發(fā)布時間：2022-04-24 10:42:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇機電技術(shù)應(yīng)用論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.推進校企深度合作，實施工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式
借鑒德國“雙元制”培養(yǎng)模式，依據(jù)學(xué)校目前的實訓(xùn)實習(xí)條件和教師隊伍構(gòu)成，結(jié)合全國職業(yè)院校技能大賽的指導(dǎo)思想，進一步完善校企合作運行機制，完善靈活的工學(xué)交替教學(xué)過程，深入探索工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。學(xué)校首先要根據(jù)企業(yè)的用人需求，制訂有效的職業(yè)能力培養(yǎng)方案。具體實施時可讓教師走進企業(yè)開展深入調(diào)研，了解企業(yè)生產(chǎn)過程中的技術(shù)、工藝，研究生產(chǎn)崗位對技術(shù)能力的要求；也可把行業(yè)專家和企業(yè)的工程師、技術(shù)員請進學(xué)校，對學(xué)校的課程設(shè)置和具體內(nèi)容提出建議和指導(dǎo)。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上制訂新的課程標(biāo)準(zhǔn)，改進教學(xué)計劃，確定課程內(nèi)容。在教學(xué)實施方面，要充分利用企業(yè)的資源組織實境教學(xué)，讓學(xué)生參與企業(yè)產(chǎn)品制造，有效培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。
2.改革課程體系，構(gòu)建精品課程，建設(shè)專業(yè)教學(xué)資源庫
在校企合作的基礎(chǔ)之上，學(xué)校應(yīng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)進行課程體系改革；同時整合教學(xué)內(nèi)容，建立優(yōu)秀專業(yè)課精品課程，形成較為完善的教學(xué)方案，同時做好專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)。①課程體系改革。在進行課程體系改革的過程中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，同時也要注重職業(yè)道德、綜合素質(zhì)、實踐能力的培養(yǎng)，建立必要的文化知識和專業(yè)實踐能力相結(jié)合、理論與實踐相融合、教學(xué)內(nèi)容與崗位需求相適應(yīng)的課程體系。具體可借鑒德國機電一體化技術(shù)工人的培養(yǎng)目標(biāo)，同時結(jié)合全國技能大賽“機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試”項目規(guī)程及指導(dǎo)方向，以本專業(yè)面向的裝備制造企業(yè)的典型工作任務(wù)、工作過程為導(dǎo)向，整合企業(yè)生產(chǎn)過程中的典型工作任務(wù)，把企業(yè)崗位能力模塊化，建立專業(yè)模塊課程體系；并且對典型工作崗位的作業(yè)流程所包含的知識、技能和態(tài)度進行分解，引入現(xiàn)場實際工作任務(wù)，選擇適當(dāng)?shù)捻椖炕蛉蝿?wù)，構(gòu)建工作任務(wù)導(dǎo)向課程。②精品課程建設(shè)。要以專業(yè)優(yōu)秀能力的要求為依據(jù)，構(gòu)建精品課程體系；以職業(yè)能力為主線，以職業(yè)活動課程為主體，以職業(yè)崗位能力和“雙證書”為基礎(chǔ)，構(gòu)建精品課程內(nèi)容；采用“做、學(xué)、教一體化”的教學(xué)方法進行教學(xué)。在課程建設(shè)的過程中，首先制訂課程標(biāo)準(zhǔn)，然后選定其中重要技能的課程作為精品課程建設(shè)項目進行開發(fā)和建設(shè)，并通過項目建設(shè)，形成一套精品課程及教材，其中包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)評價等內(nèi)容。機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)重點對以下三門課程進行改革探索，以打造精品課程。一是“液壓與氣動技術(shù)”。要充分利用實訓(xùn)室資源開展“理實一體化教學(xué)”，以若干課題、任務(wù)為引導(dǎo)，使學(xué)生能夠正確選擇氣動液壓元件、正確安裝和調(diào)試維護液壓氣動裝置。課程結(jié)束后，以任務(wù)書的形式對學(xué)生進行考核。二是“電氣安裝與維修技術(shù)”。以工作任務(wù)為載體，實施“做、學(xué)、教一體化”的項目教學(xué)。教學(xué)以實訓(xùn)為主，突出電氣設(shè)備的維修能力培養(yǎng)。設(shè)計任務(wù)時以項目為單元，所設(shè)任務(wù)應(yīng)從簡單到復(fù)雜，理論和實踐交替進行。課程的考核注重工作過程，以任務(wù)書方式逐個學(xué)生逐個項目進行。三是“機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試技術(shù)”。從機電技術(shù)應(yīng)用所需的控制電路出發(fā)，把機電技術(shù)專業(yè)的優(yōu)秀技能集中于設(shè)備裝配和調(diào)試之中，使學(xué)生通過該模塊的實訓(xùn)，掌握機械裝配技術(shù)、氣動技術(shù)、變頻技術(shù)、電氣安裝技術(shù)、人機對話觸摸屏應(yīng)用技術(shù)、信息檢測及傳感技術(shù)等，使學(xué)生具備相應(yīng)的專業(yè)能力。③充分利用信息化教學(xué)手段，做好專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)。在開發(fā)建設(shè)精品課程的基礎(chǔ)上，整合教學(xué)資源，完善教學(xué)課件，研發(fā)仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件。如利用多媒體信息技術(shù)建設(shè)電工技術(shù)、傳感器技術(shù)、電氣安裝技術(shù)、變頻技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、機械基礎(chǔ)等多門專業(yè)課程的教學(xué)資源庫網(wǎng)絡(luò)共享平臺，為學(xué)生的技能水平提升和職業(yè)能力考核提供自主學(xué)習(xí)平臺。
3.進一步加強師資隊伍建設(shè)
通過師資隊伍建設(shè)，促進教師的自我發(fā)展，進而提高工作積極性和主動性。而專業(yè)帶頭人和骨干教師的培養(yǎng)是師資隊伍建設(shè)的重要內(nèi)容之一。①培養(yǎng)專業(yè)帶頭人、骨干教師。選拔一名素質(zhì)好、進取心強、專業(yè)水平高、教學(xué)能力強的教師作為專業(yè)帶頭人培養(yǎng)對象，通過重點培養(yǎng)，使其具有把握機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)發(fā)展方向的能力，能提出本專業(yè)的中長期發(fā)展思路，在校企合作、專業(yè)建設(shè)中能夠起到科學(xué)引領(lǐng)作用。同時，選拔多名有一定實踐經(jīng)驗、有較強教學(xué)能力的教師，通過企業(yè)實踐、外出學(xué)習(xí)、擔(dān)任技能大賽指導(dǎo)教師、教學(xué)研究等方式，培養(yǎng)骨干教師，使他們能夠勝任本專業(yè)骨干教師崗位工作職責(zé)，在教學(xué)中起到示范和表率作用。②加強“雙師型”師資隊伍建設(shè)。在培養(yǎng)專業(yè)帶頭人、骨干教師之余，要進一步擴大專業(yè)教師的“雙師”素質(zhì)培訓(xùn)，如分批選派教師下企業(yè)實踐鍛煉，及時了解企業(yè)人才需求情況、掌握企業(yè)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)能力、積累實踐工作經(jīng)驗、強化專業(yè)規(guī)范意識；同時鼓勵教師參加課程體系改革、精品課程建設(shè)、理實一體化教學(xué)項目等，以提高業(yè)務(wù)水平。通過以上種種舉措，使本專業(yè)教師既具備較高的理論教學(xué)能力，又具有相應(yīng)的實踐教學(xué)能力，具備基于工作過程實施教學(xué)的能力，成為真正的“雙師型”教師。③做好兼職教師隊伍建設(shè)。在全面提高校內(nèi)專業(yè)教師素質(zhì)的同時，邀請企業(yè)專家更深入地參與專業(yè)課程和實訓(xùn)基地建設(shè)，加強教師與企業(yè)專家交流與合作；同時聘請行業(yè)專家、企業(yè)工程技術(shù)人員和社會上的能工巧匠，承擔(dān)專業(yè)課程教學(xué)或各類實訓(xùn)指導(dǎo)任務(wù)，以彌補學(xué)校實訓(xùn)指導(dǎo)教師的不足，促進專業(yè)實踐課教學(xué)。
4.完善學(xué)習(xí)評價體系
在同“德中機電”合作期間，我校嘗試和探索了“過程性評價”的學(xué)習(xí)評價體系。這種評價模式對機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的大多課程都非常適合，有利于促進學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)和形成。這種評價體系在今后的教學(xué)改革中還要不斷完善和加強，最終形成本專業(yè)“過程性評價”與“終結(jié)性評價”相結(jié)合的學(xué)習(xí)評價體系。其中包括：①模塊課程的學(xué)習(xí)評價標(biāo)準(zhǔn)。該評價標(biāo)準(zhǔn)要求對學(xué)生的技能水平、工作態(tài)度、合作精神、溝通能力等進行綜合評價。②學(xué)生校外實習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)。該考核標(biāo)準(zhǔn)要借鑒企業(yè)對員工的考核、獎懲、晉升的制度，引入生產(chǎn)經(jīng)營的管理理念，讓企業(yè)參與評價。③專業(yè)課程的終結(jié)性考核試題庫。利用該試題庫對學(xué)生的專業(yè)課程知識進行標(biāo)準(zhǔn)化考核。綜上所述，要使機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)得到持續(xù)發(fā)展和壯大，首要任務(wù)是深化校企合作，依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和職業(yè)崗位要求，以職業(yè)活動為主線，有效實施“工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實習(xí)”的人才培養(yǎng)模式，這樣才能大力推進“做中教、做中學(xué)”的教學(xué)方式，從而突破傳統(tǒng)學(xué)科型技能人才的培養(yǎng)模式。與此同時，還要通過課程體系改革和精品課程建設(shè)，通過提升師資隊伍的整體實力和完善教學(xué)質(zhì)量評價體系，使專業(yè)教師的教學(xué)水平以及人才培養(yǎng)質(zhì)量得到穩(wěn)步提升。
作者：李峽 單位：河南信息工程學(xué)校
1及時更新理論教學(xué)內(nèi)容
職業(yè)學(xué)校機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合社會的實際發(fā)展需求，及時更新理論教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握最新的專業(yè)理論知識，提高學(xué)生專業(yè)技能。在具體實踐中，職?？刹扇 罢堖M來”與“走出來”的方式推動理論教學(xué)改革。對于“請進來”而言，職校可聘請一些在大型機械企業(yè)或相關(guān)專業(yè)協(xié)會的工程師、技師，到本校進行授課，向?qū)W生傳授最新的理論知識，通過將專業(yè)教學(xué)內(nèi)容與自身實踐經(jīng)驗相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于“走出去”而言，職校應(yīng)當(dāng)選派專業(yè)課教師去相關(guān)企業(yè)進行學(xué)習(xí)和實踐，使專業(yè)課教師掌握先進的生產(chǎn)技術(shù)，及時收集機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的新信息，并將這些新知識和新信息傳授給學(xué)生，拓展學(xué)生的知識面。
2構(gòu)建理實一體化教學(xué)模式
以“機床故障檢測與維修”專業(yè)課程為例，教師可采取項目教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法、仿真教學(xué)法、案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法，使教、學(xué)、做融為一體，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，構(gòu)建理實一體化教學(xué)模式，積極推動理論教學(xué)改革。教師可根據(jù)專業(yè)課程的特點，將其劃分為四個項目及若干個任務(wù)，具體如下：項目一：機床的管理與維護。主要任務(wù)為車間的6S管理與機床的檢查、機床精度測量與驗收；項目二：機床機械部件的調(diào)整與維修。主要任務(wù)為進給部件的調(diào)整與維修、主軸部件的調(diào)整與維修、重要輔助部件的調(diào)整與維修；項目三：機床典型故障的診斷與維修。主要任務(wù)為螺紋車削誤差故障維修、機床潤滑系統(tǒng)故障維修、軸類零件加工誤差故障維修、機械手換刀故障維修、輔助裝置故障維修等；項目四：數(shù)控機床故障診斷與維修。主要任務(wù)為數(shù)控機床方式選擇功能的故障維修、通信功能故障維修、冷卻功能故障維修、進給倍率功能故障維修等。通過進行基于工作過程的實戰(zhàn)訓(xùn)練，既能夠使學(xué)生在實際操作中掌握機床故障檢測與維修的相關(guān)理論知識，又能夠使學(xué)生具備拆裝調(diào)整機床機械部件與診斷排除機床機械故障的技能，提高學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。
3運用多樣化的教學(xué)手段
在機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的理論教學(xué)中，教師必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式，靈活運用多媒體教學(xué)手段，將專業(yè)課程中涉及到的原理圖、零件圖、裝配圖、程序圖、電路圖等內(nèi)容制作成多媒體課件，以供課堂教學(xué)使用。通過運用多媒體教學(xué)手段，可以有效彌補傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，節(jié)省課堂板書時間，使枯燥、抽象的理論知識易于理解和記憶，從而提高學(xué)生對專業(yè)課程理論知識的學(xué)習(xí)效率。同時，職校還可以利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，將專業(yè)課程的相關(guān)教學(xué)資料上傳到校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平臺上，使學(xué)生能夠利用課下時間復(fù)習(xí)和鞏固已學(xué)的理論知識，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道。
4結(jié)束語
總之，機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)是我國職業(yè)學(xué)校的基礎(chǔ)專業(yè)之一，其專業(yè)課程教學(xué)效果直接關(guān)系到本專業(yè)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才的需求不斷增加，職校必須立足于自身辦學(xué)特色，優(yōu)化專業(yè)課程體系，改革傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式，積極推行理實一體化教學(xué)，從而促使學(xué)生夯實理論知識基礎(chǔ)，不斷提高專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)。
作者：王久華 單位：湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
摘要：機電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。它是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù)，是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應(yīng)用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力，為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。本文對煤礦機電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用進行闡述。
關(guān)鍵詞：煤礦機電一體化技術(shù)
引言
我國自造的煤礦機電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設(shè)備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。從1970年我國自行設(shè)計制造和裝備的第一套綜合機械化采煤工作面在大同礦務(wù)局試驗起，我國的機電一體化技術(shù)開始萌芽。到上世紀(jì)80年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的發(fā)展，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術(shù)的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發(fā)展。到了上個世紀(jì)90年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運支機械微機監(jiān)控、故障診斷的研究和支架電液微機技術(shù)應(yīng)用的研究，并研發(fā)了大功率電牽引采煤機。而進入21世紀(jì)后，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域均有重大突破，在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型固定設(shè)備的后備保護等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進采煤國家相比，我國的煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展尚有一定差距，并且煤炭工業(yè)相對機械、電子、航天、輕紡、化工、鐵道、冶金等行業(yè)起步晚基礎(chǔ)薄弱，在開發(fā)水平、應(yīng)用范圍、投資規(guī)模、技術(shù)人才和管理水平方面均有較大差距。
一、機電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐
1.1礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機電一體化的技術(shù)之一。我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，20世紀(jì)80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監(jiān)控技術(shù)進行大規(guī)模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200)，在部分煤礦中應(yīng)用；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統(tǒng)并通過了鑒定。20世紀(jì)90年代以來，緊跟世界監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，我國自行研制開發(fā)出了一批具有世界先進水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)研究總院常州自動化研究所的KJ95系統(tǒng)等，它們的主要特點是:測控分站的智能化水平進一步提高；具有網(wǎng)絡(luò)連接功能；系統(tǒng)軟件采用了Windows操作系統(tǒng)。同時，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下，規(guī)定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。自此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。經(jīng)過多年的實踐表明，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。
對我國現(xiàn)有煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用效果進行綜合評價，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4，KJ2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。
1.2礦井提升機中的應(yīng)用礦井提升機是一種實現(xiàn)機電一體化較好的礦山大型設(shè)備，全數(shù)字化，交、直流提升機。特別是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的機電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數(shù)字提升機高度可靠，具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡單，互相兼容，零備件少；可以方便地實現(xiàn)軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國“九五”計劃期間，國產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機的優(yōu)秀部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。除此之外，我國還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月，該系統(tǒng)在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。提升機由于采用了計算機技術(shù)，其安全保護系統(tǒng)更為完善。該系統(tǒng)的主要特點是:采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現(xiàn)直接測量和間接測量容器位置相結(jié)合的方式，對兩者進行比較、校正，實現(xiàn)行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅(qū)動回路進行實時檢測，實現(xiàn)故障記憶，因此極大地提高了提升機安全性能。
1.3井下帶式輸送機中的應(yīng)用在我國“八五”計劃期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，極大地提高了帶式輸送機的技術(shù)水平，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的研發(fā)也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)此項技術(shù)的空白，并對帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為優(yōu)秀的可編程電控裝置、驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器，目前我國已經(jīng)自行生產(chǎn)制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。
二、結(jié)束語
隨著煤礦生產(chǎn)不斷向深部水平發(fā)展，對控制水平和規(guī)模的要求越來越高，從而又加速了機電一體化技術(shù)的發(fā)展和進步，目前各種高新技術(shù)的發(fā)展，如網(wǎng)絡(luò)、光纖、人工智能及生物工程等高新技術(shù)已滲入到機電一體化技術(shù)之中，使機電一體化產(chǎn)品功能更強大、性能更優(yōu)越，使機電一體化產(chǎn)品功能越來越強，智能化程度也越來越高，因此采用新的機電一體化技術(shù)裝備的煤礦，能夠使企業(yè)獲得更加顯著的技術(shù)、經(jīng)濟和社會效益，這也是一個煤礦企業(yè)循環(huán)促進不斷發(fā)展的過程。
摘要：機電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：機械工業(yè)；機電一體化；數(shù)控；模塊化
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的優(yōu)秀技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。
（一）機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展。
（一）智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機電一體化是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
【論文關(guān)鍵詞】：機械工業(yè)機電一體化數(shù)控模塊化
【論文摘要】：機電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的優(yōu)秀技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一）機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二）傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三）信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四）驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五）接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六）軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一）數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三）柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四）工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（一）智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三）微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
（五）網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
（六）綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
【論文關(guān)鍵詞】：機械工業(yè) 機電一體化 數(shù)控 模塊化
【論文摘要】：機電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的優(yōu)秀技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一） 機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二） 傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三） 信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四） 驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五） 接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六） 軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一） 數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、 總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、 開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、 大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能。
5、 能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、 系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、 以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二） 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三） 柔性制造系統(tǒng)（FMS）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四） 工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（一） 智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二） 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除RS232等常用通信方式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三） 微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四） 模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
（五） 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
（六） 綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
論文關(guān)鍵詞 ：Web3D技術(shù) 機電產(chǎn)品 Cult3D技術(shù) 汽車 虛擬現(xiàn)實
論文摘要：主要介紹 了 Web技術(shù)和 3D技 術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物一Web3D技 術(shù)的基本概念、特點及實現(xiàn)技術(shù)．并以實例的方式詳細闡述了web3D技術(shù)之一的 Cult3D技術(shù) ．在機 電產(chǎn)品虛擬設(shè)計 中的工作流程，從而可以有效地提高機電產(chǎn)品的信息傳達效果，為新產(chǎn)品開發(fā)提供一種嶄新的互動設(shè)計模式，最終提 高企業(yè)的競爭力。
0 引言
隨著數(shù)字化設(shè)計技術(shù) 的發(fā)展 ．人們已不再滿足在網(wǎng)上瀏覽一些靜態(tài)的、文本類 、二維的產(chǎn)品圖片，而對那些具有動態(tài)的、三維可視化效果的產(chǎn)品需求越來越迫切。以計算機網(wǎng)絡(luò)和計算機三維圖形學(xué)為基礎(chǔ)的Web3D技術(shù)以其特有的形象化展示功能、強大的交互性能和對現(xiàn)實世界的模擬功能在電子商務(wù) 、遠程教育 、工程技術(shù) 、計算機輔助設(shè)計等領(lǐng)域已經(jīng)獲得 了廣泛的應(yīng)用。利用此技術(shù)設(shè)計的產(chǎn)品可以做到全方位展示 、色彩設(shè)計實時裝配等 ，從而提高用戶的參與性 。增強體驗感。
1 Web3D技術(shù)概述
1．1 Web3D技術(shù)的基本概念
虛擬現(xiàn)實 VR (Virtual Reality)技術(shù)是一種逼真地模擬人在 自然環(huán)境中的視覺 、聽覺、運動等行為的人機界面技術(shù)，Web3D技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一種實現(xiàn)形式 [21。Web3D還可以簡單地被看成是 Web技術(shù)和 3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。實際上也就是本機的 3D圖形技術(shù) 向互聯(lián)網(wǎng)的擴展．網(wǎng)絡(luò)性、三維性和交互性是其顯著的本質(zhì)特征。它與本機的3D圖形技術(shù)的主要差別在于：第一，實時渲染 ：它是由渲染引擎進行實時渲染從而實時顯示的；第二，具有無限的交互性：因為是實時渲染，這就為交互性提供了基礎(chǔ)；第三，優(yōu)化和壓縮：由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制 ．文件必須經(jīng)過優(yōu)化和壓縮以保證用戶端快速下載。通過應(yīng)用 Web3D技術(shù) ，用戶可以在 網(wǎng)上瀏覽以三維形式表現(xiàn)的物體 ，并對其進行交互性操作 以體驗身臨其境 的奇妙感受。
1．2 Web3D技術(shù)的實現(xiàn)手段
Web3D的實現(xiàn)技 術(shù)主要分成三大部分 ．即建模技術(shù)、顯示技術(shù) 、三維場景中的交互技術(shù) [31。建模技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)。把建立 的三維模型描述轉(zhuǎn)換成人們所見到的圖像，就是所謂的顯示技術(shù)。三維復(fù)雜模型的實時建模與動態(tài)顯示技術(shù)可以分為兩類 ：一是基于幾何模型的實時建模與動態(tài)顯示 ：二是基于圖像的實時建模與動態(tài)顯示 。交互技術(shù)是 Web3D的關(guān)鍵技術(shù) ，交互功能的強弱 由 Web3D軟件本身決定 。但用戶可以通過適當(dāng)?shù)木幊虂韽浹a軟件的某些不足。
在眾多的 Web3D軟件系統(tǒng)中 。基 于 JAVA內(nèi)核的Cult3D技術(shù)因其在交互性能、文件體積和畫面質(zhì)量等方面的優(yōu)越性而得到用戶 的普遍歡迎 ，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于眾多電子商務(wù)網(wǎng)站的 3D機電產(chǎn)品展示中。
2 CuIl3D技術(shù)及其開發(fā)流程
Cuh3D是一種全新的 Web3D技術(shù) ．它有一純 軟件跨平 臺的渲染引擎 ，主要包含 Cult3D Exporter plug—in、Cuh3D Designer和 Cuh3D Viewer plugin三大部分。 開發(fā)設(shè)計人員可 以使用 3D設(shè)計領(lǐng)域廣泛使用的 3DSMAX或 MAYA來設(shè)計 產(chǎn) 品 3D模 型 ．使 用 Cuh3D Exporterplug—in來轉(zhuǎn)換設(shè)計模型 ，在 Cuh3D Designer中為模 型加入交互 、音效等其它效果 ，再無縫隙地嵌入到 HTML頁面和其他應(yīng)用程序中 [41。其開發(fā)流程如圖1所示。用戶 即可在網(wǎng)上實時觀看 3D模型 ，還可通過 鼠標(biāo)對其進行旋轉(zhuǎn) 、放大或縮小等操作。
3 Cult3D‘技術(shù)在產(chǎn)品虛擬設(shè)計中的應(yīng)用實例
3．1 創(chuàng)建汽車 Cult3D對象
為方便輸 出，必須使 用一個 三維模 型制 作 軟件f3DMAX或 MAYA1制作物體 的三維模型。制作前必須先下載插件 Cult 3D Exporter for 3DMAX或 Cult 3D Exporter for MAYA。只 有安 裝好 輸 出插 件 ，3DMAX或MAYA才可以將 3D模型輸出成 Cult 3DDesign的 C3D格式。在制作模型的細節(jié)、真實度上多下點功夫，盡量用最少的面來做模型，以控制好模型的大小。太多的面不僅會加長網(wǎng)絡(luò)傳送的時間 ，更是對瀏覽者機器 的考驗。最后輸出成 C3D格式的 3D模型 。
3．2 對汽車 Cult3D對象進行交互設(shè)置
Cuh3D對象的交互設(shè)計就是在 Cuh3D Designer的事件地圖窗 口中建立事件、動作和場景的相互關(guān)系，使瀏覽者觸發(fā)某個事件或某個事件 自動做出相應(yīng)的動作 ，并將可視化的過程和結(jié)果實時反饋給瀏覽者達到交互的目的。
汽車的時間地圖如圖2所示，它可以通過鼠標(biāo)控制實現(xiàn)汽車任意角度的展示、車門的開關(guān)、車輪的轉(zhuǎn)動和汽車尾氣排放等。在Cult3D Designer中完成設(shè)計后，需將CulturalD對象導(dǎo)出為可的CO格式。在導(dǎo)出過程中還可對文件中的幾何圖形、聲音等特征進行進一步壓縮。
3.3 汽車Cult3D對象
可Cult3D對象的程序有多種，其中基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用較為廣泛，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或在本地機種用IE或Netscape瀏覽器查看?；诰W(wǎng)絡(luò)的需要編寫想應(yīng)得網(wǎng)頁，在編寫網(wǎng)頁時，有兩項主要工作：
（1）在網(wǎng)頁中編寫語句嵌入Cult3D對象。IE瀏覽器是通過ActiveX組件來cult3d對象。IE使用<Object>的標(biāo)簽命令來在網(wǎng)頁中嵌入ActiveX組件。
Netscape瀏覽器不支持 ActiveX控件 ．需要另外設(shè)置外掛程序的語法 。Netscape瀏覽器使用<embed>的標(biāo)簽來嵌入 外掛組件 。另外 ，必須安裝 Cuh3D Viewer插件，才能在瀏覽器網(wǎng)頁時播放 Cult3D對象。對于 IE瀏覽器需要在<Object>這個標(biāo)簽內(nèi)插入 codebase指定其下載網(wǎng)址．Netscape瀏覽器需要在<embed>標(biāo)簽內(nèi)插入 type=“application／x--Cuh3D--object”語法說明外掛程序?qū)ο螅畃luginseape指定其下載網(wǎng)址。
(2)需要時 ，在 網(wǎng)頁中編寫語句觸發(fā) Cult3D對象的 自定義事件。Cult3D支持和網(wǎng)頁相互交互。通過在網(wǎng)頁中嵌入 Java語句，可以使瀏覽者在網(wǎng)頁中點擊按鈕或進行選擇時，觸發(fā) Cult3D對象 的 自定義事件實現(xiàn)同步展示，并同時把用戶的選擇保存在數(shù)據(jù)庫中供網(wǎng)上調(diào)查、銷售等電子商務(wù)模塊使用。
4 結(jié)束語
虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一支嶄新的綜合性信息領(lǐng)域中的奇葩 ，體現(xiàn)出較高的人性化科技特色與風(fēng)格。而將虛擬仿真技術(shù)同機電產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)業(yè)相結(jié)合 ，為設(shè)計師與企業(yè)廠商們提供了非常好的技術(shù)支持與解決方案．更為產(chǎn)品的推廣營銷創(chuàng)造了巨大的商業(yè)價值。無論是與傳統(tǒng)影視媒體 、多媒 體軟件 ，還是 與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù) 比較 ，Web3D技術(shù)都表現(xiàn)出了在機電產(chǎn)品設(shè)計中的獨特優(yōu)勢和潛力 。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展必將有更新的 web3D技術(shù)出現(xiàn)，服務(wù)于設(shè)計 、服務(wù)于大眾、服務(wù)于未來 。
摘要：三峽工程是“千年大計、國運所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運行可靠性和檢修維護費用，取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進行了全面的討論和分析，對三峽工程機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu) 機電設(shè)備 表面技術(shù)
1 引言
表面工程，是經(jīng)過表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。三峽工程通常被人們稱為“土木”工程，但是大壩全長2309.47m中，實際上起擋水作用的溢洪閘門、電廠進水口閘門、船閘人字門和輸泄水閘門占壩線全長的72%(1679m)，實際上就好似一個“鋼秩”工程。三峽工程作為一項水資源綜合利用的工程，其機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的總重量達50萬t，其費用占工程總概算的1/3。
表面工程以多個學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合為特色，以應(yīng)用多種表面技術(shù)及其復(fù)合表面技術(shù)為特點，是主導(dǎo)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三峽工程是“千年大計”、“國運所系”的世紀(jì)性工程，一定要重視質(zhì)量問題，把質(zhì)量看成是三峽工程的生命。在國際招標(biāo)的機電設(shè)備技術(shù)條件中，明確了應(yīng)用表面加工技術(shù)、表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高設(shè)備運行可靠性，延長使用壽命和方便維護和修復(fù)。表面工程技術(shù)在三峽工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
2 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象
三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成，大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔；電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè)，為壩后式廠房，共裝設(shè)26臺700MW水輪發(fā)電機組。通航建筑物布置在樞紐左岸，包括雙線連續(xù)五級永久船閘、單線垂直升船機和施工期通航的臨時船閘。
2.1 水輪發(fā)電機組和其它機電設(shè)備
三峽電站水輪發(fā)電機組及輔助機電設(shè)備總重量約達26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機過流部件和常年暴露在空氣中的機電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論，提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù)，在設(shè)備和零部件的表面進行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運行。
2.2 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)
三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計共有30種不同規(guī)格的閘門539扇，永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇，兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門，最高工作水頭達85m，流速達35m/s，并有局部開啟的要求。
2.3 對外交通工程
三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護，包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。
三峽工程對外交通金屬結(jié)構(gòu)工程包括大中橋梁34座，其中聯(lián)系壩區(qū)兩岸的西陵長江大橋1118.66m。
3 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗與實踐
3.1 三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境
三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面，根據(jù)其功能要求，分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中，干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運行。
(1)暴露在大氣中工作的有：大壩頂部門式起重機及軌道、自動抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時船閘和垂直升船機的橋機、大梁及清污機等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面，常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。
(2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有：水輪發(fā)電機組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機組輔助設(shè)備如水泵、空壓機、制冷機表面，電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動力盤、保護盤柜表面等。
(3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如：電站廠房進水口豎式液壓啟閉機、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中，易銹蝕和腐蝕。
(4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如：船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁，有的交替頻度不大，對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。
(5)在靜水狀況下工作的裝備有：船閘人字門、檢修閘門和疊梁門，電站進水口檢修門，泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。
(6)動水工況下工作的電站進水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。
(7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護以及水輪機轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運轉(zhuǎn)的，泥沙磨蝕的破壞作用，對其材料和表面的處理都有特殊要求。
(8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)，如壓力鋼管外壁，所有閘門和啟閉機構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。
3.2 三峽壩區(qū)的空氣和水環(huán)境特性
三峽壩址位于湖北宜昌市二斗坪鎮(zhèn)，此區(qū)域?qū)倌蠝貛Ш蛠啛釒н^渡地帶，其氣候特征是高溫、高濕、霧多風(fēng)小，秋雨多溫差小。壩區(qū)大氣年平均相對濕度75.8%，平均溫度21～22C，最高溫度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量達1251mm，以7、8月份較高。大氣中S02濃度較高，酸雨比較嚴(yán)重，降雨pH值為5.44，大氣環(huán)境腐蝕性大。
三峽壩址處多年平均水量達4500億m3，多年平均流量為14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。實測最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移質(zhì)相對較小，懸移質(zhì)居多，平均粒徑小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值為7.95，水中溶解O2為6.4mg/L。在動水下工作的裝備和結(jié)構(gòu)，承受的動水速度多不相同，攔污柵的過柵流速約lm/s，壓力鋼管內(nèi)約8m/s，船閘輸水廊道內(nèi)約20m/s，深孔、底孔閘門處30～35m/s，排沙底孔內(nèi)18～28m/s，水輪機轉(zhuǎn)輪葉片約30～40m/s。這些結(jié)構(gòu)和裝備特別是在高速含沙水流中工作的結(jié)構(gòu)和裝備，面臨空化和泥沙磨損的聯(lián)合破壞。
3.3 三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗
為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合，為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點，通過試驗研究提出有效的工程措施，達到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。
為此，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護研究所進行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實驗。
(1)大氣暴露實驗 從1995年1月開始，在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城，對30多個國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗，其中有機涂裝體系42種，熱噴涂金屬體系7種?，F(xiàn)在試驗仍在進行中。
(2)水環(huán)境暴露實驗分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進行了試驗。實驗安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進行，全浸試件浸沒在葛洲壩二號船閘上閘首的人字門上，干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號船閘下閘首的人字門上。試驗涂裝材料有，有機涂裝體系35種，熱噴涂金屬體系7種，電化學(xué)保護1種。
(3)室內(nèi)加速腐蝕實驗分別對13個廠家的34種防腐體系，即4種水溶性無機富鋅類、3種醇溶性無機富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進行試驗，分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進行加速腐蝕試驗、在5%鹽水溶液中浸漬試驗、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗、涂層電氣學(xué)保護性能試驗以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗。
上述各項現(xiàn)場掛片試驗的初步成果，已在機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用，供貨廠商將根據(jù)合同的要求進行表面涂覆和表面改性處理。
3.4 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實踐
三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來，表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲運設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。
(1)橋梁 三峽對外交通工程橋梁中特大橋4座，大橋7座，中橋23座，合計34座，累計長3793m其中較具特色的有蓮沱大橋、黃柏河大橋、下牢溪大橋和橫跨長江南北兩岸的西陵長江大橋。
蓮沱大橋全長340.87m，主橋為中承式三孔鋼管混凝土連續(xù)拱橋。拱上橋面總寬20m。鋼管的壽命直接影響大橋的安全。鋼管拱表面防護，采用三道漆，分別為底漆、中間漆和面漆，干膜總厚度達305μm。在涂裝前表面經(jīng)除銹處理達Sa2.5級，粗糙度Ra30。
下牢溪大橋全長286.06m，為六孔三柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面防護采用熱噴鋁。
黃柏河大橋全長284.76m，為七孔樁臺式雙柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面采用熱噴鋅。
上述鋼管拱的涂裝壽命要求達到20年。
西陵長江大橋是橫跨長江的壩區(qū)南北重要通道，和其他大橋一樣，都是永久性的公路大橋。大橋全長1118.66m，主孔跨度900m為單跨雙鉸式鋼箱加勁梁懸索結(jié)構(gòu)。兩座主塔高120m，為鋼筋混凝土三層門式柜架結(jié)構(gòu)。主塔基礎(chǔ)為12根中Φ2.2m挖孔灌注樁。兩根主纜各由10010根φ5.1mm鍍鋅平行高強鋼絲組成，直徑為φ570mm，每根主纜長約1478m，重約2300t。兩岸各有一重力式錨錠。在大橋施工過程中，為了解決懸索鞍座的推移以調(diào)整力的平衡，全軍裝備維修表面工程研究中心提出了復(fù)合減摩涂層設(shè)計及相應(yīng)的現(xiàn)場施工方案，替代國外采用的在鞍座磨擦副中安裝數(shù)千枚滾針的方案，使鞍座順利推移到位。采用這種復(fù)合減摩技術(shù)使磨擦系數(shù)降低1倍以上，大大節(jié)省了施工費用。此外，主塔表面和鋼纜都采用了表面涂裝防護，主塔表面總漆膜厚度達280μm。涂裝壽命為5年，修復(fù)不需鏟除只需在原涂裝上再次涂覆。
(2)公路 專用公路采用封閉管理，為保證晝夜行車安全，設(shè)有公路防眩網(wǎng)及護欄，網(wǎng)和護欄波形梁表面采用熱浸鍍鋅防護，鋅層厚度在61～85μm。
(3)碼頭在三峽壩區(qū)設(shè)有一座楊家灣港口集裝箱、雜貨碼頭和一座重型設(shè)備裝卸的重件碼頭。碼頭是三峽壩區(qū)水上的貨物吞吐口，保證安全運作十分重要。
楊家灣碼頭的水下φ800/1000的鋼管樁是碼頭的基礎(chǔ)，鋼管樁采用16mm的3號鎮(zhèn)靜甲類鋼，其表面用氯化橡膠鋁粉和氯化橡膠防腐漆進行處理。
2×300/50t重件碼頭的起吊設(shè)備為2臺300t小車的橋式起重機，橋架結(jié)構(gòu)總重300t。橋機及吊梁金屬結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)、外表面，機械零部件非接觸表面，都進行了表面涂裝處理。表面先經(jīng)噴丸、機械手或手工除銹處理，然后涂以底漆、中間漆和面漆，分別采用環(huán)氧鐵紅車間底漆、環(huán)氧云鐵防銹漆和可涂覆聚氨酯面漆。
(4)粉煤灰儲運罐罐體為鋼結(jié)構(gòu)，全部儲運罐總重約1830t，對其罐體、中轉(zhuǎn)倉進行涂裝處理，用鐵紅為底漆，合成樹脂調(diào)和漆用作中間漆和面漆，輸送粉煤灰的地下管道用環(huán)氧煤焦油瀝青涂料。
表面工程在三峽工程的應(yīng)用實踐，不但起到了對金屬和非金屬表面的防護作用，還增添了建筑物的美感。據(jù)不全面的檢查，涂復(fù)材料和工藝的應(yīng)用是成功的，其使用壽命還有待進一步跟蹤調(diào)查和考驗。
4 機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望
迄今為止，三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進行中。已完成招標(biāo)的項目有左岸電站14臺700MW水輪發(fā)電機組，合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo)，合同金額10.7億元?，F(xiàn)在在正進行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo)，電站主廠房1200t橋式起重機國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器，20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺的門式起重機等還未招標(biāo)。這些機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全可靠運行。
4.1 水輪發(fā)電機組和輔助電氣設(shè)備的應(yīng)用展望
在機組招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和合同文件中，對工廠涂裝和保護涂層都有明確的規(guī)定，明確規(guī)定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164進行表面涂層處理。明確規(guī)定涂層必須在合適的氣候條件(環(huán)境溫度低于7C或金屬表面溫度小于外界空氣露點以上3C時不能進行)。
同時明確了設(shè)備表面的清掃要求。選用溶劑清洗，進行噴丸發(fā)亮處理。使金屬表面發(fā)亮呈均勻的灰白色。
對在運輸過程中暴露在大氣中的重要機械加工的黑色金屬表面，先用溶劑清洗干凈，并涂一層厚的防銹化合物。
所有暴露在大氣中黑色金屬非機械加工表面，如水泵、空壓機外表面需噴砂發(fā)亮處理。再涂2層防銹漆，并明確涂層厚度要求。
所有與混凝土接觸的非配合黑色金屬埋件表面，如水輪機蝸殼外表面需進行機械清掃。并涂一層保護層，便于運輸、堆放。在安裝時必須先清理保護層，以利埋件表面與混凝土有效結(jié)合。
所有與水接觸的非配合黑色金屬表面，如活動導(dǎo)葉表面，蝸殼內(nèi)表面，需用噴砂發(fā)亮處理，流道內(nèi)的焊縫需用砂輪打磨光滑，在工廠涂兩層環(huán)氧樹脂富鋅漆，安裝后再涂一層保護漆。水輪機轉(zhuǎn)輪是在含沙水流中運轉(zhuǎn)的部件，其不銹鋼表面未要求特殊處理。
所有盤、柜、壓力油罐、泵組和管道外表面，在機械清掃后深4層裝飾顏色涂料。盤柜的非工作內(nèi)表面，進行機械清掃后，再涂兩層防護漆。
對油罐鐵質(zhì)金屬全部內(nèi)表面需進行噴砂處理，直至露出金屬光澤為止，再按要求涂保護層。
其他小型輔助設(shè)備，如電動機、接觸器、開關(guān)和其他設(shè)備的表面，需按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行涂覆。
