時間：2023-06-02 09:02:25
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關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 發(fā)展一體化 人工智能化
1 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀
建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊伍從無到有，在大約l0年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護(hù)技術(shù)隊伍，對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。到9O年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時代。在這方面某電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用。
2繼電保護(hù)的未來發(fā)展
2．1計算機(jī)化
隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。某電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：從8位單CPU 結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問世，不到5年時間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。
某電力自動化研究院一開始就研制了l6化CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。某大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過了多次改進(jìn)和提高。某大學(xué)一開始即研制以l6位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測量一體化微機(jī)裝置，目前已與某電自動化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型汁算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼干精度，因為精度受A／D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，趟過1 6位時在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口.CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線足32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。
電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺PC機(jī)的功能。現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。某大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用sTD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。
2．2 網(wǎng)絡(luò)化
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化。到目前為止，除了差動保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時主要指安全自動裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。
對于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實現(xiàn)保護(hù)裝置的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。對自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現(xiàn)保護(hù)對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息，只有實現(xiàn)保護(hù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點。
對于某些保護(hù)裝置實現(xiàn)計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。一個保護(hù)單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象某電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。
由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。
2．3保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化
在實現(xiàn)繼電保護(hù)的計算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)，是整個電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護(hù)，控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。
目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾。現(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用0TA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA 和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后，一方面用作保護(hù)的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。
2．4智能化
近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；綜合采煤設(shè)備；現(xiàn)狀；應(yīng)用情況；相關(guān)技術(shù)
引言
從80年代開始，西方發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)研究和推廣了機(jī)電一體化在綜合采煤設(shè)備中的使用，這些國家以微電子技術(shù)為前提，以計算機(jī)先進(jìn)技術(shù)為核心，大量運用自動化技術(shù)推動機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤機(jī)械設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，大力發(fā)展了本國的煤炭工業(yè)。此外，這些發(fā)達(dá)國家在設(shè)備運行方面，設(shè)備的全自動化監(jiān)控水平也在逐漸完善。但是就我國目前形勢來看，我國煤炭企業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)和西方發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距。因此，加大對綜合采煤機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化的研究力度有著重要的意義。本文針對我國現(xiàn)階段機(jī)電一體化在綜合采煤設(shè)備中的應(yīng)用情況進(jìn)行研究分析，探討改進(jìn)綜合采煤機(jī)械設(shè)備的相關(guān)技術(shù)，為我國煤炭企業(yè)加大機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中的應(yīng)用提供參考資料。
