淺析機(jī)電一體化技術(shù)在我國的應(yīng)用

張征

摘 要：機(jī)電一體化是在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，將電子技術(shù)與機(jī)械工程相結(jié)合的產(chǎn)物，其可以應(yīng)用在機(jī)械、計算機(jī)、電氣、信息等領(lǐng)域。它推動了各個學(xué)科之間的有效融合，加快了我國工業(yè)發(fā)展的步伐，因此，它廣泛應(yīng)用在我國各行各業(yè)中。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 煤礦企業(yè) 提升機(jī)

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0214-02

機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)是在設(shè)備某一功能上引進(jìn)電子技術(shù)，從而將機(jī)械設(shè)備與微電子技術(shù)充分結(jié)合在一起，經(jīng)專門的軟件對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的控制，并完成某一特定的功能。它已經(jīng)發(fā)展成為一門具有自身獨(dú)立完整的體系的先進(jìn)技術(shù)，并伴隨電子技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化逐漸向智能化發(fā)展。

1 機(jī)電一體化我國的發(fā)展形勢

1.1 智能化

在21世紀(jì)，機(jī)電一體化主要是朝著智能化的方向發(fā)展，這就需要機(jī)電設(shè)備具有一定程度的智能性能，它可以擁有一定的邏輯思維、判斷識別以及自主決策的綜合能力。例如：在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上裝設(shè)電子設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的功能，添加智能機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)庫與智能I/O接口，這將給機(jī)床在生產(chǎn)制造機(jī)械零件的加工、打磨與設(shè)備的維護(hù)等方面帶來很大的便捷。近幾年，伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)一系列較實(shí)用的理論，如灰色理論、模糊控制、小波理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些理論將會對機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 模塊化

雖然國內(nèi)對機(jī)電一體化的生產(chǎn)制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但由于生產(chǎn)機(jī)電一體化的廠家較多，這就造成機(jī)電一體化的類型較多，因此研發(fā)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口、機(jī)械接口、電氣接口已經(jīng)成為未來機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化發(fā)展的主要方向。由于采用機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化可以較快的研發(fā)出具有一定先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品，可以很大程度上擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模，給機(jī)電一體化的發(fā)展創(chuàng)造美好的未來。例如：可以研發(fā)具有變頻調(diào)速、集減速的動力驅(qū)動單元；具有邏輯、判斷、決策等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣在機(jī)電一體化新產(chǎn)品的研發(fā)過程中，可以根據(jù)這些機(jī)電一體化標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元較短時間內(nèi)研發(fā)出新產(chǎn)品。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化

在20世紀(jì)90年代，我國計算機(jī)的發(fā)展較迅速，其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展比較突出。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，一些產(chǎn)品基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展下，逐漸研發(fā)出各種監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程控制設(shè)備的終端就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器網(wǎng)絡(luò)化基于局域網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)場總線逐漸成為現(xiàn)實(shí)，家用電器在家庭網(wǎng)絡(luò)的連接下形成以計算機(jī)為控制中心的集成家用電器系統(tǒng)，這樣就可以確保人們可以在自己的家里，就可以盡情的享受這些高技術(shù)帶來的益處，因此，在未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品需要朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.4 微型化

微型化，主要指機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)該向微觀領(lǐng)域、微型化逐漸邁進(jìn)的趨勢。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，微型化是未來五十年精細(xì)加工技術(shù)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，更是生產(chǎn)效率的決定因素。在近十幾年的發(fā)展中，逐漸出現(xiàn)了各種微型機(jī)電一體化產(chǎn)品，如壓力傳感器、微觸覺傳感器、微膜、微探針等。

1.5 綠色化

在當(dāng)今時期，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)到達(dá)一定的高度，而環(huán)境出現(xiàn)了嚴(yán)重的破損，嚴(yán)重影響國家的持續(xù)發(fā)展，因此，綠色化已經(jīng)成為現(xiàn)如今的熱門話題，也是機(jī)電一體化產(chǎn)品未來發(fā)展的新方向。在綠色產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、制造和銷售過程中，要嚴(yán)格按照可持續(xù)發(fā)展的基本要求，減少對環(huán)境的危害。

1.6 人性化

任何產(chǎn)品均是為人們的生活、生產(chǎn)提供服務(wù)的，機(jī)電一體化產(chǎn)品也不例外，因此未來的機(jī)電一體化產(chǎn)品應(yīng)該朝著人性化的方向發(fā)展，為人類的使用提供更加便捷、舒適的服務(wù)。同時，機(jī)電一體化除了完善的性能外，還需要在產(chǎn)品的外形、色彩等方面與外界環(huán)境保持一致。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中，為我國工業(yè)的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.1 機(jī)電一體化在煤礦行業(yè)中的應(yīng)用

