機電一體化技術大全11篇

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［關鍵詞］

機電一體化；概述；發展前景

一、機電一體化技術概述

隨著社會和科技的迅猛發展，學科之間相互滲透，這促使了工業技術的更新發展，進而帶動了機電一體化技術的發展，同時機電一體化技術的發展也帶動了工業技術的進步。

二、機電一體化技術的國內外發展狀況

（一）初級階段：20世紀60年代前。此階段，人們自發地將電子技術和機械設備結合來改進產品的性能指標。由于科學技術發展水平的限制，使得電子技術和機械技術無法深度結合，當時的研發出于一種自發因素，生產的產品應用受到極大的制約。

（二）蓬勃發展階段：20世紀70—80年代。此階段，計算機技術和微電子技術的快速發展為機電一體化技術的發展提供了技術支持和基礎條件。同時，國際上也逐漸重視機電一體化技術的發展。

（三）轉型階段：20世紀90年代后期。此時，機電一體化技術向多個領域進行滲透并呈現出新的特征。新型技術領域的發展也帶動了機電一體化技術不斷前行，這些學科和技術之間的互相滲透與融合也帶動了科學技術的發展。基于上述背景，國內很多大專院校和企事業單位分別設立了專業與崗位，對機電一體化技術開始深入研究，但與外國相比仍存在較大差距。

三、機電一體化技術的發展前景

（一）智能化的前景方向“智能化”可以理解為將計算機技術融合到機械設備中去，根據具體需求設置不同的程序，讓機械設備遵循事先編制好的程序完成具體的操作功能。這種技術既可以減少勞動力又能實現資源的優化配置。機械設備的智能化是機電一體化技術智能化作為前提和保障的。因此，機電一體化技術智能化勢在必行。

（二）綠色化的前景方向人類社會的發展離不開自然資源。然而，隨著社會進步，剩余的自然資源有限，環境的破壞也越發嚴重，因此，各個國家都意識到環境對于人類的重要意義，環境保護成為各種技術和各個領域發展所考慮的基本因素。我國提出的技術發展綠色化、環保化和可持續發展正是這方面的最好體現。利用機電一體化技術生產的產品在研發、生產等各個環節，都要考慮資源的利用和對環境的影響，從而實現機電一體化技術的綠色化。

（三）微型化的前景方向隨著微電子技術的快速發展，微型化已逐步滲透到各個學科領域當中。機電一體化技術的微型化必然成為其發展方向。現在許多的機電一體化產品都向微米級和納米級發展，它們具有體積小、能耗低等優勢，這些優勢必將成為機電一體化技術未來發展的一大特色。

（四）網絡化的前景方向網絡技術的飛速發展帶動了科學技術、生產、生活等多個領域的不斷變化。機電一體化產品的研發和生產通過網絡會迅速傳播到全世界。機電一體化設備和產品更加應該順應網絡化的潮流，這樣才能立于不敗之地。

四、結束語

我國的機電一體化技術雖然起步較晚、發展較滯后，但我們看到了世界機電一體化技術發展的潮流，增強自身實力，增加信心，不斷進取，腳踏實地，共同努力，讓我國的機電一體化技術在智能化、綠色化、微型化、網絡化的前景方向上不斷前行。

參考文獻：

［1］中國機電一體化協會.用信息化提高我國制造業競爭能力［J］.Cameta資訊，2003.

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中圖分類號:TD61 文獻標識碼:B文章編號:1009-9166(2010)017(C)-0189-01

引言:在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

一、機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此,為加速推進機電一體化的發展,必須從以下幾方面著手:

(一)機械本體技術。機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面考慮。現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主,為了減輕質量除了在結構上加以改進,還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量,才有可能實現驅動系統的小型化,進而在控制方面改善快速響應特性,減少能量消耗,提高效率。

(二)傳感技術。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,目前主要發展非接觸型檢測技術。

(三)信息處理技術。機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化,必須提高信息處理設備的可靠性,包括模/數轉換設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,并解決抗干擾及標準化問題。

(四)驅動技術。電機作為驅動機構已被廣泛采用,但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前,正在積極發展內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動單元。

(五)接口技術。為了與計算機進行通信,必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修,而且可以簡化設計。目前,技術人員正致力于開發低成本、高速串行的接口,來解決信號電纜非接觸化、光導纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。

二、機電一體化技術的主要應用領域

(一)數控機床。數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:1、總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多CPU、多主總線的體系結構。2、開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真,并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計,不僅豐富了數控功能,同時也加強了CNC系統的控制功能。5、能實現多過程、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中去。6、系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。7、以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

(二)計算機集成制造系統(CIMS)。CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。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”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

(三)柔性制造系統(FMS)。柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、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,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

三、機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展:

(一)智能化。智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產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。

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二、內容摘要及關鍵詞..................................2

三、正文............................................3-9

四、參考文獻..........................................10

論文提綱

1、機電產品的優越性

2、機電一體化技術的應用

3、機電一體化技術的發展趨勢

4、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺

5、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善

內容摘要、關鍵詞

摘要：隨著科技日益直向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的飛速發展，機電一體化技術應用越來越廣泛，機電一體化逐漸成為國民經濟增長的重要推助力。現如今，我國的機電一體化已取得初步成效，其應用領域不斷拓展，有效解決了人工勞動強度大、工作效率低、不可控質量影響因素多等問題。本文將對機電一體化技術的應用進行簡要概述，并展望其未來發展趨勢。

