第一篇：機電一體化技術在煤礦中的應用

機電一體化技術在煤礦中的應用

摘要 ····································· 1 前言 ····································· 2 第一章、機電一體化技術的概述 ························· 3 第二章、機電一體化技術的發展歷程和趨勢 ···················· 4 第三章、機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義 ·············· 5 3.1 提高勞動效率 ······························ 5 3.2 提高了勞動安全保障 ··························· 5 3.3 增加了經濟效益和礦工的勞動收入 ····················· 5 第四章機電一體化技術在煤礦中的應用 ······················ 6 4.1 機電一體化技術在采煤機中的應用 ····················· 6 4.2 機電一體化技術在提升機中的應用 ····················· 6 4.3 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用 ··················· 6 4.4 其他 ·································· 6 第五章 機電一體化技術發展趨勢 ························· 8 5.1 光機電一體化方向 ···························· 8 5.2 柔性化方向 ······························· 8 5.3 智能化方向 ······························· 8 5.4 仿生物系統化方向 ···························· 8 5.5 微型化方向 ······························· 8 結論 ····································· 10 致謝 ····································· 11 參考文獻 ··································· 12

摘 要

本文對機電一體化技術進行了概述, 簡要介紹了機電一體化技術的發展歷程和趨勢, 論述了機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義, 重點介紹了機電一體化技術在煤礦生產中的應用。

關鍵詞:煤礦 機電一體化 意義 應用

引 言

由于現代科學技術的不斷發展，簡單的機械已無法繼續滿足工業的生產，在這種需求下，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域朝著微電子技術和計算機技術等高科技領域迅速發展，逐漸演化為一新名詞——機電一體化。這項綜合技術使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

第一章、機電一體化技術的概述

“ 機電一體化”(Mechatronics)是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技術。機電一體化是在機械的主功能、動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術,將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來,相互滲透,相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純地利用電子技術來簡化或替代機械,更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。

機電一體化技術具有下述優勢:提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能,大大簡化了操作步驟并且簡單、方便;適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于不同的場合和領域,應變能力強,很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度;具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能,它的它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施,使工作恢復正常。第二章、機電一體化技術的發展歷程和趨勢

機電一體化技術經歷了四個發展階段:準備階段,計算機的出現標準著機電一體化技術的產生。上個世紀六十年代,日本首先提出這個名詞,但是限于當時的技術水平,該技術無法得到廣泛的推廣和應用;起步階段,信息技術,微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實,在這一時期,機電一體化的影響不斷擴大,并取得了較大發展;發展時期,進入八十年代,機電一體化技術已為全世界學者所囑目,機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現;蓬勃發展時期,九十年代至今,各種新技術出現并取得突破性的發展,日新月異的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。

我國制造的機電一體化產品都具有智能化、程序化、信息化的特點,以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點,機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度,提高了生產力水平,創造了巨大的經濟和社會效益。然而,我國的機電一體化技術與發達國家相比差距還很大,其未來的發展趨勢是:

開發有自主知識產權的核心技術,研究具有自主知識產權的核心裝置;增加產品的通信功能,以適應綜合自動化的需要;開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等;機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。第三章、機電一體化技術的研究在煤礦生產中的重要意義

3.1 提高勞動效率

機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變,大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業模式,明顯降低了工人的勞動強度,大幅提升了勞動生產率,極大地提高了勞動效率。

3.2 提高了勞動安全保障

傳統的煤礦工作環境非常惡劣,在潮濕、充滿煤塵的環境中長時間、高負荷地工作嚴重影響到礦工的身體健康和生活質量,某些情況下還會危及到他們的人身安全。采用機電一體化設備進行煤炭的采掘、運輸、提升等,不僅可以使礦工從繁重的體力勞動中解脫出來,而且還能降低發生事故和危險的幾率,防止工傷和職業病的發生,保證了礦工的生命安全。

3.3 增加了經濟效益和礦工的勞動收入

煤礦機電一體化技術的運用使得煤炭的產量大幅提高,增加了企業的經濟效益,同樣使礦工的勞動收入有所提高,改善礦工的生活質量。煤礦企業的快速發展帶動了其它相關行業的快速發展,對地方經濟的快速發展起到積極的推動作用。

