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中图分类号: TH-39 文献标识码: A
1、前言
机电一体化已经成为当前工业发展的一个标准音符,机电一体化的发展大大降低了人工的劳动强度,提高了工作效率,提高了工作的准确度和精度。机电一体化进程的加快在一定程度上促进了社会经济的进步。
2、机电一体化的概念
“机电一体化”一词最初是日本学者于70年代提出的,它的英文是Mechatronics,是由英文Mech硕cs的前半部分和Electn〕nics的后半部分组合而成,美国人称为Mech画c吐衡stem,在我国被译为“机电一体化”。机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电工技术的发展、凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。
如果说机械(包括电工)系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。概括说来机电一体化技术是围绕机械制造业发展起来的一门跨学科的综合性技术,是把机械技术、信息技术、控制技术、计算机技术、微电子技术和传感检测技术等有机融合而形成的一门跨学科的综合性技术。日本机械振兴协会经济研究所在一份报告中给机电一体化所下的定义是:机电一体化技术乃是在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合起来构成系统的总称。
3、机电一体化技术特点
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
3.1、数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,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高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
3.2、智能化
即要求机电产品有一定的智能, 使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、 自主决策等能力。 例如在 CNC 数控机床上增加人机对话功能,设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。 随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
3.3、模块化
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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。 如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
3.4、网络化
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,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
3.5、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,还要求在色彩、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,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
3.6、微型化
微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988 年美国加州大学 Berkeley 分校研制出第一个微电机以来,国内外在 MEMS 工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种 MEMS 器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微连杆、微弹簧以及微机器人等)。
3.7、集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。 首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。
3.8、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。
3.9、绿色化
科学技术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、生态环境恶化的后果。为了实现可持续发展,绿色产品概念就应运而生。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,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。
4、机电一体化技术的应用
机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面:智能化控制技术(IC);分布式控制系统(DCS);开放式控制系统(OCS);计算机集成制造系;现场总线技术(FBT)统(CIMS);交流传动技术。机电一体化技术在工业、农业、纺织业都有不同程度的应用。
4.1、机电一体化技术应用在工业炉窑改造应上
国内外现在已有成功的技术改造比工业炉窑单纯用计算机技术好的多。所以,我们建议今后在改造工业炉窑时要大力推广应用机电一体化技术,对应该进行改造但尚未改造的工业炉窑要用机电技术等先进电子信息技术改造,其中采用机电技术改造的已达到了90%。
4.2、积极采用机电数控技术,对机床高备改造应用对机床设备的改造我们应放在经济、实用型机电数控系统的上推广应用。根据相关方面的了解和调查,从国家要求开始到现在已经按要求改造完毕。
4.3、机电一体化广泛应用在变频调速技术
提高了风机、电泵工作效率,采用此技术后,变频调速后风机、电泵一般可节电20%以上,效果十分显著。因此,在今后,广泛应用、推广应用该技术。据悉到现在,风机、电泵和其他调速电机以普遍、采用先进的变频调速技术。图1 CAN流程图
4.4、CAD/CAM 技术优先与机电一体化结合,工业设计水平提高要有新目标消除工业产品更新换代慢,设计工作跟不上需求变化现状。据悉目前,北京工业系统 CAD 的应用率为 85%,CAD 的覆盖率为 80%。