關鍵詞：機電一體化技術;應用;發展趨勢

探究機電一體化的發展及應用

一、機電產品的優越性

與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性：

（一）使用安全性和可靠性提高

一般機電一體化產品都具有自動監視、提醒、報警等自動保護功能，可以減少和避免人身和設備事故，設備的使用安全性能明顯提高。

（二）生產能力和工作質量提高

一體化的機電產品具有自動控制和自動處理信息的功能，其靈敏度、精確度等都有很大提高，可以確保機械按照設計要求完動工作，減少人為者主觀因素的影響。

（三）人機交流和復合功能進一步得到提升

一體化機電普遍采用電子屏數字顯示和程控技術，減少了許多外延性的操作，更加方便、簡單，人機互動更容易。自動補償、自動校驗、自動調節保護等便多的智能化功能，能在不同工作場合領域適應更多的工作要求。

二、機電一體化技術的應用

（一）數控機床

數控機床又稱數字控制機床，是配置程序控制系統的一種自動化機床。經大量試驗數據表明，機電一體化技術是數控機床發展的可靠支撐，不僅提了升數控機床的加工精度、加工質量以及加工效率，同時還有助于加工性能多樣化，以滿足多元化的工業生產要求。數控機床的實際生產制造過程中，機電一體化技術為總線系統和CPU之間的多重連接提供便利，這對提高管理效率，豐富數控機床種類極為重要。首先，可以削弱多臺數控機床的排斥效應，為機床使用周期的延長、生產效率的提高奠定了良好基礎;其次，用戶可以按照實際生產需求，對操作管理進行自定義設計，大幅度提高了數控機床的智能化水平。

（二）分布式控制系統

機電一體化技術應用于分布式控制系統，可以針對性解決集中控制系統的不足。首先，便于分布式控制系統進行控制流程簡化，提高操作穩定性，進而實現對多臺主機的有效管控。其次，可以強化系統運行的安全管理。具體來講，分布式系統與機電一體化技術的結合，有助于控制級別多樣化，以便針對不同生產情況，主機可以進行不同的操作管理。同時，還可以化繁為簡，優化在線生產以及生產計劃等功能，大幅度減少因控制系統故障導致的一系列后續問題。

（三）全自動照相機

全自動照相機是機電一體化技術應用的另一代表性產品。該類型照相機可以利用微電子技術，根據光線條件、拍攝距離等，自動對光圈、曝光速度以及焦距進行最優化選擇。全自動照相機主要分為機械與電子兩大組成部分，它們互相協作，是一個不可分割的整體。全自動照相機不僅包含精密機械以及復雜電路，同時還涉及光電檢測、液晶顯示等多種先進技術。

（四）工業機器人

在工業生產過程中，危險生產環節以及作業環境惡劣等情況在所難免，這導致人工操作存在諸多安全隱患。基于此，人們結合機電一體化技術，利用機器人代替人工進行高危操作，以降低工人勞動強度以及作業危險性，有效避免安全事故頻發問題。縱觀工業機器人發展史，有3個重要轉折點：第一代機器人只能機械性重復簡單工作，其自動化水平以及對于外界環境變化的敏感度偏低;第二代機器人可以部分感知外界工況，并可對部分信息進行判斷與分析;第三代機器人的智能化水平較高，基本可以模擬人腦思維模式。這也是當下機電一體化技術的研發核心課題。

三、機電一體化技術的發展趨勢

（一）人工智能

人工智能技術的迅猛發展，為機電一體化技術的智能化建設提供了可靠技術支撐。人工智能，就是指機械設備擁有人腦思維能力，可以自主思考問題，并及時對傳感器收集信息進行有效分析與處理。與前兩代機器人相比，第三代機器人的人工智能水平得到大跨步發展。與此同時，學習能力也是人工智能技術的重中之重，可以有效提升機電設備控制管理系統的精確性、高效性。

（二）網絡化

當今社會是信息化時代，網絡化是機電一體化技術發展的重要發展趨勢。網絡信息通訊技術的合理應用，可以強化機電一體化的遠程管控質量，工作人員不需要對生產車間進行實時監控，就可以在任何時間、地點反饋生產信息，對生產規劃進行動態管理，并根據實際情況，及時采取應對措施。

（三）模塊化

實現模塊化是機電一體化發展的迫切需求。然而，由于市場上的機電一體化產品五花八門，且不同配件往往產于不同的制造廠商，導致同一類型的機械設備多少會存在一定差異。同時，模塊化對產品標準提出了更嚴格的要求，真正實現產品模塊化，并不容易。因此，相關人員應加大研發力度，充分調動一切可利用資源，不斷拓展資金渠道，為部件接口統一化奠定堅實基礎。

四、缺乏全、系統的并且實地性的專業信息平臺

為應對技術壁壘和反傾銷，應由政府和行業協會、出口企業建立全面系統的專業信息平臺。我國缺和一個綜合性的信息平臺，使政府的調控和監督作用難以有效發揮，行業協會的作用也很難到位，企業對國際標準或進口國標準等信息滯后，技術發展遇到壁壘。

五、應有的技術法規體系、市場管理體系不完善

我國有許多產品沒有建立統一的技術標準，存在有標準不統一或低于標準的現象。這對于向其它國家作為主機出口發展方向的企業是一個無缺失。執法的不嚴不及明也使企業沒有嚴格的質量標準意識，使我國機電產品在國際市場存在很大的質量疑問。

要使我國的機電產品在國際上有一足之地，要完善技術標準和相關法規的建設。

六、結束語

綜上所述，機電一體化包含計算機技術、機械加工技術、電子信息技術等多方面內容，對社會生產力以及工業產業的發展具有直接性影響。只有機電一體化理念與時俱進，才能保障我國工業生產力在國際市場占有一席之地。因此，相關政府主管部門應健全制度體系，完善生產標準建設，積極拓展資金渠道，鼓勵企業創新技術，促進機電一體化在人工智能、網絡以及模塊化、綠色化等方面實現大跨步的飛躍，為社會發展以及GDP增長提供可靠推助力。

參考文獻

1、謝明揚，杜明鑒.機電一體化技術在汽車領域中的應用及發展研究[J].南方農機，2018，49(09):144+148.