第四章機電一體化技術在煤礦中的應用

4.1 機電一體化技術在采煤機中的應用

機電一體化技術在采煤機的一個典型應用就是電牽引采煤機。它具有許多液壓牽引采煤機不具備的優勢和特點:良好的牽引特性。在采煤機前進時它可以提供牽引力,在采煤機下滑時它還可以進行發電制動;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,可用在40°～50°傾角的煤層,而不需要其它防滑裝置;運行可靠,使用壽命長。與液壓牽引不同是電牽引采煤機除電動機的電刷和整流子有磨損外,其它元件沒有磨損,因此運行可靠,使用壽命長,維修量小;反應靈敏,動態特性好;結構簡單、效率高。電牽引采煤機機械傳動結構輕便簡單,只做一次轉換電能轉換為機械能,轉換效率可高達99%,而液壓采煤機的電能轉換機械能的轉換效率只有65%～70%左右。

4.2 機電一體化技術在提升機中的應用

目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備是礦井提升機,為全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機,在結構上將滾筒和驅動合二為一,大大簡化了機械結構,充分體現了機械～電力電子～計算機～自動控制的綜合體。而全數字化提升機高度可靠,采用總線方式,使電器安裝大大簡化,此外,硬件配置簡單,互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機,其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統,其性能先進、操作簡便、準確可靠。

4.3 機電一體化技術在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統的主要運輸設備,具有長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點。因此,近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。目前主要采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。它是一種專門為煤炭或金屬礦石的長距離皮帶運輸機而設計的軟驅動裝置。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術,我國帶式輸送機一般為3點驅動,對輸送機的單機長度和運量存在一定的限制。而且,輸送機的監控設備的功能、可靠性、靈敏度和壽命都與發達國家相比存在顯著的差距。

4.4 其他

煤礦機電一體化設備液壓支架則向電液控制方向發展,將計算機技術與液壓控制有機結合,實現定壓雙向鄰架或成組自動移架,避免對頂板和支架產生沖擊載荷。煤礦供電要求是供 電要可靠,質量要高,能滿足大功率設備。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小,使用壽命長的真空開關。目前高、低開關柜普遍采用了“微機保護”,具備網絡功能,可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。

機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術,目前已經成為礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣,極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力,為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統，其構成要素或子系統之間的接口極為重要，從某種意義上說，機電一體化系統設計歸根結底就是接口設計概念設計是產品設計進程中最富創新性的階段之一，原理方案設計則是概念設計的核心，對提高產品性能、降低產品成本有決定性的影響[2]．近年來，國內外研制了一些能夠實現特定功能的功能原理解的設計知識目錄或知識庫，探索了單一功能原理解的計算機表達及智能搜索策略，研制了能對單一功能求解的試驗系統口。5]．但對多學科領域集成的機電一體化系統概念設計階段的功能原理求解，尤其是基于接口特征匹配的機電一體化系統功能原理求解的研究卻很少見到報道．本文著重探討了基于接口特征匹配的機電一體化系統功能原理求解策略和實現方法． 第五章 機電一體化技術發展趨勢

5.1 光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的。引進光學技術、利用光學技術的先天優點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

5.2 柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在這種系統中，各子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環境條件做出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的能力（柔性），又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

5.3 智能化方向

今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術（尤其是軟件及芯片技術）的發展。

5.4 仿生物系統化方向

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態（工作）時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統（大腦）工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有向仿生物系統化方向發展的趨勢，但還有一段漫長的道路要走。

5.5 微型化方向

目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成果用于實際產品時，就沒有必要再區分機械部分和控制器部分了。那時，機械 8 和電子完全可以“融合”，機體、執行結構、傳感器、CPH 等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發展方向。

結 論

隨著煤礦生產不斷向深部水平發展，對控制水平和規模的要求越來越高，從而會進一步加速機電一體化技術的發展和進步。目前各種高科技術的發展，如網絡、光纖、人工智能及生物工程等高新技術，已經滲入到機電一體化技術之中，使機電一體化產品功能更強大、性能更優越，智能化程度也越來越高。因此，采用新的機電一體化技術裝備的煤礦企業，會獲得更加顯著的技術、經濟和社會效益，循環促進、不斷發展下去。

