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前言

科技是社會第一生產(chǎn)力這句話意味著，科技是衡量國家生產(chǎn)能力與機械技術(shù)水平的第一標(biāo)準(zhǔn)。機電技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的一種，在新電工技術(shù)的扶持與幫助下，完成了產(chǎn)業(yè)水平的提升。如今電工新技術(shù)在我們生活當(dāng)中，應(yīng)用范圍越來越廣，受益效果越來越顯著。因而為了使機電一體化得到再一次進步，本文將通過對現(xiàn)階段機電一體化新電工技術(shù)在我國的應(yīng)用進行分析，從而為機電一體化提供更好的生產(chǎn)環(huán)境，提升工作效率。突出機電一體化新電工技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。

1.電工新技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用概括

電工新技術(shù)是指，在傳統(tǒng)電工技術(shù)基礎(chǔ)之上，借助于現(xiàn)代電磁技術(shù)等專業(yè)技術(shù)做創(chuàng)新，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)電工技術(shù)的改良和大規(guī)模推廣。機電一體化所涉及到的技術(shù)種類較多，尤其是物理學(xué)以及生態(tài)學(xué)在機電一體化中所扮演的角色更是重要。電工新技術(shù)作為其中的平衡點，可以有效協(xié)調(diào)不同學(xué)科知識在機電一體化中的應(yīng)用，從而實現(xiàn)各學(xué)科領(lǐng)域能夠完成融合性發(fā)展。具體來看，新興技術(shù)包括以下三種：聚變技術(shù)、磁流體應(yīng)用技術(shù)以及放點應(yīng)用技術(shù)[1]。實際上，自上個世紀(jì)后半段開始，電工新技術(shù)之所以得到發(fā)展，是社會各界對于理論與技術(shù)等方面對此予以了高度的支持。此外，傳統(tǒng)電工技術(shù)直到今日仍舊活躍于社會各行各業(yè)，適應(yīng)著社會的發(fā)展。通過結(jié)合納米技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)工程等方面，完成了現(xiàn)代化技術(shù)的進步。

2.未來新電工技術(shù)的發(fā)展走向

2.1超導(dǎo)電工材料的應(yīng)用及普及

自上個世紀(jì)六十年代起，超導(dǎo)材料便成功的走進了電工領(lǐng)域的視野。隨后，人們有發(fā)現(xiàn)了新型超導(dǎo)體，這種超導(dǎo)體相對傳統(tǒng)超導(dǎo)材料來說，具有更高的臨界溫度，這為超導(dǎo)電工的發(fā)展，提供了更加有利的支持。此后，隨著半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)，電工科學(xué)家又逐漸制造出了如光電元件、電力元件等電子元器件設(shè)備，這為電工技術(shù)發(fā)展，提供了不竭的技術(shù)知識和能源動力。

2.2微型電子技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

在電工領(lǐng)域當(dāng)中，電磁場數(shù)值是近些年的研究熱點。計算機的開發(fā)與應(yīng)用，解決了過去大部分靠人力無法解決的工程精密設(shè)計，及實驗難題。其中CAD制圖工具更是直接推動了電工制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)與電機控制的進步，提升了電力系統(tǒng)的能力和發(fā)展水平，加快了企業(yè)的有效進步效率。作為電工領(lǐng)域的重點，電子技術(shù)在拓寬電能應(yīng)用的同時，為電力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了高額的經(jīng)濟利潤?？梢哉f，新電工技術(shù)的發(fā)展，有微電子技術(shù)應(yīng)用的一半功勞。

3.新電工技術(shù)在機電一體化領(lǐng)域當(dāng)中的實踐應(yīng)用

3.1自動控制

自動控制這項技術(shù)被人們稱之為自20世紀(jì)以來，科學(xué)界最大的發(fā)明進步。這項技術(shù)被人們廣泛地應(yīng)用于生活、社會、生產(chǎn)的不同領(lǐng)域。如，軍事科技、工業(yè)生產(chǎn)、機械設(shè)備制造、航天科學(xué)等。自動控制所突出的最大特點便是，發(fā)展速度極快且應(yīng)用范圍非常廣泛。從理論角度來說，自動控制這項技術(shù)結(jié)合了控制理論應(yīng)用，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)無人控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用。因而這項技術(shù)對于精密度具有極高的要求。針對這項技術(shù)的控制方式劃分，能夠?qū)⑵浞譃閮纱蠓N類。分別為閉環(huán)與開環(huán)。通過對機電設(shè)備多次測量，自動控制這項技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備的偏差值做出非常準(zhǔn)確的判斷，并以此為依據(jù)，采取有效的措施去糾正問題，完成控制。將偏差控制在可控范圍內(nèi)，降低生產(chǎn)損失。這項技術(shù)如今時常被人們用作積分控制與比例控制系統(tǒng)。具有穩(wěn)定、精準(zhǔn)、快捷等特點。隨著社會的進步與發(fā)展，機電產(chǎn)品也必須實現(xiàn)技術(shù)上的進步，才能夠更加符合社會生產(chǎn)需要。其中需要重點關(guān)注的便是全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能夠確保自動控制的精準(zhǔn)度滿足穩(wěn)定的生產(chǎn)要求，且實現(xiàn)精準(zhǔn)度提升，完成自動化的系統(tǒng)調(diào)節(jié)。是實現(xiàn)機電一體化進步的重要途徑。

3.2觸碰屏技術(shù)與可編程控制器

觸碰屏技術(shù)與可編程控制器從上個世紀(jì)六十年代誕生至今，受到機械生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛歡迎。在這項技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，通信技術(shù)與計算機控制技術(shù)時期主要成分?？删幊炭刂破髡缱置嬉馑家粯?，具備控制、技術(shù)以及計時的功能。PC控制端的技術(shù)進步和電子技術(shù)發(fā)展，使得這項技術(shù)得到了性能上的大幅提升。隨著近些年各項技術(shù)的完美結(jié)合，如今的可編程控制器已經(jīng)成為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要設(shè)備。相較于傳統(tǒng)控制設(shè)備來說，通過將計算機的機電控制硬件，改為計算機軟件更符合操作人員的實際使用需求，滿足了現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用優(yōu)點。能夠?qū)崿F(xiàn)多線操作的使用需求，并實現(xiàn)實時控制、任意修改的基本技術(shù)要求。

3.3運動控制卡

運動控制卡借助于電腦控制端，完成對系統(tǒng)設(shè)備的控制作用。其工作原理為，借助于對設(shè)備發(fā)出不同的脈沖頻率，改變電機原有的進程和速度。并利用不同的脈沖數(shù)量，完成電機位置控制需求。主要應(yīng)用于伺服電機和控制步進電機，其脈沖發(fā)出模式分別是脈沖/方向，脈沖/脈沖這兩種[2]。此外，運動控制卡還具備計算機調(diào)控功能。如借助于調(diào)整設(shè)備的運動速度，完成對系統(tǒng)設(shè)備的正常運作管理。此外運動控制卡由于主要運用于機床數(shù)控管理，因而在應(yīng)用過程中，必須提前計算出其具體的運行及輪廓范圍。利用插補方式，完成產(chǎn)品的有效銜接。相信隨著技術(shù)的進步，運動控制卡必然也能夠得到不斷地改進和創(chuàng)新，從而促進機械工業(yè)領(lǐng)域的再次進步。

3.4步進電機技術(shù)應(yīng)用

步進電機的本質(zhì)是，數(shù)字控制電機，這是一種直接靠PCC控制的電機類型。不過需要注意的是，步進電機轉(zhuǎn)向與步數(shù)協(xié)調(diào)是其控制的重點。對X、Y、Z的運動部分必須要采取科學(xué)的方式，完成系統(tǒng)化控制。對電機相線的邏輯關(guān)系要寫出，把進給傳送鏈長度有效的縮短為零，并結(jié)合機電運轉(zhuǎn)情況對脈沖頻率進行有效調(diào)整[3]。這樣，才可以完成對加工零件工序的控制。

4.結(jié)語

社會發(fā)展的基礎(chǔ)便是國家科技水平的進步。從近代史的發(fā)展來看，我國機電一體化設(shè)備的應(yīng)用，對我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的質(zhì)量提升都發(fā)揮了巨大作用。而在此過程中，電工新技術(shù)扮演了助力與推動的角色，發(fā)揮了工業(yè)技術(shù)的巨大優(yōu)勢。筆者認(rèn)為，在電工新技術(shù)的影響下，我國未來的機電一體化技術(shù)必然會朝著更加智能化、自動化的方向發(fā)展。在減少能源排耗的同時，提升生產(chǎn)效率，為人們的幸福度提升做出巨大貢獻。

參考文獻

[1]林慶電工新技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用探微[J].江西建材,2017,(18):195.

