电一体化专业课程体系构建之技术路径

摘要：本文从分析学科课程体系不符合职业教育特征的角度出发，提出构建高职机电一体化专业工学结合一体化课程体系的必要性，论述了机电一体化专业课程体系构建的技术路径，分析了机电一体化专业课程体系实施过程中需要重点解决的三个问题。

关键词：高职；机电一体化专业；一体化课程体系；技术路径

近年来，随着国外先进职业教育课程建设理念与技术的逐步引进与推广，工学结合作为职业教育的重要特征也逐渐得到认同。广州市工贸技师学院顺应国内外市场对技能型人才的需求，即技能人才需具备综合职业能力和奠定持久的职业生涯发展，在机电一体化专业建设中，提出构建工学结合的一体化课程体系的工作目标，并在具体的教学中实施。

机电一体化专业课程体系改革的必要性

长期以来，我国职业教育所采用的课程体系多为学科课程体系，其基本特征是以学科内容为中心设计课程，依据不同学科之间的相关性，按照先后顺序开设教学科目。虽然学科课程体系具有逻辑性和系统性较强的优点，但是，随着科学技术和产业组织结构的发展，其缺点也日益凸显，如学科课程忽略世界的整体性，将原本内在统一的科学、艺术、道德割裂开来；学科课程强化“精英文化”，强化少数人利益，与“大众文化”割裂开来；学科课程以灌输学科知识为宗旨，过多倚重接受学习，忽视发现学习、探究学习、行动学习在人的发展中的价值，忽视社会经验的获得和实践能力的形成；学科课程的系统性不能等同于职业活动的系统性，学科课程所强调的抽象概念和理论与职业教育的应用性、实践性要求不相符。

进入新时期，现代企业和社会管理步入了以过程为导向的综合化运作时代，强调劳动者专业能力、社会能力及方法能力的综合运用，孤立的学科课程体系与此需求相去甚远。因此，改革长期徘徊在职业教育领域的学科课程体系，构建适应社会经济发展和企业用人需求的新课程体系势在必行。

在机电一体化专业的学科课程体系中，课程主要分为专业基础课程和专业实训课程，专业基础课程强调《工厂电气控制技术》、《电工电子技术》、《机械制造技术》、《单片机与接口技术》、《液压与气动技术》、《自动检测技术》、《机电一体化技术与系统》等专业理论知识的学习，专业实训课程强调《金工基本技能实训》、《机电设备拆装》、《电子电工专项技能实训》、《机电一体化技术实训》基本操作技能的训练，不管是理论知识的学习，还是单项技能的训练，学科课程体系均从片面的片段的角度看待本专业的整体性职业活动，没有与完整的工作过程建立一种直接的联系，对专业人才完成一项综合性工作任务所需的综合职业能力培养非常有限。因此，改革机电一体化专业的学科课程体系，构建工作过程导向的课程体系势在必行。

机电一体化专业课程体系改革的技术路径

职业教育是为人们胜任职业活动和通过职业活动实现人的发展而提供的教育，具有完整的工作过程是职业教育的基本要求，因此，职业教育过程中的媒介和手段都应是工作化的，必须将具体的工作情境置于教学过程之中，并以工作性思维来构建教学过程，根据职业教育的特征和规律，课程设计开发要体现“在工作中学习，在学习中工作”的理念。

基于工学结合的一体化课程体系改革理念，在机电一体化专业课程体系构建中，课程的设计和开发必须以工作为基础，并保证以工作为基础的教学过程必须产生胜任现实工作的能力。校企合作的核心是认识企业的工作形态和工作内容，并将其充分而有效地呈现于教学过程之中，聘请企业专家参与课程建设、签订校企合作合同、组织师生企业实习，其目的都是为了保证“工作呈现”的有效性。

因此，在机电一体化专业课程体系构建中，本专业一体化课程体系的开发设计技术路径如下：行业、企业情况分析和岗位工作分析召开实践专家访谈会提取典型工作任务一体化课程转化确定学习任务设计教学计划编制学习材料（工作页等）开发投入实施。

行业、企业情况分析和岗位工作分析通过企业调研，与企业实践专家访谈，与企业工程技术人员探讨，观摩企业实际生产运作等途径，分析行业、企业实际工作情况和对技能人才的用人要求，确定本专业技能人才的就业领域有：电气设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维修；电气、机电产品生产现场的工艺实施；仪器仪表的配置、检测、调试与维修；机电一体化工程项目的施工、维护及技术服务；机电类产品的营销与售后服务；机电设备的技术改造、技术管理、产品辅助开发等。

