机电一体化的应用范文

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一、选题背景

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，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、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。

二、机电一体化的定义

机电一体化是在大规模集成电路和微型计算 机为代表的微电子技术高度发展，向传统机械工业领域迅速发展渗透，机械电子技术深度结合的基础上，综合应用机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号转变等技术以及软件编程等群体技术，合理配置机械本体、执行机构、动力驱动单元、传感测试元件、控制元件、微电子技术、加工、线路以及接口元件等硬件元素，并使之在软件程序和微电子电路逻辑的有序规则运动，在高功能、高质量、高可靠性、低功耗的意义上实现特定功能价值的系统功能技术。

三、机电一体化发展简介

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70―80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

四、机电一体化的专业优势

目前，机电一体化技术已广泛参透到各个领域。机电一体化这个尚未被确认的专用术语在十年之前并不为人们所注意，不过以此而取名的设备很旱就有了。随着机械设备的电子化机械部件逐浙减少，这已有十多年的历史了。 所谓机电一体化，即是机电一体化技术，或机电信息一体化技术。机电一体化系统的构成或者作为更复杂的系统，则构成的综合系统。

五、本课题内容及意义

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。

机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。

我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。

六、结论

随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

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1 概述

煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品,其主要技术包括:微电子、计算机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等,这些都是科技高速发展的热门技术。在煤矿企业中,开始利用机电一体化技术对煤炭系统进行改造旧设备和开发新产品,并取得了巨大的成功,这让人们清楚地意识到,机电一体化技术和产品的发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。

2 煤矿机电一体化技术产品的应用

2.1 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,那么随之对井下、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。在英国和意大利等国家,高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机,它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体,这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。

在我国,大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化,采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外,计算机控制系统发展也非常迅速,它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能,如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障,可能在某些方面没有面面俱到,在使用上还不能满足一些功能,但是从发展的角度看问题,这的确是一个很好的开始。目前,我国直径在两米以上的提升机有1700多台,其中90%为交流提升机,并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速,电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统,只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动,虽有部分可控硅供电系统,也均为模拟量控制。而PLC可编程控制器使用比较简单,程序设计起来也比较容易,不需要一些复杂的输入输出接口装置,抵抗外界的干扰能力也很强,因此,它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。

2.2 综合机械化采煤 1970年,我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面,并在大同矿务局进行试验使用,一直试验使用到80年代后期,这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展,推动了煤矿自动化的发展进程,同样,采煤机也由液压牵引开始转向电牵引;液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展,以计算机为核心,采用电液控制,移架自动化得以实现。另外,对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置,实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用,使设备动作趋于协调,且安全性、可靠性大为提高,操作性能更加完善,为煤炭企业带来了更高的经济效益。 [:请记住我站域名/]

2.3 矿井安全生产监控系统 从多数煤矿使用监控系统的效果来看,还存在一些问题,但是主要问题是传感器的不足,并且使用过程中,其稳定性相对较差,使用寿命不足,一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究,对一些关键技术也实施多次再设计改进措施,但仍然没有得到预期的效果,因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外,由于计算机网络软硬件技术发展很快,运行速度和质量也在不断提高,传输介质由同轴电缆发展到光缆,信息媒体由字符发展到声像,煤矿的安全监控系统有了很大的发展,他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品,一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。

3 对我国煤矿机电一体化技术的思考

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。

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。

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机电一体化技术是将机械、电子、信息、自动控制等多重技术综合在一起的复合技术，它将微电子技术引入机械工程，使之相互渗透，形成了如今的容多项技术为一体的新型的综合应用。煤矿企业机械劳动强度大，采掘、运输周期频繁，对机械设备的自动化、智能化应用要求很高，采用机电一体化技术，能够满足煤矿企业规模化、技术化的发展要求，提高生产水平，减少人力消耗，实现目标生产，顺应了科技发展的潮流，提升了煤矿企业的经济效益，具有强大的生命力。

1我国煤炭行业机电一体化技术的发展

我国从20世纪70年代初开始自行研制第一套综合机械化采煤工作面，将计算机技术、控制技术、通信技术与机械生产相融合，为机电一体化的发展奠定了技术基础；而大规模、超大规模集成电路和微型计算机的使用，为机电一体化的发展提供了物质基础；随着20世纪80年代后期，机械化采煤的空前发展，更进一步推动了煤矿机电一体化技术的应用，采煤机开始由液压牵引转向电力传动；20世纪90年代中后期，大功率电牵引采煤机开始出现，微机监控技术的应用，使机电一体化技术向智能化方向迈进，同时，光学、通信技术和微细加工技术也逐步开始应用，出现了光机电一体化和微机电一体化的分支；步入21世纪，我国煤矿企业机电一体化技术的应用和研究有了更进一步的发展，取得了惊人的成绩：实现了煤矿安全生产控制、大型固定设备实施后备保护等，我国自制的煤矿机电一体化设备都实现了职能化、信息化的功能，并且具有体积小、易操作、性能稳定、维护方便的优点。

2机电一体化技术在煤炭行业的应用

2.1机电一体化技术在提升机中的应用

当前，我国煤矿井下使用的全数字化交直流提升机是机电一体化、自动化技术水平最高的设备，特别是内装式提升机，它将滚筒和驱动装置合为一体，机械结构更加简略，各项技术应用更加顺畅，充分实现了机械、电子、计算机、自动控制的综合。全数字化提升机采用总线方式，电器安装更简化，更安全可靠，硬件配置合理，非常兼容，核心部分使用双CPU计算机系统，性能更先进，操作更简便，是我国具有自主知识产权的全数字化提升机。我国还应用新技术研制出第一台交流变频供电的交流提升机，其最大装机容量达到5000kW，主、副井提升机完全实现自动化控制，不用再专门配置绞车司机。

2.2机电一体化技术在采煤机中的应用

1991年，我国与波兰玛克公司联手，成功研制出第一台采用交流变频技术的调速型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机，在20多年的技术改进和开发中，我国电牵引采煤机有了很大的发展，技术更加成熟，对煤矿企业的生产发展起到了积极的推动作用。电牵引采煤机有效地采用机电一体化技术，与传统的液压牵引相比，具有更多便利的优点：①电牵引采煤机不仅可以提供采煤机前进时动力，使其能够克服阻力前行，在采煤机下滑时还可以产生发电制动，反馈给电网电能；②电牵引采煤机即使在40～50°倾角上也无需安装其它防滑设施，电动机轴端装有防止下滑的安全制动器，可以随时使电机停止，其制动力矩的设计可达电动机额定转矩的1.6～2.0倍，非常有效地控制住采煤机；③具有运行可靠，使用寿命更长的优势。电牵引采煤机使用过程中除了会磨损电动机的电刷和整流子之外，其它元件并无损伤，工作更可靠，故障率大大减少，使维护、保养的成本进一步降低。④电牵引采煤机反应灵敏，具有良好的动态特性，电控系统可以随时调整控制参数，避免采煤机超载运行；⑤电牵引采煤机设计传动结构简单，尺寸小，重量轻，效率高；电能转化为机械能只需一次，能量效率高达99%，传统的液压式采煤机功效只有65～70%。