一、我國綜合采煤設(shè)備機(jī)電一體化的現(xiàn)狀
我國煤炭行業(yè)有一定程度的發(fā)展，尤其是近幾年煤炭的產(chǎn)量出現(xiàn)了大幅度的提高。隨著科技的飛速發(fā)展，國家綜合采煤設(shè)備的技術(shù)水平也得到了提升，國產(chǎn)采煤設(shè)備比重逐年呈高速上漲趨勢。為了進(jìn)一步滿足煤礦行業(yè)的高效高產(chǎn)要求，綜合采煤設(shè)備應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)能夠整體提升采煤設(shè)備的技術(shù)水平、工作效率與易維護(hù)性能。
雖然我國綜合采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)有了一定程度的發(fā)展，但是和國際先進(jìn)煤炭企業(yè)還存在較大的差距。我國國家科研院和廠商合作研制出了交流型電牽引綜合采煤機(jī)，但是其中的電氣關(guān)鍵技術(shù)還是從國外引進(jìn)過來的。此外，重型工作面刮板的運輸設(shè)備等還處于研究狀態(tài)，微機(jī)控制軟啟動系統(tǒng)并不具有綜合采煤設(shè)備工況的故障檢測功能?？傊?，我國綜合采煤設(shè)備機(jī)電一體化還處于起步極端[1]。
二、機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中的應(yīng)用情況
為進(jìn)一步提高煤礦生產(chǎn)的工作效率和安全性，我國一些煤礦企業(yè)不斷對綜合采煤設(shè)備的進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)。采煤機(jī)采用電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)從液壓牽引轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍碗姞恳?，提高了牽引的速度，也克服了液壓部件難以避免的技術(shù)缺點。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，交流變頻型電牽引系統(tǒng)逐漸取代直流型電牽引系統(tǒng)，使得采煤機(jī)采煤速度得到了大大的提升，采煤機(jī)的可靠性和工作效率也得到了提升。此外，隨著微電子技術(shù)和信息科技的發(fā)展和應(yīng)用，采煤機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)得到了改善，提高了綜合采煤設(shè)備的自動化技術(shù)水平。使得綜合采煤設(shè)備具備了：自動管理、監(jiān)控工況、診斷故障、采集和整理數(shù)據(jù)、人機(jī)對話、故障報警等功能。
機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中也得到了廣泛的應(yīng)用，提高了設(shè)備的性能和功效。機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中的應(yīng)用體現(xiàn)在：增強(qiáng)了一些自動化操作的功能與自動化調(diào)節(jié)的功能，使得采煤設(shè)備的可靠性能得到提高。利用自動化診斷和停電措施等先進(jìn)技術(shù)后，改善了綜合采煤設(shè)備的操作性能，具備了不同程度的自動化監(jiān)控功能、自適應(yīng)能力和智能化等；使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡單化。因為交流型機(jī)電利用的是微機(jī)控制，使其具備了直流電機(jī)的調(diào)速功能，還具備了結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、機(jī)械光量小、工作效率高等特征。生產(chǎn)綜合采煤設(shè)備方式朝著柔性化和自動化的方向發(fā)展和改進(jìn)。電子技術(shù)的大量應(yīng)用，使得綜合采煤設(shè)備的檢測盒控制水平得到了提升，提高了自動化的程度、診斷設(shè)備故障的能力和監(jiān)控檢測水平[2]。
三、綜合采煤設(shè)備的改進(jìn)和相關(guān)技術(shù)的探討
（一）綜合采煤設(shè)備的改進(jìn)
綜合采煤設(shè)備具備重型化、強(qiáng)功能化、大功率化、高性能化等特征。而高效高產(chǎn)的綜合采煤設(shè)備技術(shù)將會朝著大功率采煤機(jī)、交流型電牽引、智能化監(jiān)控檢測、強(qiáng)功能化和軟啟動的運輸機(jī)、高操作阻力和電液控制的液壓支架等方面改進(jìn)[3]。
（二）相關(guān)技術(shù)的探討
（1）檢測傳感器
對檢測傳感器的研究包括電流電壓、功率測定、電機(jī)溫度、油液壓力、油液溫度、液位高度、牽引速度、電液閥等主要方面，但是還是存在著不同程度的問題。企業(yè)需要加大對核心部件的研制力度，例如：采煤機(jī)機(jī)身的傾角、擺臂角、牽引速度、牽引力、移動方向、煤礦和巖石的分離等。此外，煤礦企業(yè)需要進(jìn)一步提高設(shè)備傳感器的結(jié)構(gòu)性能、測量的精度與測量可靠性。
（2）監(jiān)控裝置
在研究檢測傳感器的同時，企業(yè)也要加大對綜合采煤設(shè)備的控制性能和維護(hù)能力的研究力度、檢測各種工況參數(shù)的不同，在通過微電子計算機(jī)處理和運算后，需要按照預(yù)設(shè)動作值進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)動作。此外，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時，結(jié)合井下工作的實際情況，依靠光和聲發(fā)出警示信號，顯示故障的具體部位和故障的性質(zhì)，對于這些過程的完成需要利用微機(jī)控制。
利用微機(jī)軟件系統(tǒng)具備運算簡便、靈活性強(qiáng)等特征，且對綜合采煤設(shè)備實行智能化和自動化功率管理。企業(yè)需要進(jìn)一步研究對采煤機(jī)擺臂的自動化調(diào)高控制技術(shù)。
（3）監(jiān)控工況與故障診斷
采用計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)診斷采煤設(shè)備是否存在故障，保障采煤設(shè)備能夠進(jìn)行自動化診斷和自適應(yīng)。對監(jiān)控工況與故障診斷的研究主要包括：綜合采煤設(shè)備的故障診斷裝置、采煤機(jī)的綜合工況監(jiān)控裝置、采煤機(jī)故障診斷系統(tǒng)、刮板運輸設(shè)備的故障診斷等內(nèi)容[4]。
四、結(jié)語
隨著科技的進(jìn)步和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，以微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)為核心，并具備多種傳感設(shè)備的監(jiān)控檢測與故障診斷設(shè)備成了先進(jìn)綜合采煤設(shè)備的特征。企業(yè)要加大機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤中的應(yīng)用力度。
參考文獻(xiàn)：
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[2]王云霞，趙永良.試論機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中的應(yīng)用 [J].黑龍江科技信息，2010，22（09）：112-130.
