机电一体化的应用简论

机电一体化的应用简论（共12篇）

机电一体化的应用简论 篇1

摘要：本文从机电一体化的核心技术谈起, 解读了机械本体技术、传感技术、信息处理技术、驱动技术、接口技术和软件技术几个细节;阐述了机电一体化技术的主要应用领域, 分析了数控机床、计算机集成制造系统、柔性制造系统、工业机器智能化几个方面。本文旨在机电一体化的应用, 宋人献曝, 以管窥天, 私人浅见, 率尔操觚, 分享同仁, 期待匡误扶正。

关键词：机电一体化,传感技术,软件技术,数控机床,工业机器智能化

机电一体化, 英文名字叫作Mechatronics, 亦称机械电子学, 英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合、发展成了机电一体化, 一九七一年, 日本杂志《机械设计》在副刊上首次刊发了机电一体化的有关报道, 此后机电一体化一路过关斩将, 快速发展, 为时很短即被世人欣然接受, 应用也越来越广泛。随着网络的发展, 信息技术的一日千里之势, 促进了机电一体化技术发展空前, 推动了不同学科的交叉与渗透, 正兴未艾, 充满智能, 前景广阔, 掀起了工程领域的技术改造与革命。

1 机电一体化的核心技术

软件和硬件的技术构成了机电一体化, 传感器 (sensing element) 、机械本体 (M echanical body) 、信息处理单元 (Information processingunit) 、驱动单元 (driverelement) 几个关键部分构成。着手于以下几个方面, 能够极大的促进机电一体化的发展。

1.1 机械本体技术 (Mechanical Technology)

机械本体技术的改进主要有三个方面。

1) 性能 (系统功能的改善) ;2) 质量 (材料选用方面的减轻, 大刀阔斧改变钢制材料的传统方式, 使得机械本体自身的质量降低, 从而让驱动系统的小型化顺利实现) ;3) 精度 (降低能量的消耗, 提高效率, 另外, 在控制方面改善快速响应特性是其一大明显的进步) 。

1.2 传感技术 (sense technology)

传感技术的核心在传感器, 传感器的灵敏度提高了, 精确度随之增强, 从而让可靠性增加, 如果抗干扰性能低, 灵敏度就难以到达良好的状态;采用光纤电缆传感器的使用目的, 就是为了避免电干扰;非接触型检测技术的发展, 同样增强了外部信息传感器抗干扰性能。

1.3 信息处理技术 (information processing technology)

现在地球一村化, 信息技术一日千里, 无处不在, 微型计算机的问世, 信息处理设备的广泛应用, 微电子学的突飞猛进等等都极大地促进了机电一体化的快速发展。信息处理设备的可靠性的大幅度提高, 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的提高和处理速度的提高, 都对干扰问题做出了明晰的解决。

1.4 驱动技术 (Drive technology)

驱动机构为了提高效率早已经采用了电机, 但是未能尽善尽美, 比如, 在响应方面有时候稍微迟缓, 造成了低下的效率。带有编码器的电机是问题的克星, 控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元的使用更是将这些美中不足的问题轻松解决, 免去后顾之忧。

1.5 接口技术 (interfacing)

接口规格的形形色色, 是维修的天敌, 也是信息传递的障碍, 简化设计使之化难为易, 标准化的设计, 规格化的出现, 不仅仅成本低廉, 而且可以高速串行, 一个借口出了问题, 另外的接口马上可以代替, 工作不会中断;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、标准化等问题目前都有很大的缓解, 这是接口技术提高的必然。

1.6 软件技术 (software technique)

软件与硬件形同唇齿, 如影随形似响应声, 其协调发展, 一致进步, 可以减低研发资金的投入, 让维修效率提升, 具体涉及软件标准化 (Softwarestandardization) 、软件程序固化 (Softwareprogram for curing) 程序模块化 (Program module) 、程序标准化 (Program standardization) 几个方面。

2 机电一体化技术的主要应用领域

2.1 数控机床

数控机床 (Computernumericalcontrolmachinetools) 装有程序控制系统, 实现了自动化经过了大约半个世纪左右的时间, 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, 结构精致, 功能齐全, 控制简易, 操作灵活, 具体表现如下。

1) 总线式、模块化、紧凑型的结构, 也就是采用了多CPU、多主总线的体系结构。2) 设计技巧, 功能强大, 硬件体系结构具有兼容性, 功能模块具有层次性, 接口标准化, 使用方便, 效益高, 备受用户青睐。3) 系统智能化, 操作简易, 故障在线短时间即可得到排除, 诊断精确。4) 存储器的容量得到充分拓展, 软件转化为模块化的设计, 数控功能精深微妙, 无以复加, CNC系统的控制功能得到完美的加强, 如同精金百炼, 臻于最佳状态。5) 机床功能完善, 高智能化的实现, 不仅仅多台机床能够一起操作相同的任务, 而且能够一台机床同时进行多种操作, 完成多种加工任务;破损检测完善无遗漏, 物料搬运自动化。6) 网络连接顺畅, 系统的多级功能调动自如, 加工系统庞大精密, 能力强大。

2.2 计算机集成制造系统 (CIMS)

美国学者哈林顿博士提出CIMS以后。得到世人的重视。发展到今天, 已然是全局动态最优综合。CIMS通过计算机硬软件, 并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。这种有机结合, 提高了企业集成度, 各种生产要素之间浑然天成, 各种生产潜力都得到最大的挖掘。

2.3 柔性制造系统 (FMS)

柔性制造系统 (Flexible Manufacture System) , 是一组数控机床和其他自动化的工艺设备, 由加工、物流、信息流三个子系统组成, 在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。柔性制造系统可以根据各种要求进行工作, 生产范围涵盖极广, 可以随机操作, 迅速执行, 也可以随时根据设计更改工作生产。

2.4 工业机器智能化

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, 至此实现了工业机器智能化;第1代机器人发展到今天, 已经由简单的重复操作发展到具备高级智能、能够根据需要进行思维推理, 进而进行判断和独立完成工作, 这是工业上伟大的创举和革命。

综上所述, 机电一体化是科学技术飞速发展的必然, 是机械工业革命的结晶, 做为工作和研究人员, 要一心营职, 大力发展新一代机电一体化产品, 为推动机械产品更新换代和开辟新领域竭尽微忱, 贡献自己的全部光热。

参考文献

[1]何新文.机电控制原理[M].北京航空航天大学出版社, 2012.

[2]张涵永.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社, 2009.

