机电一体化应用模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机电一体化应用，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

机电一体化就是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机的结合，并应用到实际中去的综合技术。随着科学技术的飞速发展，现代化的自动生产设备可以说都是机电一体化的设备。

机电一体化也称为机械电子学，是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，即Mechatronics。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被世界各国所承认和应用。随着电子技术和信息技术的迅猛发展，机电一体化技术也获得了高速发展，并对现代工业的生产产生了重要影响。

1 机电一体化的含义

在人类漫长的发展历史中，有一种“看不见的思想”推动着技术的进步和发展，而这种“看不见的思想”就是人们追求的“精益求精”的思想，也正是这种思想使人们创造了一个又一个技术奇迹，也正是“精益求精”的思想迫使人们去提高工作效率，从而创造了机电一体化技术。

机电一体化在国外被称为“Mechatronics”，这个词是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着科学技术的发展，这一技术已经得到包括我国在内的世界各国的承认和应用，我国的工程人员将这一名称译为“机电一体化技术”，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

2 机电一体化技术的发展历史

机电一体化技术的发展历程，大致可以分为三个阶段。

20世纪60年代以前是第一阶段，这一阶段是机电一体化的初创阶段，也就是电子技术开始在机械行业中得到广泛应用，因此，可以称其为“萌芽阶段”。在这一时期，电子技术研究的初步成果开始被人们用来完善机械产品的相关性能。尤其是第二次世界大战的爆发，更是刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了一些机械性能相当优良的军事用途的机电产品。战后，这些军事用途的机电产品转为民用，对经济的恢复和技术的进步起到了积极的促进作用。

20世纪70年代到80年代是第二阶段，这一阶段机电一体化获得了蓬勃发展，因此，可以称其为“蓬勃发展阶段”。在这一时期，人们已经开始主动地去利用电子技术、通信技术和控制技术，也就是人们常讲的3C（Compute、Control、Communication Techology，简称3C）技术的发展成果来研究新的机电一体化产品。

20世纪90年代至今，是机电一体化技术发展的第三阶段，这一阶段智能化技术在机电一体化技术中得到了良好的应用，因此，这一阶段可以称其为“智能化阶段”。这一时期，由于人工智能技术、网络技术和光纤技术等的发展，为机电一体化带来了巨大的发展空间。而目前，随着机械技术与激光-微电子等技术的结合，光机电一体化技术将会成为机电一体化技术未来发展的重要方向。光机电一体化技术包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有丰富的功能和很高附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。随着机电一体化技术在各行各业的广泛应用，光机电一体化技术将会获得巨大的发展空间。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合， 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。[1]21世纪，随着科学技术和人们的环保意识的提升，机电一体化的发展趋势主要是智能化、数字化、网络化、微型化及绿色化。

3.1 智能化

智能化是21世纪机电一体化发展的重要趋势。随着计算机技术、信息技术、电子技术的飞速发展，机电一体化的智能化在工业中得到了广泛的应用，机器人就是机电一体化的重要体现。机器人就是通过计算机技术、电子技术、传感器技术等自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的主要任务就是协助或代替人类的工作，尤其是一些危险场合，如高电压环境、核电站等，都需要机器人来完成人类不适宜的工作。随着机器人性能的提高，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域，机器人都有着非常重要的用途。

3.2 数字化

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这是数字化的基本过程。21世纪是信息时代，信息的数字化越来越受到人们的重视。随着计算机技术的发展，奠定了机电产品数字化的基础，也为数字化设计和制造提供了重要手段，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有具有高可靠性、易操作性、可维护性以及自诊断能力等。

3.3 网络化

网络化就是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的。20世纪90年代中期，网络技术得到了迅猛发展，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息，给世界带来了巨大的变革，也给机电一体化的发展带来了重大影响，如可以通过网络对机电一体化的设备进行远程控制。机电一体化的产品很多，我们以数控机床为例来说明。

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

3.4 微型化

近年来，作为机电一体化技术的重要分支的微机电系统，得到了迅猛发展。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。

由于微机电系统具有体积小、重量轻、能耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点，在生物医学、航空航天、工业、农业乃至国防等领域等有着广阔的应用前景。虽然目前技术上还存在一定困难，但取得技术上的重大突破已经为期不远。

3.5 多样化

未来的机电一体化装置将会越来越强化其与生命机体的相似性，它高度依赖于信息，具有相当高的智能，能够学习和积累经验，有灵活适应环境的能力，并能根据需要和具体条件进行决策、指挥并完成某些任务。[2]这些在技术上虽然有一定难度，但其部分功能已经得以实现。人们正在研究如何用机电一体化技术取代人体的大部分器官，如人造假肢，过去只是外表和真肢相似的机械化装置，而目前，已经研究出可以和身体器官相连的装置，这种假臂的手非常灵活，甚至可以操作乐器等。

3.6 绿色化

绿色设计就是指充分利用资源来获得绿色产品的设计。在漫长的人类发展史中，工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境，与此同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了严重破坏。但地球上的一次性资源、能源毕竟有限，随着世界人口的日益增多和人们对物质生活越来越高的要求，这种高投入高输出发展模式能否持续下去、还能持续多久，已成为国际社会的重点研究课题。[3]鉴于此，绿色设计也就成了机电一体化发展的重要方向。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，要求世界各国要合理的利用资源，转变传统粗放式的发展模式，采用以资源、能源高效利用为特色的集约型发展模式，是实现可持续发展的重要途径。

4 机电一体化的重要应用

机电一体化技术自问世以来获得了迅猛发展，推动了机械工业的良好发展，新产品层出不穷。无论是军事还是经济，亦或是生产、生活，机电一体化都在时刻推动着社会的发展。

4.1 数控机床

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数和辅助运动等。数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

4.2 工业机器人

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是工业物流自动化中的重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。[4]工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。UNIMATION的VAL（very advantage language）语言也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播，这也是各个机器人品牌的最基本范本。

5 结束语

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。应当指出，机电一体化是机械理论与计算机和网络等信息理论的结合，是机械设计理论的发展，而不是取代。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]梁俊彦，李玉翔，林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007.

[2]张杨林.机电一体化技术进展及发展趋势[J].机械制造，2005.

[3]周琴.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].机械，2010.

