机电一体化的关键技术范文

导语：如何才能写好一篇机电一体化的关键技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】输电线路；一体化管理；运行检修；维护管理

1.引言

输电线路是电网系统中的供电脉络，承担着向用户供电的重要任务，一旦输电线路出现故障就会引起电网系统故障，甚至产生连锁反应导致整个电网瘫痪，因此输电线路的安全运行变得极为重要。但是，随着我国经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对电力供应需求越来越大，促使电网建设快速发展。在电网建设快速发展的背景下，一方面电网规模越来越大、设备种类越来越多、运行情况越来越复杂，另一方面输电线路检修人员严惩紧缺。庞大的输电线路检修工作量与有限的检修人员之间的矛盾，严重影响了输电线路运行效率，如何提高输电线路运行检修能力，保障电网正常运行，成为当前电网运行维护的一个难题。运行、检修一体化将运行、检修、维护融为一体进行管理，有铲的提高了输电线路运营效率，被广泛应用于电网运行维护中。

2.输电线路运行检修一体化管理的必要性和可行性

2.1 输电线路运行检修一体化管理的必要性

在上世纪五十年代初，我国输电线路的检修推行的是定期检修制度，这种以时间周期作为基础的输电线路检修制度，不论是检修周期还是检修项目，都需要依靠传统经验，而无法充分考虑到输电线路的工作状态、结构组成、设备质量、性能差异等，检修工作死板，极容易造成检修周期过短、检修费用高、工作量大、可靠性低、影响正常供电等问题。随着电力系统向大电网、高电压、自动化、高参数方向发展，这种以时间周期为基础的检修方式已经完全不能满足输电线路运行检修的需要，尤其是在“两网”改造以后，电力系统技术含量不断提高，部分设备并不需要常规检修，如果依然采用定期检修制度必然造成浪费，并影响正常供电，甚至因检修不当形成故障隐患。在这种背景下，采用新的输电线路运行检修方式已经势在必行。

2.2 输电线路运行检修一体化管理的可行性

在近年电力系统的迅速发展中，虽然存在检修人员疲于应付，误操作等现象，但整个输电线路的运行和检修技术正在不断成熟，这为实行运行检修一体化管理提供了技术基础。此外，由于科学技术的发展，输电线路相关设备以及检修设备的技术含量不断提高，包括如材料、工艺、性能、技术指标等，都比上个世纪有了更为可靠的发展。而传感技术、识别技术、采集技术、抑制技术等技术的应用，更为运行检修一体化管理的实现提供了可能。比如变压器油色谱监测、避雷器泄露电流监测、有损功耗监测、电流互感器介损监测、远红外线成像监测等技术，都为输电线路实时监测提供了更为可靠便捷的诊断手段。

3.输电线路如何实施运行检修一体化管理

3.1 建立运行检修一体化管理系统

输电线路运行检修一体化管理，是一项系统性、全面性的工作，因此必须建立起一套完整可行的运行检修一体化管理系统。对输电线路的运行状态和检修计划进行评估、优化，并从静态、动态、基态等多个角度进行安全核定，通过智能专家分析系统，对输电线路运行状态和相关数据进行综合分析，辅助建立检修一体化工作相关策略，并进行检修计划可行性校验。实际上，检修计划的校验需要涉及多个电网模型，并要综合分析电网模型、负荷数据、检修申请、运行状态、设备工况等多项数据进行汇总分析，以便在第一时间发现输电线路存在的异常状态，并有针对性的迅速作出检修反应。

3.2 建立完善的设备信息档案库

随着输电线路规模越来越大，设备越来越复杂，输电线路检修管理难度越来越高，极容易产生混乱不清现象，要实现运行检修一体化管理，建立完善的设备信息档案库成为解决这一问题的重要方法。设备信息档案库首先需要包括设备原始技术档案，如出厂产数、试验数据、运行参数、异常记录、检修记录等。这些设备原始技术档案数据，是对设备进行监测分析的比较基础，只有在清晰准确的对比基础上，才能更好的判断出设备当前状态。此外，还需要加强检修计划相关信息的管理，如检修主体数据、检修申请内容、检修时间安排、检修工作进展现状、输电线路负荷预测、基建扩建改建信息等，也需要纳入数据库中，以供系统汇总分析，评估和优化运行检修计划，提高输电线路运行效率和供电安全。对于状态良好的设备不必进行周期性检修，对运行状态不佳的设备着重进行隐患分析和严重性分析采用相应应对措施，对于难以确认状态的设备根据设备重要程度采用加强监视、缩短试验周期等方法进行观察。

3.3 输电线路运行检修一体化管理的关键技术

输电线路运行检修一体化管理，是一种融入了故障检修、状态检修、定期检修于一体的先进的运行检修制度，这种运行检修制将输电线路的运行和检修集为一体，通过实时监测设备运行状态，定位需检修和不需检修的设备，并以设备实际状态安排检修周期和检修手段，能极好减少浪费、提高输电线路供电效率。要提高输电线路运行检修一体化管理水平，需要提高系统智能数监测能力和方案优化分析水平，包括如状态监测技术、数据库分析技术、负荷预测技术、安全校验技术、智能分析技术等。

4.结束语

输电线路运行检修一体化管理有利于提高输电线路供电效率，降低运行检修成本，保障输电线路供电安全，有着极高的经济效益和社会效益，在实际应用中应当积极探索，提高相关技术水平，构建更为完善的运行检修一体化管理系统，提高故障响应能力和恢复速度，进一步提高电网安全运行水平。

参考文献

[1]张辉,吴辉文.输电线路运行检修一体化管理探讨[J].北京电力高等专科学校学报,2010（12）

[2]曾飞.对输电线路运行维护管理的分析[J].科技风,2011（16）

篇2

关键词 虚拟原型 机电一体化 技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

随着全球经济的增速发展，制造行业之间的竞争日趋激烈，竞争的核心已经转移到以创新技术和高附加值为基础的新产品的竞争。作为制造行业的企业，一方面为了企业的可持续性发展，提高产品在制造行业的竞争力，就必须解决其产品的“T（时间）”、“Q（产品质量）”、“C（成本）”、“S（售后服务）”、“E（环境）” 等难题。另一方面，随着计算机技术以及相关高新技术的快速发展，全球性的市场竞争日益激烈，产品消费结构不断向多元化方向发展，面对无法预测的市场需求以及用户对产品的个性化需求，企业就必须尽快改变品种，更新设计，缩短新产品的研发的周期，提高产品的设计质量，降低产品的研发成本，进行创新设计，这样才能够应对快速多变的市场需求以及用户的需求，进而使企业在激烈的竞争中立于不败之地。