（新疆焦煤（集團(tuán)）有限公司設(shè)備工程部新疆烏魯木齊830025）
摘要本文從機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中的現(xiàn)狀出發(fā)，簡要探討了機(jī)電一體化對于采煤的重要性，并分析采煤設(shè)備機(jī)電一體化在煤礦中的應(yīng)用和發(fā)展，以期能為所需者提供借鑒。
關(guān)鍵詞 綜合采煤設(shè)備 機(jī)電一體化 應(yīng)用
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對能源的需求越來越旺盛，由此也帶動了采煤設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展。同時，機(jī)電一體化技術(shù)在綜合采煤設(shè)備中有了更為廣泛的運用，其在煤礦生產(chǎn)中的地位也越來越高。采煤設(shè)備作為一種較為專用的機(jī)械，其所使用的環(huán)境較為惡劣，產(chǎn)品自動化技術(shù)要求較高。研究、運用綜合采煤設(shè)備機(jī)電一體化技術(shù)，讓采煤機(jī)電產(chǎn)品具有機(jī)械與電子技術(shù)相結(jié)合的整體優(yōu)勢，進(jìn)而更好地提升煤礦生產(chǎn)安全和生產(chǎn)的效益。
一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體技術(shù)及相應(yīng)的產(chǎn)品是從上世紀(jì)的70 年代末開始在煤礦生產(chǎn)中有了應(yīng)用，80 年代之后，發(fā)達(dá)國家對于采煤設(shè)備的研制、開發(fā)有了長足進(jìn)步，設(shè)備更加的趨向于自動化和大型化，其可靠性和使用壽命都有了更好的提升，體現(xiàn)出機(jī)電一體化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。我國在全國“十二五”期間要實現(xiàn)大型煤礦采掘機(jī)械化程度達(dá)到95％以上，中型煤礦達(dá)到80％以上，小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化程度也達(dá)到40％。
但是，相比較國外的先進(jìn)設(shè)備，我國對于采煤設(shè)備的機(jī)電一體化技術(shù)還處在較為初級的階段。對于近年來的綜采設(shè)備機(jī)電一體化除了引進(jìn)，也進(jìn)行著國產(chǎn)化的嘗試。通過科研院所制造的交流電牽引采煤機(jī)，其中電氣關(guān)鍵部分變頻器由國外引進(jìn)，部分電控設(shè)備采用引進(jìn)技術(shù)。電液控制的液壓支架國內(nèi)均處于試驗階段。重型工作面刮板運輸機(jī)微機(jī)控制的軟啟動系統(tǒng)也處于研制和試驗中，不具備綜采設(shè)備工況監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)。
二、機(jī)電一體化技術(shù)對煤礦生產(chǎn)的重要性
綜合煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，可以讓電子技術(shù)、機(jī)械以及液壓控制技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，從而很好的提升煤礦機(jī)械的各種性能。目前，以微機(jī)或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統(tǒng))在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用已很普及，電子控制技術(shù)已深入到煤礦機(jī)械的許多領(lǐng)域，如提采煤機(jī)的變頻控制系統(tǒng)和提升機(jī)PLC系統(tǒng)操作，煤礦機(jī)械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報警等。
煤礦機(jī)械的性能隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展也有著更高的要求，電子(微機(jī))控制裝置在煤礦機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜、維護(hù)也將更加專業(yè)化。采煤設(shè)備機(jī)電一體化不但涉及煤礦生產(chǎn)安全，而且對煤礦影響巨大。隨著我國進(jìn)口及國產(chǎn)煤礦機(jī)械數(shù)量的逐年增加，應(yīng)用和管理好這些價格昂貴的煤礦機(jī)械，使其發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，將成為煤礦機(jī)電部門的重要使命。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
1.提高員工使用機(jī)電一體化的水平。隨著采煤設(shè)備機(jī)電一體化的不斷發(fā)展，電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中所占的比重越來越大，其功能將會越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來越廣，但其復(fù)雜程度也相應(yīng)提高。在煤礦生產(chǎn)中，采煤設(shè)備的自動化程度，不但影響著生產(chǎn)安全，也影響到供電、排水、通風(fēng)、提升等設(shè)備的安全。煤礦機(jī)械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機(jī)械的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。為了合理有效利用好這些設(shè)備，使其發(fā)揮出較好的效益，必須對使用與維修維護(hù)這些設(shè)備的煤礦工作人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，提高他們的管理、使用和維護(hù)水平。
2.提高采煤設(shè)備的自動化或半自動化程度。煤礦機(jī)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(qiáng)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。如冀中能源黃沙礦2009 年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO 公司合作生產(chǎn)的PM31 型液壓支架電液控制系統(tǒng)，就是微電腦控制，只要在支架操作控制器上輸入程序，支架使會自動連續(xù)動作也可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無人操作。
3.節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。在煤礦生產(chǎn)中使用機(jī)電一體化采煤設(shè)備，隨著自動化程度的提高，降低了人工使用數(shù)量，提高了采煤產(chǎn)量，從而為煤礦生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能降耗，提高了生產(chǎn)效率。如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)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。
4.在線監(jiān)控、自動報警及故障自診。煤礦生產(chǎn)中使用機(jī)電一體化采煤設(shè)備，實現(xiàn)了對煤礦機(jī)械的電動機(jī)、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(jī)器的工作效率，簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機(jī)維修時間，延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用PLC 控制，可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診，還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。