參考文獻 楊自厚． 人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[Ｊ]．冶金自動化，1994（5）2 唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[Ｊ]．冶金自動化，1996（4）3 唐懷斌． 工業控制的進展與趨勢 [Ｊ]．自動化與儀器儀表，1996（4）4 王俊普． 智能控制[M]． 合肥：中國科學技術大學出版社，1996 5 林行辛． 鋼鐵工業自動化的進展與展望[Ｊ]．河北冶金，1998（1）6殷際英． 光機電一體化實用技術[Ｍ]．北京：化學工業出版社，2003 7 芮延年． 機電一體化系統設計[Ｍ]． 北京：機械工業出版社，2004．

第二篇：煤礦機電一體化技術的應用

煤礦機電一體化技術的應用、管理及發展趨勢

摘要：近年來，我國各行各業競相發展，依靠機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性，提高制造水平，增加產品的應變能力，提高勞動生產率，節約大量能源和材料消耗。煤炭系統也在利用機電一體化技術改造舊設備和開發新產品方面做了大量的工作，取得一定的成效。它已使人們清楚地認識到，機電一體化技術和產品的發展，是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。針對機電一體化技術在煤礦中的應用進行闡述，并對其發展趨勢進行分析。摘要：近年來機電一體化技術的應用和推廣極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭業生產打下了扎實的基礎。文章對煤礦機電一體化技術在我國的應用以及機電管理進行闡述。關鍵詞：機電一體化技術；煤礦；應用；發展趨勢；煤礦機電；自動化；設備應用與管理

引 言

隨著科學技術不斷發展，機電一體化技術的發展也越來越快，機電一體化技術正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發展。我國的機電一體化技術雖然發展較快，但與國際先進水平還存在較大的差距，我們需要堅持應用先進技術的方向，不斷創新，培養大批能從事機電一體化企業及相關的生產、建設、管理、服務第一線的高等工程技術應用性人才。機電一體化技術專業人員主要從事機電一體化產品的開發、設計、制造、安裝、調試、運行、檢修和營銷等技術與管理工作。由于機電一體化技術應用領域廣泛，因此具有較大的就業崗位群。

一、概述

機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合運用的復合技術，是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的融合機械工程、電氣工程、計算機技術、信息技術等為一體的新興綜合技術。機電一體化技術順應了當今科學技術發展的規律，示了強大的生命力。由于煤炭生產是將數百、數千萬噸煤炭從地層深處采掘、運送到地面，因此需采用大量的機電設備才能實現這一目標，而機電一體化煤礦產品則是實現高產高效的最好選擇。機電一體化將機械與電子技術融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。

二、機電一體化技術在煤礦中的主要應用

1機電一體化技術在提升機中的應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備，全數字化交直流提升機。尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械一電力電子一計算機一自動控制的綜合體。而全數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。..九五期問，國 產數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權的全數字化提升機，其核心部分..ASCS是由雙..CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用..sIMADYND和..s7研制成功了第一臺交一交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到..5000kW，主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。

機電一體化技術在采煤機中的應用電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有一下特點：

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電制動，向電網反饋電能。

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，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1．6～2．0倍，所以電牽引采煤機可用在..4O。～50。傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。

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。

反應靈敏，動態特性好：電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。

結構簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99％，而液壓采煤機的效率只有65％一70％左右。

煤炭總院上海分院與波蘭瑪克公司合作，研制成功我國第一臺采用交流變頻調速 MG344一PWD型薄煤層強力爬底板電牽引采煤機以來，我國的電牽引采煤機有了較快的發展。國內上海天地公司、太原礦山機械廠、西安煤機廠、雞西煤機廠等都生產交流變頻和直流電牽引采煤機，而且得到了廣泛的應用。經過近2O年的研制開發，我國的電牽引采煤機逐步走向成熟，為煤礦生產技術的進步起到了積極的推動作用。

機電一體化技術在帶式輸送機中的應用帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送 系統的主要運輸設備。因此，成為近幾年來機電一體化技術的研究重點。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汁的軟驕動裝置．一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。由于尚未解決動態分析和在線監控技術以及啟動延遲技術，我國帶式輸送機的中間驅動點不能不知過多，～般為三點驅動，這樣就限制了輸送機的單機長度和運量。而且，輸送機的監控設備功能少、可靠性較差、靈敏度和壽命都較低，和發達國家相比存在顯著的差距。