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关键词：机械；机电一体化；应用

0.引言

工程机械的操作中，实现了机电一体化就能提高机械使用性能以及效率。传统的机械使用整体效率比较低，处在当前的发展阶段，传统机械应用已经不能满足实际的生产力需求。通过从理论层面对机械中机电一体化的应用研究，对机械产业的发展就有着积极意义。

1.机械机电一体化的特征以及应用作用发挥

1.1 机械机电一体化的特征体现

机械机电一体化的运用有着鲜明特征体现，生产能力强的特征比较突出。机电一体化目标的实现对信息自动处理的作用能充分发挥，这样机械就能在自动化的运作能力上表现的比较强，对设备运用的灵敏度检测也能实现。机电一体化的设备系统控制，能有效保障产品的生产效率，在产品的性能上也能保障。特征还体现在安全性方面。实现了机电一体化，就能有效保障机械的安全运行[1]。基于机电一体化系统的多样化功能，在机械设备的运行当中自动诊断功能的发挥也比较突出，从而就提高了设备运行的安全。除此之外，机电一体化系统在使用性能上也比较强，在应用的范围也比较广泛。

1.2 机械机电一体化应用作用发挥

工程机械中机电一体化的应用有着诸多积极作用发挥，在监控作用方面表现的比较突出。工程机械机电一体化的电子监控系统的应用，对机械设备的运行状态能实时性的监测，在机械出现了严重磨损的时候，系统的自动诊断功能就能发挥其积极作用，这对故障的及时性解决就提供了方便。在机电一体化的目标实现下，对工程机械的正常化作业有着保障，能最大化的降低安全事故。

再者，机电一体化的应用作用发挥还体现在节能作用上。机械运作中，机电一体化的系统运行能对设备的正常运行得以保障，将机械设备的能量充分发挥，实现节能的目标。这对资源储备量也能得到有效保障[2]。电子节能控制器的运用，能降低设备的磨损率，从整体上提高机械设备的工作效率。机电一体化的运用对作业的精度能得以保障，减少了传统机械工作中的人为误差。

2.机械中机电一体化的应用和发展趋势

2.1 机械中机电一体化的应用分析

机械中机电一体化的应用中，对成品的精度要求比较高，这也是和产品的性能保障有着直接性关系的。机电一体化技术能对产品生产的数据进行直接控制。在输入了相应参数之后，机械就可按照参数进行自动化的运作，这对产品的精度就得到了保障，使得整体生产水平和能力得到了提高。机械的自动化以及半自动化作业当中，对人员操作的工作量大大降低了，也能保障生产产品的质量[3]。如日本的三菱公司就将挖掘轨迹控制和挖掘机进行稽核，在对铲斗的运动轨迹设定之后，通过微机进行控制，就可对臂杆和铲刀等自动化控制，这就大大增加了工作的效率和质量。

机械中机电一体化技术的应用中，对电子监控以及自动化报警、故障自诊断系统的功能发挥，就能提高机械整体生产水平。工程机械的发动机以及传动系统等在运行中，通过电子监控以及自动报警系统的运用，对运行中所出现的异常现象就能直接提示，这就对驾驶员的工作条件得到了有效提高，对机械维修的费用也能大大降低，有助于设备的使用寿命进一步延长。机械中的机电一体化的运用，能有效提高生产率。如在液压挖掘机的燃料能力量的利用率仅为30%，这样的低能运行，对能源的节约就体现的比较突出，在节约能源的同时，也能大大提高生产率，这就是机电一体化得以迅速发展的重要原因。

机电一体化在机械当中的运用过程中，机电自动检测的功能也能充分发挥。自动检测功能的运用对机械各子系统都能进行检测，从而可及时性的了解机械设备的运用状况。在系统出现异常的时候，报警系统会发出警报，对故障的部位就能明确[4]。自动检测系统对机械的运行效率提高就发挥了积极作用，保障了整个生产的顺利进行。

2.2 机械中机电一体化的应用发展趋势

随着新技术的升级，机械机电一体化也会向着智能化的方向发展。智能化是对机械设备行为的描述。机械的智能化发展是将多种学科知识技g进行综合的，如计算机技术以及人工智能技术和运筹学等等。在这些技术以及理论的综合下，就能对机电一体化的产品生产效率进一步的提高，对机械的控制能力也能提高。

机械机电一体化的发展也会向着微型化方向迈进。所谓的微型化就是通过对纳米技术的应用，微机电一体化的产品的体积缩小，这样在能耗上也会大大降低，在实际运用过程中的灵活程度就可提高。机械机电一体化的微型化目标的实现，也是对整体机械行业的发展有着积极意义的。通过精细化的加工技术应用，实现生产能力提高的目标。

当前我国的网络化技术的应用比较广泛，而在机械行业中，将机电一体化和网络技术进行结合，在对远程控制技术以及监视技术的应用下，就能从很大程度上提高机械运作的效率。这也是现代化机械发展的重要方向[5]。

系统化的发展也是重要发展方向。主要就是机械机电一体化的系统结构更加的完善，在整体的结构上能灵活性的组态，从而满足实际应用的需求。系统化发展目标的实现，就要能注重将多个子系统协调化，并对子系统进行综合性的管理，这样就能提高系统的运用性能。

3.结语

综上所述，我国的机械产业发展过程中，要想促使其进步，就要充分重视机电一体化技术的应用，并要能从多方面注重对技术的升级运用。通过此次对机电一体化的技术应用研究，就能为实际机械发展的水平提高起到一定启示作用。

参考文献：

[1] 吴泽平. 论机电一体化技术在工程机械中的运用[J]. 电脑迷. 2016（11）

[2] 傅思杰. 控制工程在机械电子工程中的应用[J]. 福建质量管理. 2016（04）

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一、选题背景

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。

二、机电一体化的定义

机电一体化是在大规模集成电路和微型计算 机为代表的微电子技术高度发展，向传统机械工业领域迅速发展渗透，机械电子技术深度结合的基础上，综合应用机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号转变等技术以及软件编程等群体技术，合理配置机械本体、执行机构、动力驱动单元、传感测试元件、控制元件、微电子技术、加工、线路以及接口元件等硬件元素，并使之在软件程序和微电子电路逻辑的有序规则运动，在高功能、高质量、高可靠性、低功耗的意义上实现特定功能价值的系统功能技术。