1虚拟原型技术的基本原理

虚拟原型技术是一种以CAX/DFX技术为基础的并行设计思想，与传统的串行设计思想相比，最大的优点在于它将多领域技术设计的不同功能的子系统有机的结合起来，通过一定的关系形成一个动态系统。从构成上看，虚拟原型是由不同工具开发的子模型组成的模型联合体，主要包括：产品的CAD模型、外观模型、功能和性能仿真模型以及电气和控制模型等。借助于这种技术，工程师们可以通过计算机软件建立机械模型，利用各学科等领域的理论在虚拟工况环境下分析产品关键性能指标，进一步进行可视化处理，并根据仿真的数据结果对系统进行完善和优化。通过虚拟原型技术，设计人员可以在实物样机制造出来之前，通过计算机软件在很大程度对产品的总体性能进行了解，从而缩短研制时间，降低系统研制成本，提高了产品的竞争力。

2虚拟原型的关键技术及发展应用

2.1虚拟原型的关键技术

虽然虚拟原型技术还处于发展的初期阶段，还没有形成一个完整的技术体系，但是一些关键技术已经得到广泛认可。主要包括系统总体技术、支撑环境技术、虚拟现实技术、多领域协同仿真技术、一体化建模和信息/过程管理技术等。

2.1.1系统总体技术

系统总体技术从产品设计的全局出发，规定和协调子系统的运行和支持虚拟原型开发的各部分之间的关系，使各个部分组成一个有机的整体，实现信息、资源的共享，最终完成总体的设计。总体技术主要涉及规范化的标准、协议、集成技术和方法以及系统的运行模式等。

2.1.2支撑环境技术

虚拟原型支撑环境技术是一个支持并管理产品全生命周期虚拟化设计过程与性能评估的活动，支持分布异地的团队采用协同 CAX/DFX 技术来开发和实施虚拟样机工程的集成应用系统平台。这种技术能提供相应数据、模型、CAX/DFX 设计工具等，而且还能支持复杂产品的设计活动。更重要的是这种技术还能支持虚拟原型开发设计过程中组织、过程和技术三个重要组成部分的有机结合，并对虚拟产品数据/模型以及项目进行管理和优化，支持不同工具，能够将不同的应用系统集成。

2.1.3虚拟原型技术的发展应用

虚拟原型技术是有多学科技术支撑的一门新兴综合性技术，发展前景广阔，市场巨大。虚拟原型技术面对产品设计的整个过程，使产品设计人员与用户之间的相互联系更加紧密，缩短研制的周期，降低技术的风险，提高产品的质量，降低了产品的成本，增强了企业的竞争力。在国内，由于虚拟原型技术在产品设计方面的绝对优势，使设计人员对其越来越亲睐，从各个关键技术的研究到开发模式研究亦逐渐形成一定的规模。这样必将促进这一先进制造技术的推广和应用，增强我国企业新产品的研发能力，提高我国企业在世界制造业中的地位。虚拟原型技术在一些较发达国家，如美国、德国、日本等已得到广泛的应用，应用涉及到汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防工业、通用机械到人机工程学、生物力学、医学以及工程咨询等众多领域。

3虚拟原型技术与机电一体化产品设计

虚拟原型技术是一种以先进建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术等为基础的崭新的产品开发的方法，与传统的机电产品设计思想和方法比较具有很多的优点。可以推想，将虚拟原型技术融入到机电一体化产品的设计中将会使机电一体化技术得到进一步的发展，也将会产生一种先进的机电一体化设计技术。所以，对于两者之间的关系我们可以从以下几个方面进行分析和认识：

（1）从产品的开发设计的思想来看，传统的机电一体化产品的设计通常是相对简单规范化的串行开发过程，这种设计思想虽然是复杂的开发活动变得可理解、可管理，但是它没有考虑到产品开发过程中各个环节之间的并行关系，导致产品开发周期长，开发成本高。前期的环节对后期的环节考虑少，导致设计返工次数很高，更重要的是没有充分估计产品的可制造性，很难在早期发现并解决问题，尤其是对于复杂的产品设计。

（2）从今后产品设计发展趋势来看，机电一体化产品设计属于产品设计的范畴，虚拟原型技术必然可以应用到机电一体化产品的设计之中。机电一体化产品的设计基于多领域技术（计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等）融合、交互，数字化、虚拟化也是今后发展的趋势。

篇3

【关键词】机电一体化；技术现状；智能化趋势

所谓的机电一体化技术，指的是结合应用机械技术和电子技术于一体，并且随着计算机技术的发展和应用，机电一体化技术同时获得前所未有的发展。 目前已经成为一门综合性多学科交叉的系统技术，为传统机械技术带来根本性变革，并且向着智能化、环保化、网络化和微型化等更为先进的方向发展，向光电一体化技术方向迈进，应用范围十分广泛，已经显著改善了人们的日常生活及生产方式，影响较为深远。

一、机电一体化技术应用现状

机电一体化技术，是运用系统综合利用微电子、计算机网络、自动化处理、传感测控、信息变换、自动控制等方面的群体技术，通过把机械设备以及电子技术相结合，使得机械设备的信息处理方面、动力方面以及控制方面的功能进入智能化和自动化状态的工程技术。虽然机电一体化在我国的研究和应用起步较晚，但我国自起步开始就不断加大投入，以期弥补与他国的差距，目前已经在一些方面取得较大成就，诸如工业机器人制造、数控方面以及计算机系统集成制造等方面。

（一）工业机器人制造

目前，我国已将工业方面机器人的操作技术进行了优化，机器人的软件及编程等设计技术和控制技术等关键技术得以解决，机器人的规模和应用范围逐渐扩大化，相应的配套设备得以开发。

（二）数控技术

在数控技术方面，我国多年来一直借鉴外国先进经验，同时坚持自主研发，目前产业形式已经成形。关键技术都已具有自我研发能力，生产能力已经形成，极大促进工业众领域的发展，已为我国综合实力的增强发挥巨大作用