5.其他應(yīng)用。對于不少在國外生產(chǎn)的采煤機(jī)、輸送機(jī)、綜掘機(jī)等都使用了電子(微電腦)控制的自動變速器，其可以很好的依照外負(fù)荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比，進(jìn)而能更好地改變功率，其充分地利用了電動機(jī)功率，更好地提高了能耗經(jīng)濟(jì)性，同時還簡化了操作，讓勞動強(qiáng)度得到降低，提高了設(shè)備的安全性能，提高作業(yè)人員操作的安全性。目前，我國在綜合機(jī)械化采煤機(jī)上采用電子(微電腦)控制，可實現(xiàn)無人操作，使機(jī)械能在危險地帶或人無法接近的地點進(jìn)行作業(yè)，也配備了無線遙控裝置，可遠(yuǎn)程遙控也可微電腦編程控制。
四、結(jié)束語
機(jī)電一體化在煤礦采煤設(shè)備中越來越重要，煤礦企業(yè)應(yīng)提高相關(guān)員工的使用維護(hù)和應(yīng)用水平，加強(qiáng)采煤設(shè)備管理，結(jié)合煤礦生產(chǎn)情況，對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的研究和改良，提升機(jī)電一體化采煤設(shè)備的各種功能，從而實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦綜合效益。
參考文獻(xiàn)
一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
我國從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 機(jī)械制造 應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。
二、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展
在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：
(1).20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。
由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
(2).20世紀(jì)70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的出現(xiàn)，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。
(3).20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。 轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心
四、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面：
1.智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。
2.模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事情
3.網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
4.微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。
5.環(huán)?；?/p>
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化 應(yīng)用 發(fā)展趨勢
一、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
20世紀(jì)60年代以來，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能，刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期，各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)給以很大的關(guān)注。20世紀(jì)90年代后期，機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)。目前，機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。
二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，在這一時期，人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。但當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，C械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)70年代～80年代為第二階段。這一時期，計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，更為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作，雖然取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
（一）智能化趨勢。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。
（二）模塊化趨勢。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。不過這樣可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。
（三）人性化。機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受。
（四）網(wǎng)絡(luò)化趨勢。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，因此機(jī)電一體化產(chǎn)品朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是為大勢所趨。
（五）微型化趨勢。微型化指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微型化產(chǎn)品泛指幾何尺寸不超過1cm的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優(yōu)勢。
（六）綠色化趨勢?？萍嫉陌l(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的問題。綠色產(chǎn)品概念在這種情況下應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求。
（七）帶源化。是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
四、典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展
目前我國是全世界機(jī)床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數(shù)控機(jī)床只占約5%且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達(dá)國家數(shù)控機(jī)床占10%）。近些年來數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)的發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
（1）高速化。由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉(zhuǎn)速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機(jī)床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達(dá)15G；
（2）高精度化。數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右；納米級機(jī)床達(dá)到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已問世。