（1）礦井提升機(jī)中的應(yīng)用。

在我國煤礦礦井內(nèi)生產(chǎn)中，提升機(jī)有效的結(jié)合機(jī)電一體化發(fā)展技術(shù)，逐漸發(fā)展成為礦井內(nèi)的具有全智能化、交、直流提升機(jī)等大型設(shè)備，為煤礦企業(yè)的發(fā)展提供了非常的作用。尤其是礦井內(nèi)的內(nèi)裝式提升機(jī)方面，它在結(jié)構(gòu)上逐漸將驅(qū)動、滾筒兩項(xiàng)功能融合為一個整體，很大程度上簡化了提升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其是一種具有研究價值的機(jī)電一體化設(shè)備，它完美的展示了將電子技術(shù)、計算機(jī)、機(jī)械設(shè)備、自動控制技術(shù)等結(jié)合在一體。研究發(fā)現(xiàn)，全數(shù)字提升機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性高、智能化，且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)重復(fù)故障時，還可以進(jìn)行故障的自動檢測、診斷，并做準(zhǔn)確的解決方案，同時設(shè)備還可以完成通信功能；此外，在數(shù)字提升機(jī)的結(jié)構(gòu)方面，它采用數(shù)據(jù)總線方式，很大程度上簡化了繁瑣的電氣安裝過程；配置簡單的設(shè)備硬件，可以相互兼容，減少零備件；可以快速地進(jìn)行提升機(jī)的軟啟動、瞬間改變發(fā)動機(jī)的加速度等。

在我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化直流提升機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個煤礦井下提升機(jī)中。此外，我國還自主研發(fā)生產(chǎn)了第一臺交-交變頻器交流提升機(jī)，其運(yùn)行狀況穩(wěn)定、可靠程度高。由于提升機(jī)與計算機(jī)技術(shù)相互融合成一體，更加完善了提升機(jī)的安全保護(hù)系統(tǒng)，可以利用兩臺計算機(jī)獨(dú)立的完成數(shù)據(jù)的處理、測量、通信等功能，大大保障了提升機(jī)的安全性能。

（2）礦井安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

在礦井內(nèi)的安全監(jiān)測設(shè)備，其是煤礦行業(yè)機(jī)電一體化應(yīng)用的又一方面。我國在研究監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用較其他國家較晚，在20世紀(jì)80年代初，我國的有關(guān)部門成立專門的研究小組對國外煤礦監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，很大程度上促進(jìn)我國監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展。

在90年代，我國的監(jiān)測控制技術(shù)得到較快的發(fā)展，我國自主研發(fā)生產(chǎn)了具有先進(jìn)隨機(jī)數(shù)水平的監(jiān)測系統(tǒng)，例如：KJ90系統(tǒng)K、J95系統(tǒng)等。這些監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是：進(jìn)一步提高礦井內(nèi)監(jiān)測分站的智能化發(fā)展水平；可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；此外，為了確保井下生產(chǎn)的安全性，避免井下出現(xiàn)瓦斯氣體泄漏，在井內(nèi)安裝了瓦斯氣體監(jiān)控裝置，大大提高了礦井內(nèi)的安全生產(chǎn)，提高了我國機(jī)電一體化的發(fā)展水平。

2.2 機(jī)電一體化在電氣遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電氣行業(yè)中，遠(yuǎn)動系統(tǒng)利用機(jī)電一體化模式，采用分層分布式、模塊化開放結(jié)構(gòu)模式，從而保障了變電站遠(yuǎn)動測控功能的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。其主要是原理是遠(yuǎn)動系統(tǒng)的每一個分布子系統(tǒng)都是根據(jù)變電站的一次設(shè)備的某一個間隔單元的特性而專門進(jìn)行設(shè)計，比如：一臺主變、一條線路等，因此該系統(tǒng)的運(yùn)行狀況正常與否僅僅只對本間隔單元的遠(yuǎn)動測繪功能有較大的影響，不會對其它的間隔單元的遠(yuǎn)動功能有任何影響。每一個遠(yuǎn)動的子系統(tǒng)與主機(jī)之間的聯(lián)接，或是與其它子的系統(tǒng)之間的聯(lián)接，都是利用主站內(nèi)部的數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)接的，真正意義上解決了電氣隔離的難題。

例如：某地一個35 kV的變電站遠(yuǎn)動自動化控制系統(tǒng)，主要由分站控層與現(xiàn)地控制層兩層結(jié)構(gòu)共同組成，兩層之間借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互之間的有效聯(lián)接。運(yùn)動自動化控制系統(tǒng)在功能分配方面主要依照將功能盡量下放的基本原則，只要是可以在現(xiàn)地控制層可以實(shí)現(xiàn)的功能，就不再利用通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。即使在完全退出通訊網(wǎng)的狀態(tài)下，就比如傳統(tǒng)的各測控單元分立運(yùn)行的二次監(jiān)控設(shè)備工作原理一樣，然后完成本間隔的顯示、傳輸數(shù)據(jù)、測量，同時在開關(guān)的開啟與關(guān)閉等基本操作，均可以由站內(nèi)保留的簡易手動操作開關(guān)進(jìn)行基本的操作。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

在科學(xué)技術(shù)的帶動下，現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)充分利用電子計算機(jī)技術(shù)，使得我國機(jī)械制造技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。例如計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)、柔性制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)等。采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床在生產(chǎn)制造的機(jī)械零件，其生產(chǎn)速度、精度均得到不同程度的提高，為我國機(jī)械化向更高水平發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，機(jī)電一體化發(fā)展技術(shù)還廣泛應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)、飲料行業(yè)等。

3 結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)為我國工業(yè)的快速發(fā)展注入了新的動力，它是未來工業(yè)發(fā)展的技術(shù)核心，是我國生產(chǎn)力發(fā)展水平的有效保障。因此，我國要加大對機(jī)電一體化的研發(fā)力度，讓它更好的為各行各業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。

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