（三）计算机现代集成制造

当前，我国已经从CIMS转变为“现代集成制造和现代集成制造系统”。这一系统已经对原来CIM/CIMS的内涵进行了从广度和深度上的扩展，是将人、管理和技术进行综合集成后的结果。国内对该系统的应用已经较为广泛，具有良好的经济效益。

在计算机技术与集成电路等不断发展的基础上，机电一体化已经随之向更高方面发展。机电一体化产品的应用已经十分广泛，除日常生活之外，也应用到生产和其他各个方面。还有一些人聚焦到电子智能方面的深入研究上，使其向更加智能化这一目标迈进。可以想见，科技不断进步的今天，机电一体化技术必将达到更为先进的层次，取得的成果也会更多。

二、机电一体化技术的智能化趋势

现代社会对科技的要求已逐渐向着智能化、模块化、网络化、微型化、环保化等发展，这些方向都是未来的主流发展方向，机电一体化技术要作为机械工程领域的未来，势必将无法避免与这些方向接轨。而作为引领未来科技主要求的智能化，是机电一体化的发展必须追随的方向。

（一）微处理器的发展与人工智能

自上世纪九十年代后期，人工智能这一模块已经引起人们的广泛重视，各国纷纷将重点转移至如何实现更高层次的人工智能化上来。所谓智能化描述的是机器的行为，它是将来自各学科的新思想和新知识充分整合，以控制理论作为基础，使得机器具有能够自主决策、简单逻辑思维和判断推理等能力。尽管机器不能够具有和人等同的逻辑思维和判断能力，但是在一些具有较高性能，运转速度更快的微处理器的发展基础上，令机器智能化实现略微低级的地步是可以实现的。

（二）计算机科技崛起与人工智能

现今社会计算机科技迅速崛起，并且日渐普及，数字化产品设计和生产具有良好的基础，虚拟设计和超级计算机等技术已经十分先进。数字化结合到机电一体化当中时就需要其操作软件达到更高条件，如：操作性强、可靠性高、具自我诊断维护能力等等。实现人工智能化之后，机电产品可具备一定智能，也就能够实现远程操作，自我诊断和自我修复这些功能也都是可以实现的。在这一方面，数控机床有异于传统机床就在于实现机电一体化，例如智能I/O接口的设置、添加的人机之间对话功能以及智能更新的数据库，其操作和使用等十分便利。

（三）人工智能理论的加入与人工智能

人工智能的进步和发展继续进行过程中，以模糊控制理论、小波理论和神经网络理论、灰色理论以及混沌与分岔等为代表的人工智能理论也已经糅合进机电一体化的进程中。光纤技术以及通讯技术的加入，微细加工的拓展，丰富了人工智能理论的内容，为机电一体化的人工智能增加了筹码，开拓了更为广阔的领域。

（四）人工智能化与绿色化

科技发展日新月异，带给人的不是只有便利，产生的巨大变化当中也包含着对环境等的影响。机电一体化的受益对象是人，人的智能和情感等人性化体验相对来说也极为重要，因此也要关注到人机关系，在色彩以及造型方面进行改进使人感觉到协调一致，满足人的各类需求，达到更加舒适自然的目的。享受物质的同时，不可避免会对环境造成一些破坏性的效果，如：环境恶化，资源浪费。因此可持续发展策略应运而生。绿色产品的观念要深入人心，机电一体化在达到智能化的过程当中，必须兼顾绿色化。

三、结语

机电一体化不可能单独发展，它是多门科学技术多种学科交叉发展的整合和结晶。它是社会生产力达到一定水平之后必然出现的一种技术体系，目前已对人们的生产和生活的水平等的提高起到了极为重要的作用。有许多与其相关的科学技术也都得到了更多的发展，由此可见技术融合已经成为一种趋势，随着越来越多的研究深入，一定会出现更多的融合技术，使得技术领域更为便利和有效。在走向更高智能化的道路上，机电一体化的前景必然十分广阔，带来更高层次的社会进步。

作者简介：张福，男，黑龙江省庆安县，本科职称实验师职务教师，研究方向工业电气自动化。

篇4

【关键词】机电一体化；技术；应用

1.引言

目前，我国工程机械正处于机电一体化的特殊发展时期，工程机械领域随着机电一体化技术的引入，电子技术，自动控制，液压技术等与机械技术结合起来，因为与高新技术的融合，这样子提高了生产效率和机械性能。例如，机电一体化提高了机械的操作舒适性、燃油经济性、作业效率、作业精度以及使用寿命等[1]。机电一体化是科技发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它是机械工业发生变革的动力，使传统的机械设计方法和概念发生了革命性的变化。

特别是电子技术和自动控制技术，在工程机械中得到了广泛的采用。由于经济水平的提高和科技的进步，对于工程机械的性能要求也越来越高，这促使以微处理器为核心的电子、控制装置在工程机械中得到了越来越普遍的应用，电子控制装置的结构也越来越复杂。

2.机电一体化技术的研究

2.1 机电一体化的概念

机电一体化就是指在结构的主要功能、信息处理功能、控制功能和动力功能上引入电子科学技术，将机械装置与电子化设计、软件相结合的系统的总称。它是工程领域中不同种类的技术的综合，是建立在微电子技术、信息处理技术、自动控制技术等一系列技术基础上发展起来的一种高新技术。它能代替和放大体力，并且机电一体化中的微电子装置不仅仅可以取代某些机械部件，还能拥有很多自己的功能。

2.2 机电一体化的关键技术

机电一体化包含软件技术和硬件技术。硬件部分包含机械本体、信息处理单元、驱动单元以及传感器，因此，加快机电一体化发展进度，可以从下面各方面着手：

（1）机械本体：为了减少机械产品的重量，不仅仅可以再结构上加以改进，还可以考虑使用非金属复合材料来代替钢铁材料，这样子减轻了机械本体的重量，增加了实现驱动系统的小型化的可能性，进而可以改善快速响应等特性，做到提高效率，降低功耗。

（2）信息处理技术：提高信息处理设备的可靠性可以进一步发展机电一体化。提高信息处理的可靠性包括提高A/D转换设备的可靠性和分时处理中输入/输出的可靠性，提高处理速度。

（3）驱动：很多设备使用电机作为驱动装置，但是它在快速响应和效率方面还有很多弱点，因此，需要开发新的电机，如开发内部装有编码器的电机或是开发控制专用组件-电机和传感器三位一体的伺服驱动单元。