4.2 水工閘門和金屆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展望
在水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)文件中，參考了三峽地區(qū)掛片試驗的成果，按國家和行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對不同工作環(huán)境下工作的設(shè)備和構(gòu)件，提出了不同的要求。
對經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，不易檢修，或檢修對航運、發(fā)電及泄洪有重要影響的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。要求采用具有高機械強度的防腐體系，有較好的抗沖刷能力，附著力極強，抗微生物和附著生物的性能優(yōu)異，其保護年限長達20年。
對經(jīng)常處于水下或干濕交替的環(huán)境，但易檢修且對發(fā)電、航運、泄洪影響不大的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備。要求采用粘附力強、耐水性的、抗微生物和附著生物性能優(yōu)異的防腐體系，其保護年限可達10年。
對在大氣環(huán)境中，包括室內(nèi)與室外的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備，要求采用具有較強的耐氣候變化性能的裝飾性能好的防腐體系，表面涂料要求不易變色，不粉化，其保護年限應(yīng)達15～20年。
對這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，要求按國標(biāo)GB6484-6487規(guī)定，要求基體清潔度達到GB8923規(guī)定的Sa2.5級。
對防腐材料亦作明確的規(guī)定，要求采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，底、中、面漆最好選用同一廠家產(chǎn)品。
對各類水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的具體表面涂覆要求，合同中都有具體規(guī)定，例如：
永久船閘人字工作門和第一閘首事故檢修門及其埋件，總重約23865.2t。門體和底層采用熱噴鋅，最小局部厚度不小于160μm，封閉層為磷化底漆一道，面漆為氯化橡膠兩道，干膜厚度100μm，涂層總厚不小于260μm。
電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。
電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。
電站進水口快速工作閘門、排沙孔工作門約4911t，表面涂覆采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐。熱噴鋅厚度為120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯樹脂一道，干膜厚30μm，中間漆環(huán)氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為改性耐磨壞氧兩道，干膜厚100μm。涂層總厚300～340μm。
泄洪深孔弧形工作閘門23扇、排漂孔弧形工作閘門2扇及其埋件，息重約10306t。門體采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐休系。要求熱噴鋅厚120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆壞氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為環(huán)氧金剛沙二道，干膜厚100μm。涂層總厚300～400μm。
5 結(jié)語
表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用，一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視，通過上述的討論，我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運行可靠和市省維護費用息息相關(guān)。
(1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項目的安排，在三峽工程重新論證和投計審查中，始終是一項研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護等在“九五”三峽工程重大裝備研制項目中占有重要地位。在三峽工程開工后，為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境，迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗，以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝，以使表面材料應(yīng)用達到壽命長、裝飾美的效果。
(2)如前所述，所有機械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù)，他們運行的可靠性、經(jīng)濟性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用，這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用，不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù)，還有許多是在設(shè)計中要求應(yīng)用的在工廠實施的技術(shù)、工芝，從目前的應(yīng)用范圍看，它是一項在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。
(3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展，將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝，對延長設(shè)備的使用壽命，延長維護性涂裝的周期，有著重要的經(jīng)濟效益。與整個建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝，將會給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品，將會給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟效益。
(4) 對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用材料品種之多，應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別，按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果，還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科，必將得到迅速的發(fā)展，三峽工程必將從中獲益。
摘 要 討論了機電一體化技術(shù)對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞 機電一體化 技術(shù) 應(yīng)用
1 機電一體化技術(shù)發(fā)展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。
1.2 智能化
即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5 人性化
機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6 微型化
微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7 集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。
1.8 帶源化
是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
1.9 綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。
2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為優(yōu)秀，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：
2.1 智能化控制技術(shù)(IC)
由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。
2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)
鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。
2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。
2.6 交流傳動技術(shù)
傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。
摘 要：文章從電工新技術(shù)的發(fā)展談起，對電工新技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用作詳細分析，并著重探討電工新技術(shù)的特點，歸納、總結(jié)出相關(guān)結(jié)論，供同行參考借鑒。
關(guān)鍵詞：電工新技術(shù)；機電一體化；應(yīng)用
電工新技術(shù)目前已在機電一體化中得到了廣泛應(yīng)用，依靠電工新技術(shù)研發(fā)制作的機電一體化產(chǎn)品種類眾多，為機電一體化事業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。分析電工新技術(shù)的基本功能，當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用到機電一體化以后，不但能有效改善機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境，提高機電產(chǎn)品工作效率，還能減少能源浪費，實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)能。下面筆者結(jié)合電工新技術(shù)的發(fā)展概述，對機電一體化中應(yīng)用到的電工新技術(shù)作詳細分析。
1 電工新技術(shù)分析
1.1 電工新技術(shù)是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素
電工新技術(shù)的發(fā)展帶動了我國國民經(jīng)濟的增長，它借助自身技術(shù)優(yōu)勢，一方面解放了國民生產(chǎn)力，有效促進了生產(chǎn)效率的提高，另一方面降低了生產(chǎn)能耗，為社會主義建設(shè)做出了貢獻?？偟膩碚f，電工新技術(shù)促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展，為社會進步以及人民生活品質(zhì)的提升創(chuàng)造了條件。
1.2 電工新技術(shù)的定義與發(fā)展趨勢
所謂電工新技術(shù)，實際就是指在當(dāng)前并未實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，但具有一定效益的電工技術(shù)。隨著時代與社會文明的不斷進步，電工新技術(shù)在國民生產(chǎn)中起到的作用越來越大，成為了21世紀(jì)最具活力和最具生命力的電工技術(shù)。追究電工新技術(shù)的發(fā)展原因，它實際是在傳統(tǒng)電工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是知識經(jīng)濟時代下出現(xiàn)的電工新理論、新知識、新材料以及新工藝等集多種表現(xiàn)形式于一體的新電工技術(shù)。電工新技術(shù)從20世紀(jì)下半葉開始發(fā)展，當(dāng)時盛行的電工新理論有等離子物理、生物電磁學(xué)、電磁流體力學(xué)等等，新技術(shù)則主要有放電應(yīng)用技術(shù)、磁流體發(fā)電技術(shù)、電磁診斷技術(shù)等。在21世紀(jì)的今天，電工新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)邁上了一個新臺階，除了原有的電工技術(shù)、理論、設(shè)備、材料在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用以外，電工新技術(shù)還向納米技術(shù)、生物工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向發(fā)展，成為了國民經(jīng)濟發(fā)展中的中堅力量。
2 電工新技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用
電工新技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)在機電一體化中有了較為普遍的應(yīng)用，比如生產(chǎn)中常見的自動監(jiān)控制技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、運動控制卡等，都屬于電工新技術(shù)的范疇。詳細分析如下：
2.1 自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)與自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用是電工新技術(shù)的一種主要表現(xiàn)形式。以自動控制系統(tǒng)為研究對象，該系統(tǒng)的基本特點是能實現(xiàn)自動化控制。將該系統(tǒng)應(yīng)用到機電一體化中，系統(tǒng)能對機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行連續(xù)測量，并結(jié)合測量數(shù)據(jù)推斷出設(shè)備偏差，及時采取相應(yīng)措施對偏差進行處理，盡可能的將偏差降低到最小。在機電一體化自動控制中，為了將自動化控制系統(tǒng)測量的快速性、穩(wěn)定性、精確性體現(xiàn)得更加充分，往往會選擇采用比例控制器、積分控制器等對系統(tǒng)進行控制。工業(yè)大革命之后，市場對機電一體化產(chǎn)品的精度、性能、使用可靠性等性能要求越來越高，而為了滿足市場要求，機電一體化產(chǎn)品內(nèi)部所采用的控制器性能也隨之越來越好，全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)使得自動控制技術(shù)在機電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用地位越來越高，既能滿足系統(tǒng)自動控制技術(shù)要求，又能提高系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)精度，為機電一體化產(chǎn)品自動化控制與調(diào)節(jié)的實現(xiàn)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品大多選擇該類伺服系統(tǒng)來實施產(chǎn)品控制。
2.2 pc的應(yīng)用
pc，實際指可編程控制器。該控制器是上世紀(jì)60年代生產(chǎn)出來的一種工業(yè)控制裝置，技術(shù)基礎(chǔ)建立在計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)上，既具有計算機控制功能，又能實現(xiàn)通信，所以該控制器在出現(xiàn)以后，便被廣泛應(yīng)用于機械生產(chǎn)自動化控制中。pc技術(shù)產(chǎn)生初期，常用的pc大多只具備邏輯控制、定時和記數(shù)功能，通常將只能實現(xiàn)這三項功能的可編程控制器稱為可編程邏輯控制器。隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，plc的功能日趨完善，性能不斷提高。plc已經(jīng)發(fā)展為集計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、過程控制技術(shù)于一身的電子裝置。目前plc正朝智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。plc作為一種新型的工業(yè)控制裝置。用計算機編程軟件代替繼電控制的硬件接線，既發(fā)揮計算機優(yōu)點，又考慮電器操作人員習(xí)慣，始終保持大眾化特點。plc具有可靠性高、編程方便、對環(huán)境要求低、與其他裝置連接方便等優(yōu)點。plc控制系統(tǒng)與繼
電順序控制系統(tǒng)的比較：plc控制系統(tǒng)大部分為軟件控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積??；plc控制器內(nèi)部全部為“軟接點”，動作快，系統(tǒng)的控制功能改變一般需要修改程序；plc控制系統(tǒng)的設(shè)計、施工、調(diào)試周期短plc控制系統(tǒng)具有較強的自檢、監(jiān)控功能，可靠性高，適用范圍廣。特別是可編程計算機控制器pcc與傳統(tǒng)的plc相比較能更好的實現(xiàn)分時多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件設(shè)計，不僅滿足了實時控制的要求還可以按照用戶的實際要求任意修改。
2.3 運動控制卡的應(yīng)用
運動控制卡是一種基于pc機及工業(yè)pc機、用于各種運動控制場合的上位控制單元。它包括脈沖輸出、脈沖計數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、d/a輸出等功能。它變頻器的工作原理主要是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，來實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。以達到無極變速，從而縮短電機方向和轉(zhuǎn)速的時間，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電逆變成交流電。它可以發(fā)出連續(xù)的、高頻率的脈沖串，通過改變發(fā)出脈沖的頻率來控制電機的速度，改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來控制電機的位置，用于控制步進（直線）電機或伺服電機。所以變頻器因調(diào)速性能好、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性高等這些優(yōu)點，使其在數(shù)控伺服、機械、同步傳動等多種場合都得到了廣泛的應(yīng)用，因此，變速器調(diào)速技術(shù)已逐漸成為電氣傳動自動化的一項優(yōu)秀技術(shù)。
3 結(jié)束語
綜上所述，我國當(dāng)前的電工新技術(shù)在機電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用極為廣泛，成為了機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)自動化控制的必要措施。電工新技術(shù)以其獨有的技術(shù)特點，為機電一體化發(fā)展創(chuàng)造了眾多有利條件，促進了機電一體化自動控制的實現(xiàn)?？偟膩碚f，電工新技術(shù)的發(fā)展為機電一體化技術(shù)的進步做出了貢獻，它不僅省去了多余的社會勞動力，實現(xiàn)了機電一體化產(chǎn)品的自動化控制運行，還減少了能源消耗，對社會進步起到了巨大作用。