3机电一体化技术在带式输送机中的应用

我国煤矿井下原煤输送系统一直采用带式输送机，它具有实现长距离连续稳定输送、输送量大且安全可靠，效率高，易实现自动化等优点，是煤炭企业的主要运输设备，近年来成为机电一体化技术的重点研究对象。我国现在采用的机、电、液一体化的CST可控软驱动技术装置，是专门为平滑起动运输设计的，适用于大惯性载荷，如：煤炭、矿石等，长距离皮带运输驱动装置。一条皮带运输机由一台或几台CST驱动控制，一般为3点驱动。我国带式输送机的动态分析技术、在线监控技术和起动延迟技术在联合应用上还欠融合，技术还有欠缺，因此，限制了输送机的单机长度和运量，目前还存在监控功能少、可靠性低、灵敏度差等直接问题，需要在实践中不断研讨、提高。

4其它应用

4.1机电一体化技术在供电系统上的应用

煤炭企业是用电大户，用电需求上需要供电质量稳定、可靠，能满足大功率设备的操作，节能型产品被广泛应用。如：高低压开关柜普遍采用了微机保护，通过联网操作，实现了远程遥控、遥测、遥信等多项控制功能；高压开关柜使用真空开关，维护简易；同时，使用集中补偿和就地补偿相结合的技术，减少了系统内的无功电流和功率损耗，大大提高了使用寿命。

4.2机电一体化技术在节能降耗上的应用

机电一体化技术在煤矿开采上的应用使煤矿企业进入了全新的电子控制时代。高频电力电子传动控制、大功率电力电子器件的使用，将井下的各种电力设备重量减轻、体积减少，具有划时代的意义。在中小功率的机电设备中使用交流电机调速传动技术，设备的系统响应和控制精度都明显提高，增强了设备的可靠性和灵活性，起到了节能降耗的作用。

5结束语

随着我国煤炭系统“十二五”攻关任务的实施，机电一体化技术应进一步得到发展和提高，促进井下生产的可靠性和安全性，确保设备自动化控制技术的提高，逐步实现采矿的应用和控制，将井下生产的采煤、掘进、运输和支护等过程的设备机电一体化，通过对各项指标参数的控制、检测和反馈，达到集中化管理和调配的最终目的。相信随着科学技术的应用和发展，机电一体化技术在煤矿行业会有更广泛的实施空间。

参考文献

[1]吴永明.浅谈机电一体化技术在煤矿行业的应用[J].科技促进发展,2010,S1:134，103，131，141.

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在矿区低质量的环境下，矿工处于高负荷、长时间的工作中，在这种传统的环境下，极大地影响了矿工的身体健康与生活质量，甚至在这样的环境下，还会威胁到他们的人身安全。随着机电一体化技术的发展及其在煤矿中的深入应用，只需要一些机电设备就可以完成煤炭的采掘、运输与提升等工作，使矿工从繁重的煤矿体力劳动中解放出来，极大的降低了工作的危险系数，也有效地防止了职业病与工伤情况的出现，更好地保障了生产的安全进行。

1.2提升劳动效率

随着科学技术的发展，传统的较为落后的手工劳动作业的方式已经无法满足社会生产的需要，随着机电一体化技术的普及与推广，机器代替了传统的手工劳作，使煤矿中原本复杂的辛苦劳作变成了矿工通过简单的操作就可使机器完成工作，极大的降低了劳动强度，提升了劳动效率与劳动生产率。

1.3提高劳动收入

随着机电一体化技术在煤炭产业中的深入应用，使得煤炭产业的劳动效率大大提升，煤炭产量上去了，国家的经济水平也提升了，相应的煤炭产业的工作人员的工资水平也就提升了。如此环环相扣下来，机电一体化技术在煤矿中的应用，带动了煤炭产业与其他产业的发展，帮助更多地方的经济出现繁荣局面。

2煤矿中机电一体化的应用分析

2.1在矿井安全生产监控与系统监测中的具体运用

煤矿中使用机电一体化技术，能够有效的实现煤矿生产中的故障诊断、在线监控以及自动报警等一体化的功能。机电一体化技术对煤矿生产的在线监控是指对煤炭生产的机器设备、电动机、转运系统、液压装置、制动系统等设备在运行过程中的状态实施有效监测与控制。故障诊断与自动报警是指在煤炭生产过程中，如果生产环节中的设备出现故障，就能进行自动诊断以及实施报警，且还能诊断出具体生产过程中的哪个位置和什么设备出现了故障，这样就能使工作人员快速的找到故障，并及时排除故障，保障煤炭生产的正常进行。

2.2在矿井提升机中的具体运用

众所周知，矿井升降机主要的工作地点就是在地面上以及矿井下，在提升机中运用机电一体化技术能够有效的发挥一体化功能，实现数字化的高效运行。

全数字化提升机在功能上可以有效提升通信速度，实现诊断功能的全自动化。提升机的数字化功能更够进一步简化电器安装的程序，简化硬件设备的安装程序，进一步实现软件的启动与控制，提高提升机的工作

效率。

2.3在矿井下带式运输机中的具体运用

带式输送机又称为胶带输送机，其工作原理主要是通过摩擦来实现运输材料的连续性。它主要有两端点滚筒与闭合输送带结合而成。由于机电一体化技术的普及与推广，使得袋装输送机的技术水平也有了一定程度的提升，并在一定程度上促进了矿井下大运量、高带速、长距离曲线和大功率的带式输送机等许多的关键技术以及新产品研究与开发。

当前，在国家科学技术发展与科学家的不懈努力与钻研下，多类型的带式输送机已经被研发了出来，但由于单位长度与运输量等方面的限制，也使这些多种类型的带式输送机出现了一些问题。同时，再与发达国家相比，我国研发的带式输送机不论是灵敏度还是寿命方面都是比较弱的，这也就需要我国科研人员坚持不懈的进行科研开发，才能赶超发达国家的技术水平。因此，我国需要加大科研开发力度来提升我国的技术水平。