三、机电一体化发展简介

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

（2）20世纪70―80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

四、机电一体化的专业优势

目前，机电一体化技术已广泛参透到各个领域。机电一体化这个尚未被确认的专用术语在十年之前并不为人们所注意，不过以此而取名的设备很旱就有了。随着机械设备的电子化机械部件逐浙减少，这已有十多年的历史了。 所谓机电一体化，即是机电一体化技术，或机电信息一体化技术。机电一体化系统的构成或者作为更复杂的系统，则构成的综合系统。

五、本课题内容及意义

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。

机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。

我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。

六、结论

随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献：

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一、煤矿机电一体化技术的应用分析

1、煤矿安全监控工作体系分析这一工作环节主要是通过引入机电一体化技术提高工作效率，真正的提升安全监督与控制的工作，煤矿安全监控管理工作一体化目标的实现离不开信息化管理技术的应用、计算机技术的应用、机械自动控制系统的应用。笔者结合自身在煤矿企业工作的实践情况进行分析，由于科学技术的发展煤矿机电一体化技术在企业也得到了相应的推广，在安全管理中我们通过局域网的网络平台对矿井下作业情况进行安全方面的实时监控。除此以外还可以对煤矿的设备使用做到及时的监督与管理，这样不但提高了煤矿机械设备的使用寿命，还能保证安全生产，从而提高煤矿生产现场安全监控管理水平。2、煤矿运输提升设备的角度分析这一工作环节主要的工作重点是将带式运输的关键设备与机电一体化进行结合，这样的结合能够满足长距离、大规模的运输，有效的提升煤矿企业自动化水平。我们通过计算机的控制系统利用机电一体化的软启动模式将运输设备的惯性载荷处理方法进一步提升。在煤矿工作的现场，设备的工作面中轴承部位经常会出现跑偏及倒转的问题，这时候我们利用机电一体化的方式做到及时的监控与合理的评估，并结合下一阶段煤矿运输对设备功能的要求进行设备提升，将设备的操作与控制通过机电一体化技术实现自动化发展，提高煤矿企业的工作效率。3、煤矿采煤设备提升的角度分析这一工作环节需要结合有关的实际工作情况进行研究，在采煤设备现场运行的下滑过程中，利用机电一体化技术的应用使设备的制动能效得以发挥，对大倾角煤层下的采煤设备是具有一定价值的。在作业的采煤现在，由于机电一体化技术的干预，有效的提高了采煤设备的安全运行，即使遇到恶劣的采煤环境，设备的运行也能安全。机电一体化技术的应用能够对采煤过程中各类参数进行调整和优化，提高采煤结构体系，降低体积量水平，巩固动态属性，通过计算机技术实现采煤设备运行全程控制。

二、机电一体化技术在煤矿作业中的应用

1、机电一体化技术在提升机中的应用矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。内装式提升机在结构上将滚筒和驱动合二为一，简化了机械结构。全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，使电器安装大大简化。2、机电一体化技术在采煤机中的应用电牵引采煤机的使用，电牵引采煤机与液压牵引相比具有良好的牵引性，在采煤机前进的时提供牵引力克服阻力移动，在采煤机下滑时进行发电制动。电牵引采煤机可用于大倾角煤层，牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，所以电牵引采煤机可用在大倾角的煤层。电牵引和液压牵引不同，电牵引采煤机工作可靠，反应灵敏，动态特性好，使用寿命长，发生的故障少，降低了维修工作量。

三、煤矿机电一体化技术的管理分析

当前煤矿机电一体化技术的应用在管理方面有很多问题需要解决，我们需要结合煤矿的实际作业情况，建立适合的应管理方案，从而保证作业现场的管理优质。1、煤矿机电一体化技术管理的问题分析煤矿机电的管理部门的管理作用没有得到有效的发挥，虽然地方煤矿企业都设置了机电管理部门，但是主要的职能是机电管理与生产。1）机电管理部门的相关人员没有充分发挥管理作用，只将工作精力放在生产上。一些煤矿企业的领导只看重生产忽视管理的重要性，将机电的管理人员大大的缩减，严重的造成机电管理人员缺乏，技术手段落后，对于机电系统的组织建设不及时导致机电管理网络经常发生中断的情况，逐渐的淡化机电职能管理作用。2）机电队伍的整体技术水平低下，聘用技术基础差、文化较低的人员担任煤矿机电管理工作，对于煤矿机电管理对于没有进行系统设备管理理论和企业管理理论的学习就上岗就业，导致机电管理主要是凭经验进行管理的。很多煤矿企业的机电职工都没有接受过专业的培训，以至于理论知识缺乏的同时技术水平也不足，在实际的实践工作中经常出现违章作业。导致煤矿机电设备故障频发，甚至出现严重的安全事故。3）设备安全设施、保护装置不全，导致设备的安全隐患较多。提升系统缺少缓冲装置和托罐装置，对于电控系统、制动系统缺乏保护措施。井筒装备出现了严重的锈蚀情况。有的矿井为了大力的提高生产，主副井2小时的停产检修时间都不能得到有效的保证，对于绞车的负荷能力超过实际设计的能力。还有一些电压表、电流表、压力表、真空表、安全阀根本不能进行定期的检测和校验。在井下的电气设备也不进行定期的试验，使用非阻燃的电缆、输送带，造成井下的电气设备失爆情况屡见不鲜。井下电气都没有使用过流保护、漏电保护等等，这些都是煤矿机电管理部门需要注意的安全隐患。2、煤矿机电管理主要的实施方法1）我们在设计机电管理制度的时候需要结合煤矿工作现场的实际情况，构建完整管理制度与规范，还要根据工作现场机电设备的投入，制定科学的机电工作方案，实现故障及时监测、诊断、预警系统的使用。2）对于煤矿机电管理人员，我们首先要对机电一体化技术的应用的工作人员进行系统的培训培，管理期间对各种违章行为进行正确及时的处理，还要总结各种机电设备常见故障排查表，对出现机电事故的设备进行追查与跟踪，定期评估煤矿工作机电一体化技术的应用情况，并制定完善的改进措施。3）制定机电一体化技术及相关设备的综合管理控制制度，加强煤矿机电技术管理人员的培训，从而发挥机电一体化技术的真正价值。