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1機電一體化設(shè)備的故障特征分析

因機電一體化設(shè)備集中了諸多類型的技術(shù)，所以，一旦發(fā)生故障也同樣具備一定特性。機電一體化設(shè)備中包含諸多種類的電子元器件與機械零部件，其技術(shù)含量很高，使得診斷與維修工作的難度增加。通過實踐研究可以發(fā)現(xiàn)，機電一體化設(shè)備不同于普通的機械設(shè)備，其故障發(fā)生幾率要比普通機械設(shè)備高八倍[1]。對于機電一體化設(shè)備的故障特征而言，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，由于機電一體化設(shè)備的元器件與機械零件數(shù)量較多，同時，實際運行的速度也很快，這樣一來，元件失效或者是磨損的幾率有所增加。第二，機電一體化設(shè)備自我診斷與檢測的功能十分薄弱，只能夠?qū)唵喂收线M行檢測。第三，難以明確故障所提供的報警信號，僅僅只會將部分故障上報或者是顯示。第四，機電一體化設(shè)備的應(yīng)用范圍不斷擴大，但是故障檢測的技術(shù)工作人員數(shù)量卻不斷減少。上述四種表現(xiàn)都使得故障檢測與維修工作開展的難度不斷增強。

2對機電一體化設(shè)備故障診斷的方法研究

大部分機電一體化設(shè)備都已經(jīng)具備自我診斷的功能，所以，一旦發(fā)生故障，其自診斷系統(tǒng)會及時發(fā)送報警信號，與此同時，故障說明會通過屏幕體現(xiàn)出來。針對機電一體化設(shè)備的故障來說，應(yīng)當(dāng)與診斷手冊相互結(jié)合，深入地查找發(fā)生故障的原因，并采取措施及時排除[2]。但是，針對自診斷系統(tǒng)不涵蓋的故障亦或是不具備該診斷系統(tǒng)的設(shè)備，在排除故障方面需要采用相應(yīng)的方法亦或是人工經(jīng)驗。在對機電一體化設(shè)備故障進行分析的過程中，最重要的就是判斷設(shè)備哪個單元出現(xiàn)問題，進而明確維修的具體方向，并將故障逐個排除。但是，如果始終無從入手，則可以根據(jù)以下程序?qū)ζ溥M行檢修。

2.1機電一體化設(shè)備動力單元的檢查

對動力單元的檢查并不難，具體是在設(shè)備開機以后檢查水、電、氣等多種供應(yīng)性指標(biāo)，其數(shù)值是否與設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合。如果所檢查的數(shù)值處于允許范圍之內(nèi)，那么就說明動力單元基本上不存在問題[3]。但是，如果數(shù)值不滿足要求，可以判斷存在負(fù)載的問題。在調(diào)整以后若始終不能滿足要求，就說明設(shè)備的電源、氣源或者是水源控制系統(tǒng)存在一定的問題。若能夠?qū)ΠY檢查，那么問題就可以在短時間內(nèi)解決。在此基礎(chǔ)上，將負(fù)載斷開以后，如果上述指示數(shù)值恢復(fù)至正常狀態(tài)，那么設(shè)備的問題則是在其他單元中。

2.2機電一體化設(shè)備運動單元的檢查

運動單元的檢查主要是對機械傳動機構(gòu)當(dāng)中的部件安裝位置展開檢查，是否發(fā)生了一定的變化，或者是機械零部件是否存在變形或者是位置移動等問題。與此同時，還需要對油管與水管的泄漏問題進行檢查，另外還有是否存在電機溫度過高或者是皮帶受到損害等多種問題。

2.3機電一體化設(shè)備檢測單元的檢查

在檢查機電一體化設(shè)備檢測單元的過程中，最重要的就是對故障現(xiàn)象和相關(guān)信號進行判斷，隨后，還需要對相對應(yīng)的傳感器位置變化狀況予以相應(yīng)的檢測，是否供電是正常的。除此之外，設(shè)備感應(yīng)能力與信號輸出的電路板同樣也是檢查的主要內(nèi)容[4]。機電一體化設(shè)備傳感器類型有很多，比較典型的就是角度傳感器、電量傳感器與限位傳感器等等。在檢查視覺系統(tǒng)的時候，對識別圖像的顯微鏡、CCD以及照明系統(tǒng)進行檢查，確保其處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

2.4機電一體化設(shè)備中央處理單元的檢查

在對機電一體化設(shè)備中央處理單元進行檢查的過程中，通常會涉及到可疑元器件替換的問題。為此，下文將針對設(shè)備動作異常狀態(tài)下的控制系統(tǒng)檢修方法進行相應(yīng)的闡述。

2.4.1工控機系統(tǒng)

工控機系統(tǒng)需要對采集卡信號的采集與輸入以及輸出狀態(tài)進行優(yōu)先檢查，同時，還應(yīng)當(dāng)對采集卡的質(zhì)量進行相應(yīng)的檢查。與此同時，需要對運動控制卡進行檢查，具體指的就是驅(qū)動波形是否正常。另外，對主板與硬盤軟件問題進行考慮。

2.4.2PLC系統(tǒng)

對I/O與A/O等接口信號的正常性進行檢查，同時，需要重點檢查集成塊是否存在損壞的問題[5]。此外，對PLC內(nèi)部的光耦予以綜合檢查，進而對PLC程序的錯亂情況予以正確地推斷，也可以對設(shè)備的生產(chǎn)廠家提出要求，以遠程形式恢復(fù)原有設(shè)置。

2.4.3單片機系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是由主板與多個單元板所組成的，而不同板之間需使用12C總線亦或是其他的通信方式完成連接。在實際檢修的過程中，應(yīng)充分考慮故障的特點，并找出相對應(yīng)的功能控制板，對單元板和主控板之間的連接狀態(tài)進行檢查。隨后，對于單元板或者是主控制板展開重點地檢查。在整個過程中，需要注意接插件問題，因為很多異常程序指令都是受接插件松動的影響難以傳送到位，最終引發(fā)電磁干擾。

3結(jié)束語

綜上所述，因機電一體化設(shè)備中包含諸多機械零件與電子零部件，導(dǎo)致其發(fā)生故障的幾率也要高于普通的機械設(shè)備。而維修工作人員一定要深入了解機器操作，對其架構(gòu)與運行的時序十分熟悉，在對其運行原理分析的基礎(chǔ)上，在短時間內(nèi)縮小故障的范圍，準(zhǔn)確地定位故障的位置，將故障排除。只有這樣，才能夠確保機電一體化設(shè)備完整且處于正常的運行狀態(tài)，將自身功效充分發(fā)揮出來。對于設(shè)備制造企業(yè)來說，可以通過建立故障數(shù)據(jù)庫進行輔助分析判斷，可以縮短故障判斷的時間，限于篇幅，將另文專題探討。

參考文獻

[1]程夏禹.建筑機電一體化設(shè)備安裝技術(shù)及電動機的調(diào)試探討[J].建材與裝飾，2015（38）：255-256.

[2]樊曉鍵.機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)探討[J].裝飾裝修天地，2015（10）：275.

[3]田國豪.建筑工程機電一體化設(shè)備的安裝技術(shù)及電動機調(diào)試技術(shù)分析[J].時代農(nóng)機，2016（3）：27+29.

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1 機電一體化技術(shù)概述

機電一體化技術(shù)指的是將電子技術(shù)引入設(shè)備的動力、控制和信息處理等功能中，將電子技術(shù)、機械裝置和軟件有機結(jié)合在一起的技術(shù)。具體來說，它融合了6個方面的技術(shù)：

（1）精密機械技術(shù)。

（2）信息處理技術(shù)。

（3）檢測與傳感技術(shù)。

（4）自動控制技術(shù)。

（5）伺服驅(qū)動技術(shù)。

（6）系統(tǒng)總體技術(shù)。

運用了這些技術(shù)的機電一體化設(shè)備往往伴隨著高速、高智能化、高精度的特點。

2 機電一體化設(shè)備故障特性

機電一體化設(shè)備由于采用了以上多種技術(shù)，當(dāng)它們發(fā)生故障時具有一定的特性，此類設(shè)備整合了眾多的電子元器件和機械零部件，其技術(shù)含量高，診斷維修難度較大。根據(jù)相關(guān)研究表明，與一般機械設(shè)備相比，機電一體化設(shè)備發(fā)生故障的概率要大八倍以上；機電一體化設(shè)備故障特征首先表現(xiàn)為因為它們元器件和機械零件多、運動速度快所以更容易出現(xiàn)元件失效和磨損問題；其次它們的自我診斷和檢測功能并不強大，僅僅能夠?qū)z測出一些簡單的故障；再次它們也無法明確的對各種故障提供報警信號，只能夠?qū)⒉糠止收辖o予報警或顯示出來；最后還有現(xiàn)在機電一體化設(shè)備越來越大面積使用而故障檢測專業(yè)技術(shù)人員相對日趨減少。以上種種因素都增加了故障檢測及維修工作的難度。

3 機電一體化設(shè)備故障診斷方法

部分機電一體化設(shè)備具備了自診斷功能，每當(dāng)遇有故障出現(xiàn)，自診斷系統(tǒng)就會將報警信息發(fā)出，并且在屏幕上顯示出故障說明，對這些設(shè)備就可以結(jié)合診斷手冊，對故障發(fā)生原因進行查找，將故障及時排除掉。對于那些自診斷系統(tǒng)不能涵蓋的故障或根本沒有自診斷系統(tǒng)的設(shè)備，那么故障的排除就需要借助于一定的方法和人工經(jīng)驗。下面就來簡要地介紹一下筆者多年工作中積累下來的檢修經(jīng)驗和思路：

無論是什么樣的機電一體化設(shè)備我們都應(yīng)該清晰地將其構(gòu)成分成4個單元，即：A.動力單元（水、電、氣的供應(yīng)），B.運動系統(tǒng)單元（電機及機械傳動機構(gòu)），C.檢測單元（各種傳感器和圖像識別系統(tǒng)等），D.中央處理單元（工控機、PLC、單片機）。