摘 要：礦山開采是為了更好的滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展對能源的需求，因此，在礦山開采過程中一定要對機電設(shè)備的故障診斷技術(shù)進行提高，這樣才能保證在礦山開采過程中不會出現(xiàn)更多的安全事故，保證礦山企業(yè)安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè)；礦山機電設(shè)備；故障診斷技術(shù)
煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中會使用大量的機電設(shè)備，因此，在生產(chǎn)過程中要想保證安全一定要對機電設(shè)備的故障診斷技術(shù)進行分析，這樣才能更好的對機電設(shè)備進行維修，保證煤礦企業(yè)的生產(chǎn)不會受到影響。
1 礦山機電設(shè)備故障診斷技術(shù)的內(nèi)涵
礦山機電設(shè)備診斷技術(shù)是一項非常復(fù)雜的技術(shù)，也是一項綜合技術(shù)，其中包含著信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及傳感技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)備出現(xiàn)的事故進行很好的反映，因此也能在設(shè)備出現(xiàn)事故前就進行維修。礦山機電設(shè)備在維修診斷技術(shù)方面也是發(fā)展很好的，能夠?qū)C電運行過程中的狀態(tài)進行檢測，這樣能夠更好的提高機電設(shè)備的安全性和可靠性，同時也能及時對出現(xiàn)的問題進行解決。機電設(shè)備維修診斷技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備出現(xiàn)的異常原因以及危害程度進行更好的分析和評價，因此，也能及時采取必要的措施進行預(yù)防。
2 故障診斷技術(shù)的概述
2.1 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
機電設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生很多的參數(shù)，這些參數(shù)在一定程度上能夠?qū)υO(shè)備的運行情況進行反映，因此，構(gòu)建一個數(shù)學(xué)模型能夠更好的對設(shè)備運行情況進行反映，同時也能對機電設(shè)備出現(xiàn)故障的參數(shù)進行總結(jié)，以后通過對參數(shù)進行分析就能及時反映出故障是否存在。
2.2 采集各種信號和參數(shù)
在設(shè)備上安裝各種傳感儀器能夠更好的對設(shè)備運行狀態(tài)的各種信號和參數(shù)進行收集和測量，這樣能夠更好的通過傳感設(shè)備對設(shè)備情況進行掌握。傳感器產(chǎn)生的各種信息可以傳遞給計算機，這樣能夠使計算機成為數(shù)據(jù)存儲的工具。
2.3 對采集的各種信息進行處理
對生產(chǎn)現(xiàn)場采集到的設(shè)備各種信息，有些是不能對設(shè)備的運行情況進行反映的，因此，要對采集的信息進行處理，在處理的過程中還要對出現(xiàn)的無用信息進行剔除。
2.4 對處理后的信息進行分析和識別
對處理后的信息進行分析和識別以后，能夠更好的與其和設(shè)備運行的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行對比，這樣能夠更好的對設(shè)備的狀態(tài)和故障類型進行反映，同時也能更好的找到解決故障的措施。
2.5 預(yù)測
在現(xiàn)場采集回來的信息進行分析和識別以后能夠更好的對設(shè)備的運行情況進行反映，同時也能更好的對設(shè)備的故障情況進行預(yù)測，這樣也能更好的對設(shè)備故障可能帶來的影響進行分析。
3 礦山機電設(shè)備故障診斷的主要技術(shù)
3.1 主觀診斷技術(shù)
在對礦山機電設(shè)備進行故障診斷的時候，維修人員可以利用相關(guān)的實際經(jīng)驗對故障進行判斷和檢修，但是這種技術(shù)只適用于簡單的故障，同時可靠性也是非常低的。主觀判斷技術(shù)，通常分為直覺經(jīng)驗法、參數(shù)測量法、邏輯分析法和故障樹分析法。直覺經(jīng)驗法是維修人員憑借自身的經(jīng)驗和感覺通過對設(shè)備進行查看判斷故障原因的一種方法，這種方法受到維修人員閱歷的影響。參數(shù)測量法是對設(shè)備的運行參數(shù)進行測量，然后通過與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行比較，對設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進行判斷，同時對故障的位置進行判斷。邏輯分析法通過邏輯關(guān)系對設(shè)備故障的顯性現(xiàn)象進行判斷，能夠找到故障出現(xiàn)的原因和位置。故障樹分析法對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能夠更好的進行判斷，對經(jīng)常出現(xiàn)的故障可以直觀的進行反映，這樣能夠最終對故障進行判斷。
3.2 儀器診斷技術(shù)
在對礦山機電設(shè)備進行診斷的時候，工作人員可以利用監(jiān)測儀器對機電設(shè)備進行系統(tǒng)的檢測，這樣能夠更好的對設(shè)備運行情況進行掌握，同時也能對故障情況進行判斷。
3.3 數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)
礦山機電設(shè)備在進行診斷的時候，工作人員可以利用相關(guān)的測量設(shè)備對機電設(shè)備的運行參數(shù)進行統(tǒng)計，然后與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行比較，這樣能夠更好的進行分析和判斷，同時也能通過數(shù)值比較找到故障的位置和類型。
3.4 智能診斷技術(shù)
在診斷技術(shù)中，智能診斷技術(shù)的發(fā)展前景是非常好的，在進行診斷的過程中可以利用計算機對信息進行獲取、傳遞和分析，這樣能夠更加及時的得到出現(xiàn)故障的位置，同時對故障的類型也能更快的得到。
4 故障診斷技術(shù)在礦山機電設(shè)備維修中的應(yīng)用
4.1 診斷依據(jù)
礦山機電設(shè)備在運行的
過程中，會產(chǎn)生一定的動力、熱量以及化學(xué)能量變化，這樣就會導(dǎo)致設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)溫度上升和壓力不斷增大的情況，導(dǎo)致機電設(shè)備的運行狀況和工作效率受到一定程度的影響。
4.2 信息采集
在對礦山機電設(shè)備進行信息采集的時候可以利用故障診斷技術(shù)中的點檢儀或者是傳感器等儀器來進行信息的采集，而且在信息采集方面也是非常的準(zhǔn)確的，因此，對機電設(shè)備的實際情況也是能夠更好的進行體現(xiàn)的，對信息進行分析和處理能夠更好的掌握設(shè)備的狀態(tài)。在信息收集的時候場所也是非常重要的，通?？梢栽谏a(chǎn)現(xiàn)場進行采集和性能方面的檢測。在現(xiàn)場考察的時候要對機電設(shè)備的表面情況進行觀察，這樣也能夠通過外表對其使用情況進行判斷。
4.3對設(shè)備的性能檢測
對機電設(shè)備的性能進行檢測的時候，主要對其投入和產(chǎn)出之前的變量情況進行對比，這樣能夠更好的對其性能進行掌握。在相同投入的情況下，如果設(shè)備的產(chǎn)出出現(xiàn)了減少的情況，這樣就說明機電設(shè)備的運行效率出現(xiàn)了下降的情況，同時在產(chǎn)出相同的情況下，如果投入出現(xiàn)增大的情況，也說明了設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)了下降的情況。導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)運行性能下降的情況，原因有很多，其中，電機的功率、軸承的轉(zhuǎn)速以及設(shè)備的溫度變化都是影響的因素。因此，在設(shè)備出現(xiàn)工作效率下降的情況時對一些關(guān)鍵的部位進行檢測是非常重要的，同時也是避免設(shè)備出現(xiàn)更大的故障的保障。
5 礦山機電設(shè)備檢修中故障診斷技術(shù)
5.1 故障診斷專家系統(tǒng)
由于礦山工作環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致礦山機電設(shè)備故障常常具有復(fù)雜性和隱蔽性，運用傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)難以對故障進行準(zhǔn)確的判斷，而故障診斷專家系統(tǒng)能夠綜合運用領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，模擬專家的思維過程，對故障進行準(zhǔn)確的分析和判斷。
5.2 模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用
礦山機電設(shè)備故障的原因和現(xiàn)象間通常具有一定的對應(yīng)關(guān)系，其中既有隨機因素，又有確定因素，因此在保障診斷精度的前提下，將模糊數(shù)學(xué)引入礦山機電設(shè)備的故障診斷中，建立模糊診斷數(shù)學(xué)模型，使得定量分析和專家經(jīng)驗、定性分析相結(jié)合，并在計算機上實現(xiàn)，為礦山機電設(shè)備故障的診斷決策提供輔助依據(jù)。
5.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有特殊的結(jié)構(gòu)和信息處理方式，使其在模式識別、信號處理、自動控制與人工智能等許多領(lǐng)域得到了實際的應(yīng)用。礦山機電設(shè)備的故障診斷中從故障初始征兆到故障源的映射通常具有復(fù)雜的非線性映射關(guān)系。通過連續(xù)地對這些部位進行監(jiān)測，能夠使得礦山機電設(shè)備的運行狀況得以準(zhǔn)確和直觀的反應(yīng)。
6 結(jié)束語
經(jīng)濟和社會在快速發(fā)展的情況下，對能源的需求量在不斷增大。礦山企業(yè)在進行生產(chǎn)的過程中，工作的環(huán)境是非常的復(fù)雜和惡劣的，這樣也使得礦山開采過程中經(jīng)常會出現(xiàn)安全事故。在礦山開采過程中，機電設(shè)備經(jīng)常是處于高負荷運行的情況下的，這樣也使得設(shè)備會經(jīng)常出現(xiàn)故障。對故障進行診斷才能更好的保證生產(chǎn)順利進行，同時也能保證安全生產(chǎn)。
[摘 要]汽車發(fā)展需要電子技術(shù)的全面支持，汽車發(fā)動機的控制技術(shù)也隨著電子技術(shù)的發(fā)展而進入到電子時代，針對這個領(lǐng)域全世界都進行了全面而深入的研究，使得電子技術(shù)對發(fā)動機的控制進入到了全面而智能的領(lǐng)域。
[關(guān)鍵詞]電子技術(shù) 車輛控制 發(fā)動機控制 應(yīng)用方法
一、電子技術(shù)在汽車與發(fā)動機上的應(yīng)用概況
1、電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用
電子技術(shù)的應(yīng)用在汽車上的應(yīng)用是為了適應(yīng)汽車工藝與應(yīng)用的需求而被被采用的，不完全統(tǒng)計在近幾年間，在汽車的生產(chǎn)與制造中，大量的電子裝置已經(jīng)被應(yīng)用在汽車中，占有的比例增加到了近三成。一些高級別的轎車上已經(jīng)安裝了單機片甚至是計算機，電子產(chǎn)品占有整車的比例達到一半。目前電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲入到各個汽車系統(tǒng)，安裝目前的應(yīng)用情況，汽車電子系統(tǒng)的用應(yīng)用安裝不的產(chǎn)品與功能可以分為兩種，一種是汽車電子控制系統(tǒng)，主要負責(zé)對車輛上的機械進行智能化控制，使得汽車在運行過程中可以按照不同的需求對車輛進行智能化控制，即所謂的機電結(jié)合。另一種是車載電子系統(tǒng)，即在汽車中可以獨立使用的電子系統(tǒng)，他們與汽車的性能沒有關(guān)系，如導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等等。
2、電子技術(shù)在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用
在汽車發(fā)動機上電子技術(shù)也有了大量的應(yīng)用，隨著人們對乘駕的要求不斷提高，加上環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)的升級，汽車電子技術(shù)在功能上不斷獲得改建，系統(tǒng)化、集成化、微型化等方面都獲得了突破。對汽車發(fā)動機的電子化控制已經(jīng)使得汽車的性能有了大幅度的改變。未來汽車電子技術(shù)將有望在以下領(lǐng)域出現(xiàn)突破。如傳感器技術(shù)的應(yīng)用，隨著汽車電子化的拓展，自動化已經(jīng)成為其發(fā)展的必然趨勢，對傳感器的應(yīng)用已經(jīng)成為車輛中不可缺少的技術(shù)，尤其是對發(fā)動機的檢測與控制，更離不開傳感器的應(yīng)用，其數(shù)量與功能將不斷拓展，使得電子技術(shù)對汽車發(fā)動機的控制更加直接與智能。同時，發(fā)動機機電控制單元的技術(shù)水平也會不斷提高，電控單元將向著多功能集成化方向發(fā)展，其處理的性能將更加強大，為整個動力系統(tǒng)提供智能化控制模式。
二、電子技術(shù)在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用實例
1、電子點火系統(tǒng)
電子點火系統(tǒng)實際上是為了適應(yīng)汽車環(huán)保需求而設(shè)計應(yīng)用的，其主要是，滿足發(fā)動機的點火可靠性，所以電子技術(shù)被應(yīng)用到該裝置上，這樣就可以控制點火的精度。因為電子技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)在的晶體管器件都可以達到較高的精度與性能。當(dāng)前研發(fā)的汽車電子點火裝置，從控制點火圈、可控硅點火裝置、集成電路點火裝置等等。其優(yōu)秀系統(tǒng)是由芯片、傳感器、接口、執(zhí)行機構(gòu)等組成。其目的就是節(jié)約燃料、降低污染。同時電子點火裝置的應(yīng)用還可以實現(xiàn)對車輛發(fā)動的智能化控制，并可進行自我診斷等。
2、電子油噴系統(tǒng)
在汽車生產(chǎn)中，機械式和電混合噴射系統(tǒng)都已經(jīng)不能適應(yīng)車輛的應(yīng)用需求，電控噴射裝置已經(jīng)逐步普及。電子裝置可以利用電子智能控制來保證發(fā)動機的最佳工況，輸出的功率相對穩(wěn)定，且降低污染。在研發(fā)中可以將發(fā)動機的最佳工況輸入到電子系統(tǒng)中，這樣就是先了噴油效果最合理。實現(xiàn)空氣流量、含氧量、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等多種參數(shù)的相對平衡，進而達到智能化控制的目標(biāo)。這樣就可在車輛行駛中根據(jù)當(dāng)時是的工況對噴射油量進行智能化調(diào)控，讓發(fā)動機始終處在一個最為合理的工作條件，進而讓發(fā)動機綜合性能提高。在車載的燃油噴射系統(tǒng)的控制單元是一個完整的控制中心，并利用安裝在發(fā)動機上的各種傳感器測定運行參數(shù)，按照駕駛工況對噴油器的油量進行精確控制，使得發(fā)動機在運行中獲得的燃油混合氣比例最佳。
目前該系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，在柴油噴射系統(tǒng)中有著突出的效果。如1）電控分配系統(tǒng)，柴油機電控分配泵的噴油泵油量及噴油定時的裝置都是采用高速的電磁閥門進行控制，電磁法在工作中可以對噴油的進行定時，進而利用開啟和閉合對油量進行精確控制。2）還有一種是電控直噴的油泵，電子控制裝置可以對噴油量和噴油時間進行定時，或者具備其中的一種功能，這樣就可對燃油與空氣的比例進行限定，還有的可以對壓力和速率等進行控制。電子控制的直噴裝置可以設(shè)計為電控調(diào)速器。電控調(diào)速其可以與轉(zhuǎn)速相互配合，并且容易實現(xiàn)。同時響應(yīng)
速度可以高于機械的調(diào)速裝置，這樣就可實現(xiàn)對發(fā)動機的油量進行控制的目標(biāo)。3）電控單體油泵控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)采用較短的高壓油管，可以對噴油進行加壓，最高壓力可以達到160mpa以上，這樣與高速電磁閥進行配合從而控制噴油量。再有就是利用機械驅(qū)動的電控噴油系統(tǒng)，目前最為完善的是電控噴油嘴系統(tǒng)，是電子式的驅(qū)動系統(tǒng)，現(xiàn)有的產(chǎn)品也可實現(xiàn)高壓噴油的效果。其中最大的壓力已經(jīng)可以達到200mpa，甚至更高，機械驅(qū)動的電子噴油系統(tǒng)已經(jīng)在國外有了完善的研究與發(fā)展，從小型的柴油機到大型的柴油機都已經(jīng)可以實現(xiàn)電子控制，并精確控制噴油量。4）電子控制的噴油嘴系統(tǒng)，這樣的裝置可以利用機械驅(qū)動和蓄壓形式實現(xiàn)定量控制，都可以實現(xiàn)高壓力的噴射，使得燃油最大化的行車霧化混合物，大大降低了柴油機燃燒系統(tǒng)對缸內(nèi)的渦流強度的需求，甚至可以實現(xiàn)沒有渦流的設(shè)計。5）電控蓄壓噴射系統(tǒng)。隨著研究的深入，電子控制蓄壓噴射嘴系統(tǒng)的研究上升了一個高度。其設(shè)置不需要機械驅(qū)動和機械調(diào)節(jié)，所以不用在設(shè)計中考慮柴油機整體的結(jié)構(gòu)，這使其最大的優(yōu)勢之一。在研究中美國公司研究的裝置可以將電控與液壓的技術(shù)結(jié)合起來，形成一個按照時間控制噴射過程和相應(yīng)壓力裝置，具有噴油速率控制的效果，對初始供油期、著火延時等進行油量的優(yōu)化。同時也可實現(xiàn)對柴油機煙度、顆粒等進行改善。
3、排氣循環(huán)和帶速裝置
在電子控制系統(tǒng)中，對排氣系統(tǒng)的控制也是涉獵的內(nèi)容，將發(fā)動機排出的部分廢棄進行利用回流到進氣管，并與新鮮的空氣進行混合，再次的進入到汽缸中進行利用，這樣可以控制尾氣中的有害成分，期間廢氣的量則由電子電子閥進行控制，從而實現(xiàn)智能控制。
還有就是怠速控制，怠速控制的功用：實現(xiàn)發(fā)動機起動后的快速暖機過程；自動維持發(fā)動機怠速在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行。怠速控制的主要內(nèi)容：起動后控制暖機過程控制，負荷變化的控制以及減速時的控制。
三、結(jié)束語
發(fā)動機是汽車工作的重要系統(tǒng)，在對其進行控制的過程中需要智能化升級，因為只有智能化的升級才能讓發(fā)動機在工作中更加的低耗，并以此形成一個節(jié)能的效果，同時電子技術(shù)的應(yīng)用可以幫助汽車實現(xiàn)整體的智能化，以發(fā)動機控制為優(yōu)秀的電子技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了整車運行與控制的智能化，這樣才能讓汽車在運行中體現(xiàn)安全、節(jié)能、環(huán)保、舒適等進步。
【摘 要】煤炭是我國重要的能源，煤炭工業(yè)的大力發(fā)展，在我國的國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展中占居重要的地位。采用機電一體化產(chǎn)品的煤礦，能夠獲得可觀的技術(shù)、經(jīng)濟和社會效益。隨著現(xiàn)代化設(shè)備的不斷投入使用，對機電管理人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)也提出了新的要求，只有熟識電氣設(shè)備的功能，才會更好的完成本職工作。因而，近年來各級煤礦企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)都十分重視機電一體化技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用與推廣。本文對煤礦機電一體化技術(shù)的應(yīng)用進行研究。