四、结语

随着科学技术的发展，煤矿机电一体化技术是煤矿企业信息化进步的重要支撑，是矿山实现综合自动化的基础，机电一体化技术在煤矿工作生产作业中具有相当重要的意义。煤矿机电一体化技术的应用能有效的提升运输设备的工作效率，针对在煤矿机电一体化技术管理我们需要从多个角度入手，将煤矿机电一体化技术管理工作进行合理的优化，进一步发挥实践效益。

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机电一体化技术是综合性技术类型，包含多种学科的知识，发挥各自优势，是社会生产力不断前行的结果。在科技的推动下，机电一体化在诸多领域中产生影响，在推动社会与经济发展中发挥越来越大的作用。为因此，要对机电一体化涵义进行深入分析和理解，对其应用环境进行深入探讨，明确发展方向，推动这一技术的可持续发展。

1对机电一体化涵义的阐述

机电一体化技术凸显综合性的特征，融合多种学科的关键技术，主要涉及机械、电子等技术领域。凸显全面性与综合性，具体分析，机电一体化主要关注的是机械设备的生产以及信息技术在数据处理中的作用，重视对机械设备以及相关电子器材的探索和研究，目的是更好地支持工业自动化的发展，为其提供坚实的技术保障。机电一体化发展实践中，重点集中在信息与产品的组成，主要是关注传感、信息以及机械技术的全面发展。之所以推广机电一体化技术，主要是在传统生产技术的基础上，逐渐渗透在生产环节中，加快产品创新，促进改革，是工业自动化发展的必然。

2对机电一体化技术应用状况的分析

2.1机电一体化技术在数控机床中的应用介绍。在机电一体化技术的支持和应用下，整个生产操作的精度显著增强，功能更加多样化。另外，在结构方面，拥有紧凑的构造，模块化突出。在功能领域，开放性更强，推动数控机床向着智能化的方向发展，提升机床的精确度，为整个生产提供更加全面、先进的技术支持。2.2机电一体化技术在计算机制造和集成系统中的应用。在机电一体化的支持下，计算机制造以及集成系统能够满足动态管控的目的，达到对目标的优化，突破传统模式的制约，保证信息的顺畅性。同时，实现诸多功能的融合，如开发、生产以及决策管理等，使得产品配置实现优化，集成度得到显著增强。2.3机电一体化技术在柔性制造系统中的应用介绍。对于柔性制造系统而言，涉及诸多部门，如机器人、数控等。要在装配要求的指导下，结合生产需要，对工件进行生产。整个系统的应用中，需要进行相关构件、品种等进行频繁切换。在机电一体化的应用下，产品质量的增强成为必然，生产效率实现大幅提升。2.4机电一体化技术在工业机器人中的应用介绍。机器人与机电一体化技术的融合经历几个发展时期，首先，机器人在得到相关指令之后，进行单一动作的重复，但是，对环境适应能力不强，也很难结合对象进行及时调整。其次，在工业机器人中加装传感系统，能够实现对工作环境的识别和适应，及时反馈相关状态，实现对信息的有效处理，同时，反馈功能比较突出，满足对整个操作动作的控制需求。这一时期的机器人在智能水平上处于较低级阶段，但是，实用性得到显著提升。再次，工业机器人紧跟时展步伐，向着智能化的方向发展，感知能力增强，能够完成复杂的逻辑思维，具备了决策能力，环境适应能力更强，独立运行特点更加突出。

3对机电一体化发展趋势和方向的介绍

3.1机电一体化在绿色化方面更加突出。在现代科技的发展下，整个社会发展水平不断提升，环境问题备受关注，更加关注对资源的节约以及生态的保护。工业生产也要顺利这一发展趋势，追求绿色发展目标，发展绿色机电一体化，实现能耗的有效降低，在推动社会发展的同时，维护生态平衡。3.2机电一体化的智能化不断完善。智能化的发展在很大程度上依赖于科技的进步和发展。在时展中，智能化与机电一体化融为一体，相互促进。在发展中，注重综合性思维方式的引进，以控制理论为基础，强化控制性。机电一体化的产品在智能性方面无法与人的思维进行媲美，但是，借助智能化的产品能够实现复杂问题的缓解，在根本上推动机电一体化的飞速发展。3.3机电一体化中网络化的分析。信息技术是网络技术发展的基础，使得整个社会的发展速度更加飞速。同时，网络技术在工业生产和科研领域发挥作用。网络化技术催生了多种技术类型，影响人们的生活。在远程终端监控设备中，机电一体化技术得到功能上的集中体现，尤其是计算机的支持下，其优势更加突出。为此，网络化在机电一体化中的发展成为其完善中的必然一环。3.4模块化得到发展。机电一体化在不断完善中，模块化成为其必然选择。目前，机电一体化包含诸多类型，为了实现进一步开放的目的，需要将模块化作为发展方向，对技术进行单元划分，实现整体功能的强化。3.5全息系统化得到推广应用。全信息系统的发展与完善受到 智能化技术的广泛影响。在全息系统化的应用下，采用了开放式总线结构和模式化结构，系统能够进行自由重组，同时，通信能力更强，为人机一体化的发展提供更多的支持。

综上，整个社会的生产力在发展到一定阶段之后，机电一体化成为必然趋势，也是科技进步的体现。在社会经济的发展中，机电行业实现技术的全面融合，凸显全面性与综合性的特征。因此，为了实现对机电一体化的全面的理解和掌握，要对其概念进行明确，明确其应用的主要方向，系统分析其发展趋势和方向，在根本上推动机电一体化的有序发展，为社会生产生活的各个方面提供更大的便利。

作者:梁晋 单位:山西汾西矿业（集团）有限责任公司物资供销分公司

参考文献:

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一、机电一体化的产生与应用

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。20世纪80年代末期，各国均开始对机电一体化技术给以很大的关注。20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进。目前，机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

二、机电一体化的发展现状

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，在这一时期，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。但当时电子技术的发展尚未达到一定水平，C械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70年代～80年代为第二阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，更为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用也做了大量的工作，虽然取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。

三、机电一体化的发展趋势

（一）智能化趋势。智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、计算机科学、模糊数学、生理学和混沌动力学等新思想，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力。

（二）模块化趋势。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。不过这样可利用标准单元迅速开发出新产品，也可以扩大生产规模，制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。

（三）人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

（四）网络化趋势。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产等领域都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，因此机电一体化产品朝着网络化方向发展是为大势所趋。