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

机电一体化的应用简论 篇2

机电一体化的应用与发展

黄金程

摘要：现代机电一体化是一门综合技术，是机械与微电子技术、信息技术互相渗透融合的产物，是机电工业发展的必然趋势，是现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并提出其发展趋势。

关键词：机电一体化，应用，数控

机电一体化是机械、电子、信息科学三者有机结合形成的机械和微电子复合技术，是在工业产品和过程设计与制造中，机械工程和电子与智能计算机的协同集成。采用这种技术开发机电一体化产品，已成为当今机电领域的新潮流和振兴机电工业的必由之路。推广电子技术对传统产业进行改造，是提高生产和管理技术、促进机电一体化产品的开发、加快产品结构调整的重要措施。因此，世界各国都在大力推广机电一体化技术。

一．机电一体化的核心技术

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。

1）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，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能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）计算机与信息技术：机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须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。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、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3）系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出

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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，是实现系统各部分有机连接的保证。

4）自动控制技术：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。

5）传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

6）伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。电机作为驱动机构已被广采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正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。

二．机电一体化技术的主要应用领域——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、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：

1．采用多CPU、多主总线的体系结构。

2．开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。

3．WOP 技术和智能化，系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

4．大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC 系统的控制功能。

5．能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

6．系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。7．以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

三、机电一体化的主要发展方向 世纪90 年代后期，各主要发达国家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崭露头角；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

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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广阔天地。未来机电一体化的主要发展方向有：

1.智能化：所谓智能化系统是指一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，智能化也是是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，它能进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，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。21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向，近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动，以求得到更高的控制目标。

2.网络化：20 世纪90 年代，网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。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。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3.微型化：微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件

4.绿色化：绿色化工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势。而机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。这是现在机械制造工业中可持续发展的形式。

5.系统化：其特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并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，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

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机电一体化技术在工程机械中的应用将越来越广泛，地位也越来越重要，设备使用和管理“以人为本”的原则也说明，作为工程施工中工程机械的使用、维修的管理人员，应尽快了解和掌握这门技术，更好地融入科技含量越来越浓厚的现代工程施工中。

参考文献：

机电一体化技术的应用与前景 篇3

关键词：机电一体化；应用；发展前景

中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0064-02

机电一体化技术这一概念最早是由日本企业界在二十世纪七十年代左右提出的，当时被取名为“Mechatronics”，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着时代的发展，机电一体化技术融合了计算机技术、机械加工技术、自动化技术及电子信息技术等多种技术类型。机电一体化技术实现了人工操作向机械自动化操作的转变，在产品制造水平、生产效率及产品性能稳定性等方面带来了显著变化。随着新时期工业生产逐渐向自动化、智能化及绿色化方向发展，机电一体化技术在众多领域获得了广泛应用。

1 机电一体化技术在各领域中的应用状况

1.1 数控机床

机电一体化技术最为典型的应用案例就是数控机床，随着近些年的发展，数控机床在精度控制上更为精确，在功能上更加多样，在结构上更加趋于合理，在操作上更显便捷，总体上说，随着机电一体化技术的深入应用，数控机床在结构功能上向着模块化、总线式、紧凑型方向发展，在组织体系上更多采用了多主总线及多CPU架构模式。将富有开放性的设计方法应用于数控机床，可以极大提高系统的兼容属性及层次属性，在编程、设备升级改装等环节更加便捷智能，能够达到一台机床实时控制多台机床的效果，从而实现了多通道及多过程的控制管理。

此外，通过在数控机床系统中采用机电一体化中的在线诊断技术及神经网络的模糊控制技术，当机床出现或要出现各类故障时，如刀具破损等，可以借助在线诊断的相关功能模块向机床操作人员进行信息反馈，从而便于及时采取相应的控制措施。

1.2 工业机器人等柔性制造系统

柔性制造系统，简称为FMS，实现了高度计算机化，涵盖了数控机床、工业机器人、料盘及自动化仓库等各个部分，能够根据生产指令，按量地开展各类生产任务。除了上面介绍的数控机床，机电一体化在工业机器人制造中也发挥了重要作用。

工业机器人能够代替一部分人力劳动，在涉及到作业条件复杂，如噪音污染大、气体污染严重、辐射程度较高的作业场所，工业机器人可以发挥自身优势，确保生产制造的连续性。随着机电一体化技术的成熟，现阶段工业机器人智能化程度大幅提高，能够借助功能更加强大的元件设备收集整理数据，并针对具体情况作出分析判断，一定程度上达到了人脑的功能，在多种作业环境中能够实施单独作业。

1.3 计算机集成制造及分布式控制系统

计算机集成制造借助于自动化技术、信息技术及制造技术，通过采用计算机技术，把产品设计制造过程中的一些分散的子系统加以集成，从而形成了能够适用于小批量及多品种生产的智能化制造系统。计算机集成制造突破了各个部门之间的生产界限，做到了产品在开发、生产、经营等环节的融合。

分布式控制系统是通过中央计算机控制指挥多台计算机设备，凭借着分布式控制系统的稳定性和安全性，是机电一体化系统中的关键核心技术。分布式控制系统在分级上根据具体情况可以分为两级系统、三级系统乃至更多级别，能够对生产制造过程进行实时的监督控制及管理，在后期维护及系统扩展上也能够灵活操控。

1.4 在建筑施工行业中的应用

随着科学技术的不断发展，有不少先进的机电一体化技术已经应用于实际建筑施工中。施工机械机电一体化从半自动化、监控、全自动到遥控不断发展，降低了施工风险，提高了施工质量。

现阶段机电一体化技术在建筑工程中的具体应用主要包括混凝土机械、起重机械、土方机械（如国外液压挖掘机）。机电一体化技术应用在建筑施工领域既可以保证施工安全和工程质量，降低劳动强度、加快施工进度，也对避免工场事故有着重大的意义。

2 机电一体化的未来发展前景

2.1 人工智能化

现阶段机电一体化具备了一定的智能化程度，但尚无法达到人工智能化的水平，随着技术的发展，原先预想的使数控机床及工业机器人具备模拟人脑的能力，已不再简单局限在幻想中。机电一体化实现人工智能化，能够使其具备推理判断能力、自主思考能力以及决策制定能力，一方面能够有效提升工业生产制造的自动化水平，另一方面能够极大地节省人力成本，提高工业生产的效率和精度。

2.2 网络化

网络技术的发展给科学技术、工业生产，军事、政治、教育以及人民的日常生活都带来了极大的变化。网络技术能够为机电一体化在远程监控及远程控制等环节创造条件，因此，机电一体化与网络技术的融合也是未来机电一体化发展前景之一。在实现网络化操作后，工业生产制造人员可以脱离具体的生产岗位，只需在车间内走动，掌握各个设备的运行状态，然后借助操作面板来对各个流程工作加以控制。此外，在机电一体化设备和操作终端之间通过建立网络通信协议，借助光纤等信息传播介质进行数据的传递，还能够实现远程监控和远程控制，能够极大地降低工作量。

2.3 微型化

机电一体化设备体积庞大，虽然不会对其性能构成影响，但在搬运中却极为不便，微型机电一体化技术有效融合了软件技术、微电子技术及微机械技术，是未来机电一体化发展的重要方向。根据相关研究，机电一体化微型系统，可以实现向微米及纳米系统的演进。未来可能出现的微型化机电一体化技术可以在生物医学及航空航天等领域广泛使用。

2.4 模块化及绿色环保化

现阶段机电一体化的产品类型较多，生产制式不尽相同，在信息接口、电气设备接口及动力接口上也存在差异，随着技术成熟及行业间融合的加深，有必要制定出统一化的标准模式，实现机电一体化的标准化及模块化。

此外，随着人们环保意识的增强，在产品选择上人们更加趋向于绿色产品，因此，机电一体化的绿色化也将成为未来的重要发展方向，在产品的生产、包装、运输以及使用等环节，环保观念会贯穿于全过程。

3 结 语

总之，机电一体化技术在生产制造环节的有效应用可以极大提高产品的精度、质量及生产效率，在强调成本节约及规模化生产的背景下，具有独特的技术优势。随着科技的进步，机电一体化在未来发展前景上会向着更加智能、绿色、高效的方向发展，并将在工业生产制造中发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 代曾兰.机电一体化技术的应用探析[J].中国新技术新产品，2012，（2）.