分析故障時首先根據(jù)故障現(xiàn)象來判斷是哪個單元出了問題從而確定主攻方向，逐一排查破解難題，若暫時沒有理出頭緒可按如下步驟檢修：

3.1 檢查動力單元

這一步的檢查相對簡單，主要看正常開機后水、電、氣等供應(yīng)指標(biāo)是否達到設(shè)備要求的數(shù)值，若都在要求范圍內(nèi)則動力單元基本沒問題，若沒達到要求的數(shù)值，可斷開有懷疑的負(fù)載，若仍未達到要求，則可確定是電源、氣源或水源的控制系統(tǒng)出了問題，對癥檢查后問題一般不難解決，若斷開負(fù)載后水、電、氣的指示數(shù)值恢復(fù)到了正常值，則問題出在其它幾個單元。

3.2 檢查運動單元

這里要檢查機械傳動機構(gòu)中部件安裝位置是否變化，機械零部件有否變形、移位、磨損、卡死；氣管、油管、水管有沒有泄漏；電機是否過熱或抱死、皮帶是否損壞或變長，電機的驅(qū)動電路是否正常。

3.3 檢查檢測單元

首先判斷故障現(xiàn)象與哪路信號有關(guān)，然后檢測對應(yīng)的傳感器的位置是否變化，給它們的供電是否正常，進而檢查它們能否正確感應(yīng)并輸出信號到達相應(yīng)的電路板。設(shè)備中的傳感器通常有限位傳感器、角度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電量傳感器、氣體濃度傳感器等類型；對于有視覺系統(tǒng)的首先要檢查完成圖像識別的CCD、顯微鏡、照明系統(tǒng)是否調(diào)整好。

3.4 檢查中央處理單元

在這里經(jīng)常會用到“替換可疑元器件”的方法（只要不涉及到程序的IC也可用此法，涉及到軟件的問題多有知識產(chǎn)權(quán)保護，要向設(shè)備生產(chǎn)廠家購買更換）。下面簡單介紹一下設(shè)備動作不正常時各種控制系統(tǒng)的檢修思路：

（1）對于工控機系統(tǒng)，首先檢查采集卡的信號采集、輸入、輸出信號是否正常，采集卡本身是否有問題。其次檢查運動控制卡（查驅(qū)動波形）是否正常，最后才考慮主板和硬盤上軟件的問題。

（2）對于PLC系統(tǒng)，首先檢查I/O、A/D、D/A口的信號是否正常，I/O、A/D、D/A集成塊是否損壞，進而檢查PLC內(nèi)部光耦是否損壞，最后推斷PLC程序錯亂，可向設(shè)備生產(chǎn)廠家要求遠程恢復(fù)。

（3）對于單片機系統(tǒng)，通常是由一塊主板和按不同功能分成的多塊單元板構(gòu)成，各板之間用I2C總線或其它通信方式連接，檢修時先根據(jù)故障特點找到相應(yīng)的功能控制板，檢查該單元板與主控板間的連接有否問題，最后再重點檢查或代換該單元板或主控制板。

此外值得注意的是接插件的問題，許多動作不正常是程序的指令由于接插件的松動而沒能傳送到位引起，還有就是電磁干擾的影響，強的電磁環(huán)境會使某些傳感器誤動作，還可能改變FLASH中的內(nèi)容引發(fā)設(shè)備動作失常，所以在這些設(shè)備旁邊不可使用電焊機等強干擾機器，若設(shè)備中有高頻電路更需要嚴(yán)格的屏蔽措施，一旦維修時有拆卸時，修完后一定要良好地復(fù)原，養(yǎng)成良好的維修習(xí)慣是委重要的。

4 結(jié)語

綜上所述，由于機電一體化設(shè)備集合了眾多機械零件和電子零部件，所以它們在運行時出現(xiàn)故障的概率自然會大了許多。作為維修人員，就必須了解機器的操作，熟悉機器的架構(gòu)和運行時序，并通過分析其運行原理，用清晰、簡潔的邏輯思維來快速縮小可疑范圍，最終定位到具體的故障部位，進而排除故障，保證設(shè)備的完好率達到一個較高的水平，為企業(yè)創(chuàng)良好的經(jīng)濟效益作出自己的貢獻。

參考文獻

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關(guān)鍵詞: 機電一體化;接口技術(shù);人機接口;機電接口

Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection

中圖分類號:TH16文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01

0引言

機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等各種技術(shù)融合為一體的綜合系統(tǒng),其構(gòu)成要素與子系統(tǒng)之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)各種技術(shù)的復(fù)合過程中,接口技術(shù)很重要,機電接口技術(shù)是解決如何把機電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機地融為一體,從而設(shè)計出最優(yōu)的機電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域,其性能的好壞對整個系統(tǒng)的綜合性能起著決定性作用。

1機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計

在早期的機電一體化系統(tǒng)中,機械部分的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的中心。電能僅用于驅(qū)動,為系統(tǒng)提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu),但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計的主要目標(biāo)。驅(qū)動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯(lián)結(jié)機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計已從“純”機械的設(shè)計延伸到控制領(lǐng)域。計算機、數(shù)字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計師不可或缺的知識基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計已經(jīng)成為表達系統(tǒng)設(shè)計思想和協(xié)調(diào)自動化工作的重要工具。機電一體化技術(shù)是一個不斷發(fā)展和完善的過程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對機電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進伺服驅(qū)動性能和發(fā)展控制算法的要求,而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動既拓展了機械系統(tǒng)的功能、簡化了傳統(tǒng)的機構(gòu),又要求機械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測確保了系統(tǒng)安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進控制理論的實現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計必須綜合考慮的重要內(nèi)容。機電接口技術(shù)作為機電一體化設(shè)計的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來越多的關(guān)注。

2機電接口技術(shù)的內(nèi)涵

機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng),其子系統(tǒng)之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計就是接口的設(shè)計。但現(xiàn)在對于機電接口技術(shù)的研究較少,通過對機電一體化系統(tǒng)進行總結(jié)和歸納,我們提出了機電接口技術(shù)的概念,形成了如下幾點認(rèn)識。

2.1 機電接口技術(shù)的內(nèi)涵機電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù),它研究機電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術(shù)之間的接口問題。研究這門技術(shù)是為了更有效地進行系統(tǒng)中信息能量的交互,融合各種技術(shù),實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計。

2.2 機電一體化系統(tǒng)接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量,并將機電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機電一體化系統(tǒng)之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過程,協(xié)調(diào)和綜合機電一體化組成技術(shù),使各子系統(tǒng)集成并融合為一個整體,實現(xiàn)新的功能。

2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統(tǒng)之間的接口,通過此接口,可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài),控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設(shè)備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅(qū)動系統(tǒng)的接口,為驅(qū)動系統(tǒng)提供相應(yīng)的動力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統(tǒng)到驅(qū)動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對比較復(fù)雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息,按照不同技術(shù)的要求改變信息形式,使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起,形成完整的系統(tǒng)。通常,智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。④機―電接口。執(zhí)行機構(gòu)與驅(qū)動系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)所需的信號,或?qū)?zhí)行機構(gòu)的機械信號轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號。

3機電接口技術(shù)對機電一體化發(fā)展的影響

社會需求推動機電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機械技術(shù)無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機電一體化技術(shù)就成了機械技術(shù)發(fā)展的必然。相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來越復(fù)雜。機電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。而機電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來進行系統(tǒng)研究,并將系統(tǒng)設(shè)計、集成和融合理論應(yīng)用到實際的設(shè)計當(dāng)中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準(zhǔn)確。從機電一體化發(fā)展方向?qū)C電接口技術(shù)的要求來看,機電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然,同時,機電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對機電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進作用。

4結(jié)論

機電一體化系統(tǒng)是機械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識發(fā)展起來的。因此,從機械技術(shù)發(fā)展起來的機電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點是各種技術(shù)在機械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機電接口技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機的結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。機電接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。同時機電接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展,促進機電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。

參考文獻:

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2機電一體化設(shè)備故障特性

機電一體化設(shè)備由于采用了以上多種技術(shù)，當(dāng)它們發(fā)生故障時具有一定的特性，此類設(shè)備整合了眾多的電子元器件和機械零部件，其技術(shù)含量高，診斷維修難度較大。根據(jù)相關(guān)研究表明，與一般機械設(shè)備相比，機電一體化設(shè)備發(fā)生故障的概率要大八倍以上；機電一體化設(shè)備故障特征首先表現(xiàn)為因為它們元器件和機械零件多、運動速度快所以更容易出現(xiàn)元件失效和磨損問題；其次它們的自我診斷和檢測功能并不強大，僅僅能夠?qū)z測出一些簡單的故障；再次它們也無法明確的對各種故障提供報警信號，只能夠?qū)⒉糠止收辖o予報警或顯示出來；最后還有現(xiàn)在機電一體化設(shè)備越來越大面積使用而故障檢測專業(yè)技術(shù)人員相對日趨減少。以上種種因素都增加了故障檢測及維修工作的難度。

3機電一體化設(shè)備故障診斷方法

部分機電一體化設(shè)備具備了自診斷功能，每當(dāng)遇有故障出現(xiàn)，自診斷系統(tǒng)就會將報警信息發(fā)出，并且在屏幕上顯示出故障說明，對這些設(shè)備就可以結(jié)合診斷手冊，對故障發(fā)生原因進行查找，將故障及時排除掉。對于那些自診斷系統(tǒng)不能涵蓋的故障或根本沒有自診斷系統(tǒng)的設(shè)備，那么故障的排除就需要借助于一定的方法和人工經(jīng)驗。下面就來簡要地介紹一下筆者多年工作中積累下來的檢修經(jīng)驗和思路：無論是什么樣的機電一體化設(shè)備我們都應(yīng)該清晰地將其構(gòu)成分成4個單元，即：A．動力單元（水、電、氣的供應(yīng)），B．運動系統(tǒng)單元（電機及機械傳動機構(gòu)），C．檢測單元（各種傳感器和圖像識別系統(tǒng)等），D．中央處理單元（工控機、PLC、單片機）。分析故障時首先根據(jù)故障現(xiàn)象來判斷是哪個單元出了問題從而確定主攻方向，逐一排查破解難題，若暫時沒有理出頭緒可按如下步驟檢修：