（五）微型化趋势。微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微型化产品泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。

（六）绿色化趋势。科技的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的问题。绿色产品概念在这种情况下应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求。

（七）带源化。是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

四、典型机电一体化产品的发展

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近320万台），但数控机床只占约5%且大多数是普通数控（发达国家数控机床占10%）。近些年来数控机床为适应加工技术的发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。

（1）高速化。由于高速加工技术普及，机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移动速度由过去的10～20m/min提高到120m/min；在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，由过去一般机床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可达15G；

（2）高精度化。数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亚微米级机床达到0.0005mm左右；纳米级机床达到0.005～0.01um；最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已问世。

（3）复合加工，新结构机床大量出现，如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等。

结束语：综上所述， 经过20多年的发展，机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。

参考文献：

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1.引言

机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合，具有技术、经济及社会效益[1]。随着现代科学技术的发展，机电一体化在煤矿系统的应用，在很大程度上降低了煤矿生产的劳动强度，改善了煤矿工作环境和安全系数，提高了煤矿系统的劳动生产率，对我国煤炭行业的发展有着积极的促进作用。

2.煤矿机电一体化技术的发展状况

我国煤矿机电一体化技术始于建国初期，电子科技的初步发展使得把电子技术和原有的机械水平结合成为了可能，一定程度上提高了机械水平，但是由于计算机技术的限制，机电一体化并没有蓬勃发展起来。20世纪70年代初，在“九五”期间发生了跳跃式变化，由于计算机技术的普遍应用，机电一体化程度加深；我国不仅引进了很多当时国际先进的机电一体化产品，并且研制成功了许多具有自主知识产权的产品并得到广泛应用[2]。近年来随着煤矿行业的不断发展，煤矿生产水平也在不断的提高，机电工程的控制水平也要随着行业的发展而得以提高，从而也加快了机电一体化技术的发展。现代科学技术的发展，机电一体化更加具有先进性，尤其是21世纪以来，智能技术的开发与利用对机电一体化起到了极大的作用，并且应用到煤矿系统中。

在煤矿的井下，智能设备已被应用，例如井下智能机器人、智能化作业设备等，这些都是机电技术所提供的机械设备，但我国井下机电设备的能力不高，可靠性和检测智能控制水平也不能达到高标准，这样会影响到工作的安全生产。就我国目前的情况来说，煤矿机电一体化取得了很大的突破，这在很多方面都得到了提现，以MGD150NW采煤机的应用为例，它不仅大大提高了产量，还增加了安全性；综合液压支架的使用不仅仅大量减轻了重力的压力，也提高了人身设备的安全性；钢丝绳损耗定量检测系统，充分利用了计算机的作用，精确的计算了钢丝绳的损耗程度，使安全隐患消失于无形；此外还有很多其他技术的应用也充分体现了我国煤矿机电一体化的进程，例如提升机交流电控系统、LC煤矿提升机综合后备保护装置、ZDC/30煤矿用斜巷防跑车挡车装置等。虽然现在我国煤矿一体化已经有了明显的成就，但是和西方发达国家相比还存在着明显的差距，整体技术水平和具体的机械设备都明显落后，以SL500系列采煤机为例，这种智能的自动化技术在我国还没有广泛的流行。

3.煤矿机电一体化技术的应用

煤炭的生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。机电一体化产品在这几大系统中都有着广泛的应用，极大的提高了煤矿的生产效率和安全系数，改善了工人的工作环境。节约了大量的成本及生产资料。

3.1 机电一体化技术在采掘过程的应用

3.1.1 掘进机

掘进是煤矿开采的基础工作，因此，掘进的效率直接影响了采煤的效率。机电一体化在掘进中的应用就成为了一种必然。现阶段，大部分的煤矿业中都普遍采用掘进机这一机械技术，我国已开发出20多种型号的掘进机，形成了一系列产品。掘进机机电一体化技术的应用主要体现在三个方面：

（1）负载反馈调速技术；（2）掘进机行走调速技术；（3）离机遥控技术和工况监测及故障诊断技术[3]。这三种技术在掘进机中的高水平应用，将是掘进机机电一体化技术的研发重点，以更好的提高掘进速度，进而提高煤矿系统的生产效率。

3.1.2 采煤机

煤矿业实际生产过程中，最为重要的一个机械产品就是采煤机，它的生产效率如何，不仅会关乎到煤矿业的产量，而且还会直接的影响到企业的经济效益。电牵引采煤机是机电一体化在煤矿中的典型应用。比如，辽源煤矿机械厂所生产的MG D150NW型采煤机，按照西安煤业公司的采掘条件以及具体储量进行设计，实际应用过程中取得了较好的效果，这对于西安煤业公司的采掘速度及产量的提高具有积极的促进作用。电牵引采煤机与传统的液压牵引式采煤机相比，具有以下优点：良好的动能、牵引特性；操作方便、适用性强等特点，可应用于缓倾斜煤层，大倾角煤层，其运行可靠并且使用寿命长、反映灵敏、结构简单和效率高。电牵引采煤机是目前煤矿行业普遍使用的设备之一，降低了煤矿开采人员的工作难度，提升了整个生产流水线的运行效率，大大提高了出煤率。

3.2 机电一体化技术在运输过程的应用

3.2.1 带式输送机

带式输送机广泛应用于工业领域，在煤矿系统中主要是普通型皮带，一般制成100m-200m左右。现在，大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化。带式输送机属于高效连续运输设备，输送距离长、运量大、连续输送且运行可靠。机电一体化技术在带式输送机中的应用主要是采用CST可控软启动装置。CST对启动阶段和缓冲阶段的加速度进行控制，减小甚至消除胶带的张力；另外，CST还可以在空载状态下启动，避免冲击电流的危害PLC控制液压系统是实现CST系统的关键。这种启动形式，保证了带式输送机的高校运行。以赵楼煤矿为例，主煤流带式输送机布置四台710W电机，配套使用四台750KS型CST软启动装置[4]。

3.2.2 提升机

提升机是煤矿系统主要耗能设备之一，耗电量大，原始的TKD系统耗能大稳定性差。随着机电一体化进程，数字化控制系统已经应用于现在的提升机中。数字化控制系统可以有效避免冲击、失控等现象的发生，提高安全系数；在节能方面也有良好的表现。现在这套系统已在国内很多中小型煤矿系统，改善了煤矿提升机系统性能。