[2] 叶家兴，甘德元.机电一体化技术的应用及未来展望分析[J].科技致富向导，2013，（15）.

[3] 王大卓.浅谈机电一体化的应用与未来发展[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（18）.

机电一体化的应用简论 篇4

目前, 对于太阳能的利用主要集中在生活热水方面, 太阳能热水系统已经成为在太阳能利用中最成熟、最广泛的应用技术, 尤其是其在产业化方面具有的无可比拟的经济竞争力, 使得该系统已经成为热带、亚热带以及温带人类必不可少的生活组成部分, 在亚寒带及寒带的应用也取得了不错的效果。太阳能热水系统的使用除天气情况外, 限制更少, 如果在初装上得当, 后期只有少量的维护成本, 相比于燃气、电热水器的长期付费使用, 具有非常大的优势。以此可以看出, 太阳能热水系统在初装上的重要意义以及商业价值, 而初装最重要的一部分就是如何实现与建筑的一体化。

1 太阳能热水系统与建筑一体化应用的理念

太阳能与建筑一体化的内容涵盖多个方面, 最主要的目的在于将太阳能光热系统作为建筑整体的一部分去建设。这其中不仅要求不能破坏和影响建筑的外观与结构, 而且要达到节能和满足使用功能的目的。因此, 一个主要的理念就是将太阳能热水系统的设计与建筑设计同步考虑, 达到两者的和谐统一。在设计中, 其核心的部分就是集热器的放置, 涵盖面积、角度、美观等多个因素, 只有使得集热器的安装与建筑物的屋面形式相符合, 才能达到集热器成为屋面的一部分, 较好实现一体化目标。另一个重要的组件是太阳能热水系统水箱的合理放置, 房屋面的承重问题是需要考虑的问题, 同时还要兼顾考虑怎样与建筑相结合。要恰当解决这个问题, 一般采用三种方式, (1) 为避免建筑外观的破坏, 加砌与建筑外观一致的护拦, 将之放置在建筑屋顶露天平台的楼梯间上。 (2) 在没有屋顶露天平台的其他单元, 为了在建筑外面看不到热水箱, 保持建筑外观协调和谐, 可以在楼梯间顶部专门设计一个放置热水箱阁楼, 这样也可以增加整个建筑的美观度。 (3) 针对别墅的建筑, 为了良好的隐蔽性, 符合外部美观的需要, 一般将热水箱放置在地下车库, 既可以方便日后的维修, 又可以完美的利用好空间。

2 是推动太阳能产业的有效途径

据统计, 我国占国土面积2/3左右的地区, 年日照时数超过2200h, 这是极为丰富太阳能资源。正是基于此, 政府在太阳能的利用上一直非常重视, 将太阳能光热利用纳入建筑节能范畴, 可以说, 这为太阳能热水系统建筑一体化的发展奠定了基础。依据我国《2000—2015年新能源和可再生能源产业发展规划》要求, 到2020年, 我国太阳热水器保有量达到5.0×108m2。由此可见, 在实现建筑节能目标的进程中, 太阳能光热技术的广泛应用起着至关重要的作用。

太阳能热水器在设计之初, 就已经将建筑当作不可缺少的元素加以考虑。 (1) 外观上考虑到集热器和水箱的问题, 在建设布置上就要求达到与屋顶调和统一, 尤其是重视使太阳能集热器成为阳台或墙面建筑的一部分。 (2) 结构上考虑到建筑的承重、防水等功能, 妥善解决了太阳能热水器的安装问题, 并充分考虑了太阳能热水器抵御自然灾害的能力。 (3) 管路的布置上如何减少热水管路的长度问题是一个技术重点, 这就需要考虑好太阳能循环管路、冷热水供应管路的布置, 其基础就是要在建筑上事先留出所有管路的接口和通道。 (4) 运行上要保证方便快捷的安装、检修, 同时实现运行的安全和稳定也很重要, 还要尽可能实现系统的智能化和自动控制, 这些都要将建筑物的各类因素考虑进去。总之, 只有实现上述四个方面与建筑的完美结合, 才是真正的太阳能与建筑一体化, 才能推动整个系统和行业的快速发展。

但是, 由于长期处于不完善的发展阶段, 加之行业的迅速壮大, 在太阳能各类产品应用中, 出现了系统和形式相对都比较单一的情况。还有部分企业, 由于没有真正太阳能与建筑一体化应用的理念进行操作, 只考虑了自身的因素, 而忽视了与建筑的结合, 导致了太阳能热水器的安装没有规则, 这些都严重影响了建筑的结构安全及外部形象。因此, 开发和利用太阳能产品变的相当迫切, 如若能统一考虑建筑物与太阳能热水设施, 将其进行有机结合, 这样做的结果就是既能提供生活便利, 又能保证建筑物的整体性和美观性不受破坏。

3 太阳能热水系统与建筑结合方式的确定

太阳能与建筑的结合模式直接受到太阳能热水系统的运行方式的确定的影响。

3.1 太阳能集热器与平屋顶的有机结合

平屋顶有其自身特点, 在集热器放置上有很大优势。可以采用两种形式, (1) 在支座内预埋钢板, 上面焊接螺栓固定热水器, 也就是钢筋混凝土支座与结构层一起浇筑。其中最重要的就是做好支座防水。支座防水的重点在于附加防水层, 在设计上需要做空铺, 这个宽度不应小于250 mm。值得注意的是, 在收头处理时, 雨水可能会从开口处渗入防水层下部, 要注意避免这个问题。防止卷材防水层收头翘边, 可以应用压条钉固定或用密封材料封严卷材防水层。 (2) 针对后加热水器, 可以使用预制混凝土支座。现在比较实用而且经常使用的支座, 一般在200 mm的高度、宽度。在建筑支座时, 要注意伸出屋面的管线, 通过预埋穿屋面套管来实现, 这个套管可采用钢管或PVC管材。另外, 应预留凹槽以助于用密封材料封严套管四周的找平层。

3.2 太阳能集热器与坡屋顶的结合

3.2.1 屋顶飘板太阳能系统设计

这种设计不仅可以满足太阳能采暖要求, 而且还能满足制冷需求。在结构上, 采用屋顶架设飘板钢结构。在系统上, 采用储热水箱、溴化锂吸收式制冷机组、太阳能集热器系统、管路配件及控制系统。集热系统采用的504台热管型集热器, 主要是20支2.1m真空管, 外形尺寸2277mm×1606mm, 轮廓采光面积为2.90m2共分成6套系统, 采光面积可以达到1461m2;这里面需要使用制冷功率为141k W的温水型吸收式制冷机2台, 9t的集热水箱和防过热水箱各1个。在运行上, 由于集热器安装在建筑屋顶飘板上, 热量通过集热器收集, 再经板式换热器换到集热水箱内, 产生高温热水。夏季制冷时, 吸收式溴化锂制冷机获得水泵输送的83℃~88℃的高温热水, 分水器收到机组产生的7℃~12℃冷冻水, 室内的制冷采用风机盘管系统进行。冬季采暖时, 热量通过集热器收集, 通过板式换热器将热量换到集热水箱内, 然后直接供给用户冬季采暖, 从而在小区内能源的综合可持续利用方面发挥重大作用。