【關(guān)鍵詞】機電管理人員；煤礦機電一體化產(chǎn)品；煤炭生產(chǎn)
我國電氣自動化的應(yīng)用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性是國產(chǎn)采煤機研究的主要內(nèi)容。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜采裝備液壓支架和采煤機的遠程監(jiān)控，使采煤機根據(jù)煤層的變化實現(xiàn)自動割煤、煤層的軟硬自動調(diào)節(jié)采煤速度，檢驗并完善動態(tài)監(jiān)測綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點的狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)支架推移輸送機的拉移等，使綜合機械化水平上一個新的臺階。
煤礦機電一體化技術(shù)礦井運輸提升產(chǎn)品的應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，因為現(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，因此隨之對井下、井上的運輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術(shù)比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統(tǒng)大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動方式，主要以電力電子器件為優(yōu)秀。
1. 機電一體化
機電一體化是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、接口技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。我國在20世紀(jì)80年代成立機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列為“863”計劃。機電一體化正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、柔軟性化、系統(tǒng)化發(fā)展，它的發(fā)展對煤炭系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的沖擊，采用機電一體化產(chǎn)品將大大改善煤礦生產(chǎn)的勞動強度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時在降低能耗、保證安全生產(chǎn)方面也實現(xiàn)了特定的價值。它可不必更換設(shè)備，而對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程進行必要的調(diào)整、改革，對傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮的血液，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
2. 煤礦機電一體化產(chǎn)品
煤礦機電一體化產(chǎn)品已在許多煤礦得到廣泛應(yīng)用。國產(chǎn)的以計算機為優(yōu)秀的電牽引采煤機、全數(shù)字直流提升機已占領(lǐng)國內(nèi)市場，我國已能生產(chǎn)用計算機監(jiān)控的掘進機、膠帶運輸機、礦井供電設(shè)備等。另外煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶機集中控制系統(tǒng)、礦井生產(chǎn)過程自動控制和信息化管理、圖像監(jiān)視井下關(guān)鍵設(shè)備和主要工作地點、調(diào)度室的裝備實現(xiàn)數(shù)字化、計算機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度、財務(wù)、人力資源、設(shè)備、銷售及辦公自動化都得到了普遍應(yīng)用。煤礦機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了設(shè)備的自動化、智能化、信息化等等，為煤礦生產(chǎn)實現(xiàn)高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。
3. 改進煤礦機電管理的辦法
3.1 重視管理，提高機電管理水平。
重視機電管理，首先是礦井領(lǐng)導(dǎo)人重視機電管理，這是加強機電管理的關(guān)鍵。機電管理人員要經(jīng)常向礦領(lǐng)導(dǎo)匯報機電工作，多提工作建議，以獲
領(lǐng)導(dǎo)的支持。
3.2 因礦制宜建立機電管理機構(gòu)，授予職權(quán)，統(tǒng)一管理。
礦井機電管理機構(gòu)體系不論采取哪處形式，都必須授予機電部門職權(quán)，實行統(tǒng)一管理。一般機電部門要具有以下職權(quán)，即：制定機電管理規(guī)章制度權(quán)；編制部署機電工作計劃權(quán)；設(shè)備配件分配權(quán)；制止違章作業(yè)權(quán)；追查機電事故權(quán)；檢查評比考核獎罰權(quán)；機電業(yè)務(wù)骨干調(diào)整調(diào)動工作監(jiān)督權(quán)。
3.3 加強機電標(biāo)準(zhǔn)化管理，建立健全標(biāo)準(zhǔn)化管理組織，提高全體機電人員的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化意識，按標(biāo)準(zhǔn)化要求開展機電工作。 機電標(biāo)準(zhǔn)化是確保礦井機電安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，地方煤礦應(yīng)逐步完善機電標(biāo)準(zhǔn)化工作，成立標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)導(dǎo)小組，制定標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)奮斗目標(biāo)及具體措施、完成時間。實行“三抓”，即面上抓質(zhì)量升級，線上抓達標(biāo)頭面、機道、機房，點上抓薄弱環(huán)節(jié)。建立機電標(biāo)準(zhǔn)化獎罰制度，開展機電標(biāo)準(zhǔn)化競賽活動，樹立標(biāo)準(zhǔn)化樣板機電區(qū)隊、機房硐室、機道，推動機電標(biāo)準(zhǔn)化工作的全面開展。
3.4 扎實地做好設(shè)備綜合管理工作。
設(shè)備管理的基本任務(wù)是掌握設(shè)備動態(tài)，建立、保管設(shè)備檔案，辦理設(shè)備調(diào)撥轉(zhuǎn)移手續(xù)，掌握設(shè)備技術(shù)性能狀態(tài)，編制審查設(shè)備購置、更新、改造、修理、配件計劃，掌握大修資金的使用，對設(shè)備實行全過程的管理。各礦應(yīng)建立設(shè)備綜合管理體系，完善設(shè)備綜合管理制度，配齊設(shè)備管理人員，實行流程化管理，扎實地做好設(shè)備綜合管理工作，確保設(shè)備管理制度化、正常化、規(guī)范化。
3.5 認真落實規(guī)章制度。
規(guī)章制度是機電業(yè)務(wù)活動的準(zhǔn)則，是做好機電工作的紀(jì)律保證，應(yīng)建立健全。當(dāng)前，規(guī)章制度執(zhí)行不利是突出的問題，特別是操作、維修、綜合平衡、質(zhì)量驗收、現(xiàn)場管理等制度的執(zhí)行方面尤為突出。礦井機電管理的主要工作對象是設(shè)備，落實規(guī)章制度也必須以管好、用好、修好設(shè)備為主要工作內(nèi)容。目前急需重點落實的規(guī)章制度是：機電管理人員責(zé)任制度；設(shè)備使用操作規(guī)程；設(shè)備維護保養(yǎng)、檢查、維修、質(zhì)量驗收制度；機電事故管理、設(shè)備現(xiàn)場管理、技術(shù)管理、綜合平衡、班組經(jīng)濟核算等制度。
4. 對我國煤礦機電一體化技術(shù)的思考
（1）在 20世紀(jì)，我國煤礦機電一體化技術(shù)（產(chǎn)品）取得了較大的發(fā)展，機電一體化技術(shù)應(yīng)用到了煤礦每個環(huán)節(jié)，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術(shù)達到世界先進技術(shù)水平，必須掌握信息時代機電一體化技術(shù)的特點和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的動態(tài)。
（2）應(yīng)提高我國煤礦機電一體化產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的程度；以計算機為機電一體化的優(yōu)秀裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產(chǎn)品，在設(shè)計煤礦機電一體化產(chǎn)品時，應(yīng)盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠；對于新開發(fā)的煤礦機電一體化產(chǎn)品應(yīng)具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網(wǎng)絡(luò)進行連接通信控制；煤礦機電一體化產(chǎn)品需要達到智能化發(fā)展水平，能判斷機電設(shè)備和周圍環(huán)境的狀態(tài)，使設(shè)備能自動適應(yīng)環(huán)境并以最優(yōu)的狀態(tài)工作，同時能快速地對所采集的參數(shù)進行分析，從而對故障進行診斷，再根據(jù)這些診斷結(jié)果對以后工作過程中的故障進行預(yù)測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發(fā)，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數(shù)字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環(huán)境下進行信號的測量，并保證其測量準(zhǔn)確度，并具有自校正、自診斷、狀態(tài)識別和自我調(diào)節(jié)等功能；要關(guān)注國內(nèi)外高新技術(shù)的發(fā)展，將那些適于煤礦井下工作環(huán)境的高新技術(shù)用于煤礦機電一體化產(chǎn)品，從而提高煤礦現(xiàn)代化，達到煤礦自動化生產(chǎn)。
5. 結(jié)束語
煤礦機電一體化技術(shù)是煤礦綜合自動化的發(fā)展基礎(chǔ)，更是煤礦企業(yè)信息化建設(shè)的重要支撐技術(shù)，煤礦機電一體化技術(shù)在采、掘、運、裝備等方面的應(yīng)用和推廣，大力地推動我國煤礦綜合生產(chǎn)力，同時，為實現(xiàn)安全、高效、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的現(xiàn)代化、高科技煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。
摘要:討論了機電一體化技術(shù)對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵 工業(yè) 中的應(yīng)用以及 發(fā)展 趨勢。
關(guān)鍵詞：機電一體化 技術(shù) 應(yīng)用
1 機電一體化技術(shù)發(fā)展
機電一體化是機械、微 電子 、控制、 計算 機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、 網(wǎng)絡(luò) 化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數(shù)字化 微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。
1.2 智能化 即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在cnc數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能i/o接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化 由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4 網(wǎng)絡(luò)化 由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5 人性化 機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種 藝術(shù) 享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6 微型化 微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(micro electronic mechanical systems，簡稱mems)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在mems工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種mems器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7 集成化 集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。
1.8 帶源化 是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
1.9 綠色化 科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸 自然 ，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。
2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵 企業(yè) 中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為優(yōu)秀，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：
2.1 智能化控制技術(shù)(ic) 由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統(tǒng)(dcs) 分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央 計算 機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的 發(fā)展 ，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。dcs具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。dcs是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2.3 開放式控制系統(tǒng)(ocs) 開放控制系統(tǒng)(open control system)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過 工業(yè) 通信 網(wǎng)絡(luò) 使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。
2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(cims) 鋼鐵 企業(yè) 的cims是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng) 現(xiàn)代 鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的 經(jīng)濟 效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)cims化。
2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(fbt) 現(xiàn)場總線技術(shù)(fied bus technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20ma，dc直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致dcs的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化plc(programmable logic controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。
2.6 交流傳動技術(shù) 傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力 電子 技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。
摘要：機電一體化技術(shù)是微 電子 技術(shù)向傳統(tǒng)機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、 計算 機技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。它是 企業(yè) 信息化的重要支撐技術(shù),是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應(yīng)用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力,為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭 工業(yè) 生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。本文對煤礦機電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用進行闡述。
關(guān)鍵詞：煤礦 機電一體化技術(shù)
0 引言
我國自造的煤礦機電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點,以及設(shè)備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。從1970年我國自行設(shè)計制造和裝備的第一套綜合機械化采煤工作面在大同礦務(wù)局試驗起，我國的機電一體化技術(shù)開始萌芽。到上世紀(jì)80年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的 發(fā)展 ，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術(shù)的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發(fā)展。到了上個世紀(jì)90年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運支機械微機監(jiān)控、故障診斷的研究和支架電液微機技術(shù)應(yīng)用的研究，并研發(fā)了大功率電牽引采煤機。而進入21世紀(jì)后，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域均有重大突破，在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型固定設(shè)備的后備保護等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進采煤國家相比，我國的煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展尚有一定差距，并且煤炭工業(yè)相對機械、電子、航天、輕紡、化工、鐵道、冶金等行業(yè)起步晚基礎(chǔ)薄弱，在開發(fā)水平、應(yīng)用范圍、投資規(guī)模、技術(shù)人才和管理水平方面均有較大差距。
