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在当前的机电控制领域,机电一体化和自动化控制应用愈加广泛,能够有效发挥对机电产品质量的优化,切实提升生产效率,推动机电企业发展模式的改革,在根本提升行业智能化水平,促进整个经济和社会的进步。为此,机电企业需要重视自动化和一体化新的发展形势。本文阐述了机电控制系统和自动化控制技术的涵义,分析了自动控制技术在机电控制系统中的价值,与当前机电领域发展实际相结合,探讨了机电一体化在机电控制系统中的应用方式,以期实现机电一体化的持续、长远发展。
关键词:
机电控制系统;自动化控制技术;一体化设计
0前言
随着科技的不断进步,自动化控制技术应用更加广泛,在整个社会发展中必不可少。借助自动化生产控制技术,能够实现生产规模的合理扩大,技术先进性突出。生产力的提升对机电制造业提出了了更高的标准和要求,需要满足多层次机电标准,借助自动化控制系统,切实提升生产效率。因此,机电一体化发展迅速,在整个行业发展中意义重大。
1对机电控制系统和自动化控制技术涵义的阐述
1.1对机电控制系统涵义的分析
对于机电控制系统,主要是借助计算机进行生产程序的设置,实现对装备的远程控制,达到对生产过程的掌握,其主要特征是自动化、智能化和高效化。立足机电控制系统自身的性质,自动化是其突出的特点,与通信领域的能力进行结合,达到对整个过程的全面监控,同时,强化对细节的检测,及时解决生产中的问题。立足机电工作人员,其智能化的特点能够有效降低工作压力,减少人工失误,一旦遇到机械生产环境威胁,能够借助智能机电控制系统对人的操作的替代,有力维护工作人员的安全。立足机电行业自身,在机电控制系统的应用下,整个行业更具整体性,能够高效地提升生产效率,综合控制能力得以增强。
1.2对自动化控制技术的阐述
自动化控制技术依赖的是控制装置和控制器,先行进行生产程序的设定,在无需人力协助的情况下,遵守生产规程,与人力控制相比,其优势十分明显,如借助硬盘驱动,能够实现伺服系统的精准定位,即使运行环境比较复杂,也能实现较为稳定的工作状态。
2自动控制技术在机电控制系统中应用途径的分析
2.1对自动控制技术在机电控制装备中应用的介绍
对于自动控制而言,其核心和关键性的内容就是装备和控制器,简言之,就是如果需要进行装备运转速度的记录,借助控制器测试就能够实现。很多机电企业都关注新型自动控制技术的应用,例如,PLC技术。将控制器置于机电控制装备中,能够实现整个生产系统的有效合成,在生产监控中,能够有效、快速地发现问题所在,防止出现较大程度的损失,实现了对产品的全面优化。在整个自动化进程中,控制器的作用是实现了对人工的替代,借助精密仪器,避免误操作的产生。
2.2对自动控制技术在机电微型计算机领域的应用的介绍
这一应用主要是借助控制装备实现模型的构建,通过微信计算机,实现对生产程序的有效控制,其优势十分突出,首先,实现了对自动控制和机电规模管理的调整和协调,使得单元性的技术得到有效结合,生产价值巨大,产品科技含量提升,生产时间被显著缩短,对产品使用寿命也产生了正面影响,给企业减少了相对一部分投入。立足这些优势,需要研发人员不断进行新机电模型的研发,切实满足生产需要。其次,立足安全,将自动化融入微型计算机,对危险的感知和反应能力增强,能够及时发现生产漏洞,有效控制机器的运行状态,降低损失。再次,立足机电一体化,自动化技术为机电一体化奠定了技术基础,主要体现在传感检测领域。
3对机电控制系统一体化设计的全面阐述
机电一体化设计具有较为广泛的覆盖领域,主要体现在机械、电子等领域,只有不断强化机电一体化加工技术,才能实现对整个机电控制系统的完善,加快机电智能化发展进程。机电一体化的集点是网络化、模块化、智能化和微型化,尤其是模块特征更加明显。鉴于制造业的庞大规模,类型复杂,在进行机电一体化产生研发的时候,要注重模块化,形成产品标准,注重新型机电产品的研发。微型化的特征主要立足信息技术的发展,不受时刻限制,较大程度地提升了机电一体化的影响力。