煤礦機電一體化裝置液壓支架則向電液控制方向發展將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用從德國和美國引進的電液控制的支架，移架速度為6~8秒／架，最快的移架速度達3秒／架。龜液控制裝置還可檢測支架的工作狀態。

煤礦供電的特點是供電要可靠，質量要高，能滿足大功率設備的要求。因此應該推廣節能型產品。高壓開關柜采用維護量小，使用壽命長的真空開關。采用集中 補償和就地補償相結合的辦法提高功率因數，減少供電系統無功電流，減少無功功率損耗。目前高、低開關柜普遍采用..微機保護，具備網絡功能，可以實現遠程遙控、遙測、遙信和遙調。

三、煤礦機電一體化技術應用的發展趨勢

我國自造的煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點。這些設備在煤炭生產中的廣泛應用，不僅減輕了操作人員的勞動強度，而且極大地提高了煤礦的生產水平和能力，創造了巨大的經濟效益和社會效益。但是，我國的煤礦機電一體化技術與發達國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續研究，其未來的發展趨勢是：

開發有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置：

增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術今后研究的重點之一。機電一體化技術煤礦生產中的應用機電一體化技術包括基礎的機械技術、以及計算機與信息技術、系統技術、自動控制技術動技術。而在在礦井的生產過程中，采煤工藝的先進與否直接影響整個礦井的生產能力。因此，要盡量選用先進的采煤工藝，從而到礦井的高產高效的目的。隨著我國工業控制自動化技術的發展，煤礦機電自動化在礦上的應用目益增多。

因為煤礦是高危行業，提高機電設備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實現礦井長治久安的關鍵所在，因此煤礦機電的自動化有力推動了企業安全高效、又好又快發展。

電氣自動化在采礦機械設備中的應用采煤機從中厚煤層起步，發展到薄煤層、大功率、大采高強力滾筒采煤機。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導的掩護式，逐漸發展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機)、兩柱掩護式低位放項煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控制系統在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產發達國家得到了普遍的應用，液壓支架電液控制系統是實現綜采工作面高產高效的關鍵技術設備，是今后發展的必然方向充分發揮機電一體化技術在煤礦開采中的作用。目前從國內煤礦的技術、經濟條件和效益出發，電液控制液壓支架主要用于年產400萬t以上的一次采全高長壁工作面，600萬t以上各項煤工作面及薄煤層高效開采工作面。將在近年內結合各礦特點嘗試液壓支架的電液控制系統。

我國電氣自動化的應用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠程監控及專家診斷系統的可靠性是國產采煤機研究的主要內容。該系統能夠實現綜采裝備液壓支架和采煤機的遠程監控，使采煤機根據煤層的變化實現自動割煤、煤層的軟硬自動調節采煤速度，檢驗并完善動態監測綜采支架液壓系統壓力和各受力點的狀態，自動調節支架推移輸送機的拉移等，使綜合機械化水平上一個新的臺階。

煤礦機電一體化技術礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，因此隨之對井下、井上的運輸和 提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。

在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統發展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，使電器安裝大大簡化，此外，硬件配置簡單，互相兼容。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙 CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

礦井安全生產監測監控系統中的應用礦井安全生產 監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。20世紀 90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用，基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。

四、煤礦機電管理存在的主要問題

1機電管理職能部門作用沒有充分發揮盡管各地方煤礦一般都設置了機電管理部門，但大多數礦井機電科都承擔 2種職能：一是機電管理，二是機電生產。

機電科管理人員的主要精力放在應付生產上，管理作用沒能充分發揮。一些地方煤礦的領導對機電管理重視不夠，大量壓縮機電人員，造成機電管理人員不足，機電專業組織未能健全，機電管理網絡經常中斷，機電 職能管理作用淡化，技術手段落后。

機電隊伍整體素質較低及機電技術力量薄弱一些地方煤礦機電管理人員文化較低，專業技術水平不高，未系統學習設備管理理論和企業管理理論，機電管理憑經驗進行。機電職工一般未接受機電專門技術培訓，理論知識不足，實踐經驗缺乏，違章作業經常發生。設備故障較高，因電氣失爆而引起的瓦斯、煤塵爆炸事故幾乎年年發生。用電管理 兩票三制堅持不嚴，帶電作業，約時停送電時有發生。