召开实践专家访谈会，提取典型工作任务向若干机电一体化行业的企业一线人员发放“实践专家工作职责调查表”，分析企业一线技能型人才的个人工作经历和现从事岗位工作职责、工作内容，从而遴选符合参加实践专家访谈会条件的企业实践专家。学校确定课程开发主持人、专业骨干教师及聘请的实践专家之后，召开实践专家访谈会。会上，在课程开发主持人主持，专业骨干教师配合下，引导企业实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”，“实践专家职业发展阶段分析表”要求每位企业实践专家列举从进入机电一体化行业开始到成为实践专家的发展过程的若干阶段及其每一阶段所从事过的、有挑战性的、完成工作的过程能够提高工作能力的有代表性的工作任务实例。待所有实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”后，课程开发主持人引导实践专家配合，从所有填写后的“实践专家职业发展阶段分析表”中提取代表性工作任务，最后根据人才培养目标要求分析确定典型工作任务并按从入行到实践专家的职业发展阶段进行排序。机电一体化专业提取的典型工作任务，按照初级——中级——高级——技师的职业发展排序，通过企业实践专家分析，共提取了“机电设备装配、调试与维护”、“电气控制柜的安装调试”、“机电一体化系统疑难故障诊断与检修”等16个典型工作任务。

转化确定学习领域课程根据职业教育规律和目标，按照一个典型工作任务转化为一门学习领域课程的原则，在企业实践专业和学校专业骨干教师的共同讨论分析下，将职业行动领域中的典型工作任务转化为职业教育领域中的学习领域课程。机电一体化专业最终确定的学习领域课程有：“电气安装”、“机电设备疑难故障检修”、“机电一体化系统设计”等16门课程，每门课程均体现一项完整的工作任务。

设计学习任务，编制教学计划根据地区区域经济发展水平和学校教育教学基本条件，对应每一门课程，开发设计若干学习任务。学习任务可以直接来源于企业，也可以由学校根据工作任务要求设计开发，但它原则上是一个完整的工作任务，能体现完整的工作过程。机电一体化专业开发设计的学习任务有：“工具和仪表检修”、“齿轮传动机构拆装与测绘”、“常见机床动力电路安装与检测”、“自动生产线总装与调试”等58个。在学习任务的排序上遵循由易到难的排列原则，低年级设计数量较多的引导性较强的学习任务，高年级设计数量较少的综合性和开放性较强的学习任务，完成所有学习任务的，其目标实现之和应该大于或等于所属一体化课程的目标。学习任务设计完成后，根据学校实际师资情况和设施设备情况，以及教育教学秩序要求，确定每个学习任务的学习与工作时间，编排可执行的教学计划。

学习材料（工作页等）开发，投入实施根据学习任务的目标要求，学校专业骨干教师到相关企业收集企业实际生产任务的工作素材、行业标准、企业标准、工作规范要求等，运用编写学习材料的规范要求和技术方法，聘请企业专家与专业骨干教师共同编制教学材料，例如工作页。学习材料开发完毕后，学校组织行业企业专家和课程开发专家评审课程体系成果材料，评审通过后投入实验。

机电一体化课程体系的实施

目前，广州市工贸技师学院机电一体化专业的四年制预备技师班、三年制高级技工班均采用工学结合的一体化课程体系实施教学，其教学效果得到广大师生的一致认可。主要体现在以下四点：（1）新课程不仅让学生掌握知识和技能，而且注重培养学生的信息处理能力、与人合作能力等关键能力，有利于学生持久的职业生涯发展；（2）新教学模式基本扭转了学生被动听课的习惯，使学生转变成为探究知识的主体，可以提高学习主动性，增加学习兴趣；（3）学生的创造能力、工作能力、应变能力都能通过课堂学习得到锻炼，对培养学生的成就感、承受挫折能力等有较大帮助；（4）学校的学习工作站比较类似企业的实际工作环境，能够满足学习需求。

通过一个周期的实施，总结出课程实施要重点从教学组织模式、师资团队建设及学习工作环境建设三方面考虑，才能保证课程构建和实施均能取得成功。

教学组织模式课程实施应该以学生为中心，即学习的主体是学生，学生学习的目的就是胜任工作、适应社会和职业发展，因此必须将学习作为工作过程（即教学过程）的中心，以学生自主理解和完成工作任务作为教学的基本手段，并指导学生将理解和完成具体工作任务的能力转化成为适应变化的策略。学校的一切资源，包括教师资源都是学生实现这一完整过程的基础，都应服务于学生的学习过程（即工作过程）。按照完成一项工作的基本思路，课程实施应具有完整的工作过程：获取信息——制定计划——做出决策——实施计划——检查控制——评价反馈。