3煤矿中机电一体化应用的发展趋势

3.1机电一体化技术日趋网络化

自上世纪90年代开始，计算机技术与互联网技术发展迅速，人们的日常生活、工业生产、军事、教育、科学技术等都因此而受到巨大影响。全球范围内的生产与经济也因为计算机技术与网络技术而逐渐融合为一体，使企业间的联系与竞争更加激烈。煤矿生产的远程监视与控制技术也因为机电一体化技术的网络化而得到了极大的应用，并为煤炭产业的长足发展打下了坚实的基础。

3.2机电一体化技术日趋智能化

机电一体化技术未来发展的重要方向与技术就是实现智能化。随着智能化技术的不断推广与普及，煤炭产业也越来越重视机电一体化技术的智能化应用与发展。将智能化机电一体化技术应用与当前的煤炭产业中，可以实现将人的部分思维输入至电脑操作系统中，并利用这种有人部分思维的系统来模拟出人的思维能力，让系统拥有与人一样的逻辑能力、推理能力以及判断与自主选择能力等。这样就可以用智能化机电一体化替代煤矿生产中部分人员的一些体力与脑力劳动，降低工作人员的劳动强度，提升工作人员的工作效率。但是，值得注意的是，机电一体化技术的智能化永远无法与人有完全相同的逻辑思维与判断能力，当然这一点也不是必须的，只需要机电一体化的智能化拥有人的部分较为低级的逻辑思维与判断能力，能够帮助人们完成或简化一些工作就可以了。

3.3机电一体化技术日趋绿色化

随着科学技术以及世界经济的飞速发展，煤炭产业的生产效率大大提升，从而获得了很高的经济效益，这使得人们的生活水平不断提高，物质资料不断丰富。所有事情都是两面的，在人们因煤炭生产而享受生活时，也同样付出了惨痛的代价，因为过度的开采煤炭资源而导致生态环境遭到严重破坏，人们也逐渐意识到节约资源与保护环境的重要性。由此，“绿色”这一概念就提了出来，也成为未来发展的一大趋势。对于煤炭生产企业来说，如何实现企业可持续的、健康的发展下去？如何实现煤炭开采的绿色化，保证将对生态环境的危害降到最低程度？机电一体化能够很好地解决这一问题，最大程度地实现绿色化生产，尽可能降低煤炭生产对生态环境破坏的程度。

4总结

随着机电一体化技术在煤炭生产中的推广与普及，逐渐成为了煤炭生产企业的重要技术支撑，而且随着技术的不断发展，这一技术的作用与意义也会更加凸显，且发展前景也会更加宽阔。煤炭生产中应用机电一体化技术，提升了煤炭生产企业的综合竞争能力，为实现高效、安全、绿色的煤炭生产奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 黄卓科．浅谈机电一体化在现代煤矿中的应用[J]．电

 源技术应用，2013，12（5）．

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一、 机电一体化在各领域的应用

1．在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济和范围经济的基础上，靠企业规模、最优产量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的合理有效利用，以低成本获得高质量和高效率，最终实现企业效益最大化。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、制造系统、制造技术和组织管理形式的全新的机械制造业，集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。

2．在饮料行业中的应用

机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提升，同时提升竞争力

3．在自动机械与自动生产线中的应用

在生产和生活中广泛使用的各种自动机械、生产线等自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。这些自动机械或生产线中普及了现代电子技术与传感技术，如可编程序控制器、变频调速器、人机界面控制装置与光电控制系统等，是企业的效益不断提升。

4.在钢铁企业中的应用

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。如：现场总线技术、交流传动技术、开放式控制系统、分布式控制系统等技术的应用。

二、 机电一体化技术的发展趋势

1.智能化。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。

2.数字化。微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、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控制操作、诊断和修复。

3.模块化。模块化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、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。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。从而避免利益的冲突，并能使之标准化、系列化。

4. 网络化。网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。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。

5. 自源化（带源化）。自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。

6.人性化人性化是各类产品的必然发展方向。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，对人来说更自然，更接近生活习惯。

7.微型化。微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的，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和系统。

8.绿色化。工业发达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，所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。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。

9.集成化。集成化是指既包含技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与组合， 又包含生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。首先将系统分为若干层次， 再通过软、硬件将各层次有机联系起来， 使其性能最优，功能最强。

三、推进机电一体化发展的措施

1. 机械本体技术： 机械本体必须从改善性能、减轻重量、提高精度等方面考虑。只有机械本体各方面性能改进，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。

2.传感技术：传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度、精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，目前有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。

3.信息处理技术：机电一体化与微电子学的显著进步和信息处理设备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。

4.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及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

5.接口技术：为与计算机通信，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、光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

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中图分类号TH-39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）119-0188-02

随着科学技术的不断发展，煤矿机电一体化技术越来越受到广泛的关注。机电一体化的应用给煤炭开采带来了极大的便利和安全保障，不仅提高了生产率，还节省了一定的能源，为企业带来了更好的效益，更是实现了煤炭开采的自动化、智能化、数字化。

1 机电一体化概述

机电一体化主要是把机械技术、信息技术、传感技术等多项高新技术的优势及其特点融在一起，从而形成了一个完整、有效的高科技运行体系。如人工智能程序、传感产品、自动控制程序等等，甚至可以说现代化的自动生产设备几乎都属于机电一体化设备。这些技术在煤矿产业中发挥着极其重要的作用，给我国煤炭生产带来了安全、可靠、高效的保证，是实现煤矿产业现代化建设的重要保障。

在科学技术飞速发展的今天，随着机械动力学、计算机技术等的发展，机电一体化也被赋予了新的内容，使其向着全新、更高层次的方向发展。就当前我国机电一体化发展趋势正向着系统化、网络化、智能化、模块化、微型化、绿色化等方面发展。

2 煤炭生产中机电一体化技术的应用

煤矿机电一体化技术运用在采煤、运输、提升等各个环节，不仅降低了工人的劳动量，还很大程度上降低了煤矿事故的发生率和危险率。随着产品性能的不断提高，机电一体化技术在煤矿企业中所占比重越来越大，应用范围也越来越广。

2.1 采煤中机电一体化的应用

采煤机是煤矿生产中最为重要的一个机械产品，其生产效率的高低直接反应在产量上，影响着煤矿企业的经济效益。煤矿采煤中最具代表性的机电一体化技术就属电牵引采煤机，与传统液压牵引采煤机相比，它具有更大的优势：