3.2.2 墙面式集热系统

将墙面集热器安装在阳台之间墙面外侧的挑板上, 放置300L水箱于墙面集热器后的挑板上。墙面集热器可以分为外挂式和内嵌式两种。外挂式墙面集热器外形尺寸为2153mm×2960mm, 轮廓采光面积为5.396m2, 采用34支1.9m真空管的U型管。内嵌式墙面集热器外形尺寸为2030mm×2760mm, 轮廓采光面积为5.076m2, 采用32支1.8m真空管的U型管。墙面式集热系统选用U型管墙面太阳能集热器为集热元件, 为了达到每天为用户提供300L热水的目的, 需要采用温差强制循环方式。同时, 因为不同天气的变化, 要保证热水供应, 每个系统应配有室内机。另外, 在阴雨天太阳能不足时, 可开启2.4k W电加热确保热水使用。

3.2.3 阳台壁挂式集热系统

该系统主要由贮热水箱、影屏智控系统、集热器、室内机及其管路配件组成, 可以将贮热水箱安装在阳台内。太阳能热水系统的集热元件可采用U型管, 为温差强制循环系统, 每日为用户提供300L热水, 将影屏智控系统集电视、太阳能智能控制仪表以及多媒体影音于一体, 实现系统可控全自动运行。阳台壁挂式太阳能热水系统可以将集热器安装在建筑一步台外墙, 为达到轮廓采光面积1.876m2以上, 需采用3片12支2.1m真空管的U型管, 外形尺寸为994mm×1990mm。另外, 也可以采用2片15支2.1m真空管U型管, 外形尺寸为1234mm×2290mm, 从而将集热器安装在封闭阳台外侧, 这样能够达到轮廓采光面积2.356m2。

4 结语

“太阳能与建筑一体化”在太阳能利用中占有非常重要的地位, 而太阳能热水器作为太阳能利用的主要方向, 实现其与建筑的一体化, 对于我国建筑节能及太阳能热利用领域, 技术难题的突破可以发挥重要的作用。可以说, 太阳能热水器与建筑一体化是太阳能热水器发展的必由之路。只有在建筑设计之初, 我们充分认识到太阳能热水器系统是建筑中不可或缺的组成部分, 从而将其包含的所有内容巧妙地融入建筑设计之中, 才能够真正实现太阳能热水系统与建筑一体化技术的广泛应用, 才能不断促进我国太阳能使用的规范化、制度化, 才能为节能社会、和谐社会作出更大的贡献。

参考文献

[1]杨德山, 赵国华.光热利用与建筑一体化实践[J].建设科技, 2007 (24) .

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[7]张龙瑞.太阳能技术在建筑中的应用及思考[J].装备制造技术, 2011 (08) .

煤矿机电一体化的技术应用论文 篇5

现代科学技术的发展进一步完善了机电一体化技术，随着其在煤矿生产中的应用，在提高煤矿生产安全系数的基础上，减少了煤矿人力、物力、财力的投入，提高了煤矿的经济效益。

文章首先简要分析了我国煤矿机电一体化技术的发展现状，并探讨了煤矿机电一体化的一些关键技术，阐述了煤矿机电一体化在未来的发展方向及趋势，并提出了相关对策。

【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。

机电一体化技术的发展及应用探究 篇6

摘 要：随着世界经济的不断发展和科学技术的日新月异，机电一体化技术也实现了越来越广泛的应用和推广。机电一体化技术的应用有利于实现机械与信息控制技术的有机融合，有利于提高产品的性能和质量，从而促进企业和经济的发展。基于此，本文研究分析了机电一体化技术的应用现状，探讨研究了机电一体化技术的发展趋势。

关键词：机电一体化；数控；应用

科学技术的不断发展使得各个不同学科之间的交叉渗透更加容易，推动了我国机械工程领域的技术发展和进步，实现了工业生产的机械化和自动化。机电一体化技术是一项综合运用了各种群体技术，实现了高质量、高可靠性性、低能耗的功能价值的系统工程技术。因此研究和分析机电一体化技术的应用以及发展趋势具有十分重要的实践意义。

一、机电一体化技术的应用

（一）数控机床

我国数控机床经过40年的发展，其数控技术在结构、功能操作与控制精度上都实现了飞速的发展。第一，数控机床的结构基本上都是总线式、模块化、紧凑型的结构，多数都是用多CPU、多住总线的系统结构体系。第二，数控机床的硬件结构设计和功能模块设计大多数采用开放性、层次性、兼容性的设计，以期最大程度的实现用户的使用效益。第三，数控机床大多数应用WOP技术和实现了智能化。数控机床系统通过应用和引进在线诊断、模糊控制等智能方法，最终实现了二、三维加工过程的动态仿真。第四，为了丰富数控机床的功能和增强CNC系统的控制力度，数控机床中大量使用了大容量的储存器和模块化的软件设计。第五，机电一体化技术的在数控机床中的应用实现了多过程、多渠道的智能控制，实现了刀具检测、物料搬运等操作。第六，机电一体化技术在数控机床中的使用加强了系统组合以及加工系统的能力。

（二）柔性制造系统

柔性制造系统也是一种典型的应用了机电一体化技术的制造系统。柔性制造系统的组成部分主要包括计算机、数控机床、机器人、自动化仓库等。柔性制造系统将常被使用于多品种、中小批量、设计频繁的零件批量生产过程中，大多数都依靠客户的使用需求进行随机的、实时的生产。

（三）分布式控制系统

分布式控制系统是指通过使用一台中央计算机对多台测控计算机或者智能控制单元进行操作指挥。分布式控制系统大多数分为两级、三级或者更多级。通过将机电一体化技术应用于分布式控制系统可以实现生成过程的集中操作和管理等过程。近年来测控技术不断发展和进步，分布式控制系统也拥有了越来越强大的功能，不但可以实现对生产过程的实时监控，还可以进行生产过程的实时调度和生产计划管理，最终形成一种可以同时进行监测、控制、管理的综合系统。分布式控制系统的特点主要包括多功能、高可靠性、操作简单、维护方便、故障影响小等，另一方面分布控制系统还具有连锁保护的功能，实现了人工手动控制系统故障，很大程度上提高了分布式控制系统自身的可靠性和安全性，也正是因为这样分布式控制系统逐渐成为世界上目前大型机电一体化系统的主要形式。

（四）工业机器人

在新的机电一体化技术出现之前，第一代工业机器人只能依靠示教内容进行纯粹简单的重复运动，在面对不同的环境和使用情景时不能灵活变通额运用，因此具有十分明显的不足。但是随着科学技术的不断进步和改进，第二代新的工业机器人安装了先进的传感电子元件。机器人在工作时可以通过简单的计算机计算和分析做出相应的判断，从而做出动作或者实现反馈。但是不可忽视的是，第二代工业机器人的智能化还不是很高，只是仅仅实现了实用化。第三代工业机器人也就是我们常说的现代智能机器人，它具有各种不同的感知功能，可以在各种操作环境中进行复杂的、独立的逻辑思维、判断与决策。

（五）计算机集成制造系统

计算机集成制造系统不仅仅是将现有系统进行简单的组合拼接，而是打破原有系统之间的限制和界限，寻求系统全局动态的最优结果。计算机集成控制系统一般依靠制造过程实现对物流和信息流的控制，从而保证了产品的经营决策、开发生产、生产试验以及生产经营管理等过程的结合，实现了各个生产要素之间的优化配置，使得各种生产要素的潜力可以被最大程度的挖掘和发挥。