师资团队建设由于工学结合的一体化课程强调学生自主完成若干完整的学习任务，学习任务由工作任务转化而来，在课程实施过程中，教师仅仅起到引导和服务的作用，因此，对教师的工作实践经验，对工作的认识和理解均提出了较高要求。目前，职业教育界的教师多来自大专院校，缺乏企业实际工作经验的占大多数，势必对工学结合的一体化课程实施带来影响，所以，学校在考虑推一体化课程实施的同时，要在学校与企业之间建立一个长期合作的师资培养通道，让教师适应并逐渐胜任新课程的实施。

学习工作环境建设一体化课程实施需要与学习任务相匹配的教学媒体和设施设备，创设尽量真实的学习工作环境，让学生有机会完成与典型工作任务内容相一致的学习任务，因此，学习工作环境的建设并不仅仅是为了技能的重复操作训练而购置大量的设备，要从完成一项工作任务所需的综合性资源建设的角度出发，从促进学生自主学习的学习资源建设的角度出发，规划设计学习工作环境，也叫学习工作站。机电一体化专业的学习工作环境建设中，每一学习工作站均划分信息检索区、学习区、实训区、工具区、学业成果展示区等五大区域，方便学生自主检索学习工作过程所需的资源，养成遵循企业工作规范和作业流程的习惯，并能够在这个环境中实现学生之间的互动交流，互相学习。

总之，构建实施机电一体化专业的工学结合一体化课程体系是一项系统工程，不仅仅是一种课程组织方式的改革，而是一种更深刻的课程价值观的变革。课程是为学生提供教育服务的直接载体，建设符合企业用人要求、能够保证学生持久职业生涯发展的课程是我们义不容辞的责任和义务。

机电一体化技术研究:胶东半岛蓝色经济圈培养高素质高职机电一体化专业技术人才探究

论文关键词：机电一体化高职 人才培养 “教学做”一体化双证融通

论文摘要：根据国家整体规划，胶东半岛蓝色经济圈已经进入快速建设期，机电一体化专业人才需求在本地区也将迎来一个高峰期。本文对其专业人才需求背景进行了详细的分析，并根据本校及本专业现有的师资力量，提出了建设“高职机电一体化专业技术人才”方案。在本文中，确定了三个专业培养方向，总结了“1.5+0.5+1”的人才培养新模式，“教学做一体化”教学模式，以及“双证融通”式课程教学模式。

机电一体化技术是集机械、微电子和计算机技术于一体的综合应用技术，也是现代制造业的核心技术。随着山东省大力推进半岛制造业基地暨北部沿海经济产业带建设，机械制造、电子信息、食品加工和黄金工业四大支柱产业以及汽车、手机、电脑三大产业集群均进入了快速膨胀期。制造业的现代化水平得到了提升，最显著的标志是采用大量的自动化生产制造系统取代了传统的、自动化程度较低的生产方式。

现代机电一体化技术是机械、电子、信息和管理等学科有机结合的高新技术，广泛应用于机械、电子、汽车、食品、医药等行业。可以说，任何产品只要投入工业生产，就必须采用自动化生产制造技术以提高产品质量和生产效率，否则将没有市场竞争力，而自动化生产制造的核心技术就是机电一体化技术。因此加速培养机电一体化技术高素质技能型人才已经成为高职高专院校的当务之急。在此背景下，山东省大部分高职院校都开设了机电一体化技术专业以满足社会对该专业人才的需求。但一方面，企业难于招聘到合格人才，另一方面相应毕业生感叹就业困难，工作难找。分析原因是供非所需，高职院校内部在该专业培养目标与定位、专业建设与课程设置，实习实训内容及条件等方面存在问题。因此，应依据社会需求确定人才培养目标，以就业为导向构建人才培养新模式，增强人才培养的针对性，适用性，实现人才培养与社会职业岗位的接轨，服务地方经济，并促进毕业生充分就业。

1 根据半岛区域经济发展需要，确定高职机电一体化技术专业人才的培养目标

在对山东省机电设备制造企业和胶东半岛大中型机电企业调研、毕业生跟踪调查和专业建设委员会论证的基础上，归纳出半岛经济发展急需的三种职业特色鲜明的机电类就业岗位群，分别是食品灌装生产线的运行与维护，新能源装备制造的生产与维护，电子组装工艺操作。