3.1檢查動力單元

這一步的檢查相對簡單，主要看正常開機后水、電、氣等供應(yīng)指標(biāo)是否達到設(shè)備要求的數(shù)值，若都在要求范圍內(nèi)則動力單元基本沒問題，若沒達到要求的數(shù)值，可斷開有懷疑的負(fù)載，若仍未達到要求，則可確定是電源、氣源或水源的控制系統(tǒng)出了問題，對癥檢查后問題一般不難解決，若斷開負(fù)載后水、電、氣的指示數(shù)值恢復(fù)到了正常值，則問題出在其它幾個單元。

3.2檢查運動單元

這里要檢查機械傳動機構(gòu)中部件安裝位置是否變化，機械零部件有否變形、移位、磨損、卡死；氣管、油管、水管有沒有泄漏；電機是否過熱或抱死、皮帶是否損壞或變長，電機的驅(qū)動電路是否正常。

3.3檢查檢測單元

首先判斷故障現(xiàn)象與哪路信號有關(guān)，然后檢測對應(yīng)的傳感器的位置是否變化，給它們的供電是否正常，進而檢查它們能否正確感應(yīng)并輸出信號到達相應(yīng)的電路板。設(shè)備中的傳感器通常有限位傳感器、角度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電量傳感器、氣體濃度傳感器等類型；對于有視覺系統(tǒng)的首先要檢查完成圖像識別的CCD、顯微鏡、照明系統(tǒng)是否調(diào)整好。

3.4檢查中央處理單元

在這里經(jīng)常會用到“替換可疑元器件”的方法（只要不涉及到程序的IC也可用此法，涉及到軟件的問題多有知識產(chǎn)權(quán)保護，要向設(shè)備生產(chǎn)廠家購買更換）。下面簡單介紹一下設(shè)備動作不正常時各種控制系統(tǒng)的檢修思路：（1）對于工控機系統(tǒng)，首先檢查采集卡的信號采集、輸入、輸出信號是否正常，采集卡本身是否有問題。其次檢查運動控制卡（查驅(qū)動波形）是否正常，最后才考慮主板和硬盤上軟件的問題。（2）對于PLC系統(tǒng)，首先檢查I/O、A/D、D/A口的信號是否正常，I/O、A/D、D/A集成塊是否損壞，進而檢查PLC內(nèi)部光耦是否損壞，最后推斷PLC程序錯亂，可向設(shè)備生產(chǎn)廠家要求遠程恢復(fù)。（3）對于單片機系統(tǒng)，通常是由一塊主板和按不同功能分成的多塊單元板構(gòu)成，各板之間用I2C總線或其它通信方式連接，檢修時先根據(jù)故障特點找到相應(yīng)的功能控制板，檢查該單元板與主控板間的連接有否問題，最后再重點檢查或代換該單元板或主控制板。此外值得注意的是接插件的問題，許多動作不正常是程序的指令由于接插件的松動而沒能傳送到位引起，還有就是電磁干擾的影響，強的電磁環(huán)境會使某些傳感器誤動作，還可能改變FLASH中的內(nèi)容引發(fā)設(shè)備動作失常，所以在這些設(shè)備旁邊不可使用電焊機等強干擾機器，若設(shè)備中有高頻電路更需要嚴(yán)格的屏蔽措施，一旦維修時有拆卸時，修完后一定要良好地復(fù)原，養(yǎng)成良好的維修習(xí)慣是委重要的。

4結(jié)語

綜上所述，由于機電一體化設(shè)備集合了眾多機械零件和電子零部件，所以它們在運行時出現(xiàn)故障的概率自然會大了許多。作為維修人員，就必須了解機器的操作，熟悉機器的架構(gòu)和運行時序，并通過分析其運行原理，用清晰、簡潔的邏輯思維來快速縮小可疑范圍，最終定位到具體的故障部位，進而排除故障，保證設(shè)備的完好率達到一個較高的水平，為企業(yè)創(chuàng)良好的經(jīng)濟效益作出自己的貢獻。

篇（6）

隨著社會的進步、科學(xué)技術(shù)作為生產(chǎn)力的代表在促進社會進步的同時其自身也得到了突飛猛進的發(fā)展，并且在各科學(xué)技術(shù)之間出現(xiàn)了一種相互融合的趨勢且這種趨勢在持續(xù)加強。機電一體化技術(shù)作為這種科學(xué)技術(shù)之間相融合的一大產(chǎn)物，其作為一種科學(xué)技術(shù)在促進社會進步、經(jīng)濟發(fā)展方面起著重要作用。機電一體化技術(shù)對社會的這種促進作用體現(xiàn)在社會的各個方面，如：工程機械。機電一體化技術(shù)在工程機械的發(fā)展中必將占具舉足輕重的地位，已成為工程機械發(fā)展的核心要素之一。

1 機電一體化概述

機電一體化作為一門獨立的交叉學(xué)科，具有跨學(xué)科性、綜合性性的特點。現(xiàn)代信息時代的到來，尤其是現(xiàn)代計算機技術(shù)的不斷改進和完善，促使機電一體化飛速發(fā)展并且在現(xiàn)實生活中得到前所未有的廣泛應(yīng)用。

2 機電一體化發(fā)展趨勢

隨著各科技術(shù)的不斷發(fā)展、相互融合，以及社會經(jīng)濟發(fā)展對機電一體化提出的必然發(fā)展需求，導(dǎo)致機電一體化在未來的發(fā)展過程中將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：

（1）智能化。人工智作為科技進步的一種體現(xiàn)，代表著一種新的生產(chǎn)力，在問世之初就得到了社會各個方面的關(guān)注?！爸悄芑钡闹饕枋鰧ο笫菣C器設(shè)備的行為，這是 各科學(xué)技術(shù)相互融合的一個必然結(jié)果，即結(jié)合控制理論、計算機科學(xué)、心理學(xué)等新思想，使機器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發(fā)展進程，實現(xiàn)目標(biāo)。

（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機電一體化產(chǎn)品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點是主要體現(xiàn)在：體積小、耗能小、運動靈活。機電一體化技術(shù)的微型化將在社會的各個方面得到應(yīng)用，尤其是精細化的行業(yè)和部門，如：醫(yī)療、軍事、信息等多個方面。

（3）綠色化。社會的持續(xù)發(fā)展給人們帶來巨大改變，在物質(zhì)豐富、生活舒適的同時，資源減少，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染等問題要同時浮現(xiàn)。在保護環(huán)境成為社會發(fā)展的必然前提的社會環(huán)境下，綠色產(chǎn)品的概念應(yīng)運而生。作為綠色產(chǎn)品必需滿足符合環(huán)境保護及人類健康這兩大硬性指標(biāo)，這主要體現(xiàn)在其產(chǎn)品的設(shè)計、產(chǎn)品的制造過程、產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機電一體化這一特殊的對象，其綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的兩大大方面，即在使用的過程中不污染生態(tài)自然環(huán)境，同時能夠回收利用。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，順應(yīng)了時代的發(fā)展要求，將具有廣闊的發(fā)展前景。

（4）模塊化。在現(xiàn)實社會的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)具有標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一接口的一體化產(chǎn)品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產(chǎn)品的各種類具有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，第二，生產(chǎn)機電一體化電子產(chǎn)品的廠家能夠嚴(yán)格按照各種類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)過關(guān)。但是，現(xiàn)實社會中這兩方面的因素不能夠達到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一接口的機電一體化產(chǎn)品單元，成為一項十分復(fù)雜的事情。但研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)接口機電一體化產(chǎn)品單元本身對于機電一體化的發(fā)展是非常重要的事情。

（5）網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活等方面都發(fā)生了重大改變。在全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)都隨著網(wǎng)絡(luò)的全球化納入到全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各企業(yè)之間的競爭也隨著這種進程呈現(xiàn)出全球化的態(tài)勢?？梢院敛豢鋸埖恼f，只要研制出的機電一體化新產(chǎn)品滿足社會需求且質(zhì)量保證，暢銷全球?qū)⒉皇菃栴}。

3 機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)在被引進工程機械這一領(lǐng)域后，其應(yīng)用領(lǐng)域及范圍非常廣泛，這主要源于機電一體化技術(shù)在工程機械領(lǐng)域所產(chǎn)生的以下幾大方面作用：

3.1 監(jiān)督與控制

機電一體化這一技術(shù)被引入到工程機械領(lǐng)域之后，在該領(lǐng)域所發(fā)揮的作用主要是利用電子一體化產(chǎn)品的各種功能如智能化，其所發(fā)揮的作用主要多種多樣，其中監(jiān)督與控制作用是在該領(lǐng)域所發(fā)揮的關(guān)鍵作用之一。監(jiān)督和控制主要是利用了機電一體化的半智能化特點，對工程機械的使用過程及故障的出現(xiàn)進行自動的監(jiān)督和控制，從而減少相關(guān)事故的發(fā)生，提高安全性。這主要體現(xiàn)在以下三大方面：第一、電子監(jiān)控，第二、自動報警、第三、故障自診。