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1機電一體化技術發展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產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。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

1.2智能化

即要求機電產品有一定的智能,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數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。

1.3模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；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，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。

1.4網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡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，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。

1.5人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，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發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執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。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，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的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

1.8帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，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品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

1.9綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環境，回歸自然，實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

2機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：2.1智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術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。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.2分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(OpenControlSystem)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4計算機集成制造系統(CIMS)

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，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過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

2.5現場總線技術(FBT)

現場總線技術(FiedBusTechnology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現場就地控制站等的發展。

2.6交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起作至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現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可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

參考文獻

1楊自厚．人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[J]．冶金自動化，1994（5）

2唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[J]．冶金自動化，1996（4）

3唐懷斌．工業控制的進展與趨勢[J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

4王俊普．智能控制[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，1996

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中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

1概述

顧名思義，機電一體化是說的將設備和電子科學以及信息化科技等融為一體得到的一種全新的技術。與之相關的各項裝置時在我們原有的設備的依托條件之上，通過結合電子科技以及信息手段相互作用而得到的一種全新的產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。和我們以往使用的各項裝置比較來看。這些裝置有非常多的優點。

首先，便于操作，而且靈活。這類裝置通常都是一些具有高端科技的裝置，能夠自動的進行一些操作，比如預警等的動作。如果運行的時候，發生了一些不利問題，比如壓力過大等，此時它能夠自行對問題進行處理，這樣就打破了以往我們工作中遇到問題時經常會出現的人員以及裝置的各種不利現象，在很大程度上提高了裝置的運行可靠指標。

其次，大大的提升了效率以及品質。由于這些裝置本身的特點，是將信息以及電子技術的有效融合，因此它們很多時候都可以自行的進行一些狀態的識別等工作，這一特點將以往工作中反應不及時，不精準等不利現象打破，可以自行的對問題進行識別，這樣就不會發生因為我們的員工誤操作而導致不良現象的問題了，可以說很好的提高了效率。比如這類機床的工作能效是我們傳統意義上的裝置的大約五倍之多。

第三，提高了功效。這些裝置大多都是通過編程來實現，不需要像是傳統方式中那樣靠人為的操作來實現，這樣不僅使得工作的程序得以改善，而且非常的快捷。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。

第四，具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。

第五，可以隨時進行調節。我們在傳統的方式中要想變更設備的運行狀態，需要對其進行拆解改變，新的裝置完全解決了這一不利局面，這主要是因為它是通過程序來操作的，因此我們只需要將程序進行更改，即可確保裝置能夠適應各種環境。我們需要做的只是將程序設置到裝置之中，并不需要對它的相關元件進行更改。隨著技術的發展，現在最新的裝置之中可以具備儲存功能，我們能夠在它的內部設置很多個不同的狀態，如果我們需要變化狀態的時候，僅僅對狀態的相應代碼進行更改就行了。

2機電一體化產品的種類

目前，隨著科技的發展前進，出現了一大批先進的裝置，而且它的的使用領域也在不斷的拓展，以前的時候僅僅的可以用到非常局限性的單一行業，現在可以用到我們的生產活動的幾乎是全部的層面之中。而且科技發展的步伐正在逐步的加快，我們相信產品一定可以朝著更加廣的層面上發展。我們根據它們在工作中的具體表現將其區分為幾個類別。① 數控機械類。主要產品包括數控機床、機器人、發動機控制系統以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執行機構為機械裝置。②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置。③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。④ 電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置， 如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。⑤ 信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除了上面的這種劃分方法之外，我們還能夠參照它們的結合深度來具體的區分了解。

3裝置的構成要素以及特征

第一，機械模塊。機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這一模塊是裝置發揮功效所必須的條件，所以它的性能必須更加可靠安全才可以。具體的講，要在它的構造以及原料等等的各個地方保證裝置對性能的規定，比如功效多種多樣等。

第二，動力模塊 。這一模塊相當于我們人體的五臟六腑，為我們的生存提供源源不絕的動力。它也是如此，通過持續的發送能量，來輔助裝置進行各項相關的動作 。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。

第三，傳感和檢測模塊 。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。

第四，對數據的處理模塊 。根據機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統接收傳感與檢測系統反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。

第五，完成工作的模塊。這一模塊在接收到指令的時候能夠自行的進行各項活動。 機電一體化產品執行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。這一模塊并不是一成不變的，它會因為裝置本身的特點以及工作客體的區別而存在非常有差別的功能。它是整個設備功能的最終完成部分，它的品質的優劣會影響到整個的設備的好壞，所以它是整個設備中最為關鍵的構造。通過上面的敘述，我們得知設備的這幾個模塊在運行的時候是互相融合協作進行的。

結語

通過上面的敘述，我們得知，這項技術是我們的經濟發展到一定程度，帶動科技的前進步伐而出現的產物。在當今這個信息化高度發達的時代里，它必將取代傳統的設備，成為這一時代里發展速度最快，功效最齊全，性能最優秀的設備，最終將會取代其他的設備，為我們的經濟以及社會的進步貢獻積極的力量。它是經濟和社會以及科技前進的一種體現。我們相信它在未來的發展局面也將是非常優秀的 。