1 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐
1.1 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機電一體化的技術(shù)之一。我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，20世紀(jì)80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監(jiān)控技術(shù)進行大規(guī)模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)(如dan6400、tf200、minos和senturion-200)，在部分煤礦中應(yīng)用；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，研制出kj2，kj4等系統(tǒng)并通過了鑒定。20世紀(jì)90年代以來，緊跟世界監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，我國自行研制開發(fā)出了一批具有世界先進水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭 科學(xué) 研究總院重慶分院的kj90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)研究總院常州自動化研究所的kj95系統(tǒng)等，它們的主要特點是:測控分站的智能化水平進一步提高；具有 網(wǎng)絡(luò) 連接功能；系統(tǒng)軟件采用了windows操作系統(tǒng)。同時，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下，規(guī)定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。自此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。經(jīng)過多年的實踐表明，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。
對我國現(xiàn)有煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用效果進行綜合評價，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的kj90、天地科技股份公司常州自動化分公司的kj95、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的kjf2000和北京瑞賽公司的kj4，kj2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。
1.2 礦井提升機中的應(yīng)用 礦井提升機是一種實現(xiàn)機電一體化較好的礦山大型設(shè)備，全數(shù)字化，交、直流提升機。特別是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的機電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數(shù)字提升機高度可靠，具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡單，互相兼容，零備件少；可以方便地實現(xiàn)軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國“九五”計劃期間，國產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機的優(yōu)秀部分ascs是由雙cpu構(gòu)成的 計算 機系統(tǒng)。除此之外，我國還用simadynd和s7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月，該系統(tǒng)在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。提升機由于采用了計算機技術(shù)，其安全保護系統(tǒng)更為完善。該系統(tǒng)的主要特點是:采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現(xiàn)直接測量和間接測量容器位置相結(jié)合的方式，對兩者進行比較、校正，實現(xiàn)行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅(qū)動回路進行實時檢測，實現(xiàn)故障記憶，因此極大地提高了提升機安全性能。
1.3 井下帶式輸送機中的應(yīng)用 在我國“八五”計劃期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，極大地提高了帶式輸送機的技術(shù)水平，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的研發(fā)也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)此項技術(shù)的空白，并對帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以plc為優(yōu)秀的可編程電控裝置、驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器，目前我國已經(jīng)自行生產(chǎn)制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。
2 結(jié)束語
隨著煤礦生產(chǎn)不斷向深部水平 發(fā)展 ，對控制水平和規(guī)模的要求越來越高，從而又加速了機電一體化技術(shù)的發(fā)展和進步，目前各種高新技術(shù)的發(fā)展，如 網(wǎng)絡(luò) 、光纖、人工智能及生物工程等高新技術(shù)已滲入到機電一體化技術(shù)之中，使機電一體化產(chǎn)品功能更強大、性能更優(yōu)越，使機電一體化產(chǎn)品功能越來越強，智能化程度也越來越高，因此采用新的機電一體化技術(shù)裝備的煤礦，能夠使 企業(yè) 獲得更加顯著的技術(shù)、 經(jīng)濟 和社會效益，這也是一個煤礦企業(yè)循環(huán)促進不斷發(fā)展的過程。
摘要：機電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)向傳統(tǒng)機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的新興綜合技術(shù)。它是企業(yè)信息化的重要支撐技術(shù),是礦山綜合自動化的基礎(chǔ)。機電一體化技術(shù)在煤礦采、掘、運裝備的應(yīng)用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產(chǎn)的綜合實力,為實現(xiàn)高效、安全、潔凈、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的煤炭工業(yè)生產(chǎn)打下了扎實的基礎(chǔ)。本文對煤礦機電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用進行闡述。
關(guān)鍵詞：煤礦 機電一體化技術(shù)
0 引言
我國自造的煤礦機電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點,以及設(shè)備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點。從1970年我國自行設(shè)計制造和裝備的第一套綜合機械化采煤工作面在大同礦務(wù)局試驗起，我國的機電一體化技術(shù)開始萌芽。到上世紀(jì)80年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的發(fā)展，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術(shù)的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發(fā)展。到了上個世紀(jì)90年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運支機械微機監(jiān)控、故障診斷的研究和支架電液微機技術(shù)應(yīng)用的研究，并研發(fā)了大功率電牽引采煤機。而進入21世紀(jì)后，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域均有重大突破，在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型固定設(shè)備的后備保護等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進采煤國家相比，我國的煤礦機電一體化技術(shù)發(fā)展尚有一定差距，并且煤炭工業(yè)相對機械、電子、航天、輕紡、化工、鐵道、冶金等行業(yè)起步晚基礎(chǔ)薄弱，在開發(fā)水平、應(yīng)用范圍、投資規(guī)模、技術(shù)人才和管理水平方面均有較大差距。
1 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐
1.1 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機電一體化的技術(shù)之一。我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，20世紀(jì)80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監(jiān)控技術(shù)進行大規(guī)模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)(如dan6400、tf200、minos和senturion-200)，在部分煤礦中應(yīng)用；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，研制出kj2，kj4等系統(tǒng)并通過了鑒定。20世紀(jì)90年代以來，緊跟世界監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，我國自行研制開發(fā)出了一批具有世界先進水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的kj90系統(tǒng)、煤炭科學(xué)研究總院常州自動化研究所的kj95系統(tǒng)等，它們的主要特點是:測控分站的智能化水平進一步提高；具有網(wǎng)絡(luò)連接功能；系統(tǒng)軟件采用了windows操作系統(tǒng)。同時，在“以風(fēng)定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”12字方針和煤礦安全規(guī)程有關(guān)條款指導(dǎo)下，規(guī)定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。自此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識。經(jīng)過多年的實踐表明，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用。
對我國現(xiàn)有煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用效果進行綜合評價，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的kj90、天地科技股份公司常州自動化分公司的kj95、煤炭科學(xué)研究總院撫順分院的kjf2000和北京瑞賽公司的kj4，kj2000等系統(tǒng)無論在軟硬件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。
1.2 礦井提升機中的應(yīng)用 礦井提升機是一種實現(xiàn)機電一體化較好的礦山大型設(shè)備，全數(shù)字化，交、直流提升機。特別是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的機電一體化設(shè)備，充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數(shù)字提升機高度可靠，具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡單，互相兼容，零備件少；可以方便地實現(xiàn)軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國“九五”計劃期間，國產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機的優(yōu)秀部分ascs是由雙cpu構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。除此之外，我國還用simadynd和s7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月，該系統(tǒng)在焦作古漢山礦投入運行，情況良好。提升機由于采用了計算機技術(shù)，其安全保護系統(tǒng)更為完善。該系統(tǒng)的主要特點是:采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現(xiàn)直接測量和間接測量容器位置相結(jié)合的方式，對兩者進行比較、校正，實現(xiàn)行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅(qū)動回路進行實時檢測，實現(xiàn)故障記憶，因此極大地提高了提升機安全性能。
1.3 井下帶式輸送機中的應(yīng)用 在我國“八五”計劃期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，極大地提高了帶式輸送機的技術(shù)水平，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的研發(fā)也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)此項技術(shù)的空白，并對帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以plc為優(yōu)秀的可編程電控裝置、驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器，目前我國已經(jīng)自行生產(chǎn)制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。
2 結(jié)束語
隨著煤礦生產(chǎn)不斷向深部水平發(fā)展，對控制水平和規(guī)模的要求越來越高，從而又加速了機電一體化技術(shù)的發(fā)展和進步，目前各種高新技術(shù)的發(fā)展，如網(wǎng)絡(luò)、光纖、人工智能及生物工程等高新技術(shù)已滲入到機電一體化技術(shù)之中，使機電一體化產(chǎn)品功能更強大、性能更優(yōu)越，使機電一體化產(chǎn)品功能越來越強，智能化程度也越來越高，因此采用新的機電一體化技術(shù)裝備的煤礦，能夠使企業(yè)獲得更加顯著的技術(shù)、經(jīng)濟和社會效益，這也是一
個煤礦企業(yè)循環(huán)促進不斷發(fā)展的過程。
【摘 要】煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發(fā)展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視,煤礦設(shè)備投入的不斷增加,煤礦機械也處在一個更新?lián)Q代的時期。數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機械制造自動化的關(guān)鍵，以數(shù)控技術(shù)為優(yōu)秀的機械設(shè)備廣泛采用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)。
【關(guān)鍵詞】 煤炭機械 機械制造 機電一體化 數(shù)控技術(shù)
煤礦機電一體化技術(shù)在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機的結(jié)合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。中國煤礦生產(chǎn)中,煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現(xiàn)代機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應(yīng)用范圍也將越來越廣,而其復(fù)雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。
煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟性,即高的技術(shù)價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準(zhǔn)確地指出故障部位,減少停機維修時間。
一、機電一體化是一項新興的技術(shù),將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。
機電一體化又稱機械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨立的交叉學(xué)科。目前機械的電子(微機)控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能:
（1）在線監(jiān)控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設(shè)備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用plc控制,可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。
（2）節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風(fēng)機、提升機等,使用變頻起動、plc控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時生產(chǎn)效率也大大提高。
（3）自動化或半自動化程度的提高
煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國marco公司合作生產(chǎn)的pm31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。
二、機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用
1、煤礦機械