1）可以很好的牵引采煤机前进，并且在机器下滑的时候可以提供发电制动，为采煤工作提供了更好的安全保障；

2）电牵引采煤机中的制动器可以有效的防止机械下滑，因此在大倾角的煤层作业时而不需要设置其它的防滑固定装置，而且在环境比较恶劣的情况下依然可以长时间的工作，使用范围比较广泛；

3）由于电牵引采煤机以电力作为其牵引动力，所以在使用过程中对机器的整体磨损较小，所以出现故障的机率也较少，使用起来安全性更强；

4）电牵引采煤机由于采取了电控系统，机器的动态性较比于传统的液压采煤机要好很多，而且在控制系统中可以对各参数进行及时的调整，从而使得采煤机能够更好的面对各种情况，保证设备的安全运行；

5）由于电牵引采煤机全部是由计算机来控制的，机电一体化的采煤结构对各种功能进行了集成，实现了完全的自动化，而且体积比较小，机构也比较简单，操作起来简单，为煤矿企业带来了更大的效益。

2.2 运输设备中机电一体化的应用

随着社会发展煤矿资源的需求也变得越来越大，这就对煤矿运输设备提出了更高的要求。就目前机电一体化设备在煤矿运输设备中占有主要的地位，绝大部分已经实现了皮带式的生产及运输，大规模的强力运输已经相当普遍了，大大提高了运输效率，而且在算计控制系统的监控下，可以为运输装置提供必要的故障诊断和安全防护措施，大大提高了运输安全性。

把机电一体化技术运用到传输系统中，通过计算机实现运输的自动化，不仅大大节约了人力成本，还可以对运输设备的状态进行实时监控，一旦发现问题，可以及时对工作人员发出警报，并采取相应的措施进行防范。

2.3 监测系统中机电一体化的应用

煤矿生产中监测系统的应用尤为重要，现代化的煤矿安全检测系统是机电一体化技术在煤矿生产中的一大产物，它在矿井安全生产和管理中有着非常重要的作用。受世界监测系统发展的有影响，我国也逐渐开发出了一批具有自主知识产权、具有世界先进水平的监测系统，这为媒体企业的发展提供了更多的优势和机会。

在煤矿生产中运用安全监测系统可以对生产实际情况及设备的运用进行实时在线监测，可以更加及时的发现存在的隐患，及时作出应对，防患于未然，给煤炭生产提供了更好的安全保障。如果一旦发生意外事故，还可以通过监测系统提供的数据信息，及时找出原因，这大大的提高了对事故的应对能力和处理能力。

3 支护设备中机电一体化的应用

当前煤炭采煤工作中所用的支护设备正逐渐朝着电液压方向发展。电液压控制系统的核心是通过计算机程序控制的电子信号操作，它将先进的计算机技术与液压控制结合在一起，实现了定压双向邻架和自动移架，有效的防止了顶板和支架的冲击载荷。

4 结论

煤炭机电一体化的实施极大的推动了煤炭企业的发展，为企业发展进程提供了强有力的保证，更为企业创造了更高的利润和空间价值。它是煤矿企业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。因此，我们必须大力推广机电一体化技术的应用，为实现结构优化、安全、高效、洁净的煤炭工业生产打下坚实的基础。

参考文献

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[3]谢佳. 略论机电一体化技术的发展[J].综合研究，2011（6）：1-2.

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关键词：机电一体化应用发展

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术，合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术，它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1机电一体化技术的应用

1.1 在现代机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

1.2 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。

1.3 在钢铁企业中的应用

1.3.1 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。

1.3.2 现场总线技术(FBT) 现场总线技术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。

1.3.3 交流传动技术 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。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。

1.3.4 开放式控制系统 “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。

1.3.5 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。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。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机电一体化技术的发展趋势

2.1 智能化 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。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学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。

2.2 数字化 微控制器和接口技术的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、通用性、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控制操作、诊断和修复。

2.3 自源化 自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。

2.4 人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。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，对人来说更自然，更接近生活习惯。

2.5 微型化 微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的，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和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。

2.6 绿色化 工业发达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。

3结束语

随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

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机电一体化技术在煤矿生产中的应用，为企业的自动化生产奠定了一定的技术基础。 新时期，要想在激烈的市场竞争中占据一席之地，就要在煤矿生产中对机电一体化技术引起重视，并积极运用到生产中，提高企业自身的竞争力，实现企业健康、稳定、可持续地发展。 本文通过对煤炭机电一体化技术及其应用意义进行分析，探讨了煤矿生产中对机电一体化技术的具体应用，以提高企业的自动化生产水平，促进企业的发展。

1. 煤炭机电一体化的意义

机电一体化技术是一门跨学科、综合性较高的新兴技术，随着微型计算机及微处理技术、信息处理技术、传感与检测技术等的发展，以及在设备上的逐步应用，使得煤矿机械一体化进入一个蓬勃的发展阶段。煤矿机械自动化程度，在煤矿开采以及煤矿生产的经济性角度来说关系都十分重大。对于煤矿的安全运行供电、通风、排水、提升等都有直接影响。煤炭机械各控制系统的优劣，与机械电气的好坏，对煤炭机械的可靠性、经济性和动力性都有影响。煤炭机械的质量，影响生产质量、工作效率的提高、和产品的使用年限。电子（微电脑）控制系统，逐步成为了现代煤炭开采中机电一体化不可缺少的部分。随着现代科技的不断提高，煤炭机械的现代化性能也在不断提升，一体化的范围也越来越广，其技术复杂性也不断增强，这就使煤炭企业对于设备维护人员，以及设备管理技术人员的技术水平，提出了更高的要求。

2. 煤矿机电一体化技术在我国运用的现状

因为我国的经济和技术比起国外发达国家来说起步较晚，所以机电一体化技术在煤矿企业中发展也比较落后。随着计算机的逐渐发展与应用，加速了机电一体化在煤矿工作中的应用，但是跟西方发达国家之间还是存在着很大的差距，除了具体的机械设备上的落后，我国的自动化技术还未成熟。但是我国的煤炭机电一体化也取得了很大的成就，主要体现在对综合液压支架的应用、对钢丝绳损耗定量检测系统的应用等方面，都取得了明显的进步。下面就煤炭机电一体化的主要功能进行介绍：