二、机电一体化技术的发展趋势

第一，智能化是2l世纪机电一体化技术发展的主要方向之一。智能化主要是指提高机电产品的智能，增加机电产品的实用性。机电一体化技术的智能化主要包括机器人智能化和数控机床的智能化。在未来随着科学技术的发展，通过使用高性能、高速度的处理器一定能实现机电一体化产品的高级智能和类似与人的逻辑思考能力。第二，随着网络技术的不断发展，机电一体化技术必将实现与网络的互相结合。网络的远程控制和检测技术的不断涌现，使得人们可以足不出户就感受到各种高科技带来便捷。由此可见，机电一体化技术的网络化必然是其发展的未来趋势之一。第三，微型化是指机电一体化技术在将来会不断向微型机器或微型领域发展。随着人们对高新技术不断微型化的追求，在军事、生物医疗以及信息处理等方面人们会越来越倾向于微型的设备和产品。这也就是说机电一体化技术的微型化是未来发展的必然趋势。第四，系统化是机电一体化技术的发展趋势之一。机电一体化技术的系统化使得总线结构更加开放式和模块化，实现了系统之间的任意组合，保证了系统的协调控制和综合管理。因此如何实现机电一体化产品更多系统、综合的应用是未来的发展方向。第五，当今时代的一大主题就是绿色环保，因此绿色环保化必然将成为机电一体化技术的又一发展趋势。绿色环保的产品有利于提高对资源利用效率，有利于减少对生态环境的破坏。这也决定了未来机电一体化技术的发展必然将实现资源与能源高效利用的绿色环保化。

三、小结

综上所述，随着科学技术的不断发展和进步，机电一体化技术在机电产业以及现代制造业中得到了广泛的应用和推广。机电一体化技术与各个行业和各种技术都实现了有机结合，并且这种互相融合的趋势也越来越广泛。除此之外，机电一体化技术必将朝着更加智能化、网络化、微型化、系统化、绿色化的方向发展，从推动我国制造业的快速发展，为国民经济带来更大的效益。

参考文献：

[1]方海容.机电一体化技术的发展及应用探究[J].现代企业教育，2014（12）：151-151，152.

[2]王雪艳.机电一体化技术在液压挖掘机中的应用探究[J].液压与气动，2012（5）：45-47.

机电一体化技术的应用 篇7

1.1 在机械制造业中的应用

传统机械制造业是靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

1.2 在数控机床中的应用

数控机床及相应的数控技术经过30多年的发展, 在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高, 具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构, 即采用多CPU、多主总线的体系结构;开放性设计, 即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准, 能最大限度地提高用户的使用效益;WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真, 并引入在线诊断、模糊控制等智能机制;大容量存储器的应用和软件的模块化设计, 不仅丰富了数控功能, 同时也加强了CNC系统的控制功能;能实现多过程、多通道控制;系统的多级网络功能, 加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

1.3 在微型机电化中的应用

目前, 通过半导体蚀刻技术, 已经制造出亚微米级的机械元件, 如果这一成果应用于实际产品时, 那么就没有必要再区分什么是控制器、什么是机械部分了, 这时就完全的实现机械和电子的“融合”, 这样CPU、机体、传感器、执行机构就可以集成在一起, 而且体积小, 同时组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的一个重要的前进方向, 更是机电一体化向微观领域和微型机器的发展趋势, 在国外, 人们称其为微电子机械系统, 也指外观尺寸不超过1cm3的机电一体化产品, 一并向微米级、纳米级发展, 正因为微机电一体化产品耗能少、体积小、运动灵活, 在军事、生物医疗、信息等方面占有加求比值。按前面的方法有

查补偿率表有:。

取BW0.4-16-3并联电容器作无功功率补偿需:5个。

4结语

供配电系统设计应贯彻执行国家的经济很高的地位和很大的优势。

1.4 在计算机集成制造系统 (CIMS) 中的应用

CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合, 而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线, 以制造为基干来控制“物流”和“信息流”, 实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化, 各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

2 机电一体化技术的发展

在未来, 利用高新技术对机电一体化进行改造与提升, 机电一体化涉及的学科领域很广, 是一门独立的综合性、交叉性学科, 我国应更加注重对机电一体化产品的自主开发与技术创新, 利用高新技术对机电一体化产品进行创新设计, 推进产品设计的智能化, 自动化和快速化, 才能赶上或超过世界发达国家机电一体化水平, 提高产品的市场竞争能力。

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向, 机电一体化将朝着以下几个方向发展。

2.1 智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一, 也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年, 处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件, 有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能, 具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力, 从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

2.2 系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态, 进行任意的剪裁和组合, 同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强, 一般除RS232等常用通信方式外, 实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系, 如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体, 使其向着生物系技术指标, 做到保障人身安全, 供电可靠, 技术先进和经济合理。在设计中, 必须从全局出发, 统筹兼顾, 按负荷性质、用电容量、工程特点, 以及地区供电特点, 合理确定设计。还应注意近远期结合, 以近期为主。设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

统化方向发展。

2.3 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术, 是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3, 并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点, 可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作, 故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域, 都有广阔的应用前景。目前, 利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术, 在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

2.4 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势, 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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事, 它需要制订一系列标准, 以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品, 同时也可以不断扩大生产规模。

2.5 网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响, 使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多, 面向网络的方式也不同。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。

3 结束语

综上所述, 机电一体化的出现不是随机出现的, 而是一个时代的产物, 文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求, 更是一个必然结果。机电一体化是在与其相关的基础学科的充分发展的前提下出现的一种新型技术, 它是许多科学技术相互交叉, 互相融合发展的结晶, 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着时代的发展, 科学技术不断进步, 各种新理论、新技术不断涌现, 各学科相互融合进一步深入, 机电一体化技术的发展空间也将越来越广阔

参考文献

[1]张连成.对某公寓楼供配电系统设计的探讨[J].价值工程, 2010-02-08.

作者简介:孙添博, 男, 黑龙江哈尔滨人, 大学本科, 从事电气工程。黑龙江省力元智能化工程有限公司, 任公司副总经理。

摘要：随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展, 机电一体化技术的应用也越来越广泛, 微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用, 正因电子技术的快速发展, 进而带动了机电一体化技术的发展, 因此, 机电一体化技术的未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。本文介绍了机电一体化技术的应用的应用现状, 并对机电一体化技术未来的发展趋势作些展望。

关键词：机电一体化技术,应用,发展

参考文献

试探机电一体化技术的应用 篇8

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, 随着相关技术的不断发展, 其内容将不断更新。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、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术, 合理配置各功能单元, 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, 它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

1 机电一体化技术的应用

1.1 在现代机械制造业中的应用传统机械制造业是建立在规

模经济的基础上, 靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的, 它强调资源的有效利用, 以低成本获得高质量和高效率, 其生产盈利是靠机器取代人力, 靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导, 采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业, 其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展, 充分利用电子计算机技术, 使制造技术提高到新的高度。近年来, 制造工程领域的新技术相继诞生, 如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

1.2 在饮料行业中的应用机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。

机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高, 而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高, 使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量, 提高其国内、国际竞争能力。

1.3 在钢铁企业中的应用

1.3.1 计算机集成制造系统 (CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人

与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体, 用以实现从原料进厂, 生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。