5、结束语
随着机电一体化在采矿业、交通运输业、在造业、农业、航空航天等领域的运用,在一定程度上推进了行业的发展速度和水平。
参考文献
【关键词】煤矿机电一体化;技术现状;发展趋势
引言
机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,同时,将机械装置和电子设备以及软件有机结合起来。机电一体化是将机械和微电子技术紧密集合,并融计算机技术、信息技术为一体的新兴综合技术。
煤矿机电一体化技术是矿山综合自动化的基础,为煤矿企业信息化提供了重要的科技支撑。为了提升我国煤矿生产的综合实力,全面提高煤矿企业效率,达到煤矿生产的安全、高效、绿色的目的,必须加大煤矿机电一体化技术在煤矿采、掘、运当中的应用和推广。
1 煤矿机电一体化技术的发展现状
从 1970 年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起,我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪 80 年代后期,我国综合机械化采煤取得了空前的发展,大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程,采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90 年代中期,在原有的研究成果上,又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究,并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21 世纪后,我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破,在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而,与国外的先进采煤国家相比,我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距,并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、
化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱,在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。
2 机电一体化技术在煤矿生产中的应用状况
2.1 机电一体化技术在煤矿掘进中的应用
煤炭生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。掘进作为煤矿开采的基础工作影响着后期煤炭开采及运输的效率,对于高效矿井有必要将机电一体化技术引入到掘进机械中,实现煤矿巷道的高效率掘进。目前掘进机的电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全性开关箱、操作箱、压扣控制按钮、照明灯、三相异步电动机等组成的掘进机电气系统,与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。
2.2 在矿井运输提升产品中的应用
煤炭的输送方式有矿车式、皮带式。带式输送机相对于矿车运输具有长距离连续运输、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等优点,已经在我国煤矿井下运输中大量使用。目前煤矿主要推广使用的CST可控软启动装置,是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的集机、电、液为一体化的启动装置,不仅解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题,而且兼具平滑启动运送大惯性载荷的特点。
矿井提升是将煤炭运送至地面的过程,提升效率及其安全性与煤矿效益密切相关。为了使煤炭效益最大化,矿井采用的专用提升机整合了煤矿电机一体化和自动化技术,其中全数字化交直流提升机在结构上进行了简化,将滚筒和驱动合为一体,同时具有硬件配置简单、互相兼容的特点,在各个技术环节均体现了机电一体化技术的应用。
2.3 在采煤机上的应用
我国的电牵引采煤机在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上,进行了相关的科技创新,拥有了许多具有自主只是产权的产品,取得了长足的进步。在我国煤矿综合机械化采煤工作面,国产采煤机已经占据了主导地位,完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。
机电一体化技术与采煤机的相关技能相结合能使采煤机的牵引、控制性能得到提升,同时能达到更好地发挥采煤机控制阻力的目的。具体表现在一下几点:第一,在结合机电一体化技术的基础上,在采煤机运行下滑的过程中,采煤机的制动性能能得到更好的发挥,在煤层是大倾角的情况下,这一优势更为明显;第二,在机电一体化技术的控制体系下,通过对各类参数进行优化与调整,能实现对采场的综合控制,实行有效的实时监测,提高采煤机采煤过程中的安全性;第三,机电一体化技术的应用能提高采煤机作业可靠性,能有效地减少故障的发生,尤其是提高采煤机在煤层赋存条件恶劣条件下的采煤效率;第四,通过对工作面刮板输送机装配监控装置,能够实现对采煤机整体的监控监测,完全实现自动化控制,大大提高了采煤作业的安全性、可靠性,大幅地提高了采煤效率,给企业的经济效益带来了实质性的提高。
2.4 在矿井安全生产监测中的应用
通过矿井的生产监测系统,如在线监控、自动报警及故障自诊等,可完成对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态的监控任务,能及时准确地找出故障部位并自动报警。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,我国引进了一批安全监控系统,如:DAN6400等在部分煤矿中应用,并在引进的同时自行研制出KJ2、KJ4等系统并通过了鉴定。同时在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。煤矿监测监控系统的应用大大改善了矿井的工作环境和安全状况,比如,提高了机器的工作效率简化了设备的维护检查工作,降低了使用维修费用,延长了设备的使用年限等。实践证明,安全监测系统为煤矿安全生产和管理起到了重要作用。