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1.2我國的液壓挖掘機中機電一體化技術的應用隨著我國社會的不斷發展以及工程建設的壯大，液壓挖掘機正慢慢向大型化的方向發展，在這樣的背景下，液壓挖掘機的效率和節能效益都迫切地需要提高。在整個大功率挖掘機當中，即使是一點點的節能都能帶來經濟效益上的極大節約，因此，強化液壓挖掘機的電子化與自動化不僅僅是出于對機器的安全性、經濟性以及高效率、高質量的考慮，也是對節能方面的考量。為了減小和發達國家的差距，我國在液壓挖掘機工業當中采用了技術引進的方案，通過對國外先進技術的引進實現在較短的時間內和較少的資金下提升生產技術水平，促進液壓挖掘機技術方面的進步。我國對液壓挖掘機的研究正朝著機-電-液控制系統的方向上轉移，不斷地更新與提高液壓挖掘機的控制方式，使其從最初的機械杠桿控制慢慢轉變成了液壓控制。無線電控制與計算機控制將會是我國液壓挖掘機控制方式的未來發展前景。因此，在研究液壓挖掘機的機電一體化技術時，應當將重點放在其控制系統方面。

2液壓挖掘機機電一體化進程中的兩大分歧

由于機器的技術成本在不斷地減小，促進了液壓挖掘機的電子技術的有效推進，然而機電一體化技術的普及未能及時跟上液壓挖掘機電子技術的發展步伐，使得其出現了一些維護和保養方面的問題，在解決問題的過程中出現了液壓挖掘機機電一體化進程的分歧：一種是以CAT與小松各機型為代表的由微機與液壓系統聯合控制動力裝置方法，如小松PC200-5液壓挖掘機；另外一種是以日立公司近年產品為代表的完全采用電腦來控制動力裝置方法，如日立EX100WD2輪式液壓挖掘機。這兩大分歧代表了液壓挖掘機機電一體化進程中的設計、使用的兩種風格，在實際應用中各有利弊。1）供油系統。日立EX100WD2輪式液壓挖掘機的液壓主泵系統運用的是單泵供油的方法，在降低結構復雜性的同時實現復合操作，對執行元件的工作速度進行控制，并采取壓力補償法來控制流量；小松PC200-5的液壓主泵系統則采用了雙泵雙回路，解決了單泵供油負載不同執行元件的問題，但其主要使用的是液壓控制，機電一體化程度相對較低。2）液壓泵調節。在液壓泵的調節過程當中，PC200-5主要采用的是電液聯合控制，而EX100WD2則采用了全電腦控制，然而現階段的全電腦控制受到環境影響，電子系統易發生故障，并引發整機癱瘓，使工程受到延誤。

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眾所周知，基于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，帶來了機械工業在技術、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系的變化，使工業生產進入了以機電一體化為主要特點的階段。

一、什么是機電一體化

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

二、目前機電一體化技術的基本狀況

回顧機電一體化發展歷史，可以把機電一體化的發展概括為三個階段：20世紀60年代以前為第一階段，即初級階段，在此階段，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能；20世紀70-80年代為第二階段，即興旺發育階段，在此階段，由于計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化發展奠定了技術基礎，大規模超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了物質基礎；20世紀90年代后期為第三階段也稱為高級階段，即機電一體化技術開始向智能化方向邁進的新階段，此為深入發展時期。

中國是從20世紀80年代初開始機電一體化技術的研究和應用，列入“863”計劃中，許多大專院校、研究機構及一些大中型企業做了大量工作，取得一定成果。但與先進國家相比仍有很大差距。

三、機電一體化的優勢方向探討

據科學估測，機電一體化的主要發展方向大致有智能化、網絡化、環保化等幾個方面，這也是機電一體化的技術優勢所在。

（一）關于智能化

這是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的智能化是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

（二）關于網絡化

這是20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

（三）關于微型化

實際上，微型化興起于20世紀80年代末，主要說的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。在西方發達國家稱為微電子機械系統，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，這些產品在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。其瓶頸在于微機械技術。

（四）關于環保化

工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

（五）關于系統化

本文所述之系統化，其表現特征是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。再一個特質是通信功能的大大加強。一般除rs232外，還有rs485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發而研制出來的。

四、結論

根據以上的敘述可以結論，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求和產物。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展前景也將日益獲得人類的關注并為人類創造更大的社會效益與經濟效益。

（作者單位：青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司）

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一、煤礦機電一體化技術的應用分析

1、煤礦安全監控工作體系分析這一工作環節主要是通過引入機電一體化技術提高工作效率，真正的提升安全監督與控制的工作，煤礦安全監控管理工作一體化目標的實現離不開信息化管理技術的應用、計算機技術的應用、機械自動控制系統的應用。筆者結合自身在煤礦企業工作的實踐情況進行分析，由于科學技術的發展煤礦機電一體化技術在企業也得到了相應的推廣，在安全管理中我們通過局域網的網絡平臺對礦井下作業情況進行安全方面的實時監控。除此以外還可以對煤礦的設備使用做到及時的監督與管理，這樣不但提高了煤礦機械設備的使用壽命，還能保證安全生產，從而提高煤礦生產現場安全監控管理水平。2、煤礦運輸提升設備的角度分析這一工作環節主要的工作重點是將帶式運輸的關鍵設備與機電一體化進行結合，這樣的結合能夠滿足長距離、大規模的運輸，有效的提升煤礦企業自動化水平。我們通過計算機的控制系統利用機電一體化的軟啟動模式將運輸設備的慣性載荷處理方法進一步提升。在煤礦工作的現場，設備的工作面中軸承部位經常會出現跑偏及倒轉的問題，這時候我們利用機電一體化的方式做到及時的監控與合理的評估，并結合下一階段煤礦運輸對設備功能的要求進行設備提升，將設備的操作與控制通過機電一體化技術實現自動化發展，提高煤礦企業的工作效率。3、煤礦采煤設備提升的角度分析這一工作環節需要結合有關的實際工作情況進行研究，在采煤設備現場運行的下滑過程中，利用機電一體化技術的應用使設備的制動能效得以發揮，對大傾角煤層下的采煤設備是具有一定價值的。在作業的采煤現在，由于機電一體化技術的干預，有效的提高了采煤設備的安全運行，即使遇到惡劣的采煤環境，設備的運行也能安全。機電一體化技術的應用能夠對采煤過程中各類參數進行調整和優化，提高采煤結構體系，降低體積量水平，鞏固動態屬性，通過計算機技術實現采煤設備運行全程控制。