3.2.3 斜井乘人装置

采用机电一体化技术大大改善了斜井乘人装置，改善后使该装置运行更加平稳安全、动力消耗降低。并使用PLC控制信号系统，简化了操作过程，便于设备的维护、检修，同时提高了运送人员效率。这一技术的运用大大改善了煤炭企业以前斜井乘人器高耗能、运送人员效率低、环境差的局面，同时也成为了煤炭企业一个闪亮的窗口。

3.3 机电一体化技术在其他配套装置方面的应用

3.3.1 掘进局部通风机

众所周知，煤炭在开采过程中，巷道中会产生大量的可燃有毒气体，根据重大瓦斯爆炸事故资料的统计分析，瓦斯爆炸占事故总起数的60%左右。为了提高安全系数，减少采矿过程中的人员伤亡，稀释和排除有毒气体就显得尤为重要。机电一体化在这方面的应用就很好的解决了这一问题，近几年出现的一种双电源电气闭锁真空磁力启动器，用他来实现掘进层面的双风机、双电源自动切换只需要几秒钟的时间，大大降低了掘进面无计划停风带来的损失，更有力地保证了安全。超大功率的局部通风机在超长距离掘进巷道中已经有了很好的应用。针对砚北煤矿3000m长距离单巷道掘进过程中，选用了超大功率4×37KW的FBDY型通风机有效实现对掘进工作面的长距离、大功率风量输送，使巷道温度比原2×3KW对旋局部通风机下降了2℃以上，有效风量提高了57.91%[5]。

3.3.2 安全生产监测监控系统

煤矿安全生产是煤炭行业高度重视的问题，由于我国煤矿井下生产条件复杂，地质条件多变，自然灾害较为严重。安全监测就尤为重要，可以有效避免伤亡事故的发生。煤矿安全监测监控系统是实现矿井安全生产的重要保证，国家提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针，充分体现了监测监控系统在煤矿安全生产中的重要性。19世纪80年代初，我国从美国、法国等引进了一批先进的安全监控系统（如DAN6400和Senturion-200），安装在了部分煤矿中；20世纪90年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研发的KJ90、KJ95系统已广泛应用于国内的各大煤矿。随着科技水平的进步，网络技术、光纤工业电视技术、无线传感网络等技术已在煤矿安全生产监测测控系统中得到了应用，比如黑龙江移动的GSM和GPRS网络已对全省实现了风机主扇监控和瓦斯浓度监控，在很大程度上减少了安全隐患。当然，我国煤矿安全生产系统还存在着一些问题，煤矿安全监测生产系统的通信协议不规范，数据共享问题，没有有效的利用网络实现系统集成等。相信随着不断的发展进步，这些问题都会一一克服，各大高校和科研机构也针对这些问题进行了一些研究，也取得了一些进展。总的来说，我国的煤矿安全监测系统正向网络化发展。

4.煤矿机电一体化应用的建议

随着我国煤矿机电一体化技术的不断发展和煤矿机电一体化设备产品的不断创新，机电一体化技术在我国煤矿产业普遍得到了应用，但相对于国外先进的技术设备还存在着差距，甚至有的差距还很大。主要体现在两个方面：一是各个系统单独布线，通讯线路重复建设，不仅增加了费用，也降低了生产效力。二是自动化系统功能分散，相对独立，管理不集中，各种自动化系统无法实现网络共享，甚至造成很多技术资源浪费，无法实现统一检测、统一调度，严重地影响了机电一体化的水平。随着科学技术水平的发展，机电一体化的技术必然会迈向智能化、微型化、系统化、绿色化、模块化、网络化、环保化[6]。加大科学研究的力度和技术创新势在必行，开发具有自主知识产权的创新产品，提高煤矿企业的生产力水平，是实现煤矿机电一体化应用的必然。另外，培养既懂技术又懂管理高水平人才也是很重要的方面，人才是重要资源，员工职业素质的高低直接影响劳动生产率的提高。将管理和技术结合起来，加强技术管理，建立逐级分解技术管理制度，对煤矿机电一体化技术的应用和推广具有重大作用。

5.结语

科学技术是第一生产力，计算机技术、信息技术、网络、人工智能、光纤、生物等科学技术高速发展，带动了机电一体化的发展，使机电一体化产品功能更强大，实用性更强，在煤矿系统的各个环节都将发挥巨大的作用。新的机电一体化技术装备的煤矿，将会极大提高生产效率，改善了工人的工作环境，安全系数大大提高，不仅能够使企业获得更加显著的技术经济效益，而且能够带动相关行业的发展，具有极大的社会效益。我国煤矿机电一体化技术，和世界先进水平还有差距，这就需要加大科研投入和人才培养，逐渐实现智能化、微型化、系统化、绿色化、模块化、网络化、环保化。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

[2]祁小平.机电一体化技术的发展趋势[J].中国科技信息，2007（12）：45-46.

[3]李刚.浅谈掘进机机电一体化的研究方向[J].工业技术，2010（2）：59.

[4]徐京.基于CST系统控制的带式输送机在煤矿中的应用[J].科技信息，2009（23）：836.

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        1 概述

        煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品，其主要技术包括：微电子、计算机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等，这些都是科技高速发展的热门技术。在煤矿企业中，开始利用机电一体化技术对煤炭系统进行改造旧设备和开发新产品，并取得了巨大的成功，这让人们清楚地意识到，机电一体化技术和产品的发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。

        2 煤矿机电一体化技术产品的应用

        2.1 矿井运输提升产品的应用 在煤矿生产中，因为现代化煤矿发展的需要，对煤矿机械化采煤提出更高的要求，那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今，对于国外一些采煤技术比较先进的国家，煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机，他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式，主要以电力电子器件为核心。在英国和意大利等国家，高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机，它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体，这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。

        在我国，大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化，采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外，计算机控制系统发展也非常迅速，它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能，如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障，可能在某些方面没有面面俱到，在使用上还不能满足一些功能，但是从发展的角度看问题，这的确是一个很好的开始。目前，我国直径在两米以上的提升机有1700多台，其中90%为交流提升机，并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速，电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统，只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动，虽有部分可控硅供电系统，也均为模拟量控制。而PLC可编程控制器使用比较简单，程序设计起来也比较容易，不需要一些复杂的输入输出接口装置，抵抗外界的干扰能力也很强，因此，它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。