3.2 節(jié)能降耗

沒有將機電一體化引入至工程機械領(lǐng)域時傳統(tǒng)意義上的工程機械領(lǐng)域，存在一個非常突出的問題：功能與功能之間無一定的相關(guān)性、聯(lián)系性，呈現(xiàn)相互杜歷的態(tài)勢，這就致使各功能之間不能進行有機的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而致使設(shè)備的利用效率偏低，生產(chǎn)資源浪費相對比較嚴(yán)重。

3.3 提高作業(yè)精度

產(chǎn)品的作業(yè)精度直接影響著工程的質(zhì)量，對于工程所具有的各種效益必將產(chǎn)生直接的影響。這不僅體現(xiàn)在施工過程中，在簡單的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中同樣如此。一般情況下，機床加工的不良產(chǎn)品的成因主要是人的因素，即人的技術(shù)水平以及操作經(jīng)驗。機電一體化技術(shù)在工程機械中的引用，很大一方面是借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，從而，不僅實現(xiàn)了其自動化、智能化，而且同時減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機械工作的精密程度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 降低勞動強度

目前，工程機械施工操作過程中呈現(xiàn)的自動化或者半自動化這一特點，是對機電一體化技術(shù)引入后的一個必然結(jié)果。這促使在施工過程中，勞動者的勞動強大得到大大降低，同時能夠在同時間段內(nèi)完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。

4 結(jié)語

機電一體化技術(shù)是各種科學(xué)技術(shù)共同發(fā)展、相互融合的產(chǎn)物，是社會進步的一種標(biāo)志、體現(xiàn)。機電一體化技術(shù)在引入至工程機械中的后，所起的作用不僅包括對工程機械的工作過程進行監(jiān)督和控制，從而降低生產(chǎn)過程中的能耗，提高作業(yè)精度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低人員的工作強度，使人力資源得到更好的配置。

參考文獻：

篇（7）

關(guān)鍵詞：

機電一體化；系統(tǒng)；傳感器；檢測技術(shù)；應(yīng)用

傳感器的應(yīng)用能夠清楚的展現(xiàn)對象的狀態(tài)和相關(guān)特征，并且給予待測對象一些關(guān)鍵的信息。傳感技術(shù)能夠起到放大電信號的作用，并且可以對標(biāo)度進行加工處理，將一些物理量變成對其相對應(yīng)的電信號的一種技術(shù)。在機電一體化過程中，為了能夠有效的獲取相關(guān)信息，人們通過引進傳感器和傳感檢測技術(shù)的方式實現(xiàn)信息的獲取目的。

1傳感器類型及傳感器技術(shù)分析

1.1傳感器的類型分析

傳感器是一種能夠感受規(guī)定的被測量信息并且將這種信息通過獨特的方式轉(zhuǎn)換為了輸入信號的電器裝置。這種裝置在機電一體化中的應(yīng)用主要是為了檢測機電一體化系統(tǒng)與作業(yè)環(huán)境的基本狀態(tài)，進而為機電一體化系統(tǒng)的有效運作提供相關(guān)的信息。在整個機電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，測量模塊是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的核心部分，組成測量模塊的除了變換電路之外就是傳感器最為重要。傳感器的輸入數(shù)能夠確定機械結(jié)構(gòu)模塊的整體性能，由此可知，傳感器是整個機電一體化系統(tǒng)之首。它的作用就等同于系統(tǒng)的感受器官，如果缺少傳感器，系統(tǒng)信息處理和控制決策的功能將難以實現(xiàn)。傳感器具有多種類別，按照其測量對象的性質(zhì)不同可以將傳感器分為兩種，其中一種是內(nèi)部信息傳感器，這種傳感器主要用來檢測機電一體化內(nèi)部的狀態(tài)，包括系統(tǒng)內(nèi)部位置的變化、速度的變化、溫度的變化以及異常變化等；另外一種是外部信息傳感器，這種傳感器主要是用來檢測外部環(huán)境的狀態(tài)，外部信息傳感器當(dāng)中有接觸式的觸覺傳感器以及非接觸式的視覺傳感器、超聲測距儀以及激光測距儀。

1.2傳感器技術(shù)分析

在基地那一體化過程中，監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)件就是傳感器，所以說，傳感技術(shù)對于機電一體化系統(tǒng)的運行起到至關(guān)重要的作用。監(jiān)測技術(shù)的主要功能就是對操作的對象進行監(jiān)測，并且對系統(tǒng)運行的環(huán)境以及系統(tǒng)本身的狀況進行監(jiān)測，為確保系統(tǒng)的正常運行，監(jiān)測技術(shù)能夠為系統(tǒng)提供一些關(guān)鍵的信息。傳感技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到機電一體化系統(tǒng)的整體發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品逐漸產(chǎn)生，電子信息呈現(xiàn)爆炸式的狀態(tài)，信息傳播的速度也不斷提升，傳統(tǒng)的信息傳播方式的傳播速度已經(jīng)趕不上時展的腳步，需要對傳感技術(shù)和檢測技術(shù)不斷更新，才能夠滿足時代對信息傳播發(fā)展的要求。

2傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器在機電一體化中主要是廣泛應(yīng)用于自動化產(chǎn)品當(dāng)中，例如，工業(yè)機器人以及汽車自動化控制系統(tǒng)中對傳感器都有應(yīng)用，以下就這兩個方面的應(yīng)用進行介紹。

2.1傳感器與檢測技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用

工業(yè)機器人在工作過程中之所以能夠準(zhǔn)確無誤，是因為機器人身上安裝的傳感器能夠感受其自身的狀態(tài)，同時還能夠感受操作對象以及工作環(huán)境的狀態(tài)，通過內(nèi)部傳感器能夠獲取其自身的位置、位移、速度等信息，通過外部傳感器能夠完成操作對象以及外部環(huán)境的感知，內(nèi)外部傳感裝置同時為機器人提供反饋信息，協(xié)助它順利完成各項工作。此外，機器人的每一個關(guān)節(jié)上都有安裝微動開關(guān)、光電開關(guān)等各種形式的傳感器，這些傳感器能夠幫助機器人進行零位和極限位置的檢測，零位檢測能夠保證機器人的重復(fù)定位精度和軌跡精度，極限位置檢測能夠保護機器人的安全動作。不僅如此，機器人的關(guān)節(jié)上還有安裝位移傳感器，對于機器人的位置移動和位置控制起到很大的作用。機器人的手腕位置以及抓手位置有安裝觸覺傳感器，通過觸覺可以讓機器人準(zhǔn)確的確定對象的位置，通過手抓傳感器就可以使機器人抓住對象物體。

2.2傳感器與檢測技術(shù)在汽車機電一體化中的應(yīng)用

隨著傳感技術(shù)以及一些新型技術(shù)的發(fā)展，將現(xiàn)代汽車工業(yè)推進了一個嶄新的時代。汽車機電一體化的實現(xiàn)由自動化控制系統(tǒng)取代了原有的機械式控制部件，不僅僅是汽車的發(fā)動機上應(yīng)用了自動化控制技術(shù)，汽車身體的其他很多部位也應(yīng)用了檢測和控制技術(shù)。汽車發(fā)動機上使用的傳感器是整個汽車傳感器的核心部分，應(yīng)用了多種類別的傳感器裝置，通過這些傳感器的檢測，能夠向發(fā)動機的電子控制單元提供發(fā)動機的工作狀況信息，方便ECU對發(fā)動機工作狀態(tài)進行精確的控制，對于發(fā)動機動力性能的提升有很大的幫助。汽車的重點控制部位使用了曲軸位置傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器等。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠改善汽車的性能，實現(xiàn)人性化服務(wù)的功能，同時還能夠增強汽車行駛的安全性。例如，現(xiàn)代的汽車都有導(dǎo)航系統(tǒng)，通過汽車導(dǎo)航的開啟就能夠讓駕駛員清楚的知道前方的建筑物以及車輛的狀態(tài)，該系統(tǒng)中不僅僅應(yīng)用了GPRS定位技術(shù)，同時還應(yīng)用了傳感器及檢測技術(shù)，通過傳感器能夠感知到一定距離以外的物質(zhì)運動狀態(tài)，然后給予駕駛?cè)藛T準(zhǔn)確的提示，幫助他們了解車輛行使的軌跡和阻礙物，從而為車輛行使安全提供了更好的保障。

3結(jié)束語

隨著工業(yè)自動化程度越來越高，對自動檢測系統(tǒng)的要求也不斷提升，因此，需要加強對傳感器檢測的分析，研究出一種能夠用于連續(xù)檢測和瞬時檢測的傳感器，促使自動檢測系統(tǒng)向著智能化的方向發(fā)展。除了在工業(yè)系統(tǒng)運行中不斷開發(fā)新型傳感器之外，要需要對已經(jīng)使用的傳感器的性能以及使用范圍不斷擴大，實現(xiàn)傳感器的小型化和集成化發(fā)展，從而提高機電一體化的工作效率，促進機電一體化更加順利的進行運行和操作。為了使機電一體化系統(tǒng)能夠獲取準(zhǔn)確的信息，還需要引進傳感器監(jiān)測技術(shù)，利用其獨特的功能實現(xiàn)信息獲取和傳播的目的。

參考文獻：

[1]劉崢.關(guān)于機電一體化系統(tǒng)中的傳感器與檢測技術(shù)探究[J].信息系統(tǒng)工程,2013(02):71-72.