3.1对机电线路中一体化设计的分析
这一领域的设计主要体现在电子线路方面。传统的机电控制中,实现了线路与装备的隔离,设备运行中,很难实现对产品的全面、及时的了解,设备使用率不高。在应用机电一体化之后,微型计算机和控制器作用于系统,工作效率提升。在一体化设计中,产品质量被优化,工程流程被简化,因此,机电企业需要重视引进,对传统机电设备进行淘汰,发挥科技的力量,加快模块经济的发展。
3.2对机械装置中一体化设计的介绍
对于机电控制而言,系统性突出,能够实现对机械、控制、生产装备的有效统筹,加快一体化设计,因此机电工程师需要平衡三者之间的关系,融入一体化设计理念。要善于运用创造性思维,深入进行探讨,引进机电人才,重视实践活动,营造协作氛围,借用科技改变一体化模式,提升综合实力。
3.3一体化设计在机电功能模块中的发展
这一应用主要是指对整个机电控制系统和自动化控制技术进行统筹,将各个部分进行联结,借助控制器实现对各个部分的控制。模块一体化设计要立足整体,突破单一部分的功能,最大限度地发挥一体化的优势。要立足企业实际,选择最佳机电组合,最大限度地实现经济效益。
4结束语
综上,对于机电一体化而言,其是在机电控制系统和自动化控制技术相互融合的基础上产生的,能够有效实现对企业投资和收益的关系的调整,切实提升生产效率,推动智能化发展速度。因此,对于机电企业,需要重视研发机电一体化产品,加大信息使用,发挥自动化的优势,促进经济模式的转变,节约投资,提升人员素质,强化人才建设,形成机电一体化的整体营销战略,树立企业品牌。
参考文献:
[1]王亚.机电控制系统的自动控制技术与一体化设计[J].科学大众(科学教育),2015(03):178.
[2]王印束.基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D].吉林大学,2012.
机电一体化控制系统的拥有量反映了一个国家的经济能力和国防实力,目前我国是全世界机电一体化控制技术较先进的国家,但是机电一体化的利用率、开动率低,这样我国制造业也很难把行业中机电一体化的控化率大幅度提上去。机电一体化在工业过程控制系统中接受调节器的控制信号,确保生产过程按预定要求正常执行,执行机构无需特殊的动力源就可以保持原执行位置,可远距离传输信号,更适应采用电子信息新技术。
一、机电一体化的概念
“机电一体化”在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分结合在一起构成的一个新词,意思是机械技术和电子技术的有机结合。这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认,我国的工程技术人员习惯上把它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。二、机电一体化技术基本概念机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械电子技术深度结合的现代工业的基础上,综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理,接口耦合,运动传递,物质运动,能量变换进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质的和能量的有规则运动,在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
二、机电一体化技术的特点