二、機電一體化技術在煤礦作業中的應用

1、機電一體化技術在提升機中的應用礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備。內裝式提升機在結構上將滾筒和驅動合二為一，簡化了機械結構。全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化。2、機電一體化技術在采煤機中的應用電牽引采煤機的使用，電牽引采煤機與液壓牽引相比具有良好的牽引性，在采煤機前進的時提供牽引力克服阻力移動，在采煤機下滑時進行發電制動。電牽引采煤機可用于大傾角煤層，牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，所以電牽引采煤機可用在大傾角的煤層。電牽引和液壓牽引不同，電牽引采煤機工作可靠，反應靈敏，動態特性好，使用壽命長，發生的故障少，降低了維修工作量。

三、煤礦機電一體化技術的管理分析

當前煤礦機電一體化技術的應用在管理方面有很多問題需要解決，我們需要結合煤礦的實際作業情況，建立適合的應管理方案，從而保證作業現場的管理優質。1、煤礦機電一體化技術管理的問題分析煤礦機電的管理部門的管理作用沒有得到有效的發揮，雖然地方煤礦企業都設置了機電管理部門，但是主要的職能是機電管理與生產。1）機電管理部門的相關人員沒有充分發揮管理作用，只將工作精力放在生產上。一些煤礦企業的領導只看重生產忽視管理的重要性，將機電的管理人員大大的縮減，嚴重的造成機電管理人員缺乏，技術手段落后，對于機電系統的組織建設不及時導致機電管理網絡經常發生中斷的情況，逐漸的淡化機電職能管理作用。2）機電隊伍的整體技術水平低下，聘用技術基礎差、文化較低的人員擔任煤礦機電管理工作，對于煤礦機電管理對于沒有進行系統設備管理理論和企業管理理論的學習就上崗就業，導致機電管理主要是憑經驗進行管理的。很多煤礦企業的機電職工都沒有接受過專業的培訓，以至于理論知識缺乏的同時技術水平也不足，在實際的實踐工作中經常出現違章作業。導致煤礦機電設備故障頻發，甚至出現嚴重的安全事故。3）設備安全設施、保護裝置不全，導致設備的安全隱患較多。提升系統缺少緩沖裝置和托罐裝置，對于電控系統、制動系統缺乏保護措施。井筒裝備出現了嚴重的銹蝕情況。有的礦井為了大力的提高生產，主副井2小時的停產檢修時間都不能得到有效的保證，對于絞車的負荷能力超過實際設計的能力。還有一些電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥根本不能進行定期的檢測和校驗。在井下的電氣設備也不進行定期的試驗，使用非阻燃的電纜、輸送帶，造成井下的電氣設備失爆情況屢見不鮮。井下電氣都沒有使用過流保護、漏電保護等等，這些都是煤礦機電管理部門需要注意的安全隱患。2、煤礦機電管理主要的實施方法1）我們在設計機電管理制度的時候需要結合煤礦工作現場的實際情況，構建完整管理制度與規范，還要根據工作現場機電設備的投入，制定科學的機電工作方案，實現故障及時監測、診斷、預警系統的使用。2）對于煤礦機電管理人員，我們首先要對機電一體化技術的應用的工作人員進行系統的培訓培，管理期間對各種違章行為進行正確及時的處理，還要總結各種機電設備常見故障排查表，對出現機電事故的設備進行追查與跟蹤，定期評估煤礦工作機電一體化技術的應用情況，并制定完善的改進措施。3）制定機電一體化技術及相關設備的綜合管理控制制度，加強煤礦機電技術管理人員的培訓，從而發揮機電一體化技術的真正價值。

四、結語

隨著科學技術的發展，煤礦機電一體化技術是煤礦企業信息化進步的重要支撐，是礦山實現綜合自動化的基礎，機電一體化技術在煤礦工作生產作業中具有相當重要的意義。煤礦機電一體化技術的應用能有效的提升運輸設備的工作效率，針對在煤礦機電一體化技術管理我們需要從多個角度入手，將煤礦機電一體化技術管理工作進行合理的優化，進一步發揮實踐效益。

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1機電一體化的內容與核心技術

1.1機電一體化技術的基本內容系統工程是該技術的主要工作方式，此外，該技術的應用還包含了電子、機械等各個領域的技術，并將這些方面的知識、技術進行了有機結合，從而優化了產品制造和系統間的配置。同時，還促進了產品滿足現實中的需求。就目前而言，使用一體化技術時一定要將與其有關的建設工作做好，特別是各種技術的創新、原理等，以生產出質量更好的新產品，因此，該技術本質上是相關技術整合后的結果。1.2機電一體化的核心技術1.2.1自動控制技術該技術是所有技術中最為復雜的一項，因為該技術涵蓋的面積非常廣，內容五花八門，基于控制理論的知識對一體化系統進行設計，再進行模擬檢測和現場測試。在其能控制的區域中，該技術所包含的內容非常多，主要有自適應、速度、精度定位等控制技術。1.2.2系統技術系統技術指的是一體化中包含的所有組織、概念等的總稱，它是一個基于整體角度的技術，將整體分割成多個互相聯系的功能模塊，從而將其與接口技術統一起來，并進行有效的管理，達到將系統連接起來的目的。1.2.3計算機、信息技術信息技術、計算機技術這兩種技術的結合運用是對信息進行互換、儲存、讀取、運算以及進行相應判斷的過程，該過程包含的內容分極其豐富，主要有專家系統、人工智能、決算等。1.2.4機械技術該技術是實現機電一體化的基本技術，機械技術具有高、新的特點。該項技術應用的關鍵點在于怎樣將其融入到一體化技術中，并利用它自身的特點更新、處理產品，對產品的性能、結構、材料進行改善，進而大大改觀產品的準確度、性能。