2.1自动报警、在线监控以及故障的自动处理功能。微电脑控制系统可以有效的对煤炭机械的制动系统、传动系统、电动机、和液压系统等系统进行在线监控，发现问题及时报警，并能够找到故障所在的位置。这样就大大提高了工作的效率，使技术维修人员更快的发现设备部长位置与故障情况，使维修检查工作更加方便快捷，大大降低了维修时间和维修费用。缩短了因维修停机而影响生产的时间，增长了使用寿命。如采煤机上变频器就采用 PLC 控制，智能化效果在在线监控和故障处理上都非常的方便。

2.2节约能源，使生产率大大提高。变频起动、PLC 控制系统在通风机、胶带输送机、提升机等设备上的使用，大大提高了生产效率，并且节能电量就为 30%左右。提升机矿山大型设备中实现机电一体化较好的，数字化，交、直流控制系统。内装式提升机大大简化了机械结构，将滚筒和驱动合为合二为一，成为了一个整体，是典型的机电一体化设备。输送机中的应用和制动装置、可编程电控装置以PLC为核心，驱动系统采用行星齿轮减速器和调速型液力耦合器，我国现如今已经自主研发生产制造了多品种和类型的带式输送机。

2.3半自动化程度和自动化程度有所提升。煤矿机械的半自动化和自动化控制系统，对于操作者大大减轻劳动强度，减少因经验不足，操作者对于作业精度影响。例如，由德国 MARCO 公司与北京天地玛坷电液控制系统有限公司合作生产的 PM31 型液压支架电液控制系统，采用的就是微电脑控制，操作者在支架操作控制器上对程序输入后，支架会连续自动动作，同时也可以无人操作和实现远程操作。

2.4在采煤机上的应用。现如今，在综合机械化采煤机上我国也采用电子（微电脑）控制，配备了无线遥控装置，也可以无人操作和远程控制。由于煤矿的特殊性，煤矿机械大部分井下作业，受各种井下恶劣环境变化的干扰。所以，微电脑控制系统必须能够适应井下各种恶劣环境，有效预防水分和污物的侵入，具有较好的密封效果，抗振、抗压、抗老化、耐冲击，并有很强的抗干扰能力。能够稳定的工作。煤矿机械微电脑系统的可靠性非常重要的一项性能指标。

3. 煤矿机电一体化技术在我国的发展方向

3.1智能化

智能化系统作为一门新兴的技术，是很多技术都想达到的最终效果。煤炭机电一体化在智能方面还存在很多缺陷，所以在以后的发展中，要开发更多的技术应用在煤炭机电一体化技术上，增加煤矿机电一体化的功能与应用。使其更加的智能，为煤矿开采工作带来更多的方便，尤其是在作业时，智能化技术的应用，不仅保证了工作质量与工作进程，更是最大程度的提供了矿井内的准确、全面的信息，保证了矿井工作人员的人身安全。

3.2微型化

在煤矿机电一体化技术中，微型化尚未成熟。随着微电子技术的开发和兴起，微型化也随之流行。微电子技术在机电技术一体化技术的应用过程中起着至关重要的作用。大型的生产机械在很大程度上为煤矿工作带来了不便，而且使其受阻碍不能正常运转的因素有很多。而微电子技术发展而来的微型化则解决了这些问题，微型机械也备受关注和应用。虽然在煤矿机电一体化发展的过程中存在一些问题，但是也是煤矿机电一体化技术发展中不得不走的道路。

3.3系统化

当前煤矿企业中机电一体化所包含的范围越大越广，所涉及的技术范围也随着增加，正是因为应用技术繁多，人们就将关注点转移到如何组合来自各个方面的技术，使其发挥更大的作用。将煤矿机电一体化技术进行系统化的探究与应用，最大化的避免在运用过程中出现的问题，充分的利用他们的优势，使机电一体化技术以最大的效率运用在煤矿开发工作中。

3.4绿色化

现在全球都在提倡环保，进行绿色生产。随着人们环保意识的额增强，对各个企业的环保工作也越来越重视。因此，煤矿机电一体化技术应以绿色安全无公害为里程碑，优化生产模式，在每个环节都要环保放在首位，实现经济和生态保护的共同发展，不能因为眼前利益而忽视了长远利益。所以实现煤矿机电一体技术的绿色化，是迎合社会发展的必然结果。

结语

总而言之，机电一体化技术是科学技术快速发展的具体体现，同时也是企业技术进步的必然结果，煤炭生产中对机电一体化技术的应用具有很强的广泛性， 其涉及了煤炭生产中的各个环节，其使我国煤矿企业的生产综合能力得到有效提升，人工劳动负担减轻，安全保障提高，工作效率提升，增加了企业的经济效益，促进其完美转型。

参考文献

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中图分类号：TH657.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0118-01

煤矿是我国最为主要的能源之一，提高其生产效率就成为煤矿行业的重要工作。机电一体化是提高煤矿生产效率的重要措施，分析其中存在的问题，找出对应的方法，也就成为煤矿行业工作的核心和关键点。

1 煤矿机电一体化应用的现状

1.1 应用于采煤设备中

采煤设备的生产效率直接关系到煤矿生产的整体效率，通过应用机电一体化技术，能够大幅度的提高其牵引能动性，提升其制动能效，减少了设备的故障发生率，降低了设备维护所需要的人力和物力成本，增强了设备对恶劣环境的抵抗能力，从多个方面提高了设备运行的安全和效率。

1.2 应用于运输设备中

煤矿的运输速度在一定程度上会影响煤矿生产的效率，而随着我国各方面对煤炭资源需求的不断提升，就对煤矿的运输速度提出了更高要求。在运输设备中使用机电一体化措施，能够通过自动化管控的方式对带式运输机进行操作，利用计算机技术来对运输系统进行启动和控制，提高了惯性荷载处理的效率，从而实现煤炭生产运输过程的可靠和高效。

1.3 应用于监控系统中

将机电一体化应用于监控系统中，能够及时发现生产过程中存在的安全隐患，采取相应的处理措施，避免了安全事故的发生，保证了设备运行的持续高效，降低了生产中设备停运等影响生产效率问题的发生，达到提高生产效率的目的。同时，机电一体化的而运用，还能够促进监控系统软硬件的研发，为煤矿生产现代化提供保障。

2 煤矿机电一体化应用存在的问题

2.1 管理制度落实不够

机电安全管理制度是机电一体化功能充分发挥的重要保证，对于安全生产有着重要作用。但是，在实际执行中，却存在着落实不够问题，给机电一体化运行的安全带来较大影响。

①许多机电企业对于机电安全管理的重要性认识不足，使管理工作只是流于形式，在实际管理中各种违规现象依然屡见不鲜。

②对于安全管理的监督严重不足，许多安检人员在工作中敷衍了事、没有积极性和主动性，甚至是随意填写安检表，使得许多安全隐患难以被发现，增加了安全事故发生的概率，给生产效率造成潜在隐患。