1、安全性和可靠性。机电一体化产品都具有自动监视、报警、自动诊断等功能。在工作过程中电力故障时,能自采取保护措施,避免人身和设备事故,显著提高设备的使用安全性。
2、工作质量提高。机电一体化产品具有信息自动处理和自动控制功能,其控制和检测的精度上很大程度的提高.近几年出新了复合加工机床,派生出各新颖的机床结构,可以采取虚拟轴机床和特殊机械结构。例如:复合型的一体化机床,在钻深孔时大大提高效率。通过自动控制系统可保证机械按照设计的要求完成预定动作,使之不受机械操作者主观因素的影响,从而保证最佳的工作质量和产品的合格率。由于高速加工技术普及,机床主轴转速由3000~4000r/min提高到9000r/min,运动部件的加速度,其已由过去一般机床的0.4G提高到2G,直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。机电一体化产品实现了工作的自动化,使得生产能力大大提高。
3、使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示,操作按钮数量显著减少,操作技术大大简化并且方便、简单。机电一体化产品根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现,系统通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随即自寻最佳工作程序,实现自动最优化操作。
4、适用面广。机电一体化产品跳出了机械机电一体化产品的单技术和单功能限制,使得产品的功能水平和自动化程度大大提高。具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护等多种功能,能满足用户需求的应变能力较强。
5、调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时,通过调整控制程序以适应不同用户对象的需要,通过多种手段输入到控制系统中,事先存入若干套不同的执行程序,然后根据不同的要求,只需给定一个代码信号输入,可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化的定位精度可以提高到提高到1mm左右,最小分辨率为的数控系统和已有产品,并且两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使机床联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度,提高了插补质量,并可进行自动拐角处理等。机电一体化产品的自动化检验和自动监事功能可对故障自动采取措施,使工作恢复正常。
6、网络化。依据机电一体化机床的基本要求,提高机床的开动率是企业合理化、最佳化的方法。因此,计算机网络制造和虚拟制造技术都在数控机床基础上发展起来,这必然成为制造业发展的一个主要潮流。
三、机电一体化系统设计模型
机电一体化可控的执行机构子系统是高精度匹配性和信息融合的结构,也是机电一体化系统中设计方案创新的核心。
1、F-P-A-M求解模型。它是根据总功能进行工艺动作过程的分解,通过与其它两个子系统的集成与融合设计得到机电一体化系统的方案,它的柔性化程度将多个单一功能的机械系统组合成多功能的机电一体化系统 ,用计算机控制系统取机械式的控制系统 ,提出了解模块的接口匹配策略。
2、符号表达模型。机电一体化系统需要以简图的形式表达多种可行方案,该表达方法建立在常用机电一体化系统基本功能元模块的层次上,包括文字符号,接口信息等符号,为计算机辅助机电一体化系统方案的创新设计提供了有效手段。机电一体化系统知识库来源可快速存取功能元载体并能自动产生可行的设计方案。