2機電一體化技術的發展趨勢

在20世紀90年代后期，很多發達國家引領一體化技術向著智能化方向發展。形成這種趨勢的原因有3個：①通信、光學等技術廣泛應用到了一體化技術中。此外，微細加工這一精密技術也逐漸引進其中，形成了微機電、光機電等一體化的分支技術；②相關人員對一體化這一學科的體系、發展方向進行了深入探討，比如集成方法、建模的設計與分析等；③光纖、神經網絡、人工智能等技術的快速發展，為一體化技術、產業化發展起到了巨大的推動作用。未來機電一體化技術的發展趨勢分為以下5方面。2.1綠色化隨著人們環保意識的逐漸增強、綠色發展概念的普及，機電一體化技術也要向著綠色化方向發展。該技術的綠色發展指的是其應用不會污染環境，可降低材料的使用成本，并能實現回收再利用。比如，通過將廢物產生量、材料使用量、產品設計三者之間的關系進行量化，從而分析一體化產品制造過程是否對環境造成了污染；對一體化產品設計、制造中的每一階段進行改進，爭取通過廢棄材料來加工生產，產品報廢之后還可以回收再利用。2.2模塊化隨著產品精細程度、成熟程度的提高，產品制造過程中的分工會越來越細化，且所有的細化分工應參考一樣的標準。因此，就形成了模塊結構。機電一體化也逐漸向著模塊化的方向發展。比如，研發集實時測距、動態捕捉、圖像采集與校對、數據監測等于一體的電機控制模塊，研發集節能、變頻、減速于一體的電機驅動模塊。在此情況下，便能在產品設計環節直接使用所建立的模塊，大大加快了產品研發的速度。2.3微型化機電一體化向著微型化發展是必然趨勢，這是因為微型化發展可以對微電子、軟件、微機械等技術進行有機融合，并具有使用靈活、消耗能量低、體積小等優點，發展前景良好。2.4系統化系統化的發展趨勢主要體現在2個方面：①逐漸引進多系統、遠程通信的局域網，大幅提升通信能力；②逐漸使用模塊化、開放式的結構，能隨意分割和組合，靈活多變，比如，當前正在對智能機器人進行生物系統化的研發。2.5智能化在當前信息時代的大背景下，控制理論的逐漸應用、傳感系統的快速發展、計算機運行速度的不斷加快均推動著機電一體化技術向著智能化的方向發展。比如，現階段有的機器人能模仿人類的思維或動作，在工業生產、家庭生活中已經被運用。

3機電一體化技術的發展思考

要想推動機電一體化技術的發展，應做好以下5方面的工作。3.1優化發展環境要想優化該技術的發展環境，應確保人們可以正確認識該技術的發展，并引起高度重視，從而為一體化技術的發展創造一個良好的環境，爭取獲得政策、技術上的大力支持。同時，應為研發人員提供充分的保障，調動他們的積極性，爭取為機電一體化的發展作出更多的努力。3.2做好相關管理工作充分發揮相關協會的作用，做好相應的管理工作。在機電一體化進程中，應按照國家的相關規定，并以國家政策為原則來發展，這有利于機電一體化的突破發展。3.3統籌發展在機電一體化的發展中，一定要對各個環節、各個方面進行統籌，促進它們之間的協調發展。所以，應進行深入調查，對一體化技術進行科學的分析和統籌，為一體化技術的整體發展提供可以參考的依據，從而促進一體化技術的發展。3.4擁有自主知識產權該技術應用中的所有裝置設備應有自己的知識產權，以提高一體化產品的供求比例，防止供求關系紊亂。3.5增加產品的通信功能只有確保產品具有通信功能，才能使其更加時適應自動化的需求。

4結束語

隨著科技的不斷發展，機電一體化技術也將更加成熟，大眾視野中的一體化產品也會逐漸增多，其使用會越來越廣泛。在今后的發展中，機電一體化技術將向著智能化、微型化、系統化、模塊化、綠色化的方向發展，它的作用會越來越大，為進一步提高生產效率、推動社會的發展作出更大的貢獻。

參考文獻

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引言

機電一體化技術是在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，同時，將機械裝置和電子設備以及軟件有機結合起來。機電一體化是將機械和微電子技術緊密集合，并融計算機技術、信息技術為一體的新興綜合技術。

煤礦機電一體化技術是礦山綜合自動化的基礎，為煤礦企業信息化提供了重要的科技支撐。為了提升我國煤礦生產的綜合實力，全面提高煤礦企業效率，達到煤礦生產的安全、高效、綠色的目的，必須加大煤礦機電一體化技術在煤礦采、掘、運當中的應用和推廣。

1 煤礦機電一體化技術的發展現狀

從 1970 年我國自行設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局試驗起，我國的機電一體化技術開始萌芽。到上世紀 80 年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的發展，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發展。到了上個世紀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控、故障診斷的研究和支架電液微機技術應用的研究，并研發了大功率電牽引采煤機。而進入21 世紀后，我國煤礦機電一體化技術的研究和應用領域均有重大突破，在煤礦安全生產監控、大型固定設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發展尚有一定差距，并且煤炭工業相對機械、電子、航天、輕紡、