2.2 机电设备落后

虽然机电一体化能够有效提高生产效率，保证企业的经济效益，但是在实际生产中，许多煤炭企业只注重眼前利益，对于机电设备的重视不够，导致了一系列的问题。

①机电设备老化问题，许多企业的机电设备使用时间已经超过了规定的使用年限，但仍在运行之中，存在着较大的隐患。

②超负荷运行问题，许多企业为了追求更大的产量，并不考虑机电设备自身的荷载，只是一味的长时间高负荷运行，缩短了设备的使用年限，给设备安全造成不良影响。

③缺乏对设备的维护，许多机电设备为了满足生产需求，持续不断的处于运行状态，并没有及时的停运检修，增加了其安全事故发生的概率。

2.3 机电人员素质不足

机电人员素质不足也是影响煤矿机电一体化应用水平的重要因素。

①机电人员自身技能水平不足，缺乏对各种机电设备性能、参数指标、运行故障解决等的了解与掌握，使其无法及时发现或解决设备运行中出现的问题。

②机电人员工作态度问题，许多员工都存在着责任心不强、日常操作或检修较为随意等问题，给机电设备运行安全造成极大威胁。

3 煤矿机电一体化创新应用措施

3.1 智能技术的应用

为了避免由于管理制度落实不到位或人员素质不足等给煤矿机电一体化造成的不利影响，运用智能技术就成为一种有效的解决措施。

①智能技术可以降低人为因素对机电设备运行的干扰，通过智能系统对机电设备运行中存在问题进行自我调节，有效降低故障发生率。

②智能技术还能够增加机电一体化的功能，得到更为全面、准确的矿井信息，从而提高生产的安全性。

3.2 微型设备的应用

随着微电子技术的不断发展以及煤矿开采工作的需求，一些无法利用大型设备完成的工作需要引进微型设备。

①微型设备能够适应更为复杂的工作环境，进入到矿井更深处，为扩展开采范围提供帮助。

②微型设备的携带、操作更为方便，降低机电设备按照运行需要的人力、物力成本，实现全地形、全天候作业，进而提高煤炭生产工作的效率。

3.3 系统化设备的应用

随着各种新技术的不断发展，机电一体化中包含的技术种类也越加繁多，在一定程度上增加了其使用难度，因此，将各种技术纳入到一个系统中，提高设备的功能性，就成为机电一体化的重要内容。系统化设备的应用能够有效避免设备运行中各方面不协调而造成的问题，充分发挥各方面的功能，从而提升煤矿生产工作的效率。

3.4 环保化设备的应用

随着人们环保意识的增加，煤炭生产工作也必然朝着绿色生产的方向发展，如此一来，环保化的机电一体化设备就会被运用的煤矿生产中。环保化的设备通过有效降低生产过程中污染物产生量，加强对各种废弃物的回收利用，控制各种环境污染物的排出量，从而有效实现煤矿机电一体化生产的绿色环保。

4 结 语

随着我国煤矿生产规模和生产水平的日益提高，煤矿机电一体化的发展将会得到长足的发展和进步。在当前的煤矿机电一体化中，还存在着较多影响其生产效率的因素，对其发展造成了严重阻碍。因此，为了促进煤矿机电一体化的顺利发展，需要加强对这些问题的重视，采取针对性的措施进行解决，并积极开发创新应用方法，来从各个方面有效提高煤矿机电一体的生产效率，从而提高其应用水平。

参考文献：

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1.煤矿机电一体化技术的发展状况

我国煤矿机电一体化技术始于建国初期，电子科技的初步发展使得把电子技术和原有的机械水平结合成为了可能，一定程度上提高了机械水平，但是由于计算机技术的限制，机电一体化并没有蓬勃发展起来。20世纪70年代初，在“九五”期间发生了跳跃式变化，由于计算机技术的普遍应用，机电一体化程度加深；我国不仅引进了很多当时国际先进的机电一体化产品，并且研制成功了许多具有自主知识产权的产品并得到广泛应用[2]。近年来随着煤矿行业的不断发展，煤矿生产水平也在不断的提高，机电工程的控制水平也要随着行业的发展而得以提高，从而也加快了机电一体化技术的发展。现代科学技术的发展，机电一体化更加具有先进性，尤其是21世纪以来，智能技术的开发与利用对机电一体化起到了极大的作用，并且应用到煤矿系统中。

在煤矿的井下，智能设备已被应用，例如井下智能机器人、智能化作业设备等，这些都是机电技术所提供的机械设备，但我国井下机电设备的能力不高，可靠性和检测智能控制水平也不能达到高标准，这样会影响到工作的安全生产。就我国目前的情况来说，煤矿机电一体化取得了很大的突破，这在很多方面都得到了提现，以MGD150NW采煤机的应用为例，它不仅大大提高了产量，还增加了安全性；综合液压支架的使用不仅仅大量减轻了重力的压力，也提高了人身设备的安全性；钢丝绳损耗定量检测系统，充分利用了计算机的作用，精确的计算了钢丝绳的损耗程度，使安全隐患消失于无形；此外还有很多其他技术的应用也充分体现了我国煤矿机电一体化的进程，例如提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC/30煤矿用斜巷防跑车挡车装置等。虽然现在我国煤矿一体化已经有了明显的成就，但是和西方发达国家相比还存在着明显的差距，整体技术水平和具体的机械设备都明显落后，以SL500系列采煤机为例，这种智能的自动化技术在我国还没有广泛的流行。

2.电牵引采煤机

电牵引采煤机是机电一体化技术在煤矿生产中的一个典型应用。和液压牵引对比，它具有以下特性：

其具备较好的牵引特性，能在采煤机向前工作时提供牵引力，让它克服阴力进行移动，也能够在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能；能用于大倾角煤屋。此外牵引电动机轴端还安有制动器，从而不必借助别的防滑设备；运行可靠，使用寿命长。电牵引不同于液压牵引，其除电动机的电刷和整流子有磨损外，别的元件都没有磨损，故其工作可靠，矿障少，寿命长，维修工作量小；反应屡敏，动态性好，电控系统能实时调整各种系数，结构简单、效率高。电牵引采煤机机械传动结构简单、规格小，份量轻，传动效率能达99%，比液压采煤机的传动效率高出将近30个百分点。1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作，研发出我国首台交流变频调速MG3442PWD型薄煤屋强力爬底板电牵引采煤机。后国内有关研究单位与企业在吸纳国外采煤机技术进步。如：上海天地公司、太原矿山机械厂、西安煤机厂、鸡西煤机厂等都对电牵引采煤机进行了大量的研究开发，同时在煤矿生产中起到了广泛的作用。