設備存在隱患較多設備老、舊、雜、帶病運轉，安全設施、保護裝置不全，距《煤礦安全規程》要求差距較大。提升系統缺少緩沖裝置和托罐裝置，電控系統、制動系統保護不全。井筒裝備銹蝕嚴重，末能定期防腐。有的礦井為了趕產，不能保證主副井2h的停產檢修時間，絞車的實際提升負荷超過設計提升能力。一些固定設備的電壓表、電流表、壓力表、真空表、安全閥未按規定定期校驗。井下電氣設備沒有按規定做電氣試驗，過流保護整定過大，漏電保護、煤電鉆綜保、照明信號綜合保護、輸送機保護、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖甩掉不用或 試驗及記錄不規范。井下局部接地極及連線的材質、工藝不符合要求，安裝不合格。非阻燃的電纜、輸送帶仍在井下使用。電氣設備失爆現象屢見不鮮。

改進地方煤礦機電管理的辦法重視機電管理，首先是礦井領導人重視機電管理，這是加強機電管理的關鍵。機電管理人員要經常向礦領導匯報機電工作，多提工作建議，以獲得領導的支持。

因礦制宜建立機電管理機構，授予職權，統一管理礦井機電管理機構體系不論采取哪種形式，都必須授予機電部門職權，實行統一管理。一般機電部門要具有以下職權，即：制定機電管理規章制度杈；編制部署機電工作計劃權；設備配件分配權：制止違章作業權：追查機電事故權；檢查評比考核獎罰權：機電業務骨干調整調動工作監督權。

認真落實規章制度，扎實地做好設備綜合管理。加大機電培訓。達到培訓的目的各礦應建立設備綜合管理體系，完善設備綜合管理制度，配齊設備管理人員，實行流程化管理，扎實地做好設備綜合管理工作，確保設備管理制度化、正常化、規范化。培訓上提高職工學習積極性，嚴謹機電培訓走過場。能實現要我學到我要學的轉變，培訓達到目的。

對我國煤礦機電一體化技術的思考在20世紀，我國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發展，機電一體化技術應用到了煤礦每個環節，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平，必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發展的動態。

應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度：以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品，在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠：對于新開發的煤礦機電一體化產品應具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制；煤礦機電一體化產品需要達到智能化發展水平，能判斷機電設備和周圍環境的狀態，使設備能自動適應環境并以最優的狀態工作，同時能快 速地對所采集的參數進行分析，從而對故障進行診斷，再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量，并保證其測量；準確度，并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能；要關注國內外高新技術的發展，將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品，從而提高煤礦現代化，達到煤礦自動化生產。

參考文獻

1殷際英．機電一體化實用技術[Ｍ]．北京：化學工業出版社，2003 2芮延年．機電一體化系統設計[Ｍ]． 北京：機械工業出版社，2004．

結束語

當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

近年來，隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術、傳感器技術和自動化技術的飛快發展，信息流成為機電一體化的主要特色。其產品實現自動化、數字化、智能化，在性能和功能方面均實現了質的飛躍。

因此，機電一體化技術是企業信息化的重要支撐技術，是礦山綜合自動化的基礎。機電一體化技術在煤礦采、掘、運裝備的應用和推廣，極大地提升了我國煤礦生產的綜合實力，為實現高效、安全、潔凈、結構優化的煤炭工業生產打下了扎實的基礎。

鳴

謝

本文是在老師精心指導和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學態度、高度的敬業精神、兢兢業業、孜孜以求的工作作風和大膽創新的進取精神對我產生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時，在此次畢業設計過程中我也學到了許多了關于瓦斯抽放方面的知識，實驗技能有了很大的提高，在此深表謝意。其次，感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝。

第三篇：機電一體化技術在煤礦中的應用

機電一體化技術在煤礦中的應用

【摘要】機電一體化在煤礦中的應用，使設備動作趨于協調，而且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

【關鍵詞】機電一體化安全性可靠性操作性經濟效益

一、機電一體化技術的概述

“機電一體化”是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技。機電一體化是在機械的主功能，動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術，將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密的結合起來，相互滲透，相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純的利用電子技術來簡化或代替機械，更重要的是將機械系統，微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。

機電一體化技術具有下述優勢：提高使用的安全性和可靠性，改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能，大大簡化了操作步驟，并且簡單、方便、適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于各種不同的場合和領域，應變能力強，很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度；具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能，它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