        2.2 综合机械化采煤 1970年，我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面，并在大同矿务局进行试验使用，一直试验使用到80年代后期，这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展，推动了煤矿自动化的发展进程，同样，采煤机也由液压牵引开始转向电牵引；液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展，以计算机为核心，采用电液控制，移架自动化得以实现。另外，对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置，实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用，使设备动作趋于协调，且安全性、可靠性大为提高，操作性能更加完善，为煤炭企业带来了更高的经济效益。

   2.3 矿井安全生产监控系统 从多数煤矿使用监控系统的效果来看，还存在一些问题，但是主要问题是传感器的不足，并且使用过程中，其稳定性相对较差，使用寿命不足，一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究，对一些关键技术也实施多次再设计改进措施，但仍然没有得到预期的效果，因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外，由于计算机网络软硬件技术发展很快，运行速度和质量也在不断提高，传输介质由同轴电缆发展到光缆，信息媒体由字符发展到声像，煤矿的安全监控系统有了很大的发展，他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品，一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。

        3 对我国煤矿机电一体化技术的思考

        在20世纪，我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展，机电一体化技术应用到了煤矿每个环节，但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此，要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平，必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。

        应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度；以计算机为机电一体化的核心装置，因为计算机运算和存贮能力非常强，且体积和功耗小，更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品，在设计煤矿机电一体化产品时，应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机，从而保证工作性能更可靠；对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能，同时，要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块，方便与控制网络进行连接通信控制；煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平，能判断机电设备和周围环境的状态，使设备能自动适应环境并以最优的状态工作，同时能快速地对所采集的参数进行分析，从而对故障进行诊断，再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测；要对矿用传感器进行深入研究和开发，提高矿用传感器的可靠性和使用寿命，同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化，使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量，并保证其测量准确度，并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能；要关注国内外高新技术的发展，将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品，从而提高煤矿现代化，达到煤矿自动化生产。

        4 结束语

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中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0164-02

某煤矿企业处于我国的中部地区，煤矿种类主要由焦煤、肥煤构成，随着企业引进机电一体化技术，对企业原始的煤炭系统有了非常大的影响，机电一体化技术不仅改善了工作环境、提高了安全系数、减轻了劳动强度，同时在减少能耗方面也有起到了不错的效果。该企业在机电一体化技术的探索以及煤矿大型固定设备后备保护、煤矿安全生产监控等方面都取得了非常大的成效。因此本文以此企业为案例，来详细的探讨一下煤矿机电一体化技术的使用分析。

1机电一体化技术的优点

机电一体化是把电子和机械这两方面的技术进行合理的结合，它是一个包含多种科学技术的学科，下表是它的基本构成情况（如表1所示）。通常机电一体化具有以下优点：1）机电一体化不仅具有非常高的安全性；2）机电一体化具有比较广泛的使用领域；3）在调节维护方面非常的方便简洁。

2 机电一体化技术在此煤矿企业中的的应用

2.1 在平煤提升机中使用机电一体化技术

机电一体化是多种科学技术的综合体，通常包括信息技术、微电子技术、自动控制技术、光学技术、计算机技术、软件编程技术、集机械技术、接口技术等学科，机电一体化技术的发展极大的提高了煤矿企业相关技术的成长。

机电一体化是由机械技术演变而来的，如何把机电一体化技术和机械技术完美的结合起来，通过使用机电一体化这一先进技术来提高机械技术水平，进而对机械的性能、原料、构造等方面进行改造，从而达到降低体积、降低重量、提升硬度、提升准确度的目的。

在煤矿机中自动化水平、机电一体化最高的设施是矿井提升机。随着机电一体化技术在该企业煤矿建设中的迅速发展，促进了企业技术的改造和煤矿的建设，巷道输送也逐步步入了大运量、大功率、大运量、远距离全自动化发展的时代，CST技术具有控制停车能力强、起动能力优秀、多驱点功率均衡、可以很快的响应过载能力、无限时间的验带速度等优点，同时可以使用计算机对安装在低速轴CST系统进行控制。CST技术在该煤矿企业的矿主系统提升方面被充分使用到。特别是对于内装式提升机，极大的简化了机械的机构，使驱动和滚筒变成了一个整体，把机械、电脑、电子电力合成了一个全自动的综合体。同时数字化的提升机使用了总线方法，使得电器安装变得更加的简单化，并且非常的可靠。另外，数字化设备操作起来非常的容易、生产能力高、维护量不大、工作效率高、能耗不高而且还减少了工作人员的数量。在安全方面可以对系统进行分级保密，用户操作界面简单易懂。在使用CST后，不仅减少了胶带规格，而且对动力学问题也很好的进行了解决。

2.2 矿井中机电一体化技术的使用

在现代的矿井自动化系统中包括现场总线、以太网在内的电脑网络技术已经被大量的使用了。这也为煤矿系统中构建网络控制系统提供了比较好的条件基础。使用现场总线监控的方式使的系统设计更加有针对性，可以根据间隔的不同，使用不尽相同的功能，可以以间隔的情况为基础进行设计。在案例煤矿企业生产过程中，使用这种监控方法不仅可以远程对施工进行监控，而且还通过使用网络中的Profibus网络来作为井下胶带机的控制系统传送网络，从而达到实时的对胶带机和其有关设施进行信号的收集和控制。为了使得地面上的指挥调度控制中心可以和矿井中的设备进行连通，可以使用以太网，通过双绞线把它们连接起来，从而达到远程控制、集中管理的目的。