[2]解觀景.傳感器與檢測技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].中國機械,2014(09):23-24.

篇（8）

關(guān)鍵詞：

機電一體化；汽車行業(yè)；應(yīng)用發(fā)展

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，機電一體化技術(shù)也已經(jīng)成為一門具有單獨體系的新型科學(xué)，其發(fā)展要不斷更新。機電一體化技術(shù)的基本特征大多是相同的，機電一體化系統(tǒng)是其研究的最主要的一方面，由機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)等組成，各技術(shù)融合實現(xiàn)一些特定的功能極大值。

1.機電一體化技術(shù)概述

機電一體化是指將技術(shù)相關(guān)原理在機電一體化系統(tǒng)中充分的應(yīng)用與發(fā)展，在機械產(chǎn)品中的機構(gòu)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(shù)和計算機技術(shù)，并將機損裝置和電子設(shè)備以及計算機軟件等有機結(jié)合起來構(gòu)成的系統(tǒng)總成。高級機電一體化產(chǎn)品使機械產(chǎn)品實現(xiàn)自動化、數(shù)字化和智能化。計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機輔助設(shè)計、輔助制造系統(tǒng)、機器人、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等是目前機電一體化研究和開發(fā)主要方向，實現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)或者產(chǎn)品技術(shù)綜合。機電一體化的重要思想是設(shè)計系統(tǒng)原理與集成綜合技術(shù)。機電一體化作為一門應(yīng)用廣泛的技術(shù)，其具有多方面的特點：1）使用廣泛，機電一體化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，遠遠超出了機械工程范疇，機電一體化產(chǎn)品能夠在不同的領(lǐng)域場合應(yīng)用，符合客戶提出的更強的應(yīng)變需求；2）具有較高的生產(chǎn)能力，大部分機電一體化產(chǎn)品具有自動信息處理與控制能力，可以利用自動控制系統(tǒng)按照設(shè)計的具體要求完成既定的操作，提升生產(chǎn)能力；3）具有極高的安全性，其包括警報、自動化監(jiān)控、自動化診斷、自動化保護等性能，當(dāng)出現(xiàn)故障時，能夠采用自動化保護方法，盡量減少人員與機械設(shè)備發(fā)生事故，提成設(shè)備的安全性能。未來控制智能化、精確化、零延遲化、結(jié)合計算機處理技術(shù)和信號傳輸技術(shù)，將成為機電一體化的發(fā)展趨勢，將新技術(shù)與機電一體化技術(shù)結(jié)合并運用到更多的領(lǐng)域。

2.汽車機電一體化技術(shù)的發(fā)展

機電一體化在汽車行業(yè)應(yīng)用發(fā)展快速，許多的機械控制系統(tǒng)被電子控制系統(tǒng)代替，其發(fā)展主要有三個階段：第一階段是20世紀(jì)60年代到70年代，主要是應(yīng)用電子裝置對部分汽車機械功能進行改善，比如電子控制燃油噴射；第二階段是80年代到90年代，主要是汽車制造設(shè)計上體現(xiàn)機電一體化技術(shù)，進行集成大規(guī)模電路應(yīng)用，并解決了機械部件無法解決的復(fù)雜自動控制問題，對于提升汽車運行過程中的可靠功能發(fā)揮了關(guān)鍵作用；第三階段是90年代中期至今，機電一體化技術(shù)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)達到了成熟發(fā)展，重視整體上機電一體化技術(shù)的設(shè)計，廣泛應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)，使汽車更加自動化、智能化。

3.汽車中機電一體化技術(shù)應(yīng)用

3.1微機控制發(fā)電機體系

發(fā)動機控制單元ECU的核心是通用微處理器或者是為汽車發(fā)動機專門設(shè)計的大規(guī)模集成電路（LSI），從各個傳感器得到的模擬電壓信號和從發(fā)動機輸出軸得到的脈沖信號都有輸入到發(fā)動機控制單元，再通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。將這些數(shù)字信號作為基礎(chǔ)信息，對發(fā)動機控制單元內(nèi)的最佳空氣燃料比、點火時間、排氣再循環(huán)等進行計算，再將這些計算結(jié)果作為驅(qū)動信號輸出，用以空氣與燃料質(zhì)量比。當(dāng)燃料空氣比例增加時，燃料占比較少，不利于點火；相反，當(dāng)燃料空氣比例減少時，氧氣稀薄，導(dǎo)致碳化氫與一氧化碳增加。因此，將氧氣與燃料比控制在合適的比例范圍內(nèi)，才有助于發(fā)動機各項運動狀態(tài)維持在最佳狀態(tài)，保持正常的符合運動。

3.2電子控制的自動變速器

自動變速器的目的是為了降低變速器的功率損耗，提高動力傳遞系統(tǒng)的有效功率，增加了變速裝置的檔數(shù)，使得汽車的行駛速度到達最佳比例，達到省力、省能、舒適安全的特點。各種傳感器監(jiān)測的信息會通過發(fā)動機輸入到電子控制裝置，換擋信息、程序開關(guān)及自動跳合開關(guān)的信息綜合到一起而選擇出滿足行駛條件的最佳檔次信息，系統(tǒng)電子控制裝置是通過自動變起器的監(jiān)測電路進行自檢及失效監(jiān)測，即在行駛前對所有電路進行檢測。汽車啟動后，通過判斷報警燈的狀態(tài)來判斷其系統(tǒng)功能是否正常，若警燈處于熄滅狀態(tài)，說明其功能正常；若警燈處于開著狀態(tài)，則系統(tǒng)存在故障，自動變速器進入非電控程序狀態(tài)。

3.3汽車激光測距雷達系統(tǒng)

汽車激光測距雷達系統(tǒng)重點通過計算機對車間距離的處理器、雷達測距、前后汽車狀況等進行控制。激光單片機與汽車防按控制系統(tǒng)有效結(jié)合，針對倒車減速和正常行駛時檢測汽車前后方距離范圍內(nèi)是否有障礙物體，并且在關(guān)鍵時間組織報警，進一步有效阻止發(fā)生的交通事故。測距激光雷達安裝在汽車各個方向，通過光學(xué)天線發(fā)射光速，如果遇到障礙物后出現(xiàn)了散射的后方信號，同時被光學(xué)天線進行了接收，適時調(diào)節(jié)出方位距離信息。利用中央處理設(shè)備分析持續(xù)輸出的方位距離信息，能夠準(zhǔn)確判斷出物體是否在前面運動，計算出相應(yīng)的汽車間距和速度，并且判斷它能否與本車進行必要的接觸，進一步?jīng)Q定汽車行駛的安全速度。當(dāng)出現(xiàn)危險情況時，系統(tǒng)與警報裝置接觸，發(fā)送警報信號。

3.4汽車制動系統(tǒng)

汽車制動系統(tǒng)最主要的是BBW系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)。BBW系統(tǒng)傳遞的是電流，而不是液壓油與壓縮空氣，由電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號，縮短了制動反映時間，車輪制動模塊、中央電子控制單元ECM和電子踏板模塊等關(guān)鍵部件組成BBW系統(tǒng)。工作模式：駐車制動時需踩下制動踏板，該操作信號將反饋給中央電控單元，然后帶弄機械制動控制單元能啟動電機。皮帶和斜盤式齒輪機帶動電機驅(qū)動絲桿，絲桿旋轉(zhuǎn)運動可以使止推螺母沿著絲桿螺紋向前移動。制動摩擦片通過止推螺母與制動器活塞接觸按壓到制動盤上。相反地，當(dāng)電流超過特定值后，電流被控制電源切斷，解除駐車制動，止推螺母沿著絲桿相反方向自動旋回，制動器活塞釋放壓力，密封圈的復(fù)原而引起制動盤可能的失衡促使制動器活塞回退，制動摩擦片脫離制動盤。ABS系統(tǒng)基本功能是可感知制動輪每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器動力矩的大小，避免出現(xiàn)輪上的抱死現(xiàn)象，有效提升汽車行駛的安全性。人們一般對制動發(fā)生時出現(xiàn)的前輪增重、后輪減重以及后輪抱死更加不利汽車方向控制的特點，研制出了一套能夠限制機動車四輪制動裝置即防抱死裝置ABS系統(tǒng)，同時也是電子控制技術(shù)在汽車領(lǐng)域做出的突出貢獻，可以使汽車很好地應(yīng)對突發(fā)事件，ABS系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

4.結(jié)束語

機電一體化技術(shù)是制造業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，發(fā)展社會生產(chǎn)力的要求，不只是在汽車行業(yè)取得如此大的成就，在其他的各行各業(yè)中都得到了更廣泛的應(yīng)用，為國家?guī)砀蟮慕?jīng)濟效益與社會效益。

參考文獻：

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[2]石美峰.機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考[J].山西焦煤科技,2009,(3).