1.3.2 现场总线技术 (FBT) 现场总线技术是连接设置在现场的

仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。

1.3.3 交流传动技术随着电力电子技术和微电子技术的发展, 交流调速技术的发展非常迅速。

由于交流传动的优越性, 电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动, 数字技术的发展, 使复杂的矢量控制技术实用化得以实现, 交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎, 应用不断扩大。

1.3.4 开放式控制系统“开放”意味着对一种标准的信息交换

规程的共识和支持, 按此标准设计的系统, 可以实现不同厂家产品的兼容和互换, 且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联, 实现控制与经营、管理、决策的集成, 通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联, 实现测量与控制一体化。

1.3.5 分布式控制系统 (DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。

利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比, 其功能更强, 具有更高的安全性, 是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2 机电一体化技术的发展趋势

2.1 智能化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。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学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。

2.2 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。

2.3 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。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。从而避免利益的冲突, 并能使之标准化、系列化。

2.4 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。

2.5 自源化自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。

2.6 人性化人性化是各类产品的必然发展方向。

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, 对人来说更自然, 更接近生活习惯。

2.7 微型化微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。

微机电系统是指可批量制作的, 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和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活, 在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。

2.8 绿色化工业发达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, 所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。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。

3 结束语

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。

摘要：随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微电子技术信息技术的迅速发展, 机电一体化技术的应用也越来越广泛。本文对机电一体化技术的应用进行阐述, 并对其发展进行探究。

关键词：机电一体化,应用,发展

参考文献

[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京:电子工业出版社.2006.

[2]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社.2003.

机电一体化的应用及发展趋势 篇9

1.1 基本概念

机电一体化的英文单词是Mechatronics。它分别取了机械技术 (Mechanics) 的前半部分和电子技术 (Electron-ics) 的后半部分。通常, 我们认为机电一体化技术是机械技术、电子技术、信息技术的有机结合, 又称之为机械电子技术。

1.2 五要素和四原则

五要素——机电一体化系统的硬件组成:指的是机电一体化系统的五大组成要素, 具体包括结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素。 (1) 结构组成要素:系统的框架、支撑、定位、联接部件。 (2) 动力组成要素:为系统提供能量、动力维护运行的部件。 (3) 感知组成要素:对系统内外各种状况进行检测、转换、传输、分析、处理, 产生控制信息。 (4) 智能组成要素:将感知组成要素传来的控制信息进行汇总、存储、分析、处理, 发出指令。 (5) 运动组成要素:根据智能组成要素发出的指令, 完成既定的执行功能。

四原则——机电一体化系统的运作规律:指的是五大组成要素在互相作用时必须遵循的结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。 (1) 接口耦合:信息交换涉及到的两个环节, 通过接口耦合来解决信息模式不兼容而不能传递的问题。 (2) 能量转换:这也是两个环节由于模式不兼容的问题导致无法直接进行能量转换。 (3) 信息控制:智能组成要素完成信息的采集、传输、存储等操作。 (4) 运动传递:机电一体化系统的各组成要素之间通过运动传递原则达到优化不同类型运动的变换与传输。

2 机电一体化的应用

机电一体化的不断发展, 实现了产品整体优化, 也实现了产品质量提升、生产效率提高。在新产品的生产和准备周期上, 机电一体化也有其巨大优势。

2.1 机电一体化在现代机械制造业中的应用

与建立在规模经济基础上, 依靠规模、产量来争取竞争优势的传统机械制造业不同, 先进机械制造业强调以信息为主导。表一为传统机械制造业与先进机械制造业的类比 (如表1) 。

2.2 在饮料行业中的应用

机电一体化应于食品、饮料行业已经有很长的历史了。在包装机械的开发设计和制造中, 机电一体化技术发挥了非常大的作用, 它的出现使包装生产线的各项指标 (如自动化水平、系统控制水平、生产能力) 得到了极大的提高, 竞争力产生了质的飞越, 远远超过同类传统的机械设备, 同时也使单机的自动化程度大大提高。

2.3 在钢铁企业中的应用

机电一体化技术在钢铁企业中的应用有很多。在钢铁生产的全局控制中, 计算机集成制造系统 (CIMS) 发挥重要的作用。CIMS将生产管理的各项宏观与微观过程与人有机地联系在一起, 实现了生产要素的统筹管理。在钢铁生产的传动环节, 交流传动技术一出现就受到各大厂家的青睐, 它使矢量控制技术得以在实现。其于交流传动技术在调速方面的巨大优势, 它取代传统的直流传动指日可待。

3 机电一体化产品举例

以数控机床为例, 阐述机电一体化产品的实际应用。

数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量等技术, 是一种高效率、高精度、多功能的先进机床, 与传统机床相比有巨大优势, 取代传统机床是大势所趋, 是成本、技术和时间问题。

图1为数控机床工作过程原理图, 图2为数控机床的组成结构。

4 机电一体化的发展趋势

随着机电一体化越来越广泛的应用各行各业都不断涌现出机电一体化的应用实例。每每出现机电一体化的产品, 都会引起一场革命, 造成一个行业的蓬勃发展或者另一个落后产业的加速衰亡。

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。

未来, 机电一体化的发展趋势不可避免地向以下几个方面发展。

4.1 智能化

机电一体化技术越来越成熟。首先表现在其智能化程度越来越高, 甚至具备了一定的AI (人工智能, Artificial Intelligence) 能力。这给用户在使用、维护上带来了极大的方便。

4.2 数字化

机电一体化产品也将会更数字化, 如数控机床和机器人, 这也是进一步增强机电一体化产品可靠性、通用性、可操作性的重要保障。

4.3 模块化

产品配件模块化的最主要好处是使产品配件标准化、系列化, 不仅更加容易应用于工业生产, 也使接口规则更加简单和体系化。现阶段机电一体化蓬勃发展但仍处于初级阶段, 产品种类繁多而不成体系, 模块化这项工作潜力巨大。

5 结语

机电一体化技术是机械技术、电子技术、信息技术的有机结合。机电一体化在各行各业中的应用越来越广泛, 产品层出不穷, 引领各行各业发生翻天覆地的改变。机电一体化在未来不可避免地向智能数字、模块设计生产、互联共享、人性便携和环保绿色等方向发展。

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石化行业机电一体化技术的应用 篇10

1 机电一体化技术

它是将电子设备和机械设备有机结合从而形成的系统总称。为了了更好的发展机电一体化具体有如下几个方面的技术:

1.1 自动控制技术

它包含的范围很广, 在理论的指导下而进行设计, 设计后的系统仿真, 现场调试。电控制技术含有速度控制、自适应控制、自诊断补偿、校正、检索等。

1.2 伺服传动技术

传动装置如电动、气动液压等, 伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的质量控制、动态性能和功能有决定的影响。

1.3 机械技术

机械技术是机电一体化最基础部分, 利用其它高新技术, 实现其变更, 以满足质量轻、体积小、提高精度和改善性能的要求。新的一代机械制造技术是在机械理论和工艺借助计算机辅助下, 同时是也加入了人工智能化合专家系统。

1.4 传感与检测技术

传感检测技术是为了实现自动控制和调节的重要环节。如果它的功能越强大, 系统的自动化程序就越高。如今工程对传感器有更严格的要求, 能够快速和准确地获取信息并能够在复杂的环境中适用。这就为机电一体化系统能够高水平的保证。