3.矿井安全生产监测监控系统

最能体现煤矿机电一体化技术之一的是矿井安全生产监控系统。我国监测监控技术应用较晚，上世纪80年代初，原国家煤炭部组织了大规模地对国外煤矿监控技术的考察和引进工作，不仅推动了国内监控技术的发展。而且还从法国、波兰、德国、英国和美国等先后引进了一批安全监控系统（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion2200），经过消化，响应收同进又结合我国的实阮情况，研发出KJ2，KJ4等安全生产监控系统并通过了鉴定。

上世纪90年代以来，我国紧跟世界监测监控系统的发展趋势，自行研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。它们的主要特点有：测控分站的智能化水平进一步提高：可与网络边接，系统软件采用了Windows操作系统。而且，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字文针和煤矿安全章程等有关条款的指导下，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。此后，更多的监测监控系统生产厂家如雨后春笋般不断涌现，这不但为各煤矿提供了更多的选择，也促进了各厂家产品质理和服务意识的提高。通过长时间的实践，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。

4.液压支架电液控制系统

我国研制液压支架电液控制系统的起步较蟓。虽有诸多型号的电液控制系统液压支架研发成功，但我国自主生产的电液控制系统的液压支架却还未在煤矿中广泛的推广使用，在高产高效工作方面依然是从国外引进电液控制系统液压支架。以我国目前研制的支架电液控制系统来年，仍处于成组程序和单架控制的起步阶段。液压支架研制的趋势是向电液控制的方向发展，将计算机技术与液压控制相结合，达到定硬度双向邻架或自动移架，避免对顶板和支架产生冲击。而且，电液控制设备还可查测支架的工作状态。美国、德国液压支架电液控制系统的研发走在世界前列，它们的液压支架技术配备有矿障预警功能，能实现液压支架与采煤机、刮板机的远程控制。

5.矿井运输提升设备

带式输送机不仅能满足长距离的连续输送、而且具有输送量大、运行可靠、效率高和自动化等特点，已成为我国当今机电一体化技术的研究重点。

5.1 带式输送机

我国已自行生产制造了多个品种类型的带式输送机。“八五”时期，由于“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水准得到了极大地提升，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的主要技术研究和新产品的研发也获得了较大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效顺槽可伸缩带式输送机等；均真补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及主要部件进行了理论探讨和产品开发，成功的研制出多种软起动和制动装置。有以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步齿轮减速器。

5.2 矿井提升机

矿井提升机实现全数字化的提升，特别是内装式提升机，从结构上将驱动和滚筒合为一个整体，简化了机械结构，是典型的机电一体化设备。全数字提升机不仅能够进行可重复性矿障寻址、诊断和自诊断，而且还可以进行简单而迅速地通信。采用选择总线的方式，大大简化了电气的安装。其硬件配置简单，相互兼容，零备件少，能够轻松地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。在我国“九五”计划时期，国产全数字化直流提升机是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龙的全数字化直流提升机的核心部分ASCS的计算机系统由双CPU构成。除此之外，我国还研制成功了第一台交2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：使用两台计算机装置，每台都有自已独立的测量、传感装置和数据处理系统。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，一定程度上实现了行程的自动控制。因为采用了计算机，对安全回路、制动回路、电源和驱动回路能够进行实时检测，极大地提高了提升机安全性能。

6.其他煤矿机电一体化装置

其他的机电设备主要为煤矿供电设备。煤矿供电的特点不仅要求可靠，质量高，而且还要能满足大功率设备的要求，因此节能型产品应为首迁。高压开关柜采用了维护量小，使用寿命长的真空开关。用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数，减少供电系统的无功电流，降低了无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”，具备网络功能，可以实现远程遥控、遥测和遥调。

7.结束语

总而言之，先进煤矿机电一体化设备的高智能化、程序化、信息化特点，以及体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点，使得这些机电设备在煤炭生产中得到广泛应用，不仅减轻了操作人员的劳动强度，而且还为煤矿工人提供了安全保障，极大地提高了煤矿的生产能力，创造了巨大的经济效益和社会效益。

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一、引言

目前，职业学校普遍存在着学生实践能力差的问题，这是由于在传统教育模式下，职业技校的理论与实践没有有机的结合在一起，导致理论教学与实践教学的脱节，学生在理论课中不能积极的投入，而老师的教学模式缺乏新意，导致学生在上课期间听不懂也听不下去，理论课达不到实际的效果。在实践课上，由于学生缺乏理论基础，对设备的结构设计、运行原理缺乏认知，只能盲目的操作。对于职业学校机电类的课程来说，在教学上需要有设备和理论作为基础，在此基础之上，教学老师还要想方设法的对教学内容创新，根据学生的实际情况，来设计教学的结构、内容、思路等，使教学达到学生能够学以致用的目的，因此就需要结合理论与实践的教学方法，使其有机的融合在一起，机电类课程结合了机械、PLC、传感等多项技术，在结构上大多是模块化，教学老师不仅要使学生熟练掌握设备操作，还要与《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程相结合，因此，只有引入机电一体化实训装置和模块化生产线等设备，并积极探索理实一体化教学模式，才能提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。

二、机电一体化实训装置的主要模块和基本构成

1、机电一体化实训装置的总体结构

机电一体化实训装置是职业学校根据学生的实际情况购进的机电一体化设备，来供学生实践课学习使用，提高学生的实践能力。机电一体化实训装置的结构一般包括电脑、PLC主机、变频器模块、电机模块、气动控制模块等，总体上来说是由硬件和软件构成，目前的机电一体化装置是模块化和开放式的结构，在教学的过程中，可以指导学生了解装置构造和拆卸、组装等技能的培训。

2、装置主要模块的基本组成

（1）PLC主机：采用了CPU226AC/DC/晶体管（24路数字量输入/16路晶体管输出）、两个RS-485通信口、EM222（8路数字量输出），在PLC的每个输入端均有开关，PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上，方便用户使用。

（2）变频器模块：“采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护，电机过热保护，短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。”