篇（9）

隨著科技的進步，綜合化采煤設(shè)備也越來越先進了，并且經(jīng)過不斷的組裝和綜合使用，他正在發(fā)揮著越來越重要的作用，進一步加快了中國煤炭開采的速度。這些巨大的優(yōu)勢作用也就使得越來越多的企業(yè)更加重視這種先進的綜合采煤方法的利用，這也就決定了今后中國采煤技術(shù)方向的發(fā)展。并且隨著科技的進步和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代綜合采煤工藝也正在逐步的發(fā)展進步之中，變得越來越先進，越來越實用，越來越受到人們的親睞。

一、煤礦機電一體化的現(xiàn)狀

中國的機電一體化起步是比較晚的，這和中國進入工業(yè)時代和計算機時代比較落后有直接關(guān)系，這也就導(dǎo)致了煤礦開采技術(shù)的落后。機電一體化的興起主要是在建國初期，那時電子科技有了初步的發(fā)展，人們嘗試著把電子技術(shù)和原有的機械水平相結(jié)合，用以提高原有的機械水平，事實證明這種做法也起到了良好的效果，不僅刺激了機械行業(yè)的發(fā)展也進一步提高了電子技術(shù)的發(fā)展，從而促使我們進入了計算機時代；而自從20世紀(jì)70、80年代起我們普遍進入計算機時代開始，機電一體化的進程和程度更加深了，在各個方面均取得了明顯的突破，因為計算機技術(shù)我認(rèn)為是對機電一體化最重要的一部分，他在機電一體化各個方面的應(yīng)用都具有很好的作用，也就在更大程度上促進了機電一體化的發(fā)展，使得機電一體化的發(fā)展進入了蓬勃發(fā)展時期；而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電一體化更加具有了時代感和先進性，尤其是進入本世紀(jì)以來，各種智能技術(shù)的開發(fā)與利用對于機電一體化來說簡直起到了天翻地覆的作用，他在全方位提高了機電一體化的水準(zhǔn)，并且有效地結(jié)合了計算機技術(shù)的利用，使得計算機技術(shù)的應(yīng)用更加全面，更加全方位和有效[1]。

雖然中國在機電一體化的進程方面和西方發(fā)達國家差不多，但在具體的技術(shù)和應(yīng)用上卻還是存在著很大的差距，不僅僅在整體的技術(shù)水平和利用范圍上存在著明顯差距，就算在具體的機械設(shè)備上也存在著明顯的落后趨勢，舉例來說，國外現(xiàn)在最流行的一種SL500系列采煤機的各種數(shù)據(jù)在中國就造不出來，就拿它的總功率來說，1 965 kW的裝機總功率就讓中國的技術(shù)望其項背，并且在交流變頻開采技術(shù)等方面也存在著明顯的差距，最大的差距是存在于自動化技術(shù)上，因為智能的自動化技術(shù)是新興起的一種技術(shù)，這種技術(shù)在中國還沒有流行的很廣泛，因此也就存在著很大的差距。

雖然就中國目前來說，煤礦機電一體化還存在著很明顯的不足也與西方國家存在明顯的差距，但任然取得了很明顯的進步，這在很多方面都得到了體現(xiàn)：MGD150NW采煤機的應(yīng)用是最明顯的一個標(biāo)志，它不僅大大提高了產(chǎn)量，還增加了安全性；綜合液壓支架的使用不僅僅大量減輕了重力的壓力，也提高了人身設(shè)備安全；鋼絲繩損耗定量檢測系統(tǒng)，這一系統(tǒng)就充分利用了計算機的作用，精確的計算了鋼絲繩的損耗程度，使安全隱患消失于無形；此外，還有很多其他技術(shù)的利用也充分體現(xiàn)了中國煤礦機電一體化的進程，例如提升機交流電控系統(tǒng)、LC煤礦提升機綜合后備保護裝置、ZDC30/30煤礦用斜巷防跑車擋車裝置等。

二、機電一體化技術(shù)在煤礦行業(yè)的優(yōu)勢

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。

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。

三、機電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用

1、 機電一體化技術(shù)在提升機中的使用

礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設(shè)備，全數(shù)字化交直流提升機。尤其是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一體，機械結(jié)構(gòu)大大簡化，充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容?！熬盼濉逼陂g，國產(chǎn)數(shù)字化直流提升機已成為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)字化提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構(gòu)成的計算機系統(tǒng)，其性能先進、操作簡便、準(zhǔn)確可靠。

2、機電一體化技術(shù)在采煤機中的使用

電牽引采煤機是機電一體化技術(shù)在采煤機的一個典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有一下特點：①良好的牽引特性：可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發(fā)電制動，向電網(wǎng)反饋電能。②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，因為它的設(shè)計制動力矩為電動機額定轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。③運行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨a損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。④反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好：電控系統(tǒng)能及時調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機超載運行。⑤結(jié)構(gòu)簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%-70%左右。

3、機電一體化技術(shù)在帶式輸送機中的使用

帶式輸送機由于長距離連續(xù)輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現(xiàn)自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運輸設(shè)備。因此，成為近幾年來機電一體化技術(shù)的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為平滑起動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設(shè)計的軟驅(qū)動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅(qū)動。由于尚未解決動態(tài)分析和在線監(jiān)控技術(shù)以及啟動延遲技術(shù)，我國帶式輸送機的中間驅(qū)動點不能不知過多，一般為3點驅(qū)動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。

4、礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩(wěn)定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關(guān)鍵技術(shù)也實施多次再設(shè)計改進措施，但仍然沒有得到預(yù)期的效果，因此這些在實際現(xiàn)場應(yīng)用率不是很高。在國外，由于計算機網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。

四、結(jié)語

機電一體化在煤礦開采中的巨大優(yōu)良作用不言自明，而在這方面中國和世界其他國家還存在著明顯的差距，如何彌補這一差距，增強中國在煤炭開采行業(yè)的競爭力，這就需要我們朝著積極健康的方向發(fā)展，只有這樣，我們才能盡量彌補差距，加快發(fā)展進度。

篇（10）

中圖分類號： TH-39 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

1機電一體化的發(fā)展

機電一體化在20世紀(jì)70年代是初始研究探索的時期，此階段研究者通過嘗試各種科學(xué)試驗來提高機電器械的運作效率和質(zhì)量。尤其在第二次世界大戰(zhàn)時期，戰(zhàn)爭促進了電子技術(shù)與機械的相互滲透融合，當(dāng)時目的是為了戰(zhàn)爭服務(wù)，而戰(zhàn)爭結(jié)束后技術(shù)優(yōu)勢和特點逐漸轉(zhuǎn)為為民眾服務(wù)。加快了使用地區(qū)人民生產(chǎn)生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術(shù)發(fā)展的初級階段，性能和質(zhì)量并不是特別完善，而適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外在環(huán)境條件尚不充分，因此其進一步發(fā)展受到局限。后來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制、傳播技術(shù)的推廣帶來微型計算機和集成電路等技術(shù)的使用等成為了電子技術(shù)和機械技術(shù)相融合的前提性條件甚至決定性條件，對促進機電一體化事業(yè)功不可沒。90年代以后，機電一體化的發(fā)展出現(xiàn)新的進程，有一下兩點：第一，學(xué)術(shù)界同仁始進一步關(guān)注機電一體化進程的研究，由此擴展出新的相關(guān)學(xué)科和研究重點，如出現(xiàn)了光機電一體化以及微機電一體化等等;第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖技術(shù)等新的研究對象興起后為機電一體化技術(shù)的推廣傳播提供了技術(shù)等方面的支持。

2 機電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

目前機電一體化技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域即數(shù)控機床和自動機與自動生產(chǎn)線這兩方面。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，在功能、操作、結(jié)構(gòu)和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)有：機電一體化采用開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊為符合接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)具有兼容性、層次性，能最大限度地提高用戶的收益；機電一體化能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即同一臺機床能同時控制或獨立加工多種機床的和多臺機床的能力；機電一體化的應(yīng)用最終可以將物料搬運、機械手等控制、刀具破損檢測都集成到系統(tǒng)中去；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；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。當(dāng)前機電一體化技術(shù)應(yīng)用的又一具體體現(xiàn)主要為在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動化設(shè)備、自動機械及自動生產(chǎn)線等。如：郵政信函自動分撿處理生產(chǎn)線；各種印刷包裝、高速香煙、易拉罐生產(chǎn)線等；這些自動機或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用了傳感技術(shù)與現(xiàn)代電子技術(shù)。近十年來，我國技術(shù)水平迅猛增長，已超過了發(fā)達國家的水平。

3 機電一體化中的電機控制與保護

電機控制與保護針對的是機電相關(guān)設(shè)施的維護和保養(yǎng)。它是機電事業(yè)強大的后盾和不能忽略的組成部分，它的開發(fā)使用是時展的需要也是各國政府大力提倡和推進的一項措施。它的節(jié)省能耗的優(yōu)點使其在各個領(lǐng)域都能發(fā)揮作用，并成為經(jīng)濟發(fā)展必須考慮必須重視的重要環(huán)節(jié)，對它的倡導(dǎo)和規(guī)劃符合國情和民生需要，也是我國事業(yè)國際化的一項推進因素。

3.1 電機控制保護裝置存在的缺陷

其實現(xiàn)階段在電機控制保護裝置中，各種非期待的狀況都有待處理。比如井下電機控制保護設(shè)備中，鼠籠式異步電機的故障率就比較高，占整個電機設(shè)備總故障率的一半以上，所以對于井下電機控制而言，可靠的控制保護裝置是保證礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。通常電機保護裝置的原理不外電磁原理或者電熱原理，比如通過熔斷器進行短路保護，或者用熱繼電器進行過載保護等，都是這應(yīng)用這些原理的典型技術(shù)。隨著機械自動化程度漸漸顯現(xiàn)出來，電機設(shè)備的運動使用率高，人工的負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)嫁于機械設(shè)備，而由于啟動時間，電壓，設(shè)備開機狀態(tài)等影響下機器的損壞率，壽命變短等問題逐漸凸顯出來。電機設(shè)備研究人員希望通過長期的調(diào)查和試驗找到保護電機保護技術(shù)前景何在，得到以下結(jié)論：第一，設(shè)計之初便要考慮日后的維護保護工作，提前做好計劃安排，從頭到尾進行統(tǒng)籌規(guī)劃。第二，拓展設(shè)備養(yǎng)護問題胡思路，創(chuàng)新保護裝置，使其發(fā)展規(guī)模發(fā)展思路更加多樣。第三，轉(zhuǎn)變管理觀察方式方法，在設(shè)備運行過程中根據(jù)實際情況一切以更好更快為目標(biāo)，及時將出現(xiàn)的問題處理完，在此，數(shù)字化的監(jiān)管模式因為其高速和全面是目前發(fā)展的主要方向。