四、机电一体化的结构设计方法
1、硬件结构设计。一体化电动执行机构的电气控制系统结构如图所示,整个系统把可编程序控制器为整个控制系统的核心,它为用户反馈各类状态信号。该方法的优势在于易于调整两比较的标度值且能较好地维持原有的实际意义,两两比较相对优序值可以利用网状图的评价方法, 解决了无法排序方案的缺陷。
【关键词】基建一体化;管理职责;管理模式
1.落实基建一体化管理职责
按照南网基建一体化总体管理模式,建设管理单位的建设管理任务由各业主项目部承担,原则上所有发电项目和10kV及以上的输变电项目都要有明确的业主项目部进行建设管理。因此,按照电网公司对业主项目管理有关要求,成立了电网规划建设领域一体化管理专项工作小组,负责落实南网公司、电网公司关于电网规划建设管理一体化推进工作方案,确定重大问题的具体操作程序,负责审定各专业小组的工作计划和推进工作所需人力、资金、物力的保障,以及协调各项工作统一按计划开展。同时迅速成立业主项目部,明确了业主项目部工作职责,落实业主项目部管理人员的职责,并将基建一体化管理十二个方面的重点工作、进度及责任分工进行细化,分级负责,分口把关,以确保各项工作按节点有序推进。
2.深化宣贯工作,提高认识
什么是基建一体化?在南方电网公司“集团化管理模式、一体化管理制度,明晰各层级管理定位和管理关系,提升综合经营效益”的管理理念的指导下,逐步实现进度管理、技术管理、安全管理、质量管理、造价管理、项目管理“六项管理”,以及信息系统、指标体系、作业标准、技术标准、管理制度、业务流程、组织架构“七个一体化”,从而达到“向生产移交一个规范达标、绿色可靠、文档齐全、零缺陷的基建工程”的目标。南网各省区业务高度相似,具有较大的稳定性和可复制性,适合统一、规范的管理,这个特点决定了要把共性的管理要素集约起来,形成合力,提高全网的协同效应,从而提高整体的管理水平。可见,推进一体化管理是我们供电企业自身发展的现实需要。
3.面临的机遇与挑战
南网基建管控模式的转变对我们地市供电局相关业务的发展方向、市场拓展、内部管理等方面将产生重大而深远的影响,面临这些机遇与挑战,我们要抓着这次结构调整机遇,转变传统基建管理思念,不断强化基建“六个管理”(项目管理、安全管理、质量管理、造价管理、进度管理、技术管理),持续提升基建管理水平,提高我们地市供电局可持续发展能力。
3.1设计方面
2012年以前,南网总部之前并未涉及具体基建项目初步设计、施工图设计及预算的评审与批复,相关职能属于各省级电网公司。按“七+六”管理要求,南网基建部将负责220千伏及以上电网基建工程初步设计、施工图预算评审及批复,各分子公司负责110千伏及以下电网建设工程初步设计、施工图预算评审及批复,建设单位(业主项目部)负责组织审查施工图设计。由此可见,随着“七+六”管理工作的逐步推进,设计纳入基建一体化管理,设计方案将严格执行《南方电网标准设计细化方案》,有利于提高设计与施工的工程质量,与此同时,设计人员将贯彻南网公司WHS质量控制作业标准,按照规程、规范、技术标准和强制性条文进行设计,有利于杜绝因设计疏漏导致安全生产和质量事故的发生。对我们地市供电局而言,无需过于担心部分体制内设计、施工、监理企业对市场的影响,农网、配网工程施工图设计深度不够、设计质量不高的问题将能得到根本性的控制,扭转过去存在因设计深度不够而频频发生设计变更的情况。
3.2实施过程管理