2.3 在输煤系统中使用机电一体化技术

机电一体化技术可以实现对输煤系统控制的作用，输煤系统是由煤机、振动筛、皮带机、破碎机等设施组成的两条输煤线。在输煤过程中起着非常大的作用，假如发生故障，就会导致不能发电等情况的发生。所以，输煤系统需要遵循规定的运行规则来进行，即在煤炭供应的时候，各个设备的开启、关闭要按照规定的顺序依次进行，需要对设备进行连锁控制，也就是说输煤系统设施在开启和关闭的过程中，要制定正确的延时时间，这样才可以确保输煤系统安全稳定的运转。同时，输煤系统控制在设计的过程中，除了要满足平时维修、运转、故障处理等方面的需要。还要设计就地自动控制、就地手动控制、就地远程自动控制和自动控制三种类型的控制方法。在使用远程自动控制方法的过程中，可以使用信息传送线路对控制中心下达的指令，全自动的对设备进行开启或关闭。在使用就地自动控制方式时，可以使用就地开停控制器进行指令的输入，对设备进行自动的开启或者关闭。随着时代的进步，输煤系统构建的过程中使用机电一体化技术已经非常的普遍，案例企业在矿机、炉、电、化、燃全部实现 DCS 及 PLC 程控操作和工业电视监控，很大程度的提升了机组的工作效率、保障了设备的安全稳定的运行。企业在使用了这些高科技设备后，极大程度的提高了企业的利润，所以，一套先进的程控化输煤系统是非常的重要的。

3 结论

综上所述，在煤炭企业使用机电一体化技术后，企业的生产率和利润率都有了非常大的提高，不过在国内煤矿企业不断发展的过程中，施工条件越来越不好，为了保证工作质量，就需要进一步的提升机电一体化技术的水平，所以，机电一体化技术应该以信息全自动化管理、井下无人化作业、煤矿全自动化生产为发展目标，从而更进一步的提高企业的生产效益，促进煤矿企业持续稳定的发展。

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一、机电一体化的基本概念和特点

机电一体化是一门新兴的边缘性的技术学科，它是由机械、电子技术及计算机科学等多个学科互相结合渗透而形成并发展起来的，而机电一体化产品则是运用最新的微电子、计算机技术以机械产品为基础研发出来的新产品。在工程领域对各类技术实践应用后，再加以借鉴与整合就创造出了现在的机电一体化技术，所以说它是在机械、微电子、自动控制、计算机和信息处理、伺服驱动、电力电子等技术以及系统的总体技术的基础上形成的一项高新技术。

如下特点是机电一体化产品普遍具有的：具有可以自动监视、诊断、报警、保护的功能；具有自动处理和控制信息的功能，可以通过自动控制系统确保机械的操作者按照设计要求精确地完成预先设定好的程序，以使其不会依靠主观思想来行动，从而保证良好的工作质量和完美的产品合格率，而机械控制的灵敏度和检测的精确度及范围也获得了提高；采用复合技术、复合功能，这脱离了原来传统机电产品单技术、单功能的局限，很大程度上提高了产品的功能水平及自动化的程度；利用程序控制和数字显示技术，减少了操作的按钮和手柄的数目，使操作变得更为简单方便；在不同的应用领域和场合，其具有可以自动控制、自动补偿、调节、自动校验、保护及智能化等功能，从而能够迅速的满足不同用户的不同需求；具体的安装调试过程中，可根据不同用户对象的需要、实际参数的变化等来相应的改变控制程序以使其适应变化的工作方式。而且不必改变产品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能将这些控制程序输入到产品的控制系统里[1]。

二、机电一体化的核心技术

1、机械本体技术：该技术的主要功能是改善性能、减轻质量和提高精度。目前发展方向是减轻机械本体重量，实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

2、驱动技术：该技术的主要功能是快速响应。目前主要是在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

3、信息处理技术：主要功能在于实现机电一体化与微电子学、信息处理设备紧密相连。目前主要是提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

4、接口技术：该技术是使数据传递的格式标准化、规格化，接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前的研究方向主要集中在开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

三、机电一体化技术的应用

1、制造工程领域的应用

现代制造业充分的利用现代化的科学技术，使用电子计算机技术，对其自身的制造技术进行提升。因此，制造工程领域的新技术也不断的被研发出来，例如：计算机的数字控制、现代集成制造系统、敏捷制造、柔性制造技术、并行工程、虚拟制造等[2]。

2、食品行业中的应用

随着机电一体化技术广泛应用到食品、饮料等的包装机械的制造和开发设计上，单机的自动化程度有了明显的提高，而包装生产线也提升了生产的能力和自动化控制的水平，从而使其在与传统的同类控制设备的竞争中处于领先优势。这极大的提高了企业产品的国际影响力，并提升了食品饮料业包装生产的设备的产品质量。

3、钢铁工业中的应用

为了把工程大系统综合统一起来，钢铁企业就利用机电一体化系统，来完成这项巨大的工作。而这个系统的核心就是微处理机，通过将工控机技术、微机技术、数据通讯、仪表、显示装置等技术统一结合起来，再采用组装合并的方法，就能确保系统控制的精确度、质量及其工作的可靠性。?而传统控制技术已不适应钢铁工业大型化、高速化及连续化的特点，难以解决一些现实问题，所以就必须采用智能控制技术。通常智能控制技术被运用在钢铁企业的生产中，深入到各个环节里，该技术主要包括了专家系统、神经网络及模糊控制等，具体应用环节则有：设计产品、生产控制产品，诊断设备和产品质量等方面，最关键的是它是利用计算机来对整个生产过程进行管理、监视、操作及分散控制。例如：高炉的控制系统，轧钢系统，冷连轧，电炉和连铸车间等都利用到了这个技术。测控技术的不断发展，使分布式控制系统具有了丰富的功能，也因此成为测、控、管一体化的一种综合系统。它在对生产过程控制的同时，还可以在生产过程中还可以实时进行调度、统计管理生产计划，最终实现在线的最优化。而交流调速技术也伴随着微电子技术、电子电力技术的发展而发展起来，交流传动因具有独特的优越性，所以电气传动技术在未来必将是由直流传动转变成交流传动。又由于数字技术的发展，矢量控制技术虽复杂但已显现出它的实用性，交流调速系统的调速性能因此超越了直流调速。目前，交流传动系统日益之所以会受到像轧钢企业等各行业客户的欢迎，不同容量的电机均可以通过同步或异步电机来实现可逆平滑调速一个重要的原因[3]。

结束语

各种产品和装置因为机电一体化技术的发展，也完成了机电一体化，从而达到了自身的整体优化，也有利于产品质量和生产效率的提高，并缩短了新产品生产开发的准备周期，使其由科技成果快速向商品转化，从而深刻变革了传统产业。又由于新产品研发的需要以及发展高精密设备的需要，所以未来的机电一体化技术、产品及其系统必然会向着智能化、系统化、高性能、微型化、轻量化的方向迈进，并最终为国家带来创造巨大的经济和社会效益。

参考文献: