國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策分析

摘要：文章結(jié)合煤礦的實(shí)際一體化進(jìn)程發(fā)展分析了國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化的發(fā)展所面臨的主要問(wèn)題，并對(duì)一些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品做簡(jiǎn)要的介紹，最終提出應(yīng)對(duì)發(fā)展形勢(shì)的應(yīng)對(duì)對(duì)策，以期為從事機(jī)電一體化工作的人員提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；發(fā)展現(xiàn)狀；典型產(chǎn)品

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）08-0111-02

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，全國(guó)上下都掀起了煤礦企業(yè)轉(zhuǎn)型的發(fā)展高潮。工業(yè)新型化作為“四化”工程建設(shè)中的首位自然有著其不可取代的作用。而工業(yè)新型化的轉(zhuǎn)型需要機(jī)電一體化的推動(dòng)，因此對(duì)機(jī)電一體化的相關(guān)知識(shí)有所了解并且合理運(yùn)用對(duì)于在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中取得優(yōu)勢(shì)地位有著重要的意義。本文結(jié)合煤礦工作的實(shí)際情況，分析國(guó)內(nèi)的機(jī)電一體化進(jìn)程，并且介紹部分產(chǎn)品，提出煤礦生產(chǎn)實(shí)踐與機(jī)電技術(shù)理論結(jié)合的具體方法。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電子技術(shù)的興起為機(jī)電一體化技術(shù)的問(wèn)世起到了巨大的推動(dòng)作用。與機(jī)械技術(shù)結(jié)合的電子技術(shù)從小規(guī)模集成電路開(kāi)始，逐步發(fā)展為大規(guī)模集成電路，微處理器的處理表明了機(jī)電一體化技術(shù)的成熟。

在20世紀(jì)90年代初，機(jī)電一體化技術(shù)在通信中得到了廣泛的應(yīng)用，研制出的部分機(jī)電一體化機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)性能上的多用途，功能上的易擴(kuò)展。伴隨著執(zhí)行器技術(shù)的出現(xiàn)和位傳感器制造技術(shù)的成熟，以半導(dǎo)體技術(shù)為基本方法的新型機(jī)電一體化技術(shù)開(kāi)始與傳統(tǒng)的方法融合，進(jìn)而形成了系統(tǒng)功能強(qiáng)大，集成性高，緊密度高的機(jī)電一體化技術(shù)，這種技術(shù)逐漸演變成機(jī)電一體化的分支學(xué)科“微機(jī)電一體化”。雖然此分支的理論依然自稱(chēng)體系，但是加工方法卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到成熟。目前的機(jī)電一體化技術(shù)正朝向光機(jī)電一體化、自律分配系統(tǒng)化，并且逐步向智能化的方向在努力。

①光機(jī)電一體化。目前廣泛流行使用的就是光機(jī)電一體化，它是有能源系統(tǒng)、新性處理系統(tǒng)、物理機(jī)械構(gòu)建以及傳感系統(tǒng)組成?？梢钥闯鰧⒐鈱W(xué)技術(shù)引進(jìn)到機(jī)電一體化技術(shù)中，能夠很便利地對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)以及能源系統(tǒng)進(jìn)行改造，節(jié)約了升級(jí)成本、提高了生產(chǎn)效率，光機(jī)電一體化是主要的發(fā)展趨勢(shì)。

②自律分配系統(tǒng)化。機(jī)電一體化產(chǎn)品在執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)上會(huì)留有加大的空間，因此具有很好的擴(kuò)展性，能夠面對(duì)突發(fā)事件，并且從中學(xué)習(xí)處理方法。這種柔性化的系統(tǒng)被稱(chēng)作“自律分配系統(tǒng)”，在此系統(tǒng)中，子系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立而有互相關(guān)聯(lián)的，功能上互不影響，但是都為總的執(zhí)行系統(tǒng)提供服務(wù)，因此自身具有“自律性”，能夠在不同環(huán)境下做出不同的反應(yīng)。這種特性在煤礦作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，使得控制系統(tǒng)能夠收集到傳感器傳來(lái)的信息并且將相關(guān)的信息顯示在控制臺(tái)上。如果故障比較嚴(yán)重則會(huì)自動(dòng)使系統(tǒng)停機(jī)，保證了系統(tǒng)的可靠性。

③智能化系統(tǒng)。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品必然會(huì)努力想智能化發(fā)展。智能化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要技術(shù)就是信息技術(shù)和模糊技術(shù)。同時(shí)，智能化系統(tǒng)有著明顯的層次結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒑?jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編程復(fù)雜多變并且容易功能擴(kuò)展的多向結(jié)構(gòu)。智能化系統(tǒng)對(duì)于改變礦井工人的生產(chǎn)條件，讓其從繁重的體力勞動(dòng)中解脫有著重要的意義。而且智能化設(shè)備適合程序化的反復(fù)多次的工作，因此可以在監(jiān)測(cè)上取得良好的效果。

2 機(jī)電一體化在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用

①提升系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)是開(kāi)采煤礦的主要設(shè)備。機(jī)電一體化技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行必要的改造。使得提升系統(tǒng)的功能得到很大的提高，例如：使得提升機(jī)能夠適應(yīng)各種惡劣的工作條件，避免環(huán)境對(duì)電氣元件和零件的影響，而且還能夠保證系統(tǒng)有靈敏的反應(yīng)速度和反應(yīng)能力。對(duì)于運(yùn)輸系統(tǒng)的改造則使其適應(yīng)長(zhǎng)距離的運(yùn)輸，保證了運(yùn)輸?shù)目煽砍潭?，不再過(guò)分依賴(lài)于工人，使得工人能夠擺脫繁重的體力勞動(dòng)。

②機(jī)電一體化在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用是整個(gè)礦井生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一部分。礦井中的監(jiān)控系統(tǒng)管理同銀行的有所不同，對(duì)數(shù)據(jù)的保存不需要過(guò)于苛刻，規(guī)程對(duì)于數(shù)據(jù)保存的要求甚至提到了只要不超過(guò)5 min，因死機(jī)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失是允許。在日常生活中，銀行出現(xiàn)死機(jī)不會(huì)因?yàn)樗罊C(jī)導(dǎo)致人們的存款數(shù)據(jù)丟失。但是安全監(jiān)控系統(tǒng)不能隨意體制，否則就會(huì)導(dǎo)致礦工的生命安全沒(méi)有保障。使用機(jī)電一體化技術(shù)后，將機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)與局域網(wǎng)連接成同步模式，自行研制的專(zhuān)用通信接口作為主備機(jī)的心跳監(jiān)控，在數(shù)據(jù)庫(kù)和主機(jī)同步、軟硬件結(jié)合的基礎(chǔ)上，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索、圖形顯示、圖表打印等任務(wù)。經(jīng)過(guò)幾年的努力，機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用并且取得了較好的效果。

③機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用。目前，我國(guó)大部分煤礦已經(jīng)進(jìn)行了更新?lián)Q代，綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)成功的取代了液壓牽引技術(shù)，這對(duì)于推進(jìn)煤礦自動(dòng)化進(jìn)程有著重要的意義。機(jī)電一體化牽引技術(shù)同液壓裝置相比有著眾多明顯的優(yōu)勢(shì)：首先，在牽引力的特性上，機(jī)電一體化牽引技術(shù)不僅能夠?yàn)椴擅簷C(jī)提供克服阻力的牽引力，還能在采煤機(jī)下滑時(shí)為電網(wǎng)提供制能動(dòng)能；其次，制動(dòng)裝置的合理安置使得采煤機(jī)能夠適用于大傾角的煤層，這在之前是不可詳細(xì)的；機(jī)電一體化牽引技術(shù)也使得機(jī)器的磨損范圍變少，這使得維護(hù)工作比較容易。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電牽引采煤機(jī)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算的完全控制，這就為支架自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了幫助。

④機(jī)電一體化技術(shù)在帶式傳輸機(jī)中的應(yīng)用。帶式輸送機(jī)具有輸送量大、支持長(zhǎng)距離輸送、運(yùn)行效率高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與我國(guó)煤礦井下原煤的輸送工作中。同時(shí)帶式輸送機(jī)中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)比較容易，這就使得帶式輸送機(jī)一體化技術(shù)成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。目前流行的帶式輸送機(jī)是CST 可控軟啟動(dòng)裝置，它能夠?yàn)槠交瑔?dòng)提供較大的慣性載荷。在這種情況下，一條帶式運(yùn)輸機(jī)能夠由一臺(tái)或者多臺(tái)CST來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。但是目前，尚未解決在線監(jiān)控、動(dòng)態(tài)分析和啟動(dòng)延遲的問(wèn)題，為了正常運(yùn)行，對(duì)于中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的數(shù)目有很大的限制，一般設(shè)置為3點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)數(shù)目的限制對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)量和長(zhǎng)度。

3 我國(guó)機(jī)電一體化面臨的問(wèn)題和發(fā)展目標(biāo)

目前機(jī)電一體化工作有兩個(gè)明顯地層次：一個(gè)是使用微電子技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造升級(jí)以達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約能源，提供工作效率的層次；另一種則是利用機(jī)電一體化技術(shù)，開(kāi)發(fā)能夠應(yīng)用于實(shí)際的智能化、數(shù)字化的機(jī)電產(chǎn)品，從而提高生產(chǎn)的安全性和高效性。

①我國(guó)機(jī)電一體化工作面臨的問(wèn)題。國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了不少的相關(guān)幫扶措施和改革方案促使我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都有了多次調(diào)整，但是在各種因素的影響下，得到的成效不大。機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能良好，功能強(qiáng)大，成本較低，對(duì)于調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是一條新的改革途徑。并且完備的功能系統(tǒng)能夠保證其根據(jù)用戶(hù)的需求和市場(chǎng)需要來(lái)改變生產(chǎn)方式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。從這個(gè)意義上說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)，從而為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工業(yè)提供新的作業(yè)方式，將員工從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)安全、健康、文明的發(fā)展。

②我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展目標(biāo)。在機(jī)電一體化方面，我國(guó)發(fā)展目標(biāo)總體說(shuō)來(lái)就是要對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效改造并且研制出一批符合中國(guó)國(guó)情的機(jī)電一體化產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的更新升級(jí)?？偟恼f(shuō)來(lái)就是要讓機(jī)電一體化對(duì)我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做到必要的貢獻(xiàn)，達(dá)到振興傳統(tǒng)工業(yè)的目的。同時(shí)為我國(guó)的機(jī)電行業(yè)發(fā)展提供一條光明之路。

4 結(jié) 語(yǔ)

機(jī)電一體化在市場(chǎng)引導(dǎo)和實(shí)際作用影響下向著光機(jī)電一體化、自律分配系統(tǒng)化、智能化系統(tǒng)等方向發(fā)展，其中光機(jī)電一體化是目前發(fā)展的主要趨勢(shì)，但是可以預(yù)見(jiàn)智能化將為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供更大的改革空間。目前我國(guó)研制機(jī)電一體化裝置已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用并且取得了較好的成果。在發(fā)展過(guò)程中自然面臨這各種不同的問(wèn)題，這主要是發(fā)展方向不明確導(dǎo)致的，可以通過(guò)科學(xué)管理及標(biāo)準(zhǔn)化等方式來(lái)解決。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳輝，王磊.機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械，2008，（7）.

[2] 趙亞萍.安全發(fā)展背景下煤礦自動(dòng)化改造探討[J].機(jī)電信息，2012，（6）.