目前由业主项目部代表建设单位对基建工程建设实施全过程管理,并按照电网公司的要求成立了业主项目部,每个工程指定项目经理,树立由项目经理代表业主全程管理、协调,对安全、质量、进度、造价负责的管理思路,并制定统一的项目部工作手册。而2012年之前,各施工建设单位都有一套自己的管理制度,处于“各自为政”的状态。在南方电网实施“一体化”的发展战略之后,按照一体化的思路,在制度方面形成了A、B类制度。A类制度是总纲性的管理规定,要求各分公司直至各建设单位一贯到底严格执行,B类制度则由网公司牵头制定,根据各分省公司的实际情况不同,允许存在一定的差异。两类制度之间的关系是A大于B,未来A将越来越大,这也是“一体化”管理制度上的思路。就建设单位而言,就是以执行网公司一体化的各项制度为主,尽量少制定其他制度,在一个统一的标准下,逐步将各项工作规范统一起来,从而实现“一体化”的目标。目前业主项目部以一个管理制度,一个工作手册为主,管理制度要求在实际工作中一贯到底,而工作手册就相当于作业指导手册。与以往业主大都只负责开工和投产这两个环节,中间的施工过程则交由施工单位来安排的情况不同,业主主导不仅负责工程进度计划,在一个基建项目建设之前,业主项目部要根据整个工程的情况做出一个系统策划,还要跟进整个施工过程,实施过程管理。
3.3安全管理
从南网中长期规划来讲,贯彻一体化,重点还是要突出质量安全,目前根据安全质量部前段时间开展的安风体系的检查情况来看,各公司基建系统安全生产风险管理体系的了解、认知、研究和应用等方面仍然存在较大欠缺,因此,我们地市供电局要以推进一体化管理为契机,进一步提高前瞻性,将安风体系建设作为一项重点列入工作计划。一是加强安全质量督查,提高规章制度的执行力。成立由基建部、安监部、县供电公司、监理单位、施工单位组成的“基建安全质量督导组”,不定期对各施工作业现场进行安全检查;二是加强基建项目施工安全风险及质量控制,推行每周一次的业主项目部例会制度。要求各项目的施工负责人、监理、设计人员参加会议。总结上周的施工安全风险控制及质量控制的落实情况。分析本周施工的安全风险,制订控制措施并落实到具体实施人员;三是开展岗前安全培训。要对进入基建项目部的所有施工人员进行安全教育和安全考核。对进入项目部的所有施工人员进行安全教育。对参与电力工程项目建设的老职工、新学员,都要进行安全考核,考核合格后方能上岗。并要求各专业施工队针对电力工程特点,分析工程的危险点、危险源,做好防护措施,并将此作为向职工进行安全交底的主要内容,在作业面做出明显标志,警示施工人员;四是严肃执行各专业施工队的站班交底工作。对重大施工方案交底工作,交底人及被交底人必须签字。坚持开展各专业施工队的安全学习活动,让职工深入学习安全管理规定及制度,学习事故案例,使每个职工始终牢记安全、保证安全,确保施工组织顺利进行。
3.4工期管理
由于电网项目多、工期紧,影响基建项目进度的因素非常多,其中包括人为因素、材料设备因素、技术资金因素、自然因素、社会环境因素等等,暴露了工程建设中的前期工作不细,没有做到依法建设等,针对以上难点,我局落实以南方电网公司一体化管理制度为中心,一是进一步细化工程工作计划,将各项重点工作落实到位;二是前期工作按照一体化要求尽量做到规范,同时积极与政府沟通联系,发挥政府主管能动性和强化县局属地管理的责任意识;三是加强城网前期工作,城网要与农网一起共同开展;四是围绕投资完成率、指标考核和设备投运率三大指标,认真研读和吃透南网基建一体化管理的精神和内涵,坚持“一加强三提高”电网建设思路,按一体化管理的模式开展工作,多从管理上认真总结经验,梳理存在的问题,思考有效的管理方式,按“业主项目部”管理模式,落实实施主体责任,建立绩效考核机制,提出考核节点,加强对内对外的考核,充分发挥各有关部门的作用,确保工程项目如期投运,全面完成全年电网建设投资计划。
3.5质量控制