（4）传感器：传感器是获取自然界中非电量元素的工具，它的可靠性、灵敏度和精确度都时刻影响着机械工程的效率，目前正在开发非接触型检测技术。

（5）软件技术：硬件的发展促使需要配套的软件一起发展，软件的标准化可以减少软件的研发成本，提高维修效率。软件的标准化包括程序标准、软件程序的固话以及程序的模块化等。

2.3 机电一体化的优势和发展趋势

机电一体化产品于传统产品相比，有很多优势：（1）使用可靠性和安全性得到了提高。因为自动控制技术的引入，使得机电一体化产品在生产过程中具有自动监视、自动诊断和报警功能。在生产过程中，遇到过压、过载等电力故障时，会自动启用保护措施，减少生产安全事故的发生，设备的使用安全性得到了显著的提高。（2）生产效率和质量得到了显著提高。由于自动信息处理和自动控制技术的参与，机电一体化产品的灵敏度和精度都有了大幅度的提高，自动控制使得机械操作的执行完全按照预计步骤进行，而不受工作人员主观因素的影响，保证了产品的质量，同时提高了产品的合格率和生产效率。（3）机电一体化产品实现了复合功能，可以在更多场合得到应用。由于生产技术的提高，机电一体化产品的功能水平大大提高，它们具备自动控制、自动补偿以及智能化等多种功能，因此可以被应用于各种不同的场合，甚至是不同的领域，满足需求应变力更强。（4）更易于维修。机电一体化产品可以通过软件来实现工作方式的变换，以满足不同用户的需求，这些控制软件的程序在不改变产品硬件的条件下，可以由多种方式植入机电一体化产品的控制系统。

为实现更高的生产效率，开发新一代的机电一体化产品，研究新一代的机电一体化系统，研究和设计各种稳定高效，性能优良的机器人和机电一体化设备是发展趋势。随着人们对制造模式的认识的转变，由质量第一向响应市场需求的转变，使得机电一体化在制造模式领域又开辟了一块新天地。

3.机电一体化在工程器械上的应用

3.1 机电一体化和机械工程的关系

在机械工程中引进机电一体化技术，大大提高了机械的性能，而反过来，由于机械工程性能的改善，使得机电一体化产品的应用领域更加广泛，两者相辅相成，相互促进，共同发展，形成了一个良性发展的循环系统。

3.2 机电一体化对机械工程的积极作用

由于技术水平的发展，现代施工中对机械工程的性能要求也逐渐提高，为达到施工质量要求，在施工过程中使用的器械要求功效高但是同时要求能耗小，要求具有很好的自动化程度以及精度，这些器械使用方法要求简单，操作安全，并且具有很长的使用寿命。在使用过程中，要求能自动监视，自动诊断，这样有利于降低维修成本，减少施工事故的发生，保障生命和财产的安全。这时，机电一体化技术的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它对工程机械发挥了积极的作用。

（1）降低了劳动强度。机电一体化产品和技术在工程机械领域的使用，大大降低了工作人员的劳动强度，而且还减少了由于操作人员缺乏经验而造成对工程精度的影响。日本小松公司所生产的挖掘机配备运行轨迹控制系统能够根据工作人员操作的铲斗的运行轨迹，而自动感应角度信号，然后控制斗杆的运动轨迹，自动进行坡面的精确挖掘等动作，大大提高了生产效率。

（2）提高设备使用寿命。由于机电一体化产品集合了自动报警，监视以及故障自我诊断能力，可以针对工程机械的相应系统如传动系统、制动系统以及发动机的当前工作状态，进行监视，若发现异常情况，马上进行自动警报并实现故障定位，降低工作人员的维修难度，缩短维修时间，达到延长设备使用寿命的目的。同时降低了生产事故的发生频率，降低了生产成本。

（3）环保化。机电一体化工程机械的使用，大大提高了能源的利用率，符合国家的节能减排倡议。因此对传统机械设备进行节能改造具有很重要的意义。日本日立公司的挖掘机由于安装了自动控制系统，实现了对发动机的控制，因此使得对能源的利用率达到了八分之九十八，大大降低了能耗，传统的挖掘机的能源利用率大约为30%。

4.结束语

我国要想全面实现机电一体化技术还任重而道远，用微电子技术改造传统技术的工作量很大，很有难度，而用机电一体化技术来加速产品更新换代速度的呼声很高，但是它的实现仍很有压力。虽然我国的工业结构等已经经过几番调整，但那时由于诸多阻扰因素，效果并不明显。但是由于机电一体化技术的有优势很明显，它的出现并不是巧合，它是科技进步的产物，它促使机械工业发生战略性改革，使传统的机械设计方法和理念受到了挑战，并影响着传统机械发生革命性的变化，它是推动产业革新的必经之路。因此，加快培养机电一体化人才有非常重要的意义。企业只有注重优秀人才的培养，才能在竞争中占据优势。

参考文献：

[1]孙永利. 机电一体化在工程机械中的应用[J].农机使用与维修，2009（1）.

篇5

关键词：机电一体化机械设计工程自动化

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

进入20世纪60年代以来，微电子技术、信息技术、自动化技术得到了迅猛发展，以信息技术为中心，极大地提高劳动生产率和工作效率为重要目标。测量与控制技术、计算机技术和通信技术，三者结合在一起，构成完整的信息系统。在这种新技术革命的影响和冲击下，机电业发生了深刻的变化。机电一体化的共性关键技术是；精密机械技术、伺服传动技术、传感检测技术、信息处理技术、白动控制技术以及系统总体技术。但是区分机电一体化或非机电一体化的机械系统，其核心是计算机控制的伺服控制系统，其他的都是与此匹配的重要部分现有机械产品的电子化必须采用系统科学的观点和综合集成的技巧，使机械、电子设备和软件之间相互适应和匹配，发挥各自的优势，才能促进工业产品和消费产品向自动化方向发展。