二、機電一體化技術的發展歷程和趨勢

機電一體化技術經歷了四個發展階段：準備階段，計算機的出現標示著機電一體化技術的產生。起步階段，信息技術，微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實，在這一時期，機電一體化的影響不斷擴大并取得了較大的發展，發展時期，進入八十年代，機電一體化技術已成為全世界學者所矚目，機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現，蓬勃發展時期，九十年代至今，各種新技術的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。

我國制造的機電一體化產品都是具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點，機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度，提高了生產力水平，創造了巨大的經濟和社會效益。然而，我國的機電一體化技術和發達國家相比差距還是很大，其未來的發展趨勢是：

開發有自主知識產權的核心技術，研究具有自主知識產權的核心設備；增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健朗監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。

第四篇：機電一體化技術在工程機械中的應用

沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

機電一體化技術在工程機械中的應用

摘要

在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。現代工程施工中,工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可以直接影響到施工工藝的好壞,而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。在工程機械中的應用越來越廣泛。

關鍵詞：機電一體化 技術 工程機械 應用 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

目錄

前言 ????????????????????????????????????? 1

一、機電一體化概要???????????????????????????? 2（1）機電一體化的發展階段??????????????????????? 3（2）工程機械核心技術——機電一體化 ??????????????? 4

二、現代工程機械技術 ?????????????????????????? 5（1）工程機械系統的基本結構 ?????????????????????

1、機械本體 ??????????????????????????????.2、動力部分 ??????????????????????????????

3、測試傳感部分 ???????????????????????????.4、執行機構 ??????????????????????????????

5、驅動部分 ??????????????????????????????

6、控制及信息處理單元 ???????????????????????（2）工程機械的系統功能 ???????????????????????

1、電子監控、自動報警及故障自診 ????????????????

2、節能降耗,提高生產率 ??????????????????????

3、柴油機的控制 ???????????????????????????

4、提高作業精度 ??????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

5、作業過程的自動化或半自動化 ?????????????????

6、其他應用 ?????????????????????????????

三、機電一體化在工程機械中的應用 ????????????????（1）機電一體化和工程機械的關系 ?????????????????（2）機電一體化對工程機械功能的改進 ??????????????

四、結束語 ??????????????????????????????? 參考文獻

???????????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

前言

機電一體化又稱機械電子學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從上世紀70 年代中期開始在國外工程機械上得到應用。80 年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了工程機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在工程機械上的應用,從根本上改變了工程機械的面貌,極大促進了產品性能的提高,使工程機械進入了一個全新的發展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統目前在國外工程機械上的應用已相當普及,并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發展方向。

一、機電一體化概要（1）機電一體化的發展階段

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

一體化技術和產品給以很大的關注和支持,20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。

機電一體化產品和技術可分為機械、電子和軟件三大部分。模塊化技術是這三者的共同技術。模塊化技術可以減少產品的開發和生產成本，提高不同產品間的零部件通用化程度，提高產品的可裝配性、可維修性和可擴展性等。融合機械、電子和軟件三大部分的機電一體化模塊代表了未來產品的發展方向，具有高度自主性、良好的協調性和自組織性的特點。總之，模塊化設計與制造是機電一體化系統的基本方法和發展趨勢。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子（MEMS）技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。

機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。早期的自動化技術主要是借助凸輪、機械機構等實現的,這一時期的自動化實際上是機械自動化;隨著電子技術的發展,凸輪、機械機構逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關等機構所取代,實現了電氣自動化,機械機構大大簡化,自動化水沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

平大為提高;機電一體化則是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要,也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科,其發展歷程可分為四個階段:

1、數控機床的問世是機電一體化發展的開始。

2、微電子技術為機電一體化帶來勃勃生機。

3、可編程序控制器的發展為機電一體化提供了堅強基礎。

4、激光技術、模糊技術、信息技術使機電一體化躍上新臺階。（2）工程機械核心技術——機電一體化

1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5、傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6、伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、現代工程機械技術

（1）工程機械系統的基本結構

1、機械本體

系統所有功能元素的機械支持結構，包括機身、框架、機械聯接等。機械本體要在結構、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面適應產品高效、多功能、可靠和節能、小型輕量等要求。