近年来,电网建设工程任务繁重,面临项目多,管理的重点往往放在了立项上和竣工决算上,放松了对中间建设过程的管理,对非代业主项目的安全、质量、进度的监督存在一些管理上的漏洞,南方电网公司基建一体化管理中增加了业主项目部的建设和基建工程质量控制作业标准,更加注重基建工程的过程管理,极大提升了工程质量。因此,我们地市供电公司应高度重视并组织重点落实已颁布实施的六项一体化作业标准(除业主项目部工作手册外),这六项作业标准为:施工作业指导书;质量控制作业标准;监理典型表式;基建工程验收标准;基建安全文明施工检查评价标准表式;业主项目部工作手册。注重精细化质量管控,关键点监控,实现管理向一体化、精益化转变。
3.6人力资源方面
根据南网公司的要求,每个500千伏项目均应成立业主项目部,并对业主项目部的人员配置进行了严格要求,公司人力资源不足的问题日益加剧,人员配置不论从年龄还是从专业结构上都已远不能满足需求。在整个公司系统内,业主项目部人员短缺是一个普遍问题。此外,人员的专业结构参差不齐以及对“一体化”的理解等方面存在的差异,也给一体化的推进带来了一定的压力。因此,在下阶段的工作中,一是着力加强人才队伍建设,通过组织培训,培养一批熟悉管理制度,对安全、质量、进度、造价眼光犀利的项目经理,并逐步做到持证上岗;二是根据工程实施情况,完善对业主项目部的管理综合考核评价制度,定期对各项目经理和项目部进行考核,充分发挥业主项目部和参建施工、监理单位工程管理人员的主观能动性,提升电网建设人才支持能力。
总而言之,电网基建一体化无论是在基层还是南网公司层面都属于摸着石头过河,基建一体化模式的推行还需要一个慢慢理解与改进的过程,在这个过程中应该结合工作实际,提出基建工作思路,培养管理一体化管理技术人才,加强一体化管理模式等方面的改进策略,通过“七个一体化”管理基础的构建,不断强化基建“六个管理”,持续提升基建管理水平。因此,各级基建人员要认识到电网基建一体化管理的积极作用,要有不惧困难的决心和信心,扎实工作,采取有效措施使其大力推行。 [科]
【参考文献】
在日常的工作生活中,人们时常会听到机电一体化这一概念或见到机电一体化的应用实例,几乎所有的制造业都或多或少应用了该技术,不同行业间机电一体化具体含义不尽相同。机电一体化是以以往的机械技术作为基础,结合自控技术、光学技术、微电子技术、计算机技术等高新技术,使机械设备的生产模式更具先进性与时代感。无论是传统的生产制造业还是新兴行业,机电一体化技术的应用在很大程度上提高了生产效率与管理水平。具体到煤炭生产行业,综合采煤设备的机电一体化技术指在煤炭生产过程中,将机电一体化技术应用在采煤设备上,提高采煤设备的运行水平,进而提高煤炭生产的效率。同时该技术的应用实现了煤炭开采高度自动化,把工作人员从繁重且危险的作业环境中解放出来,提高了煤炭生产安全性。
2综合采煤设备机电一体化现状
由于机电一体化技术在采煤设备上地应用,大大提高了煤炭生产企业的产煤效率,因此国内外许多煤炭生产企业对采煤设备的机电一体化相当重视。但是在我国的煤炭生产行业中,机电一体化的研发与应用相比一些发达国家起步较晚,这主要是因为我国现代化进程起步较晚且发展缓慢,从而导致煤炭开采技术相对落后的局面。机电一体化技术在采煤设备上的应用起始于上世纪五十年代末,因电子科学的发展与成熟,人们试图将机电技术应用在传统的生产制造设备中,以提高机械设备的生产效率。在煤炭生产实践中对机电一体化技术的应用,使人们能够发现该技术应用在产煤设备上时多存在的诸多问题,这些问题的解决进一步促进了采煤设备机电一体化技术的成熟。与此同时,计算机信息技术也在这一时期形成并得到迅猛地发展。上世纪七、八十年代起,人类社会发展到了计算机时代,计算机信息技术的应用革新了综合采煤设备机电一体化技术的大部分环节,这使得采煤设备的机电一体化技术得到更快地发展,机电一体化技术在采煤设备中的应用层次更为深入。作为机电一体化技术重要的组成部分,计算机技术的应用大大提高了煤炭生产企业的产煤效率。借助计算机技术,综合采煤设备的机电一体化进入了一个全新的发展期。另一方面,伴随着现代科学技术水平的不断提高,综合采煤设备的机电一体化技术得到进一步完善。