1 机械机电一体化技术及其应用

机电一体化系统的形式多种多样，其功能也各不相同。一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力单元、传感检测单元、执行单元、驱动单元、控制及信息处理单元。随着机电一体化产品技术性能、水平和功能的提高，机械本体需在机械结构、材料、加工工艺以及几何尺寸等方面都应适应产品高效、多功能、可靠、节能、小型、轻量、美观等要求。动力单元动力单元的功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。机电一体化的显著特征之一是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。与一般的同类型机械装置相比，机电一体化系统中的机械部分精度要求更高，结构更简单，功能更强大，性能更优越，同时还要有更好的可靠性、维护性和更新颖的结构。零部件要求模块化、标准化、规格化，还有许多新的课题要加以研究和运用，如对结构进行优化设计，采用新型复合材料以使机械系统既减轻重量、缩小体积，同时又不降低机械的静、动刚度，采用高精度导轨、精密滚珠丝杠、高精度主轴轴承和高精度齿轮等，以提高关键零部件的精度和可靠性；开发新型复合材料以提高刀具、磨具的质量；通过零部件的模块化和标准化设计，提高其互换性和维护性等。因此机械技术的出发点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其他高新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上以及功能上的变革。

2 信息处理与自动控制技术及其应用

机电一体化系统中主要采用丁业控制机(包括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式丁业控制机，分布式计算机测控系统)进行信息处理。计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术发展和变革的最重要因素。随着社会和经济发展，对信息交流的需求越来越大，这就需要信息传输，即通信技术，围绕如何提高传输速度、减少误码率等进行的。为了共享资源、提供分布式功能和集中管理，可通过通信设备和线路，将不同地理位置具有独立处理功能的多个计算机连接起来，运用功能完善的网络软件按照网络协议进行数据通信，组成计算机网络系统。计算机技术、通信技术和计算机网络技术的发展为信息处理技术提供了技术保障。

控制与信息处理单元像是对其他要素和它们之间的连接进行有机的统一控制一样，其功能是将来自传感器的信息和各种命令进行集中处理，根据处理结果，按照一定的规则发出相应的控制信号，控制各要素或子系统连接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，并达到预期的性能，从而形成机电一体化的系统工程。各子系统之间必须通过控制信息进行联系才能协调统一的运动，进行有规则地物质和能量的交换和转移。因此，控制与信息处理单元是机电一体化系统的核心单元，一般由计算机、可编程控制器、数控装置以及各种逻辑电路等组成。信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、判断和决策。自动控制技术包括高精度位置控制、速度控制、自适应控制、自校正等技术。自动控制就是依据自动控制原理对具体控制装置或系统在设计之后进行系统仿真，现场调试，最后使研制的系统可靠地投入运行，尤其是计算机技术高速发展，使得自动控制技术与计算机技术的结合越趋密切，因此自动控制技术是机电一体化技术中十分重要的关键技术。

3 伺服驱动技术及其发展

电动机伺服驱动方式在数控系统中的运用非常广泛，交直流伺服电动机驱动主要用在闭环伺服数控系统中。由于变频技术的进步，交流伺服电动机驱动技术取得突破性进展，为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术的发展。步进电动机驱动主要用在开环伺服数控系统中。对机电一体化系统的动态性能、控制质量和功能来说，伺服驱动技术具有决定性的作用。液压伺服系统(如液压马达、脉冲液压缸等)具有工作稳定、响应速度快、输出力矩大等特点，特别是在低速运行时其性能更突出，但液压系统需要增加液压泵等动力源，设备复杂、体积大、维修难及污染环境；而电气伺服系统(如步进电动机、直流伺服电动机等)具有控制灵活、费用较小、可靠性高等优点，但低速时输出力矩不够大。由于近年来变频技术的进步，交流伺服驱动技术取得突破性进展，为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术的发展。

4 结论与展望

机电一体化技术需要很多部门、产业的配合和支持，才能取得满意的结果。我们不仅要对机电一体化的各项相关技术进行全面深入的了解，还要能从系统工程的概念人手，通过系统总体设计来使各个相关技术形成有机的结合，并且要注意研究和解决技术融合过程中所产生的新问题，只有这样才能满足机电一体化高速发展的需要。机电一体化概论都很好，如果整个系统不能很好地协调，则它仍然不可能可靠地正常运行。随着科技的进步和社会经济的发展，机电一体化技术正在不断地深人到各个领域，并且迅猛地向前推进，特别是制造工业对机电一体化技术提出了许多新的更高的要求。机电一体化的发展趋势应为：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；在功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展；在层次上向系统化、复合集成化的方向发展。

参考文献

[1] 谢佳. 略论机电一体化技术的发展[J]. 机电信息, 2011,(06) .

[2] 李晶. 机电一体化技术应用之我见[J]. 价值工程, 2011,(03) .

[3] 梁国文. 机电一体化在工程机械上的应用与发展[J]. 建筑机械, 1999,(08) .

篇6

【关键词】机电一体化；技术；发展

机电一体化技术的运用对于电网企业发展有促进作用，保证电网信息输出等模式更为准确和具备信息整体化。本文分析了机电一体化系统的结构和关键技术，并提出了其未来的发展方向。

1.机电一体化系统的结构要素

机电一体化系统的结构是实现机电一体化系统目的功能的“物质基础”，主要是对输入的能量、信息以及物质进行一系列的变换、传递和储存。三项系统就能够成为有效的机电一体化的系统，实现有效的数据化管理的整体。下面就针对机电一体化的结构要素进行全面分析。

1.1变换

电网管理中需要进行信息交换和传输的要素之间，由于信息的模式不同（数字量与模拟里、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等），无法直接实现信息或能量的交流，必须通过接口完成信息或能里的统一。采用机电一体化系统就能够更好地实现变换措施的执行。变换系统应用能够实现全面化的电网自动化管理，例如：PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

1.2传递

对于模拟传输系统，远动终端输出的数字信号必须经过调制后，才能传输。对于数字传输系统，低速的远动数据必须进经过数字复接设备，才能接到高速的数字通道。随着通信技术的发展，数字传输系统所占分比重将不断增加，信号传输的质量也将不断提高。智能电网需要提供语音、数据、视频图像三网合一的信息传输业务，需要随机接入的信息传输支持。根据相关技术标准，智能电网对信息传输系统的时延要求是：变电站内部小于1ms，其它小于500ms，同步时间偏差小于1ms。在实际运行过程中，电网友好型电器的频率响应范围是土5mHz，所以信息传输通道的频率同步精度要小于1mHz。机电一体化系统在电网中的运用具有较好的传输功能，实时性好、可靠性高、数据流量大、信息扩充能力强、支持网络传输等优点，将为正在稳步推进的调控一体化建设提供有力的通信保障；对加快智能电网的发展具有重要的意义。