1.5 信息管理技术

比如信息交换、运算、存储、判断和决策、人工智能技术都属于计算机信息处理技术。让机电一体化更好的发展, 就需要提高信息处理的可靠性, 处理速度得到提高, 也解决抗干扰和标准化问题。

2 有关机电一体化技术的应用介绍

2.1 数控机床系统

在数控中的运用, 让其功能、结构和操控中都有了提高。实现了多通道控制, 一台机床它能够完成不同的加工任务还可以控制某台或者多台机床的功能, 还加入了一些控制进入, 如物资的搬运、机械兽等。系统中的多层次网络功能, 加强了系统的组合, 还有构成了复杂的加工系统。开始的单板和单片机的基础上加上专门的芯片构成了紧凑的数控装置。

2.2 计算机集成制造系统

它是把所有分散的系统优化综合从而形成一个整体。使原先独立的部门实现了一个流程的有机结合。从而提高了各种生产要素之间的优化, 也使得生产要素发挥最大的潜力。

2.3 工业机器人系统

最原始的机器人只能做一些简单的重复性动作, 对环境和作业场所有一定的限制, 适应性和灵活性都存在着缺陷。随着科学技术的发展, 在原始的机器上多了一些传感器, 和一些感知功能, 可以通过计算机进行一些信息处理。进行一段时间的研究, 智能机器人诞生了, 它可以进行复杂的工作、有了一定的逻辑思维、作出判断和决策, 可以独立行动。

3 机电一体化技术的发展方向

机电一体化涉及许多的领域, 实用性很强。它发展并会促进其他学科的发展。机电一体化主要将朝着下面几个方向发展。

3.1 模块化发展

模块化是一项重要而复杂的工程。它就是将所有的接口和控制单元安装在一个线路板上组成一个整体。由于生产方和产品种类的多样, 就给研究和开发人员带来一项艰巨的任务。对生产机电一体化单元和产品的企业, 规模化会给机电一体化的企业带来美好的前程!

3.2 网络化发展

网络技术不断地发展从而对机电一体化产生重大影响, 机电一体化产品的种类多样化, 所需的网络方式也截然不同。人们的日常生活和科学技术也都带来了巨大的变革, 网络将全球的生产、经济连成一起。这就表明这机电一体化向网络发展。

3.3 系统化发展

关于机电一体化发展不是独立存在的, 系统化是可以灵活组态, 也可以任意剪裁, 于此同时可以实现多子系统协调综合管理结构。除RS232外, 还有RS485、DCS, 使得通信功能不断地强大, 许多关于远程和多系统通信联网正在逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系, 因为服务最终使用对象是人, 这就要求怎样使得产品具有人性、智能就显得尤为重要。也模仿生物机理, 开发出一些关于机电一体化的产品。

3.4 微型化

微型化系统结合了微电子技术、软件技术和微机械技术, 是机电一体化发展的又一个新的方向。正是由于它耗能低、体积比较小、运行非常灵活, 在学的领域都具有不可比拟的优势。它关键在于微机械技术, 其产品都是通过精细加工技术。正是发展的要求已经制造出亚微米级的机械精密元件。

3.5 智能化发展

智能化是目前我国机电一体化重要发展方向, 智能化在数控机床和小型机器人的领域中运用中尤为广泛。在其建设中得到了研究者的重视, 从而推动了机电一体化朝着智能化发展。它具有知识获取、判断推理、信息处理等能力, 大大减轻了人的脑力劳动。

3.6 绿色化发展

工业的迅速发展给人们生活产生了巨大的改变, 物质丰富、生活舒适也增加了资源使用, 从而给生态环境也带来了严重污染。这是人们认识保护环境资源的重要性, 绿色化也在此诞生了。它使用过程中对环境的污染几乎很少, 提高资源利用率。设计绿色的机电一体化产品具有远大的发展前景。

摘要：可以这么说从我们日常消费产品生产到各种复杂系统的管理都和机电一体化密不可分, 对于石油化学工业乃至整个社会的发展起到重要的作用。这是科学不断发展的结果, 也是未来发展的趋势。

关键词：机电一体化,系统管理

参考文献

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社, 2004.

[2]王中杰, 余章雄, 柴天佑.智能控制综述[J].基础自动化, 2006.

浅谈煤矿机电一体化技术的应用 篇11

【关键词】煤矿；机电一体化；应用

随着市场经济体制的深入进行，在经济快速发展下各行各业对煤炭的需求量不断的增加，同时我国的煤矿行业之间的竞争也越来越激烈，各煤矿企业为了在竞争中取得一定的优势，需要不断的扩大企业的生产规模，提高煤炭的产量，这就需要煤矿企业努力提高自身的机械化程度，从而提高企业的生产率，降低企业的生产成本，使企业的利润空间得以进一步的扩大。在这种情况下，企业加大对自身机电设备的技术改造，应用更多的煤矿机电一体化技术就显得非常重要。

1.机电一体化技术在提升机中的应用

1.1矿井提升机电一体化

煤矿提升机可以说是机电一体化及自动化水平最高的设备了，它是一种直流提升机，依靠的是数字化的发展。尤其是内装式的提升机，它将滚筒和驱动融合在了一起，使其结构大大的简化了，它所体现的流程是机械-电子电力-计算机-自动控制。并且就数字化提升机来说，其高度可靠，总线的方式又使得安装得到了简化。除此以外，硬件的配置比较简单，能够互相兼容。

1.2机电一体化技术在提升设备上的实例分析

（1）设计依据：1）矿井的年产量：An=60万吨；2）矿井的深度：Hs=370m，装载高度：Hz=18m，卸载高度：Hx=18m；3）提升的方式：立井双箕斗提升；4）散煤的容重：γ=0.92t/m3。（2）提升容器的选择：一般认为比较经济的提升速度为：Vj=（0.3-0.5），一般情况下取 Vj=0.4；其中：H：提升的高度，双箕斗提升H=Hs+Hx+Hz=370+18+18=406m；式中：Hs：矿井的深度，Hs=370m；Hz：装载水平与井下运输水平的高度之差。Hz=18m；Hx：卸载水平与井口的高度之差（卸载高度）箕斗提升Hx=18m。因此，计算得出经济提升的速度应当为Vj=0.4=0.4=8.06m/s，估算经济提升的时间为80.44s。（3）求一次经济提升量：经测算，取每年生产300天计算，一次提升量为4.77吨。（4）确定提升容器：根据上面所计算的一次提升量，选择JL-6型立井单绳箕斗，则完成任务所需要的最大提升循环时间T1x为=96.9s，从而可以估算出完成生产任务所需提升速度的最小值v≥=5.835m/s。

2.机电一体化技术在采煤机中的应用

电牵引采煤机是采煤机中机电一体化技术运用的一个典型的应用，其特点是： （1）它有良好的牵引特性。采煤机前进的过程中，电牵引采煤机能够为其提供前进的牵引力，这样采煤机就能够克服其前进的阻力进行运作。另外，在采煤机下滑的时候有可以进行发电制动。（2）运行比较可靠，使用的寿命较长。在其使用的过程中，将只有电动机的电刷和整流子会受到磨损，磨损的面积较小，所以在修复的过程中，就会比较的简单和方便。（3）结构简单，工作效率高。电牵引的采煤机与其他采煤机相比，其设备简单、尺寸较小、质量较轻。并且是利用电能来进行运作的，而电能的转换是比较方便与快捷的，所以就在一定程度上提高了它的工作效率。（4）反应速度快，动态特性好。能够及时对各种参数进行相应的调整。1991年煤炭总院上海分院和波兰额马克公司合作，研制出了我国第一台采用交流变频调速MG344-PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机。再之后，经过了将近20年的研制和开发，我国的电牵引采煤机发展的更加成熟了，从而推动了煤矿生产技术的进一步发展。