尤其是近年来,智能化技术的出现及应用使综合采煤设备机电一体化技术在自动化控制上更为突出,进一步提高了采煤设备机电一体化的技术水平。与此同时,智能化技术与计算机技术的有效结合,使综合采煤设备机电一体化更为全面高效。综合采煤设备机电一体化作为机电一体化技术在具体生产实践应用的重要组成部分,其技术水平是同机电一体化的整体发展水平相同步的。虽然在国内外的煤炭生产企业中,采煤设备都应用了机电一体化技术,但国内煤炭生产企业在该技术的技术水平和应用层次上相比发达国家仍然存在着一定差距。不过随着经济实力提升和科技投入增加我国采煤设备的机电一体化技术在一些方面还是有所突破和建树的,例如mgd150nw型采煤机的研发与应用,不仅大大提高了煤炭的生产量,而且使煤炭生产的安全性得到增强。
3综合采煤设备机电一体化发展的趋势
虽然机电一体化技术的应用提高了煤炭开采企业煤炭生产的效率,但仍然有很多方面需要进行完善。针对这些缺陷或不足,以及相关研究的进展可以看到采煤设备机电一体化有着以下几方面的发展趋势。
3.1综合采煤设备机电一体化的发展更趋智能化
如上文所述,智能化技术作为一门新兴技术,在二十世纪中期形成并发展起来。由于形成时间较晚,技术发展与实践应用时间较短,因此智能化技术还存在着诸多的问题与缺陷。智能化技术的发展虽然还不是十分成熟,但是可以预见成熟的智能化技术运用到产煤设备上,将会极大提高煤炭企业煤炭生产的效率与煤炭生产量,对该技术在煤炭综合采煤设备机电一体化的应用前景行业内普遍比较看好。因此煤矿企业应加大力度解决智能化技术本身所存在的一些问题以及如何与综合采煤设备机体一体化相衔接的问题。
3.2综合采煤设备机电一体化的发展更趋系统化
目前煤炭生产企业机电一体化技术的应用范围愈加广泛、应用层次更为深入,同时综合采煤设备机电一体化所涉及应用的技术类型也更为多样,比如计算机技术、智能化技术等。技术类型的多样性使得综合采煤设备的操作更为困难,因此研究人员试图将这些有着差异性的技术与设备进行整合,以形成一个便于人们操控的系统,进而使存在一定差异的多种技术在煤炭开采与生产中发挥出更大的作用。要实现多种类型的技术与设备的协调运行还存在一定的难度,目前仍然没有很好的办法解决这个问题,也没有哪个煤炭生产企业在综合采煤设备机电一体化中应用多种不同类型的设备与技术的情况下,能够实现对综合采煤设备的高效操作与有效控制。可以看到,该技术的解决对于提高煤炭企业煤炭开采的效率与煤炭的生产量的积极作用,因而系统化也是是综合采煤设备机电一体化未来一个重要的发展趋势。
3.3综合采煤设备机电一体化的发展更趋环保化
当下众多领域都在提倡生产的环保性,而这种生产方式也必将影响到机电一体化在采煤设备上的应用。不管是在煤炭开采或者煤炭运输的过程中,煤矿企业都要注重对生态环境的保护,将煤炭的开采与生产对环境与生态所造成的危害降到最低程度,不能只盲目的注重生产而忽略了生态环境的保护。因此综合采煤设备机电一体化技术在技术性能不断提高的条件下,其环保性能必然也会成为该技术发展的重点。
4结束语
研究背景
能源危机和环境污染是21世纪各国面临的两大难题。而汽车工业与这两大问题又有着紧密的联系。汽车对人类社会有着巨大的影响。作为能源的重要消耗者和环境污染的大户,实现清洁能源汽车的开发和推广对人类社会的可持续发展具有重大意义。
当前电动汽车发展迅速,很多地方开始建造充电站等辅助设施。然而,电能并非严格意义上的清洁能源,只能在一定程度上降低资源环境的压力。太阳能作为清洁能源很早就进入汽车领域,但由于光电转换技术的限制难以使用于日常生活。
太阳能电动汽车可以很好地利用两种能源的优势,在当前电动汽车辅助设施的基础上可以保证汽车的正常使用,通过太阳能的加入进一步降低电动汽车对能源的消耗和对环境的污染。
太阳能电动汽车的设计要点探究