2、動力部分

按照系統控制要求，為系統提供能量和動力，用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出

3、測試傳感部分 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

對系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別信號，傳輸到信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

4、執行機構

根據控制信息和指令，完成要求的動作。執行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構。

5、驅動部分

在控制信息作用下提供動力，驅動各種執行機構完成各種動作和功能。一方面要求驅動的高效率和快速響應特征，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環境的適應性和可靠性；另一方面，由于幾何尺寸的限制，動作范圍狹窄，還需考慮維修及標準化。

6、控制及信息處理單元

將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進行集中、儲存、分析、加工，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應指令，控制整個系統有目的地運行（2）工程機械的系統功能

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代引入機電一體化技術,使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合,可以極大地提高了工程機械的各種性能,如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性,操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及,電子控制技術已深入到工程機械的許多領域,如攤鋪機和平地機的自動找平,攤鋪機的自動供料,挖掘機的電子功率優化,柴油機的電子調速,裝載機、鏟運機變速箱的自動控制,工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高,電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。

現代工程施工要求工程機械具有以下性能生產效率高且能量損失小,節約能源;自動化程度高,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全,使用壽命長;具有較好的經濟性;高的技術價格比和低的制造與使用成本;操作簡單、輕便、勞動強度低,駕駛員的工作條件好,具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修作業時間。

目前工程機械的電子控制系統主要實現如下功能:

1、電子監控、自動報警及故障自診

即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態監控,工作中一旦出現異常現象,能自動報警并準確地指出故障的部位,從而改善駕駛員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。

2、節能降耗,提高生產率 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

傳統工程機械的能量利用率較低,例如液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程機械的發展必須著眼于節能。日本小松公司挖掘機采用新型節能控制器,具有良好的節能效果,燃料可節省23 %;日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統,通過對發動機和泵的綜合控制,使功率的利用率可達98 % ,同時生產率也大大提高。

3、柴油機的控制

采用電子調速器,電子油門控制裝置,自動停機裝置,自動升溫控制裝置等。

4、提高作業精度

為保證成品料的作業精度,現代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統,并使稱量過程實現了自動化。自動找平系統的應用,使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統,使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節,進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制,不僅提高了作業精度和作業效率,而且也減輕了操作人員的勞動強度。

5、作業過程的自動化或半自動化

工程機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產率,并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響,例如,日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統,操作者在控制板上設定好鏟沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

斗運動軌跡的形狀后,微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號,自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動,實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘,使挖掘作業實現了自動化。

6、其他應用

一些國外生產的推土機、裝載機、鏟運機等有了電子控制的自動變速器,其能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系統的傳動比,這不僅充分利用了發動機的功率,提高了燃油經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度。為有效地防止翻車和斷臂事故,提高作業的安全性,現代起重機上廣泛地采用了電子控制的力矩限制器。為實現無人駕駛,使工程機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,某些國外工程機械上設置了無線遙控裝置。

電子系統的可靠性是現代工程機械非常重要的一項性能指標。由于工程機械一般露天作業,其直接受到烈日暴曬、雨霧、強風、塵埃等的侵襲,此外還受到強烈的振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子控制系統應滿足:能在-40～80 ℃的環境溫度下可靠、穩定地工作;抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,較好的耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。

三、機電一體化在工程機械中的應用（1）機電一體化和工程機械的關系

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合, 可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置(系統)在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域, 如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，拌利設備稱重計量過程的自動控制,挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高，電子（微機）控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜。（2）機電一體化對工程機械功能的改進

在工程機械上運用傳感器技術是當前機電一體化技術最主要的技術手段和特征，傳感器技術是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統的功能；其水平越高，系統的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數進行及時準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統控制的信息就無法獲得，進而使整個系統就無法正常有效的工作。

我國傳感器的研究主要集中在專業研究所和大學，始于20世紀80年代，與國外先進技術相比，我們還有較大差距，主要表現在： 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

1、先進的計算、模擬和設計方法；

2、先進的微機械加工技術與設備；

3、先進的封裝技術與設備；

4、可靠性技術研究等方面。因此，必須加強技術研究和引進先進設備以提高整體水平。

傳感器技術今后的發展方向可有幾方面：

1、加速開發新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。

2、向高精度發展：研制出靈敏度高、精確度高、響應速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產自動化的可靠性。