3 煤矿机械中机电一体化技术应用的意义
3.1 提高劳动效率
机电一体化在煤矿各个生产环节的应用,不仅改善了设备的使用性能,延长了其使用寿命,更是在很大程度上提高了工人的劳动效率,降低了劳动强度,减少了同一时间段的作业人数,这对于高产高效矿井的实现具有重大意义。
3.2 提高了矿山开采的经济效益
机电一体化的出现及完善为煤矿带来了新一轮的改革,一方面取代了以前较为陈旧的设备,大大提高了煤炭开采的效率;其次,机电一体化技术在煤矿中的广泛应用,在很大程度上减少了人力、物力、财力的投入,使煤矿的总体经济效益得到大幅度提升,最后,机电一体化技术在煤矿上的逐渐应用推动了煤炭相关产业的进步,进一步的提高了矿山开采的经济效益。
3.3 保证了煤矿开采较为安全的工作环境
随着机电一体化技术在煤矿中的广泛应用,极大地改善了井下的安全状况,监测监控技术的应用能及时准确地将各个设备、巷道硐室的动态信息完整地呈现出来,如有设备故障或灾害事故能做出及时的报警,从而能为相关工作人员提供充足的时间做出准备工作,减少灾害的发生或降低事故的波及范围,为煤矿开采提供一个较为安全的环境。
参考文献:
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关键词:煤矿 机电一体化 应用
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。 [:请记住我站域名/]
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
1.1为劳动提供安全保证
在矿区低质量的环境下,矿工处于高负荷、长时间的工作中,在这种传统的环境下,极大地影响了矿工的身体健康与生活质量,甚至在这样的环境下,还会威胁到他们的人身安全。随着机电一体化技术的发展及其在煤矿中的深入应用,只需要一些机电设备就可以完成煤炭的采掘、运输与提升等工作,使矿工从繁重的煤矿体力劳动中解放出来,极大的降低了工作的危险系数,也有效地防止了职业病与工伤情况的出现,更好地保障了生产的安全进行。
1.2提升劳动效率
随着科学技术的发展,传统的较为落后的手工劳动作业的方式已经无法满足社会生产的需要,随着机电一体化技术的普及与推广,机器代替了传统的手工劳作,使煤矿中原本复杂的辛苦劳作变成了矿工通过简单的操作就可使机器完成工作,极大的降低了劳动强度,提升了劳动效率与劳动生产率。
1.3提高劳动收入
随着机电一体化技术在煤炭产业中的深入应用,使得煤炭产业的劳动效率大大提升,煤炭产量上去了,国家的经济水平也提升了,相应的煤炭产业的工作人员的工资水平也就提升了。如此环环相扣下来,机电一体化技术在煤矿中的应用,带动了煤炭产业与其他产业的发展,帮助更多地方的经济出现繁荣局面。
2煤矿中机电一体化的应用分析
2.1在矿井安全生产监控与系统监测中的具体运用
煤矿中使用机电一体化技术,能够有效的实现煤矿生产中的故障诊断、在线监控以及自动报警等一体化的功能。机电一体化技术对煤矿生产的在线监控是指对煤炭生产的机器设备、电动机、转运系统、液压装置、制动系统等设备在运行过程中的状态实施有效监测与控制。故障诊断与自动报警是指在煤炭生产过程中,如果生产环节中的设备出现故障,就能进行自动诊断以及实施报警,且还能诊断出具体生产过程中的哪个位置和什么设备出现了故障,这样就能使工作人员快速的找到故障,并及时排除故障,保障煤炭生产的正常进行。
2.2在矿井提升机中的具体运用
众所周知,矿井升降机主要的工作地点就是在地面上以及矿井下,在提升机中运用机电一体化技术能够有效的发挥一体化功能,实现数字化的高效运行。
全数字化提升机在功能上可以有效提升通信速度,实现诊断功能的全自动化。提升机的数字化功能更够进一步简化电器安装的程序,简化硬件设备的安装程序,进一步实现软件的启动与控制,提高提升机的工作
效率。
2.3在矿井下带式运输机中的具体运用
带式输送机又称为胶带输送机,其工作原理主要是通过摩擦来实现运输材料的连续性。它主要有两端点滚筒与闭合输送带结合而成。由于机电一体化技术的普及与推广,使得袋装输送机的技术水平也有了一定程度的提升,并在一定程度上促进了矿井下大运量、高带速、长距离曲线和大功率的带式输送机等许多的关键技术以及新产品研究与开发。
当前,在国家科学技术发展与科学家的不懈努力与钻研下,多类型的带式输送机已经被研发了出来,但由于单位长度与运输量等方面的限制,也使这些多种类型的带式输送机出现了一些问题。同时,再与发达国家相比,我国研发的带式输送机不论是灵敏度还是寿命方面都是比较弱的,这也就需要我国科研人员坚持不懈的进行科研开发,才能赶超发达国家的技术水平。因此,我国需要加大科研开发力度来提升我国的技术水平。
3煤矿中机电一体化应用的发展趋势
3.1机电一体化技术日趋网络化
自上世纪90年代开始,计算机技术与互联网技术发展迅速,人们的日常生活、工业生产、军事、教育、科学技术等都因此而受到巨大影响。全球范围内的生产与经济也因为计算机技术与网络技术而逐渐融合为一体,使企业间的联系与竞争更加激烈。煤矿生产的远程监视与控制技术也因为机电一体化技术的网络化而得到了极大的应用,并为煤炭产业的长足发展打下了坚实的基础。
3.2机电一体化技术日趋智能化
机电一体化技术未来发展的重要方向与技术就是实现智能化。随着智能化技术的不断推广与普及,煤炭产业也越来越重视机电一体化技术的智能化应用与发展。将智能化机电一体化技术应用与当前的煤炭产业中,可以实现将人的部分思维输入至电脑操作系统中,并利用这种有人部分思维的系统来模拟出人的思维能力,让系统拥有与人一样的逻辑能力、推理能力以及判断与自主选择能力等。这样就可以用智能化机电一体化替代煤矿生产中部分人员的一些体力与脑力劳动,降低工作人员的劳动强度,提升工作人员的工作效率。但是,值得注意的是,机电一体化技术的智能化永远无法与人有完全相同的逻辑思维与判断能力,当然这一点也不是必须的,只需要机电一体化的智能化拥有人的部分较为低级的逻辑思维与判断能力,能够帮助人们完成或简化一些工作就可以了。
3.3机电一体化技术日趋绿色化
随着科学技术以及世界经济的飞速发展,煤炭产业的生产效率大大提升,从而获得了很高的经济效益,这使得人们的生活水平不断提高,物质资料不断丰富。所有事情都是两面的,在人们因煤炭生产而享受生活时,也同样付出了惨痛的代价,因为过度的开采煤炭资源而导致生态环境遭到严重破坏,人们也逐渐意识到节约资源与保护环境的重要性。由此,“绿色”这一概念就提了出来,也成为未来发展的一大趋势。对于煤炭生产企业来说,如何实现企业可持续的、健康的发展下去?如何实现煤炭开采的绿色化,保证将对生态环境的危害降到最低程度?机电一体化能够很好地解决这一问题,最大程度地实现绿色化生产,尽可能降低煤炭生产对生态环境破坏的程度。