作为一种新型的交通工具,太阳能电动汽车与传统的汽车在功能结构等方面都有很大的差别,它相较传统汽车增加了太阳能电池板,蓄电池等新的结构,减少了内燃机,离合器,变速箱等零部件,其设计不能再照搬传统汽车的设计原则,以下是对太阳能电动汽车设计要点的总结。
1.整体有机的一体化设计
在太阳能电动汽车的设计中如果仅仅将太阳能装置和电动汽车的各个部分作为单独的个体进行设计,最后进行叠加,那么各个单独部分即使做到了最优化的设计,其整体也会因各部件之间的不协调而难称合格的设计,甚至在美观,功能,安全等各个设计要素之间还会出现矛盾,使设计难以取舍。
太阳能装置与电动汽车一体化不是太阳能装置与电动汽车的简单叠加,而是汽车从开始设计时就将太阳能系统包含的所有内容作为汽车不可或缺的设计元素加以考虑,二者有机结合,太阳能装置成为电动汽车的一部分。
2.符合太阳能特点的效率优化设计
太阳能是一种稀薄,随机的资源,并且太阳能光电转换技术并不成熟,光电转换效率只有20%左右,这就导致太阳能提供的能源非常有限,这也是当前太阳能电动汽车发展面临的主要问题。
虽然电动汽车也是一种比较节能环保的交通方式,但是我们更希望能够增加太阳能资源――这种更清洁的能源在汽车中的使用。因此太阳能电动汽车的设计要使车辆尽可能多的使用太阳能,例如,利用太阳能电池的发电特性,在设计中增加一些机械装置,通过抽拉、翻转、折叠等形式增加太阳能电池板的面积,让太阳能电池板处于最佳的照射角度。
空气阻力是是决定汽车性能和能源使用效率的重要因素,空气阻力是由车辆的外形设计决定的。太阳能电动汽车的内部结构决定其外观形式和传统汽车会有不同,传统汽车采用的降低空气阻力的方式――如车头圆润车身缓坡的造型,安装尾翼等方法――在太阳能电动汽车的设计中可以借鉴采用,传统汽车不能解决的空气阻力问题可以在新的形式中继续尝试探究。
3.展现太阳能电动汽车的视觉特色和绿色美学追求
汽车的美观性是促进汽车推广的重要因素,太阳能电动汽车在结构上与传统汽车有很大的差别,汽车造型的比例、型面都会有新的变化,这就要求太阳能电动汽车要有能够吸引消费者的视觉特色。设计师可以不拘泥于现状,设计出全新比例的汽车造型,根据不同人群进行有针对性的外观设计。但在色彩、线条、造型等方面都要紧扣绿色设计理念和一体化设计要求,并进一步对这种新能源形式的汽车美学进行探究。
4.具有前瞻性的绿色可持续设计
设计中我们要坚持可持续的设计原则,首先,汽车的材料要易于回收循环,其次,产品要易于回收再利用,第三,设计中还要为太阳能电动汽车的改造留出设计的提前量,零件和装置可拆卸、更换、升级。将来在不更换整车的前提下同样可以使用更先进的技术,避免产品更新换代带来的资源浪费和污染。但这并不简单,在采用模块设计,可拆卸设计等设计方法的同时,还需要设计师与相关技术人员共同合作沟通,把握太阳能技术发展的方向,找准可升级的点,才能使可持续的设计达到目的,可行、有效。
5.符合社会发展现状的安全性考虑
相较于传统汽车,太阳能电动汽车在车身外部增加了相应的光伏装置,所以设计中应考虑太阳能装置在车顶或车身其它位置安装的稳固性,装置对车身荷载的影响,以及太阳能电池板自身抗风、抗冰雹冲击能力等工程问题。针对当前的交通设施状况,还要注意行车安全等交通问题。
总结
太阳能电动汽车是在当前技术条件下解决汽车面临的资源环境问题的一个很好的解决方案,有助于实现汽车产业的长期可持续发展。以上五条设计原则,太阳能美学探究有助于推广应用,效率优化设计增加产品的实用性,前瞻性的可持续设计进一步强调绿色节能的设计理念,相关的安全考虑提高产品的可靠性,整体有机地一体化设计有助于整合各设计元素以实现最优化的设计方案。
(作者单位:河北工业大学)
作者简介:张聪(1990―),男,汉族,河北邢台市人,硕士,研究方向:产品设计工程;