1.3存储

电网系统管理过程中需要不断地存储信息，保证对网络供应情况进行全面地掌握，目前机电一体化技术通过系统级方式，对融合了机械、电子、控制系统和嵌入式软件设计的电机系统，进行设计。提供面向机电一体化的设计工具，通过在整个设计过程中实现对电气子系统之间的交互的仿真，并创建虚拟原型。使得电网建设的过程中能够在系统设计之前就对网络系统原型进行信息存储，进行虚拟设计，确保系统执行的有效作用。电网一体化建设后能够提供诊断报告的数据，保证对供电自动化系统的监督检测提供有效数据，以便在供电过程中减少故障，为恢复供电，快速分析诊断事故原因提供有效依据。

2.机电一体化主流技术

2.1自动控制技术

电力行业运行人员在发现电压越限时，凭经验进行简单的调整，不但劳动强度大，而且不能及时发现电压和功率因数越限，造成电压质量的降低，同时不利于降低网损。 建立了电网机电一体化的主体框架，运用实时网络灵敏度分析技术，提出以电压为核心的控制区域，对各物理参数进行周期性或随机性的自动测量，并显示、打印记录的结果供操作人员观测；对间接测量的参数和指标进行计算、存储、分析判断和处理，并将信息反馈到控制中心，制订新的对策。

2.2传感与检测技术

机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及信息处理装置。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。传感器的发展对于促进信息和仪器仪表行业的发展起到关键作用：（1）采用高性能光电传感器（包括：红外、紫外）、光纤传感器、磁传感器、声传感器、力学量传感器、温度传感器控制电网输出情况；（2）新型阵列传感器 （如：接触力阵列传感器）、多维传感器 （如：多维位置传感器、多维力传感器等）、复合型 （非简单组合） 传感器等实现全面化的电网情况检测。将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。

2.3执行与驱动技术

电网系统的执行部件在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电一体化产品中重要的组成部分。执行系统所执行的驱动技术，能够实现电子控制，检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。

3.机电一体化技术行业的发展

3.1微型化

机电一体化技术行业的发展会向着更为微型化的方面前进，微型化兴起于20世纪80年代末，是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微电子技术和软件技术，发展难点在于微机械并不是简单地将大尺寸的机械按比例缩小，由于结构的微型化，在材料、机构设计、摩擦特性、加工方法、测试与定位及驱动方式等方面都产生了一些特殊问题。目前在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

3.2绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，为了实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。机电一体化系统的设置也要全面推行绿色化的发展，实现低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品，保证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。对于电网企业而言，电力设备的投入应该考虑到是否可以再生使用，确保电力输出系统建设具备环保策略，实现更为低耗能的发展创新。总之，绿色化的发展就是要实现机电一体化系统自动化、无人化、更高附加值，大大推动其行业的决速发展。

综上所述， 随着世界科学技术的快速进步，传统的电网设备搭载新的科技成果，能够不断地实现产业升级和发展，引入机电一体化技术使得传统设备将具备更高的智能化，集合多种领先功能和人性化设计可实现更复杂的工艺和更加高效、人性化的操作。因此来讲，在机电一体化主流技术的支持下，电网企业应该全面推广机电一体化系统的投入，并保证系统发展向着更为微型化、绿色化的趋势前进。

参考文献：

[1]潘福鸿.基于精细化管理模式的煤矿机电设备管理优化[J]. 机电信息. 2012（30）.

[2]韩技业，刘思东，孙建军. 浅谈设备管理员的主要任务[J]. 山东煤炭科技. 2012（05）.

篇7

关键词：工程机械；机电一体化；应用发展

近几年来，在社会经济飞速发展的背景下，工程机械行业所面临的竞争压力也变得越来越激烈。因此，对于工程机械行业来说，若是想要充分地提高行业的竞争力，那么就必须要注重提高工程机械行业中的科技含量。在科技技术飞速发展的背景下，各种先进技术都在社会中得到了应用，机电一体化就是其中之一。机电一体化在工程机械行业中的应用，不仅能够提高工程机械的使用性能，还能够有效地提高施工效率，减少施工成本。

1关于机电一体化的相关内容

1.1概述

机电一体化是一种将机械技术、信息技术以及微电子技术等技术进行有效结合的综合性新型技术。机电一体化在工程机械中的应用，能够提高工程机械的投入效果，也能够提高机械设备的使用性能，从而促进经济性的有效提升。而且，如果将机电一体化应用在工程机械制造过程中，还能够自主检测机械设备中的故障，实现对设备运行情况的实时动态检测，提高设备的应用效果。

1.2在机械工程中的具体应用

（1）用于故障监控。在工程机械中，若是能够合理地应用机电一体化技术，那么就能够实现对整个系统运行的电子监控。当系统出现故障现象时，机电一体化技术就能够及时发出警报，甚至还能够自动清除故障，使得整个系统能够及时恢复正常运行。这样一来，就能够减少因设备运行故障问题而带来的损失和影响。（2）用于设备节能。在传统的运行过程中，工程机械往往会出现严重的能源浪费现象，而造成这种能源浪费的原因，主要是因为机械设备在运行过程中并不是满负荷运行。在很多时候，机械设备在运行过程中的运行效率并没有达到额定功率。这样一来，就会造成机械设备在运行过程中所做的无用功变大。而若是能够合理地使用机电一体化技术，那么就能够在机械设备运行的过程中根据设备的实际需求来调节运行效率，从而达到节能的作用。（3）用于精确称量。在工程机械行业中，如何才能够做到精确称量，一直都是一个有待解决的重要问题。但是，随着机电一体化在工程机械中的有效应用，这个问题也随之解决。机电一体化中包含着电子控制系统，这个系统能够对整个称量过程进行微机控制，使得整个称量操作都变得自动化。这样一来，就可以减少人为误差所带来的影响，提高称量结果的精准度。（4）用于降低工作强度。在传统的机械工程工作中，工作强度非常大，而且工作量也非常大。因此，工作人员也常常面临着非常高的要求。但是若是能够合理地使用机电一体化技术，就能够实现工程机械的自动化操作，或者是半自动化操作，能够将之前的人力工作都利用先进的控制系统来代替。这样一来，就能够大大地减少工作人员的工作量和工作强度。与此同时，在实际的操作过程中，由于人力操作本身的原因，还有可能会对工作质量造成影响。而机电一体化技术的使用，就能够充分地避免这种现象，这对于工作准确度的提高来说，也具有着非常重要的意义。