化工、鐵道、冶金等行業起步晚基礎薄弱，在開發水平、應用范圍、投資規模、技術人才和管理水平方面均有較大差距。

2 機電一體化技術在煤礦生產中的應用狀況

2.1 機電一體化技術在煤礦掘進中的應用

煤炭生產過程主要包括“掘進、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統。掘進作為煤礦開采的基礎工作影響著后期煤炭開采及運輸的效率，對于高效礦井有必要將機電一體化技術引入到掘進機械中，實現煤礦巷道的高效率掘進。目前掘進機的電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質安全性開關箱、操作箱、壓扣控制按鈕、照明燈、三相異步電動機等組成的掘進機電氣系統，與液壓系統配合操作可實現整機的各種生產作業。

2.2 在礦井運輸提升產品中的應用

煤炭的輸送方式有礦車式、皮帶式。帶式輸送機相對于礦車運輸具有長距離連續運輸、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等優點，已經在我國煤礦井下運輸中大量使用。目前煤礦主要推廣使用的CST可控軟啟動裝置，是專門為煤礦長距離皮帶運輸機設計的集機、電、液為一體化的啟動裝置，不僅解決了帶式輸送機的大運量、長距離的驅動難題，而且兼具平滑啟動運送大慣性載荷的特點。

礦井提升是將煤炭運送至地面的過程，提升效率及其安全性與煤礦效益密切相關。為了使煤炭效益最大化，礦井采用的專用提升機整合了煤礦電機一體化和自動化技術，其中全數字化交直流提升機在結構上進行了簡化，將滾筒和驅動合為一體，同時具有硬件配置簡單、互相兼容的特點，在各個技術環節均體現了機電一體化技術的應用。

2.3 在采煤機上的應用

我國的電牽引采煤機在消化吸收國外引進采煤機技術的基礎上，進行了相關的科技創新，擁有了許多具有自主只是產權的產品，取得了長足的進步。在我國煤礦綜合機械化采煤工作面，國產采煤機已經占據了主導地位，完全采用國產裝備的高產高效工作面不斷涌現。

機電一體化技術與采煤機的相關技能相結合能使采煤機的牽引、控制性能得到提升，同時能達到更好地發揮采煤機控制阻力的目的。具體表現在一下幾點：第一，在結合機電一體化技術的基礎上，在采煤機運行下滑的過程中，采煤機的制動性能能得到更好的發揮，在煤層是大傾角的情況下，這一優勢更為明顯；第二，在機電一體化技術的控制體系下，通過對各類參數進行優化與調整，能實現對采場的綜合控制，實行有效的實時監測，提高采煤機采煤過程中的安全性；第三，機電一體化技術的應用能提高采煤機作業可靠性，能有效地減少故障的發生，尤其是提高采煤機在煤層賦存條件惡劣條件下的采煤效率；第四，通過對工作面刮板輸送機裝配監控裝置，能夠實現對采煤機整體的監控監測，完全實現自動化控制，大大提高了采煤作業的安全性、可靠性，大幅地提高了采煤效率，給企業的經濟效益帶來了實質性的提高。

2.4 在礦井安全生產監測中的應用

通過礦井的生產監測系統，如在線監控、自動報警及故障自診等，可完成對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態的監控任務，能及時準確地找出故障部位并自動報警。我國監測監控技術應用較晚，20世紀80年代初，我國引進了一批安全監控系統，如：DAN6400等在部分煤礦中應用，并在引進的同時自行研制出KJ2、KJ4等系統并通過了鑒定。同時在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，規定了我國大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。煤礦監測監控系統的應用大大改善了礦井的工作環境和安全狀況，比如，提高了機器的工作效率簡化了設備的維護檢查工作，降低了使用維修費用，延長了設備的使用年限等。實踐證明，安全監測系統為煤礦安全生產和管理起到了重要作用。

3 煤礦機械中機電一體化技術應用的意義

3.1 提高勞動效率

機電一體化在煤礦各個生產環節的應用，不僅改善了設備的使用性能，延長了其使用壽命，更是在很大程度上提高了工人的勞動效率，降低了勞動強度，減少了同一時間段的作業人數，這對于高產高效礦井的實現具有重大意義。

3.2 提高了礦山開采的經濟效益

機電一體化的出現及完善為煤礦帶來了新一輪的改革，一方面取代了以前較為陳舊的設備，大大提高了煤炭開采的效率；其次，機電一體化技術在煤礦中的廣泛應用，在很大程度上減少了人力、物力、財力的投入，使煤礦的總體經濟效益得到大幅度提升，最后，機電一體化技術在煤礦上的逐漸應用推動了煤炭相關產業的進步，進一步的提高了礦山開采的經濟效益。

3.3 保證了煤礦開采較為安全的工作環境

隨著機電一體化技術在煤礦中的廣泛應用，極大地改善了井下的安全狀況，監測監控技術的應用能及時準確地將各個設備、巷道硐室的動態信息完整地呈現出來，如有設備故障或災害事故能做出及時的報警，從而能為相關工作人員提供充足的時間做出準備工作，減少災害的發生或降低事故的波及范圍，為煤礦開采提供一個較為安全的環境。

參考文獻：

[1]孫長春.煤礦機電一體化技術研究進展[J].現代礦業，2009（4）.

[2]米軍學.淺談煤炭機電一體化技術在我國的應用[J].實用科技，2008（5）.

[3]姚桂玲.機電一體化技術在煤礦生產中的應用研究[J].煤炭技術，2011（8）.