4总结
随着机电一体化技术在煤炭生产中的推广与普及,逐渐成为了煤炭生产企业的重要技术支撑,而且随着技术的不断发展,这一技术的作用与意义也会更加凸显,且发展前景也会更加宽阔。煤炭生产中应用机电一体化技术,提升了煤炭生产企业的综合竞争能力,为实现高效、安全、绿色的煤炭生产奠定了坚实的基础。
参考文献
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[2] 马学燕.探讨煤矿中的机电一体化应用[J].科技致富
关键词:机电一体化 组成要素 发展状况 技术应用
一、机电一体化的内容
1.机械技术。机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,在机电一体化系统制造过程中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。
2.计算机与信息技术。其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术,即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动控制技术。其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
二、机电一体化的组成及发展状况
1.机电一体化的组成
机电一体化的组成部分包括:机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。机械本体是系统的所有功能要素的机械支持结构;测试传感部分对系统的运行需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测,并变成可识别的信号,传输给信息处理单元,经过分析、处理后产生相应的控制信息;电子控制单元用来测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后,按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的的运行;执行器根据控制及信息处理部分发出的指令,完成规定的动作和功能;动力驱动源依据系统控制要求,为系统提供能量和动力以使系统正常运行。
2.机电一体化的发展状况。
机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。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。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,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,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。同时,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,为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究,将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。
三、机电一体化的技术应用
现代机电一体化是一门综合的技术,是机械与微电子技术、信息技术相互渗透融合的产物,是机电工业发展的必然趋势。这意味着,机电一体化的应用在未来的工业发展中将更为广泛。
机电一体化的主要应用领域:
1.数控机床。数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制上都有迅速的提高,总线式、紧凑型的结构、开放式的设计以及数控编程技术和技术化,这些发展最大限度的提高的用户的效益。
2.计算机集成制造系统。它打破原有部门之间的界限,以制造为基础来控制物流和信息流,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产试验到生产经营管理的有机结合。
3.柔性制造系统。即计算机化的系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。该系统的应用会使冗余度增加,有较好的柔性,能够应付突发事件。
4.机电一体化技术在钢铁企业中应用。在钢铁企业中,机电一体化系统是以微处理机为核心,把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来,采用组装合并方式,为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件,增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面:智能化控制技术(IC)、分布式控制系统(DCS)、开放式控制系统(OCS)、计算机集成制造系统(CIMS)、现场总线技术(FBT)、交流传动技术。
5.工业机器人。目前,被广泛应用的为第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。
四、机电一体化技术的智能化发展。
智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。
1.数字化。微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,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高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
2.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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突,并能使之标准化、系列化。
3.网络化。网络技术的兴起和飞速发展给社会各个领域带来了巨大变革。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,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。