（3）电机模块：包括三相交流异步电动机，步进电机和步进电机驱动器等。

（4）低压电器模块：配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。

（5）气动模块：包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。

（6）传感器模块：具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器，可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。

（7）触摸屏与组态模块：配备了深圳步科EVIEWMT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。

三、机电一体化实训装置的功能和机电类课程教学中的应用

1、机电一体化教学课程设计

根据教学计划和现在对机电类人才的要求，目前职业学校内主要开设的课程有：《机电一体化设备安装与维护》、《检测与传感技术》等关于机电一体化装置运行原理和设备介绍与实际操作的课程。从课程设置上要与实际操作相结合，学生能够学以致用，并熟练的掌握机电一体化装置的操作。

2、《电气控制与PLC》理实一体化教学思路

首先根据教学要求和设备特点编写教学讲义、课件等。其次组织学生到学校内部训练中心参观，对机电一体化有一个基本的了解；同时，配齐学生在学习电气控制时所用的设备，根据学生不同的特点，对学生进行分类教学，因材施教，激发学生的兴趣；最后制定好考核标准。

四、结束语

在职业学校中，对学生的教育首先要根据人才的要求和学生的实际情况开展教学工作，对于机电类的课程，在引入机电一体化实训装置的基础之上，集合理论与实践，使课程变得丰富多彩，学生提高了浓厚的兴趣，才能全身心的投入到学习中，对于教师而言，对机电一体化实训装置做好必要的知识储备和教学内容上的创新，帮助学生解决各种问题。不仅能够促进学生提高创新与实践能力，还能够提高教师自身的能力。

参考文献:

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一、煤矿机电一体化技术的内容

机电一体化技术是从系统工程观点出发,应用机械、电子等有关技术,使之有机结合,实现系统或产品整体最优的综合性技术。

机电一体化技术,主要包括两方面，即机电一体化技术的原理和开发应用，从而使机电一体化的产品或系统能够应用于实际生产生活中。这其中涵盖了微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术的结合。机电一体化技术是一个技术群族的总称。

煤矿机电一体化技术就是把机电一体化技术应用到煤矿生产过程中，发挥重要作用。

二、煤矿机电一体化技术的发展现状

1970年，我国自主研发和制造的第一套综合机械化采煤设备，在大同煤矿矿务局进行实验，这标志着机电一体化技术在中国萌芽。

从这时起，中国煤矿的机电一体化技术的发展步入正轨。这也使得中国煤矿的综合机械化的采煤发展迅速。截止到上世纪80年代后期，采煤机已开始向电牵引发展，而不是仅仅停滞在液压牵引。

在前面研究与实践的基础上，到20世纪的90年代中。中国又开展了一系列煤矿机电一体化技术的研发与投入应用，这其中包括采运支机械的微机监控处理、对采运支机械的故障自动诊断和支架电液微机技术。与此同时中国自主研发并投入使用的还有煤矿生产过程中起到重要作用的的大功率电牵引作用的采煤机。

伴随着新世纪的到来，我国煤矿机电一体化技术进入了更快速的发展进步。煤矿机电一体化技术在各个研究领域都有可喜的进步，并且应用广泛。在煤矿安全生产监控监控、综合机械化采煤、大型固定设备的后备保护等设备方面已经作出了令人惊喜的努力。

然而．与此同时存在着的事实是，我国的煤矿机电一体化技术虽然获得了较大的进步，由于起点低，与部分国家的先进的采煤技术相比．中国仍然存在这较大的差距，技术还有待于进一步提高。在中国，煤炭产业与其他产业，如冶金、机械、轻纺、化工、建筑等行业比较，起步更晚，起点更低。因此，煤炭工业在技术研究与、投入应用的范围和程度、资金注入规模、人才培养、技术引进和综合管理水平方面均有较大差距。这样，也会制约着煤矿机电一体化技术的发展与进步。

三、煤矿机电一体化技术的产品及其具体应用

1.采煤设备――电牵引采煤机

由以上部分，我们能看出，自我国煤矿机电一体化技术萌芽以来，我国的电牵引采煤机的研究与应用已经取得了较好的发展，利用国外的先进的采煤机电牵引技术进行学习、消化吸收，并且，在其基础上进行研发，中国已经拥有了许多具有国外采煤机的换代产品，并且拥有自主知识产权。目前，在我国，煤矿在综合机械化采煤的过程中，国产的电牵引采煤机已经占据了很重要的一部分，并且，随着技术的不断发展，全部使用国产设备的工作面也不断投入煤矿的现代化生产中。

例如，西安煤业公司投入实用的MGDl50NW采煤机。这是一款由辽源煤矿机械厂生产的采煤机。这款采煤机是西安煤业公司根据该公司的采掘条件和储量，采购用于该公司的部分采区的国产采煤机，同时根据公司的实际情况，西安煤业公司还从辽源煤矿机械厂采购了EBJ-120型悬臂式掘进机。这大大提高了西安煤业公司的生产质量、采掘速度提。

2.矿井安全生产监测监控系统

在这一方面我们起步较晚，相对于发达国家明显落后。但是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。

20世纪90年代开始，我国自行研制开发出了一系列与世界先进水平平衡的监控系统，代表性的有煤炭科学研究总院重庆分院研发的KJ90系统,煤炭科学研究总院常州自动化研究所研发的KJ95系统等，测控分站的智能化水平的提高，它们的最重要的特点。同时，还具有系统还具有网络连接的功能，采用了Windows12操作系统。

同时，我国煤矿安全规程的有关条款规定，国内各个煤矿的高瓦斯和瓦斯突出矿井必须按照规定配置矿井安全生产监测监控系统。该系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。

3.运输提升设备――带式输送机

中国已经研发将多个品种和多种类型的带式输送机用于煤矿生产。上世纪九十年代，我国曾成功研发了“一条龙日产万吨综采设备”的项目，该项目的投入使用很大程度上改善了带式输送机工作中的技术层次。随后我国又大力发展了煤矿井下用大功率，长距离带式输送机，应用于煤矿作业，作用显著，此处，不冗述。

4.矿井提升机矿井提升机

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，可以方便地实现软启动软件控制和改变瞬间加速度。

四、总论

20世纪80年代中期，特别是进入新世纪以来，煤矿机电一体化技术的研发与应用，给采煤行业带来了明显的进步。采煤产业效益明显的增加，生产率大幅度提高，产品质量提升、能源浪费减少、消耗降低、，节约了资源，减轻了采煤工人的劳动强度，降低了采煤作业的风险。

参考文献