（3）復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)，如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)絞鏈機(jī)床等。
結(jié)束語：綜上所述， 經(jīng)過20多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱門、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。我國從80年代初對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品開始予以重視，先后在國家科技攻關(guān)計劃、863高科技計劃和國家自然科學(xué)基金中列專項對機(jī)電一體技術(shù)加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)列為“八五”及本世紀(jì)后十年發(fā)展全民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略技術(shù)措施，機(jī)電一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用已取得相當(dāng)進(jìn)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]李建勇.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 機(jī)械系統(tǒng) 設(shè)計
中圖分類號：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0029-01
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是利用計算機(jī)來完成機(jī)械設(shè)計和研究的過程。是對傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的改革和創(chuàng)新，擁有很大的發(fā)展前景。因為機(jī)械系統(tǒng)是一個系統(tǒng)，是由各個機(jī)電部件組成，所以每一個部分都要做到精細(xì)，互相協(xié)調(diào)配合而達(dá)到系統(tǒng)的高效科學(xué)。
1 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)概念
機(jī)電一體化系統(tǒng)是由多個信息處理系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)配合所組成的，所以對信息的處理和反應(yīng)非常之快，因為系統(tǒng)存在多個分支。機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)相比有很大差別，傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)沒有計算機(jī)的控制部分，而機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)就是以計算機(jī)為中心樞紐，組織機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)開發(fā)和運轉(zhuǎn)?，F(xiàn)代的機(jī)電一體化系統(tǒng)就是利用仿生技術(shù)、微電子技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和快速應(yīng)變能力，是現(xiàn)代高科技手段在機(jī)械制造行業(yè)的推廣和應(yīng)用，具有非常大的市場價值。
2 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計原則
2.1 高精度
機(jī)電一體化產(chǎn)品最重要的特點以及設(shè)計的基本原則就是高精度。只有機(jī)電產(chǎn)品的精度符合設(shè)計要求，才能把自身的優(yōu)勢更好的應(yīng)用在生產(chǎn)中。如果機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)不夠精確，會造成機(jī)電產(chǎn)品不合格的情況發(fā)生。機(jī)電一體化產(chǎn)品的零部件尺寸是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸是判斷機(jī)電一體化產(chǎn)品精度是否合格的重要評判標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 智能化
機(jī)電產(chǎn)品的智能化又稱快速反應(yīng)性是機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要特征，它可以自由的應(yīng)對突發(fā)狀況并減少反應(yīng)時間，哪怕是臨時修改設(shè)計內(nèi)容，因為機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)的各個部分是獨立工作的，所以不會因為一個子系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法運行。從系統(tǒng)接收信息指令的那一刻開始，智能化系統(tǒng)就以非常快的速度向機(jī)械的各個部分傳達(dá)并工作。
2.3 穩(wěn)定性好
機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以有效增加其使用壽命和效率，穩(wěn)定性好的產(chǎn)品性能參數(shù)就高，穩(wěn)定性差的產(chǎn)品性能參數(shù)就低，所以保證穩(wěn)定性非常重要。因為一個機(jī)械系統(tǒng)的子系統(tǒng)非常之多，所以要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要降低機(jī)械振動的頻率和摩擦系數(shù)，再三確認(rèn)零部件的尺寸選擇，整體上向著小型化和輕量化的方向發(fā)展。
3 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計步驟
3.1 動力元件的設(shè)計
動力元件傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的重要組成成分，機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)動力元件是由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，為各種機(jī)械傳導(dǎo)部位提供動力和支持。動力元件主要包括發(fā)電機(jī)等可以提供動力的機(jī)電設(shè)備，隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的動力元件將更加智能化和自動化，不需要浪費人力資源。
3.2 傳動元件的設(shè)計
傳動元件在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中起著傳導(dǎo)的作用，它將計算機(jī)的命令信號翻譯成機(jī)器可以讀懂的語言，指導(dǎo)其進(jìn)一步工作。傳動元件包括兩個方面：傳動機(jī)和轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的變換器。傳動機(jī)的精度較高，體積小、重量輕、噪音低，還可以滿足機(jī)械系統(tǒng)的伺服性能，是穩(wěn)定性非常好的傳動元件。
3.3 機(jī)械系統(tǒng)的性能分析
機(jī)械系統(tǒng)的性能分析是動態(tài)特征與靜態(tài)特征的總和，通過建立數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)表達(dá)式來真實反映機(jī)械系統(tǒng)的性能。設(shè)計系統(tǒng)各個部件運動參數(shù)、關(guān)系和結(jié)構(gòu)，確定零件的精確度、材料和結(jié)構(gòu)。選擇其他部件、原件，配置系統(tǒng)阻尼等等都隸屬于機(jī)械系統(tǒng)的性能。這些機(jī)械系統(tǒng)的性能決定著機(jī)械產(chǎn)品的功能質(zhì)量參數(shù)，機(jī)械性能好的產(chǎn)品使用壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量好，靈敏度高、機(jī)械的耐磨損狀況良好，可長期使用。