3.机电一体机在矿井安全生产监测中的应用

在我国煤矿机电一体化在矿井安全生产监测系统中的应用起步较晚，但是我国各大煤矿企业坚持自主研发生产战略，紧跟世界先进技术水平，自行研发生产了一系列具有世界先进水平的煤矿机电一体化监测系统。其中以煤炭科学研究总院重庆分院KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所KJ95系统为代表的系统软件大都使用了Windows操作系统，具有网络连接功能，测控分站的智能化水平很高，无论在软件功能、硬件功能、稳定性、可靠性等方面，还是企业性质和生产规模，都代表了我国煤矿监测监控系统技术的最高水平。

4.机电一体机在矿井支架中的应用

电液控制液压支架，也是一个典型的机电一体化产品。电液控制液压支架使用了电子微处理、液压控制等技术。其核心部分由位移传感器、支架控制箱、压力传感器、电源、电磁阀驭动器等组成。在使用过程中，设备根据搜集到的数据来决定执行命令，监测和控制所有支架。例如神华大柳塔使用的德国WS1.7-210/450型和美国久益公司电液控制液压支架。WS1.7-210/450型电液控制液压支架推架时间为6-8秒，大大提高支架推移速度，在移架过程中容易实现定压、带压移架，这就可以避免工作面顶板对支架频繁的冲击载荷，实现液压支架额定初撑压力，延长了支架的寿命。

5.结语

综上可知，煤炭机电一体化是设计多门专业、多个学科综合交叉发展的技术，随着现代化技术的发展，将会在煤炭企业得到越来越广泛的应用，包括煤炭的开采、挖掘、输送等方面，将会极大的提高我国煤炭企业的综合开采实力，为进一步实现我国煤炭企业的高效、安全、优化等奠定了良好的基础。 [科]

【参考文献】

[1]杨鹤年.机电一体化系统中的智能控制技术[J].煤炭技术，2010（7）.

[2]黄娴.机电一体化系统原理方案设计[J].法制与经济，2010（8）.

煤矿机电一体化的创新应用探究 篇12

1 煤矿机电一体化现状分析

最近几年, 我国的科学技术以及经济发展比较快, 尤其是煤矿企业技术得到切实提高, 不但研究了大量机电设备, 而且将国外的先进技术以及机械也引入到我国的煤矿产业中。对于加快我国机电技术水平以及提高煤矿企业经济效益具有重要作用。煤矿企业的机械化水平不断提高, 对员工的工作素质以及操作能力也提出更为严格的要求。然而, 当前的我国煤矿企业相对于国外先进企业还存在一定差距, 应当加强对煤矿机电一体化技术研究力度, 从而快速推进我国企业的煤炭开采技术。当前, 我国的煤矿当中, 机电一体化技术得到广泛应用, 尤其是在某些大型国有企业。在煤矿机电一体化应用过程中, 目前依然没有形成系统化, 不论是装备或者是程序应用等, 和外国的先进技术存在很大差异, 因此, 应当进一步加强机电设备程序化以及一体化技术水平。

2 煤矿井下智能设备分析

2.1 井下智能设备

当前, 我国煤矿开始在井下使用智能设备, 换句话说, 就是智能机器人, 智能机器人作为独立设备, 对于我国的煤矿机电一体化具有重要意义, 并且对煤矿开采作出突出贡献。此外, 在我国煤矿机器人应用过程中, 存在着设备不匹配的问题, 不但导致机器人的工作效率不高, 而且给安全以及生产带来一定负面影响,

2.2 运输提升设备

运输提升设备是煤矿生产中的重要设备, 对煤矿安全生产具有重要意义, 因此, 应当做好对提升机的防护工作。其中, 西方发达国家已经实现了微机监控以及双安全线路。在安全监控方面, 采用先进的冗余技术, 不但有效保障提升机安全运行, 而且可以以微机为核心对故障进行诊断, 从而促使系统达到高度自动化, 对于提高企业经济效益具有重要意义。此外, 通过带状输送机可以进行有效的长距离运输, 在运行上也具有高效率以及可靠安全的特点。在带状的输送机研究过程中, 我国科学家加强科研力度, 在品种以及类型方面进行大胆创新, 促使类型以及品种更多样, 切实保障矿金运输需要。

2.3 监测监控系统

为了提高矿井生产的安全型, 在矿井内部应当安装生产监控系统, 对于保障生产安全性具有重要意义。当前, 我国大部分煤炭企业都已经安装了安全生产的监控系统, 可是由于可以和监控系统互相配套的传感器种类比较少以及传感器故障率高和寿命短的弱点, 导致监控系统不但可靠性较低, 而且系统利用效率不高, 严重影响矿井生产的安全性以及效率。

3 煤矿机电一体化应用创新

3.1 发展与创新

随着我国煤矿事业的发展以及技术的革新, 各种监控系统以及监测设备逐渐增加, 其中, 计算机控制技术以及网络技术得到十分广泛的应用, 尤其是在煤矿企业, 当前, 我国煤矿采掘方面工作可以通过计算机以及网络进行控制, 每个工作面以及挖掘点都可以使用数据传输进行联网, 从而方便工作人员检测, 相关人员可以不用现场进行处理。在计算机上就可以对工作任意面以及违规行为进行纠正。此外, 工作人员所需要的相关数据以及信息可以通过电脑找到。只要具备网络以及计算机, 管理人员可以在任何地点对施工现场进行管理以及控制。

3.2 应用智能控制

对于采煤人员而言, 采掘是在非机构下进行, 并且十分复杂。人们无法完整知道施工作业环境。此外, 煤炭开采不确定因素也有很多, 存在一定的风险, 如果使用智能控制系统, 就可以避免很多危险因素。

3.3 引进电力电子学、传动自动化技术

我国煤矿企业在传动和技术方面取得一定进步, 在煤矿机电交流、数字直流调速系统方面得到一定成就, 并且传动自动化技术在应用方面也比较广泛。不但切实提高我国煤矿企业自动化水平, 而且促使我国煤矿企业自动化水平逐渐赶上西方发达国家。此外, 我国引进了西方国家的采煤机以及提升机, 对于提高我国电力驱动以及自动化具有重要意义。

4 结语

综上所述, 本文主要对煤矿机电一体化的创新应用进行探究, 分析了我国煤矿机电一体化发展现状, 对我国煤矿机电一体化重点内容进行分析。包括一体化、程序化、运输提升设备、智能设备、监控系统等, 煤矿一体化技术对于提高企业经济效益具有重要作用, 因此, 应当创新应用以及管理, 加入智能控制系统以及引入电器传动自动化与电力电子技术, 促使我国煤矿企业健康、快速发展。

参考文献

[1]张旭.煤矿机电一体化技术应用探究[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (06) :210.

[2]王丹, 于涛.有关煤矿机电一体化的应用与发展探究[J].科技致富向导, 2012 (11) :361.

[3]芦景英.关于机电一体化技术在煤矿机械中的应用探究[J].科技创新导报, 2012 (30) :97-98.