山东省是我国重要的粮食及食品生产加工基地，随着人民生活水平的提高，人们对食品的质量、包装和精细化程度要求越来越高，这就带动了食品灌装、包装设备的飞速发展。自从我省做出重点发展食品产业群的重大决策以来。产业集群蓬勃发展对灌装生产线人才的大量需求早已初见端倪。

根据国家中长期发展规划，我国的核电和风电已经进入高速发展期。山东在半岛沿海地区规划了海阳、荣成、乳山三座核电站，并计划在“十二五”末全部投产发电。同时山东地处东部沿海，具有丰富的风能资源，各大发电集团竞相在山东沿海地区修建风力发电厂。这使得山东省核电、风电等新能源装备制造业快速发展，可以预见随着山东核电、风电产业发展的推进将需要大量掌握核电、风电相关知识的装备制造业专业技术人才。

随着现代信息产业的不断发展，电子应用技术发展的不断需求，电子组装技术在真个电子整机装配加工中所占的地位越来越重要。胶东半岛在发展电子信息与家电产业集群的同时，电子组装技术备受关注，据调查分析，电子组装技术产业的人才存在着巨大的缺口，在未来需要众多电子组装技术人才满足企业生产需求。

我们通过以上市场调研，制定了适应区域经济发展的机电一体化技术专业的人才培养方案，确定了在机电一体化技术公共知识平台的基础上分三个专业培养方向：食品灌装生产线的运行与维护、新能源装备制造的生产与维护、电子组装工艺操作。

2 构建科学合理的新型人才培养模式，为胶东半岛培养高素质技能型人才

2.1 构建“1.5+0.5+1”的人才培养新模式

机电一体化技术专业的传统教学模式是实施“2.5+0.5”人才培养模式，即三年中两年半在学校完成教学计划规定的所有课程，最后半年赴企业进行顶岗实习。这种传统人才培养模式难以培养出我们所需要的为地方企业量身打造而熟练掌握专业知识和技能的专门化人才。因而进行人才培养模式改革，构建科学合理的人才培养新模式势在必行。“1.5+0.5+1”正是贯彻分方向教学并实施产学研合作办学的一种教学新模式。1.5是指在新生入学后在第一到第三学期，学习基础类模块、专业基础模块、专业核心模块和技能核心模块，在这样一个公共知识平台的基础上主要培养学生从事机电类岗位的基本能力。0.5是指在第四学期进行专业拓展能力模块的学习，即学生根据自己的兴趣和就业意向自行选择三个就业方向的一个，进行该方向一系列知识和技能领域的学习。1是指在最后一年，学生根据各自选择的专业方向到对口的企业进行更有针对性地进行技能培训，并顺利完成顶岗实习。

2.2 推行“教学做一体化”教学模式

在分方向教学的课程学习中，部分课程专业性强，如没有合适的实训载体，学生难以实际掌握该专业技能，因而在合作企业的帮助下建设了两个校企合作共建实验室，在这里实现了部分课程理论教学和实践教学一体化的教学模式，通过以具体的工作任务为中心，实际操作为载体。使学生在实际训练中得到了知识和技能的培养，提升了学生的职业素质。并有企业技术人员担任课程的部分授课任务，使学生所学知识与企业的实际需要实现了“零距离”接轨。

2.3 实行“双证融通”式课程教学

高职教育的特点是突出学生职业技能的训练，培养学生的职业实践能力。而国家在长期对各行业生产一线和生产过程职业技能的总结过程中，形成了一套完备的各行业职业资格标准。所以参照行业职业资格标准，进行课程体系的改革和课程内容的重组，有助于提升学生的核心竞争力。这种以“双证书”为目标，构建以职业能力为主线的教学内容和教学环节，将“双证书”教育融入教学全过程，使学生在学习相关课程后可直接参加职业资格证书考试，我校机电一体化技术专业学生在学校期间可考取维修电工（中级）证书和机电一体化技能认证。

3 结语

以服务为宗旨，以就业为导向，走产学研结合的发展道路，是国家对高职院校办学方向的科学定位。通过对胶东半岛人才市场需求的深入调查研究，培养特色鲜明的机电一体化技术专业人才适应区域经济发展的人才需求，不仅契合高职院校的服务定位，而且提高了毕业生就业对口率，真正实现了学校与企业的“零距离”接轨。

机电一体化技术研究: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。

机电一体化技术研究: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。