2关于机电一体化的未来发展

2.1更加微型化

对于机电一体化来说，微型机电一体化系统也是一个重要的发展方向。而且，这还是电子技术与机械技术在纳米尺度基础上进行有效融合而产生的物质。微型机电一体化产品，一般是指几何尺寸非常小，可用微米、纳米等来进行概括，其体积一般不超过1立方厘米的产品，是一种非常先进的机电一体化产品。而且，其在生物医疗领域、军事领域等方面的有效应用，也具有着不可比拟的重要意义。由于微型机电一体化产品的耗能小、体积小，而且使用起来非常灵活，因此，这也将会成为未来的一种关键技术。

2.2更加网络化

由于机电一体化在工程机械中的使用具有着非常重要的意义。所以在未来，一旦有新的机电一体化产品被研制出来，只要功能独特、质量过关，那么就能够在全球范围内畅销。而且，由于网络技术现在已经在社会的各个区域内普及，在网络基础上产生的各种远程控制设备、监控设备也得到了非常广泛的应用。由此看来，各种家用电器网络化的发展也已经开始。由此可以知道，在未来，机电一体化也将会朝着网络化的方向发展。

2.3更加环保化

环保，是一个非常重要的主题，也是人类在发展过程中不可忽视的、永恒不变的主题。如今，社会上的发展、变化，都需要秉承着环保的原则。因此，机电一体化技术的发展，也需要符合环保的主题。而且，机电一体化的环保化发展，不仅符合人类发展的基本原则，还是机电一体化技术在新时代下的一种重要发展趋势。

2.4更加个性化

从本质上来说，不同种类、型号的工程机械，对于机电一体化的要求也存在差异。这种现象也就意味着，机电一体化也将会朝着个性化的方向进行发展。只有机电一体化本身具有个性化的特点，才能够充分地满足不同种类、型号的工程机械的需求。

篇8

关键词：机电一体化；建模；仿真；虚拟原型

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）26-01-01

引言

机电一体化技术一般指的是电子、机械和信息技术结合的一种新型技术，最早在上世纪70年代在西方被提出来，其本质是机械技术通过运用信息化技术不和电子技术而达到效能最优的状态。而目目前机电一体化的建模与方式技术是最新的研究热点，本文针对这个热点展开探究。

一、机电一体化技术概述

第一，我国机电一体化技术的发展与现状。我国机电一体化技术大体经历了自发初级阶段、蓬勃发展阶段和智能化发展新阶段等三个阶段。初级阶段机械产品只是通过简单的电子技术进行了产品优化，到了发展阶段则利用了当时兴起的计算机、通信和控制技术，机电结合更为灵活，到了智能发展阶段，机电一体化技术更多地吸收了激光、模糊、信息和神经网络技术等其他学科成果，逐渐形成独立的技术体系。第二，机电一体化的相关技术。机电一体化主要涉及机械技术、检测与传感器技术、信息处理技术、伺服驱动技术、接口技术、监控与诊断技术、柔性制造系统技术等技术。第三，机电一体化技术的发展趋势。目前机电一体化主要朝着智能化、集成模块化、光机电一体化、信息网络化、系统化技术方向发展，朝着技术产品能功能多样、效率优化、智能运行、稳定性强的理念发展，力求让技术产品向轻盈、超薄、细微、小巧等时尚化方向发展。

二、虚拟原型技术与机电一体化

（一）虚拟原型技术

该技术是在CAX技术、DFX技术、物理样机设计技术的基础上发展起来的，并且在发展过程中吸收了信息技术、仿真技术和先进制造技术，让机电产品的设计智能化和灵巧化，生产效率高效而稳定，最终让产品开发形成一套从设计到仿真，从分析到复杂的系统化开发体系。1，基本原理。该技术以CAX技术为基本技术基础，和以前的串行设计技术比起来，该技术实现了多功能系统的集成化结合。人们可以通过该虚拟模型技术建立机械模型，通过仿真环境得到真实实验参数，并依据实验参数对产品进一步优化，降低开发成本，缩短周期，提升竞争力。2，系统结构。该技术通常以某种可以输入多种产品参数的三维实体数字化模型结构的形式出现，该模型是可变的，动态的，人们可以依据开发和设计需要不断输入新的参数，并得到新的模型结构，根据模型结构来优化产品设计。3，技术优势。该技术具有能全面反映实验产品的初始信息、为整个产品的开发过程提供模型支撑等优势，该技术的运用为制造业的发展注入了新的活力。4，关键技术及发展应用。虚拟原型技术的关键技术主要有系统总体技术、支撑环境技术、虚拟现实技术、协同仿真技术、一体化建模、过程管理技术、模型技术等多方面的技术，作为一门融合了多个学科技术的新型综合技术体系，其发展前景十分广阔。

（二）虚拟原型技术与机电一体化

虚拟原型技术是一种新型的以多领域仿真技术、先进建模技术、信息管理技术以及交互式用户界面技术为基础的综合性技术体系，与传统的机电产品开发设计和生产技术相比起来，其原理和实际运行效率都有很大的几部。因此，如果能将虚拟原型技术有机地融入到机电产品的设计和开发中，将会有效促进机电产品开发效率的提高，并且进一步发展机电一体化技术。虚拟原型技术与机电一体化技术是相互促进的关系，虚拟原型技术最终将会促进机电一体化产品设计的高效和智能化发展，而机电产品技术的发展在解决生产难题的过程中，客观上又会带动虚拟原型技术的发展。下面本文将进一步阐释这种相辅相成的关系。