3、向微型化發展：通過發展新的材料及加工技術實現傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

4、向微功耗及無源化發展：傳感器一般都是非電量向電量的轉化，工作時離不開電源，開發微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發展方向。

5、向智能化數字化發展：隨著現代化的發展，傳感器的功能已突破傳統的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0-10mV），而是經過微電腦處理好后的數字信號，有點甚至帶有控制功能，即智能傳感器。沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

四、結束語

機電一體化的出現不是隨機出現的，而是一個時代的產物，文中敘述的這些發展方向是科技發展到一定階段的必然要求，更是一個必然結果。目前，因為科學技術的限制，其與一些相關技術的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，因為它既是多項科學技術發展的結晶，又極大地推動了不同學科的交叉與滲透，其發展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術力量。隨著科技的發展和電子技術的成熟和廣泛應用,機電一體化產品在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面發揮著越來越重要的作用。機電一體化是許多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻

[1] 戴勇.高職機電一體化技術專業課程開發[M],北京:機械工業出版社,2004。[2] 芮延年.機電一體化系統設計[M],北京機械工業出版社,2004。[3] 章浩.張西良.周士沖.機電一體化技術的發展與應用[J].2006(7)[4] 唐懷斌.工業控制的進展與趨勢 [J]，自動化與儀器儀表，1996（4）[5] 馬國華 監控組態軟件及其應用[M]，北京：清華大學出版社，2001.3 [6] 高鐘毓．機電控制工程．北京：清華大學出版社，2002。沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

第五篇：淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

淺談機電一體化在煤礦機械中的應用

【摘要】 煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產的重視,煤礦設備投入的不斷增加,煤礦機械也處在一個更新換代的時期。

【關鍵詞】 煤炭機械 機電一體化

煤礦機電一體化技術在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術和液壓控制技術有機的結合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經濟性、可靠性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。目前以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統)在煤礦機械中的應用已很普及,電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域,如提升機和采煤機,提升機的PLC系統,采煤機的變頻控制系統和PLC系統操作等,煤礦機械的在線狀態監控與故障自診、故障報警等。隨著科學技術的不斷發展,對煤礦機械的性能要求也在不斷提高,電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜、維護也將更加專業化。特別是,隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加,如何用好,管好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發揮最大的效率,是煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。煤礦生產中,煤礦機械的性能自動化程度及其經濟性等可以說直接影響到生產;也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統部分質量的好壞與性能的優劣又直接影響到機械的動力性、經濟性、可靠性,從而影響施工質量、生產效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統已成為煤礦現代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現代機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展,以及對煤礦機電產品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應用范圍也將越來越廣,而其復雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產效率高且節能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經濟性,即高的技術價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態監視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。

為適應煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術的發展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了機械制造技術的迅速發展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發展及其在機械上的應用,極大促進了煤礦機電產品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統在國外機械上的應用已相當普及,在我國也是發展的方向,已成為機械高性能的體現。目前機械的電子(微機)控制系統主要用以實現如下功能:

1、在線監控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態監控,出現故障能動報警并準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,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現多種在線監控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

2、節能降耗,提高生產效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC

控制系統,節電量就為30%左右,同時生產效率也大大提高。

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,提高生產效率,并減少因操作者的經驗不足,對作業精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統有限公司與德國MARCO公司合作生產的PM31型液壓支架電液控制系統,就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續動作,也可實現遠程控制和工作面無人操作。

4、其他應用

一些國外生產的輸送機、采煤機、綜掘機等采用了電子(微電腦)控制的自動變速器,能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系的傳動比,從而改變功率,這不僅充分利用了電動機功率,大大提高了能耗經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度,提高了設備的安全性能,提高作業人員操作的安全性,目前我國在綜合機械化采煤機上采用電子(微電腦)控制。可實現無人操作,使機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,也配備了無線遙控裝置,可遠程遙控也可微電腦編程控制。

電子(微電腦)系統的可靠性是煤礦機械非常重要的一項性能指標。由于煤礦機械一般井下作業,其直接受到潮氣、煤塵、通風、石塊、地質變化等的侵襲,此外還受到采煤振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子(微電腦)控制系統必須滿足井下性能環境要求,能在井下環境溫度下可靠、穩定地工作;抗壓強度高、抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;較好耐沖擊和抗振性能;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。