4 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的改進(jìn)措施
4.1 改良設(shè)計思想
要積極改良機(jī)電一體化的設(shè)計思想，隨著時代的進(jìn)步而不斷進(jìn)步，努力學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，在實現(xiàn)“機(jī)械化”和“電子化”的有機(jī)結(jié)合之后，進(jìn)一步實現(xiàn)自動化，減少人力資源的浪費，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。設(shè)計方案主要是由全部設(shè)計人員進(jìn)行策劃和實施的，所以設(shè)計人員的才能和設(shè)計理念會很大程度上影響機(jī)電一體化的設(shè)計和應(yīng)用。
4.2 加大經(jīng)費投入
真正實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，最基本要做的就是加大經(jīng)費投入，不論是科研經(jīng)費還是后期的維修經(jīng)費都要持續(xù)不斷的供給?？赡軓谋砻嫔蟻砜矗瑢崿F(xiàn)機(jī)電一體化的過程需要龐大的資金和各種各樣先進(jìn)的技術(shù)，但是一旦實現(xiàn)了機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)，所節(jié)省的人力，創(chuàng)造的財富都是無法衡量的。
5 結(jié)語
無論是現(xiàn)在還是將來，機(jī)械自動化都將成為行業(yè)發(fā)展的大趨勢，機(jī)械的智能化將會成為行業(yè)的最終選擇，本研究分析了機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的基本含義、設(shè)計和應(yīng)用的基本原則、系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟等基礎(chǔ)的設(shè)計和應(yīng)用，并且提出了加大經(jīng)費投入和改良設(shè)計思想等措施來提高機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，希望可以為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展建言獻(xiàn)策，為祖國的未來添磚加瓦。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：電動機(jī)閥門 繼電器保護(hù) 機(jī)電一體化技術(shù)總結(jié)
1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨向
機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程
1.數(shù)控機(jī)床的問世，寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁；
2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''帶來勃勃生氣；
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅強(qiáng)基礎(chǔ)；
4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺階.
1.2 機(jī)電一體化發(fā)展趨向
1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
2智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
2、機(jī)電一體化技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
2.1數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床及相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現(xiàn)在：總線式、模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)，即采用多CPU、多主總線的體系結(jié)構(gòu)。 開放性設(shè)計，即硬件體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標(biāo)準(zhǔn)，能最大限度地提高用戶的使用效益。
WOP技術(shù)和智能化。系統(tǒng)能提供面向車間的編程技術(shù)和實現(xiàn)二、三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機(jī)制。
大容量存儲器的應(yīng)用和軟件的模塊化設(shè)計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強(qiáng)了CNC系統(tǒng)的控制功能。
能實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機(jī)床同時完成多個獨立加工任務(wù)或控制多臺和多種機(jī)床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機(jī)械手等控制都集成到系統(tǒng)中去。系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡(luò)功能，加強(qiáng)了系統(tǒng)組合及構(gòu)成復(fù)雜加工系統(tǒng)的能力。以單板、單片機(jī)作為控制機(jī)，加上專用芯片及模板組成結(jié)構(gòu)緊湊的數(shù)控裝置。
2.2計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）
CIMS的實現(xiàn)不是現(xiàn)有各分散系統(tǒng)的簡單組合，而是全局動態(tài)最優(yōu)綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現(xiàn)從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)實驗到生產(chǎn)經(jīng)營管理的有機(jī)結(jié)合。企業(yè)集成度的提高可以使各種生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮。
3 機(jī)電一體化中繼電器保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。
建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運行技術(shù)[1]，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護(hù)技術(shù)隊伍，對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計、制造、運行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
機(jī)電一體化的發(fā)展歷程見證了人類走向了高科技的時代，機(jī)電一體化化的發(fā)展趨勢見證了人類對于高智能化的向往。
4 結(jié)語
機(jī)電一體化不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。在走向高智能化的時代步伐下，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動的廣闊天地。發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。同時，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。
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