3.2電機保護控制裝置發(fā)展趨勢及前景

電機控制保護現(xiàn)狀是缺乏思路創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進該事業(yè)的進一步發(fā)展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破進展提供依據(jù)。新技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)（例如在線監(jiān)測保護控制裝置的應(yīng)用等）也是電機控制保護裝置的一個重要方面。利用新的技術(shù)產(chǎn)品（例如高頻電磁波、位移、振動、紅線、機械、電、熱、光、聲等）和理論對電機的運行進行實時監(jiān)測，然后根據(jù)各種裝置輸出的信息通過計算機進行判斷，把反射的數(shù)據(jù)進行分類，通過科學(xué)的分析和比對確定故障類型和嚴(yán)重程度，最后再采取相應(yīng)的補救措施等，這樣不僅能實現(xiàn)以上各種電機保護控制功能，更重要的是能在故障之前發(fā)出預(yù)警，達到提前防止故障發(fā)生，防患于未然。電機控制與保護裝置還有一項很重要的發(fā)展前景就是積極配套出廠電機保護控制裝置，根據(jù)國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)水平發(fā)現(xiàn)自己的不足和缺陷，并根據(jù)我國現(xiàn)實狀況具體設(shè)計規(guī)劃，力求適應(yīng)中國國情。國外一些國家在電機產(chǎn)出后營銷階段會相應(yīng)贈送或追加配套輔助設(shè)施，這種做法對于短期可能會產(chǎn)生效益低下等印象，但長遠說來使購買者得到真正實惠，保證機械運轉(zhuǎn)效率和質(zhì)量，提高機械使用壽命，降低資源浪費，我國在這方面明顯做得不夠，致使整個行業(yè)發(fā)展過慢。所以說我國在這一方面應(yīng)該像國外積極學(xué)習(xí)，發(fā)展配套運行機制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當(dāng)引起機器損毀，耐用率低下而花費高昂，一方面使出產(chǎn)者的口碑提高和產(chǎn)品進一步推廣全國乃至世界打下基礎(chǔ)。所以說電機與其保護設(shè)備的配套不但能夠促進彼此的使用效果，拓寬了電機事業(yè)長遠發(fā)展的道路，對整個機電事業(yè)的科學(xué)化、人文化、世界化都是一個不小的促進。

參考文獻

[1]王濤.論機電一體化與我國的經(jīng)濟發(fā)展[J].中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010(15).

篇（11）

機電一體化是介于機械與電子自動化兩個學(xué)科間的一門技術(shù)，它綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、機械設(shè)計理論技術(shù)、自動化電子、控制計算、接口技術(shù)等，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。由于機電一體化技術(shù)涵蓋領(lǐng)域多，應(yīng)用廣泛，與實際結(jié)合性強，給學(xué)校的機電一體化專業(yè)教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。在我國的中職機電一體化專業(yè)教學(xué)中，基本上是沿用傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法。長期以來，機電一體化課程中將整個系統(tǒng)的理論知識體系作為核心，這種模式能夠有效地促進學(xué)生理解技術(shù)的內(nèi)涵，更容易地掌握實際技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的機電一體化專業(yè)教學(xué)缺乏理論與實踐的結(jié)合指導(dǎo)，學(xué)生不能在課堂掌握生產(chǎn)線所需的基本技能。因此，針對中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式的探討，可以提出更多有利于學(xué)生技術(shù)成長的問題，改進當(dāng)前的教學(xué)模式。

一、中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式及特點

中職機電一體化專業(yè)教學(xué)體系主要采用必修課、限選課、選修課的課程結(jié)構(gòu)，并設(shè)定培養(yǎng)方針，即“一個主題，一條主線，四個層次”，主題為通過機電一體化課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題，解決問題的能力，主線為結(jié)合實際企業(yè)需求和工程實際經(jīng)驗，進行專業(yè)性的培訓(xùn)和教學(xué)，四個層次為專業(yè)認(rèn)知、基本技能操作訓(xùn)練、專項技能訓(xùn)練、綜合技術(shù)應(yīng)用能力。中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式是基于培養(yǎng)方針，采取課堂教學(xué)和實習(xí)實踐相結(jié)合的基本方式。

中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式的特點如下：①機電一體化知識是一門較新的學(xué)科，教學(xué)所講授內(nèi)容新穎，學(xué)生有較為積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。機電一體化是將機械知識與自動化電子知識相融合，學(xué)生對于該類知識具有良好的興趣。中職學(xué)生雖然初中知識基礎(chǔ)掌握不牢，但這門學(xué)科可以取得積極的學(xué)習(xí)興趣。②與實際工程結(jié)合比較近，課程必須將學(xué)生所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合。機電一體化課程需要進行大量的實驗、實際操作才能掌握，對于中職學(xué)生，培養(yǎng)動手能力也是主要的培養(yǎng)內(nèi)容。③知識面廣闊，需要掌握的知識面廣。學(xué)生必須立足于各類知識的綜合，不能只針對機電一體化進行專門學(xué)習(xí)。教學(xué)過程中，需要對其他所缺的知識進行拓展，例如控制工程技術(shù)、機械原理基本知識、自動化知識等。

二、中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式的改進措施

針對我國中職機電一體化專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀及傳統(tǒng)教學(xué)模式特點，先立足于學(xué)生發(fā)展，從教學(xué)的根本模式出發(fā)探索新的改進措施，努力完善中職機電一體化專業(yè)教學(xué)方法，提高教學(xué)水平。

主要的改進措施如下：①完善教學(xué)硬件設(shè)備，為中職機電一體化專業(yè)教學(xué)提供良好的教學(xué)工具。同時，結(jié)合所具備的教學(xué)硬件設(shè)備制定相應(yīng)的教學(xué)方法，保證設(shè)備能夠充分為學(xué)生學(xué)習(xí)提供幫助，促進教學(xué)水平的提高。②對于教學(xué)課程內(nèi)容形成體系，重新編排教學(xué)的內(nèi)容和順序。理論課程必須根據(jù)學(xué)生的實際需求和學(xué)習(xí)能力，制定相應(yīng)的策略方法。理論課程的安排應(yīng)遵守由易到難，循環(huán)漸進的原則，并在實際教學(xué)中做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而確保學(xué)生不僅能夠掌握所學(xué)知識，而且能夠?qū)C電一體化課程產(chǎn)生興趣。理論知識要涵括學(xué)生以后從事工作所需的基本知識，即使不能深入講解具體原理，也應(yīng)多增設(shè)教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)體系，以達到教學(xué)面較全的要求。③教學(xué)實踐注重實用性和普遍性。中職機電一體化不能像其他基礎(chǔ)課程采取單純課堂教學(xué)，還要根據(jù)課程的要求增設(shè)實踐和實習(xí)課程。由于中職學(xué)生最終要走向工廠一線操作，所進行的實踐課程尤為重要。所開設(shè)的課程能夠幫助學(xué)生快速熟悉今后所從事的工作，能夠符合當(dāng)前工廠實際制造的基本要求。例如，實踐課程中應(yīng)增設(shè)讓學(xué)生能夠親手操作的項目，學(xué)生能夠在課程中切實提高自己的動手能力，并能利用機電一體化知識分析問題。此外，學(xué)校應(yīng)積極與相關(guān)工廠簽訂實習(xí)基地協(xié)議，方便學(xué)生能夠到生產(chǎn)一線鍛煉。④努力提高機電一體化教學(xué)的教師水平，多引進具有豐富實踐經(jīng)驗和理論知識的工廠老員工，并聘請大學(xué)優(yōu)秀教師擔(dān)任兼職教師，為學(xué)生提供良好的教學(xué)環(huán)境。并且，中職學(xué)校應(yīng)注重教師教學(xué)理念，保證每一位教師不僅教授課程基本知識，而且能多向?qū)W生提供社會生產(chǎn)中的實例，增加學(xué)生見聞，拓寬學(xué)生的眼界。⑤改革機電一體化知識考核方式。傳統(tǒng)的中職機電一體化課程采取期末考試，由于試卷涵蓋知識面相對較少，該方式不能起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)的目的。因此，教師應(yīng)根據(jù)所教授的知識進行隨堂測試，并開設(shè)專門的實驗考試課，促使學(xué)生能夠積極學(xué)習(xí)機電一體化知識。

總結(jié)：隨著我國工業(yè)進程的不斷深化，機電一體化人才將成為重點需求人才。針對社會發(fā)展的需求，中職機電一體化專業(yè)教學(xué)模式應(yīng)作出逐步調(diào)整，與工廠發(fā)展相結(jié)合，保證教授給學(xué)生的知識能夠在工作中獲得應(yīng)用。

參考文獻：

[1]楊梅梅.機電專業(yè)實踐性教學(xué)模式的探討[J].黑龍江科技信息，2010（32）.