三、基于虚拟原型机电一体化的控制仿真设计

第一，概述。以虚拟原型是机电一体化产品的基础，虚拟原型技术对机电产品开发设计、电气、控制等各方面的的数据模拟和测试都起到缩短周期、提高研发效率和节约开发成本的作用。联合仿真设计主要由三个部分组成：首先是机械模型的建构，其次是LabVIEW软件同机械模型与有机融合；最后是协同仿真的过程，机电产品实现综合评定和性能测试。第二，机械特性的仿真设计。机械特性仿真设计主要包括对机械的零部件特性、机械结构、机械动力状态、机械运行状态等仿真设计的分析。对机械零部件和结构的特性分析主要采用有限元分析。有效元分析主要通过Solidworks Simulation网络软件机械零件和机构力学的模拟分析，一般要分析机械材料的强度、应力和安全性能，为机电产品的结构的尺寸、材料搭配以及传动系型号选择提供模拟参数的参考；SolidWorks 与LabVIEW软件的结合为机械动力学提供仿真设计环境，该软件对力的运动各种元素进行分析研究，提供准确的机械性能和动力分析参数；机械运动的仿真设计为机电产品的运动参数、碰撞侦测参数和运动轨设计参数等提供科学的参数分析，为机电产品的机械结构和零部件的几何数据确定等提供支持。

第三，机械动力学仿真设计。机械动力学仿真设计一般指的是指在运动条件下给机电产品的部分零件，在不同的引力、压力和力矩条件下得出机械运动的性能参数，该仿真设计一般需要SolidWorks软件的支持。仿真设计所提供的模型能够对产品在运动条件下进行各部分参数的测试，并最后通过仿真参数进行控制变量分析，最后得出机电产品的在现实运行状态各部分零件和机构性能的表现；并且依据系能表现，对机电产品中机械结构和零部件几何参数进一步进行优化设计，直至模拟的运动条件下机电产品各部分指标能达到预期。

第四，机械运动仿真设计。一般来机械运动仿真设计主要是逼真模拟机电产品在运动状态下的各部分性能的表现状况。高度仿真模拟可借助于SolidWorks提供的动画仿真环境实现。在动画仿真模拟环境中，工程师可以依据其动画表现进行性能参数测试，另一方面也便于生产方向客户展示其良好的运行性能。SolidWorks软件可以提供动画模拟仿真、基本运动模拟仿真、Motion模拟仿真。动画模拟仿真主要是展现机电装配体的运动性能，操作人员可以通过添加马达插件，然后定义软件驱动装配体的各个零部件运动。基本运动模拟仿真与动画模拟仿真略有区别，它是通过对机电装配体上增添马达插件并定义运动，定义其中的引力和弹簧等基本物理参数来测试装配体运动性能。Motio运动仿真主要通过SolidWorks Motion 插件来实现，该仿真形式主要对装配的零件和结构进行在力、阻力以及摩擦力等力的作用下所表现的性能状况测试，测试相对更为精确。

四、结语

机电一体化技术是机械、电子和信息技术的有机结合，是一门不断在融合新兴的计算机技术、智能技术、生物技术和网络技术的独立的综合性技术体系，而虚拟原型技术有利于降低机电产品开发的周期和成本，提高机电产品设计和生产的效益，虚拟原型技术的建模与仿真技术能通过虚拟数字模型的建立来代替真实的产品测试工作，提高产品开发的效率，缩短周期并节约成本，机电一体化技术在不断利用现代技术的基础上将进一步发展。

参考文献

[1] 陈海霞，刘霞. 虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J]. 机械制造与自动化. 2011（03）

篇9

关键词：煤矿机电一体化应用

一、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。

二、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。

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。

三、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。

四、结束语

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

参考文献：

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社.2004.

篇10

[关键词]机电一体化；煤矿机电

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0024-01

随着煤矿规模的逐渐扩大，以往的机械电气模式已经不能满足正常生产的要求。随着现代科学的发展，各学科之间的交叉应用，机电一体化在煤矿中的应用取得了很大的成果。

机电一体化技术就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术。90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向促进了煤矿机电产品的性能，使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。

1.机电一体化在煤矿中的应用

1.1 综合机械化采煤的应用

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。

电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比，它具有一下特点：（1）良好的牵引特性：可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。（2）可用于大倾角煤层：牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6-2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40-50度倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。（3）运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。（4）反应灵敏，动态特性好：电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。（5）结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。

1.2 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。

矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。全数字化交直流提升机，尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，机械结构大大简化，充分体现了（机电一体化）机械-电力电子-计算机-自动控制的综合应用。

1.3 矿井安全生产监控系统

矿井在生产中由于其覆盖面较大较广，只通过人工的监控不能达到最佳的监控效果。事实证明，经过高科技高技术的监控系统，很大程度上预防了一定量事故的发生。检测人员从以往的地下监测可以转移到地面或者工作室监测，从以前的单点监测该为现在的多点同时实时监测，效果提高显著。

然而，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。

1.4 其他煤矿机电一体化在煤矿中的应用

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，目前正向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。

乳化液泵站是为液压支护设备提供高压液体的装置.要求其具有高压、大流量的供液能力.并能根据工作面液压支护设备的用液量自动调节供液量。我国生产的智能型乳化液泵站系统由智能型乳化液泵站自动配液系统和智能型乳化液泵站供液系统两部分组成。具有自动检测油箱油位高度，自动配液，高、低液位自动控制，在线检测乳化液浓度，自动校正乳化液浓度，当浓度达不到设定值时声、光报警，定时自动反冲洗，能够监控实际用液量，具有远距离传输功能，采用液晶显示器，具有实时显示乳化液浓度、液位、油位、流量计量、自动配液状态功能。

2.煤矿机电一体化技术应用的发展趋势

我国自行设计制造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。这些设备在煤炭生产中的广泛应用，不仅减轻了-操作人员的劳动强度，而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力.创造了巨大的经济效益和社会效益。但是，我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比，还有一定的差距，因此还有很多的工作需要继续研究，其未来的发展应该从以下方面进行提高。

2.1 提高智能化水平

要提高煤矿机电一体化产品智能化水平，能判断机电设备和周围环境的状态，使设备能自动工作在最优的状况下，同时能快速地对所采集的参数进行分析，对故障进行诊断，以至对故障进行预测。

2.2 重视开发传感器

重视矿用传感器的研究和开发工作，在进一步提高矿用传感器的可靠性和使用寿命的同时，要特别注意传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在井下恶劣的环境下能准确测量被测信号，并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能。

2.3 选用功能强大的装置

作为机电一体化的核心装置计算机（或PLC），运算、存贮越来越强大，其体积和功耗越来越小，因此更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品。因此，在设计煤矿机电一体化产品时，应选用功能强大的PLC或嵌入式计算机，使其头脑更发达。

2.4 具备通信功能