現(xiàn)代采煤機開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。同時，數(shù)控氣割機裝有自動可調(diào)的切縫補償裝置。它允許對構(gòu)件的實際輪廓進行程序控制，好比數(shù)控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調(diào)節(jié)切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。
2、機床設(shè)備
機械設(shè)備是機械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機床設(shè)備是現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計算機數(shù)控技術(shù)為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機床的加工實施控制，這樣的機床就是數(shù)控機床。它是以代碼實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。
在機械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來越受到重視。隨著計算機技術(shù)為主流的現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展和市場產(chǎn)品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)很難滿足現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產(chǎn)比重的加大，產(chǎn)品交貨質(zhì)量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的制造技術(shù)具有很高的柔性。如何能增強機械制造業(yè)對外界因素的適應(yīng)能力以及產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的應(yīng)用于機械制造行業(yè)。
摘要：機電一體化是一種復(fù)合技術(shù)，是機械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)組成和主要應(yīng)用領(lǐng)域，并指出其發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：機械工業(yè) 機電一體化 數(shù)控 模塊化
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機電一體化的優(yōu)秀技術(shù)
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一） 機械本體技術(shù)
機械本體必須從改善性能、減輕質(zhì)量和提高精度等幾方面考慮?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質(zhì)量除了在結(jié)構(gòu)上加以改進，還應(yīng)考慮利用非金屬復(fù)合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的小型化，進而在控制方面改善快速響應(yīng)特性，減少能量消耗，提高效率。
（二） 傳感技術(shù)
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為了避免電干擾，目前有采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術(shù)。
（三） 信息處理技術(shù)
機電一體化與微電子學(xué)的顯著進步、信息處理設(shè)備（特別是微型計算機）的普及應(yīng)用緊密相連。為進一步發(fā)展機電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
（四） 驅(qū)動技術(shù)
電機作為驅(qū)動機構(gòu)已被廣泛采用，但在快速響應(yīng)和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅(qū)動單元。
（五） 接口技術(shù)
為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六） 軟件技術(shù)
軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括程序標(biāo)準(zhǔn)化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
二、機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
（一） 數(shù)控機床
數(shù)控機床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：
1、 總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多cpu、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。
2、 開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3、 wop技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4、 大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了cnc系統(tǒng)的控制功能。
5、 能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。
6、 系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。
7、 以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
（二） 計算機集成制造系統(tǒng)（cims）
cims的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
（三） 柔性制造系統(tǒng)（fms）
柔性制造系統(tǒng)是計算機化的制造系統(tǒng)，主要由計算機、數(shù)控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設(shè)計更改頻繁的離散零件的批量生產(chǎn)。
（四） 工業(yè)機器人
第1代機器人亦稱示教再現(xiàn)機器人，它們只能根據(jù)示教進行重復(fù)運動，對工作環(huán)境和作業(yè)對象的變化缺乏適應(yīng)性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業(yè)環(huán)境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現(xiàn)出低級智能，已開始走向?qū)嵱没?；?代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復(fù)雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，與第5代計算機關(guān)系密切。
三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景
縱觀國內(nèi)外機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀和高新技術(shù)的發(fā)展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發(fā)展：
（一） 智能化
智能化是機電一體化與傳統(tǒng)機械自動化的主要區(qū)別之一，也是21世紀(jì)機電一體化的發(fā)展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動著機電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。智能機電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二） 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意的剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)特征之二是通信功能大大加強，一般除rs232等常用通信方
式外，實現(xiàn)遠程及多系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)需要的局部網(wǎng)絡(luò)正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，如何賦予機電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)一些生物體優(yōu)良的構(gòu)造研究某種新型機體，使其向著生物系統(tǒng)化方向發(fā)展。
（三） 微型化
微型機電一體化系統(tǒng)高度融合了微機械技術(shù)、微電子技術(shù)和軟件技術(shù)，是機電一體化的一個新的發(fā)展方向。國外稱微電子機械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級方向發(fā)展。由于微機電一體化系統(tǒng)具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫(yī)學(xué)、航空航天、信息技術(shù)、工農(nóng)業(yè)乃至國防等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四） 模塊化
模塊化也是機電一體化產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項復(fù)雜而重要的事，它需要制訂一系列標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模。
（五） 網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對機電一體化有重大影響，使其朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。機電一體化產(chǎn)品的種類很多，面向網(wǎng)絡(luò)的方式也不同。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。
（六） 綠色化
工業(yè)的發(fā)達使人們物質(zhì)豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是綠色產(chǎn)品應(yīng)運而生。綠色化是時代的趨勢，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對生態(tài)環(huán)境無危害或危害極小，資源利用率極高。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢時能回收利用。綠色制造業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。
綜上所述，機電一體化技術(shù)是眾多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法和設(shè)計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設(shè)備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領(lǐng)域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。
摘要:文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展,探討傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用,并分析我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:傳感器技術(shù);機電一體化;應(yīng)用
在機電一體化系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官,能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗,是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。如缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對信息精確而可靠的自動檢測,系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現(xiàn)。
一、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展
傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機電一體化系統(tǒng)的運作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強,相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無所不在。
從20世紀(jì)80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。
二、傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳感器是左右機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種自動化產(chǎn)品之中:
1.機器人用傳感器。工業(yè)機器人之所以能夠準(zhǔn)確操作,是因為它能夠通過各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),包括:其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實現(xiàn),這個過程非常重要,足以為機器人控制提供反饋信息。
2.機械加工過程的傳感檢測技術(shù)。
(1)切削過程和機床運行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等,而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講,主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等,其傳感參數(shù)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。
(2)工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術(shù)相比,工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來,工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講,工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器,如基于tv或ccd的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。
(3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時,稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計證明,刀具失效是引起機床故障停機的首要因素,由其引起的停機時間占nc類機床的總停機時間的1/5-1/3.此外,它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故,甚至是重大事故。
3.汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)代化汽車工業(yè)進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機械式控制部件,這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機上,為更全面地改善汽車性能,增加人性化服務(wù)功能,降低油耗,減少排氣污染,提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性,先進的檢測和控制技術(shù)已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統(tǒng)中,必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。
三、我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向
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nbsp; 傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一,其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能;其水平越高,系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中,如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數(shù)進行及時準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號,我們所需要的用于系
統(tǒng)控制的信息就無法獲得,進而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。
我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),始于20世紀(jì)80年代,與國外先進技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現(xiàn)在:
(1)先進的計算、模擬和設(shè)計方法;
(2)先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備;
(3)先進的封裝技術(shù)與設(shè)備;
(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此,必須加強技術(shù)研究和引進先進設(shè)備,以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面:
1.加速開發(fā)新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科,各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。
2.向高精度發(fā)展:研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。
3.向微型化發(fā)展:通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。
4.向微功耗及無源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。
5.向智能化數(shù)字化發(fā)展:隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個單一的模擬信號(如0-10mv),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號,有點甚至帶有控制功能,即智能傳感器。