篇（11）

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0030-01

一、前言

機電一體化是現代科學發展的必然結果，現代的機械工程離不開機電一體化的技術，機電一體化的技能在工程機械中的使用能是工程的性能有效的發揮。

二、機電一體化的概念

所謂機電一體化，是將機械技術，電子技術，信息技術，控制技術綜合運用于機械中去，使得機械設備運轉效率得以提高，機械設備使用壽命得以延長，由此去實現生產質量和效益的提高。現階段機電一體化在工程機械領域的運用，主要是以電子控制系統的方式來運行的。

三、機電一體化的技術特點

1.應用范圍非常廣泛，而且應用性比較強

在機電一體化技術中，它是以機械作為載體的，來對機電一體化產品進行開發，幾乎不會受到行業的制約。機電一體化技術，它是利用計算機的先進技術，把信息化來作為核心，這個核心就是智能化，從而可以開發以及生產一系列的機電一體化產品，這些產品的性能比較好，功能也比較強。

2.整體達到最優化

從整個系統看出，對新的技術要充分利用，而且在新技術之間能夠互相交叉，就可以讓機電一體化產品的附加值比較高，效率比較高，性能比較高，材料比較節省，能源比較節省，損耗比較低，污染比較低，省時而又省力。

3.綜合性比較強

機電一體化是由多個方面綜合而成的，這些技術組成一個整體，在這個整體中，它們互相促進，又互相制約，共同向前發展。

4.系統化的層次比較

機電一體化是將工業產品以及過程利用各種技術綜合成一個完整的系統，強調各種技術的協同和集成，強調層次化和系統化。無論從單參數、單擊控制到多參數、多級控制，還是從單件單品生產工藝到柔性及自動化生產線，直到整個系統工程設計，機電一體化技術都體現在系統各個層次的開發和應用中。

5.安全性得到了很大的提高

通常來說，機電一體化系統都能夠進行自我保護，可以有效的避免安全事故的發生，以及減少所受到的損害，大大提高安全性。對于某些比較先進的機電一體化的系統，也可以在惡劣以及危險的環境之中，來進行無人操作的自動工作。

6.具有柔性的特點

在機電一體化的系統中，柔性是它的特點之一。依據實際需要的改變，使用機電一體化技術，就能夠不再改裝任何系統，就能夠極其有效的對系統的構造以及生產的過程，依據系統的功能目標以及組織結構目標優化，以智能、調整、修改，因此機電一體化技術是解決多品種、小批量生產的重要途徑。

7.使用時非常簡單

在對機電一體化產品進行操作時，即使對機電一體化不了解的人，也能夠很熟練對機電一體化產品進行操作。在這里，它的優點是顯而易見的，一是功能比較強，二是操作比較簡便，三是人與機器的關系比較容易協調。

8.可靠性比較高，穩定性比較高，壽命比較長

在機電一體化的系統中，基本上是不會出現機械磨損的情況，就是因為這樣，它的壽命大大提高，出故障的效率大大降低，可靠性就會大大增強，以及穩定性就會大大增強。

四、機電一體化技術的主要應用領域

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

（一）總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

（二）開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

（三）WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

（四）大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

（五）能實現多過程、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中去。

（六）系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

（七）以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置

五、機電一體化的發展趨勢

就目前的形勢，來對機電一體化的發展趨勢來進行推測。機電一體化向五個方向發展：其一是智能化方向，其二是柔性化方向，其三是微型化發展，其四是光機電一體化方向，其五是仿生物系統化方向。

機電一體化向智能化方向發展

就目前的機電一體化技術以及機電一體化的產品，來對它的發展趨勢來進行判斷。就機電一體化的技術來說，逐漸脫離了人工，離計算機控制越來越近，可以判定向智能化發展；就機電產品的發展脈絡來說，智能化的程度越來越高，可以判定向智能化發展。

機電一體化向柔性化方向發展

就機電一體化產品的發展方向，來對未來的產品做出推測，在控制以及執行的系統中，有可以滿足需要的“冗余度”，有比較強的“柔性”，這樣就能夠比較有利于更加好地來應付一些突然發生的事件，這樣就可以進行設計，設計成為了“自律分配系統”。在這些系統之中，每個子系統都是彼此獨立進行工作的，每個子系統都是為總系統提供服務的，與此同時，它還具有“自律性”，這樣就可以把不一樣的環境條件作為依據，從而做出不一樣的反應。它的特點就是，每個子系統都可以產生一些自身的信息，而且可以附加一些信息。在這個總的前提之下，擁有的“行動”是完全可以進行改變的。就這樣，一來它可以對系統的柔性進行增加，二來它不會由于某一個子系統明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

機電一體化向微型化方向發展

就目前而言，在半導體元件制作的過程中，使用蝕刻的方法，已經制作出了亞微米級別的機械器件。當這個實驗的結果運用于實際的使用時，至于分辨出機械部分與控制部分之間的差別，這種行為完全沒有意義了。就在那時，機械與電子可以合二為一了，可以把三個部分集合起來，體積就會變得很小，最終可以組合成為自律元件。這三個部分，其一是執行結構，其二是傳感器，其三是CPU。這樣就能夠較好的向微型化發展。

機電一體化向光機電一體化方向發展

通常來說，機電一體化的系統，是由四個部分組成的，其一是傳感系統，其二是能源系統，其三是信息處理系統，其四是機械結構。在發展的過程中，可以把光學的技術引進機電一體化中，要充分利用光學技術自身的特點，就能夠非常成功的改變機電一體化中的系統，其一是傳感系統，其二是能源系統，其三是信息處理系統。

機電一體化向仿生物系統化方向發展

對目前的機電一體化產品以及機電一體化技術進行探析，就可以推測出，機電一體化中的裝置，依賴信息是非常大的，而且經常會在結構方面，在靜態時是不夠穩定的。然而，在動態時，卻顯得非常穩定，就這種狀態而言，是與動物非常相似的。

六、結語

隨著我國科技發展腳步的加快，機電一體化的應用將越來越廣泛，我國機電一體化所應用的領域將越來越廣泛。

參考文獻