時間：2023-12-18 15:27:56
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前言
科技是社會第一生產力這句話意味著，科技是衡量國家生產能力與機械技術水平的第一標準。機電技術是科學技術的一種，在新電工技術的扶持與幫助下，完成了產業水平的提升。如今電工新技術在我們生活當中，應用范圍越來越廣，受益效果越來越顯著。因而為了使機電一體化得到再一次進步，本文將通過對現階段機電一體化新電工技術在我國的應用進行分析，從而為機電一體化提供更好的生產環境，提升工作效率。突出機電一體化新電工技術的應用和創新。
1.電工新技術在機電一體化中的應用概括
電工新技術是指，在傳統電工技術基礎之上，借助于現代電磁技術等專業技術做創新，從而實現傳統電工技術的改良和大規模推廣。機電一體化所涉及到的技術種類較多，尤其是物理學以及生態學在機電一體化中所扮演的角色更是重要。電工新技術作為其中的平衡點，可以有效協調不同學科知識在機電一體化中的應用，從而實現各學科領域能夠完成融合性發展。具體來看，新興技術包括以下三種：聚變技術、磁流體應用技術以及放點應用技術[1]。實際上，自上個世紀后半段開始，電工新技術之所以得到發展，是社會各界對于理論與技術等方面對此予以了高度的支持。此外，傳統電工技術直到今日仍舊活躍于社會各行各業，適應著社會的發展。通過結合納米技術、互聯網工程等方面，完成了現代化技術的進步。
2.未來新電工技術的發展走向
2.1超導電工材料的應用及普及
自上個世紀六十年代起，超導材料便成功的走進了電工領域的視野。隨后，人們有發現了新型超導體，這種超導體相對傳統超導材料來說，具有更高的臨界溫度，這為超導電工的發展，提供了更加有利的支持。此后，隨著半導體材料的發現，電工科學家又逐漸制造出了如光電元件、電力元件等電子元器件設備，這為電工技術發展，提供了不竭的技術知識和能源動力。
2.2微型電子技術的應用發展
在電工領域當中，電磁場數值是近些年的研究熱點。計算機的開發與應用，解決了過去大部分靠人力無法解決的工程精密設計，及實驗難題。其中CAD制圖工具更是直接推動了電工制造業的發展。數控技術與電機控制的進步，提升了電力系統的能力和發展水平，加快了企業的有效進步效率。作為電工領域的重點，電子技術在拓寬電能應用的同時，為電力產業創造了高額的經濟利潤。可以說，新電工技術的發展，有微電子技術應用的一半功勞。
3.新電工技術在機電一體化領域當中的實踐應用
3.1自動控制
自動控制這項技術被人們稱之為自20世紀以來，科學界最大的發明進步。這項技術被人們廣泛地應用于生活、社會、生產的不同領域。如，軍事科技、工業生產、機械設備制造、航天科學等。自動控制所突出的最大特點便是，發展速度極快且應用范圍非常廣泛。從理論角度來說，自動控制這項技術結合了控制理論應用，是一種能夠實現無人控制系統的技術應用。因而這項技術對于精密度具有極高的要求。針對這項技術的控制方式劃分，能夠將其分為兩大種類。分別為閉環與開環。通過對機電設備多次測量，自動控制這項技術能夠對設備的偏差值做出非常準確的判斷，并以此為依據，采取有效的措施去糾正問題，完成控制。將偏差控制在可控范圍內，降低生產損失。這項技術如今時常被人們用作積分控制與比例控制系統。具有穩定、精準、快捷等特點。隨著社會的進步與發展，機電產品也必須實現技術上的進步，才能夠更加符合社會生產需要。其中需要重點關注的便是全閉環伺服系統。這一系統能夠確保自動控制的精準度滿足穩定的生產要求，且實現精準度提升，完成自動化的系統調節。是實現機電一體化進步的重要途徑。
3.2觸碰屏技術與可編程控制器
觸碰屏技術與可編程控制器從上個世紀六十年代誕生至今，受到機械生產領域的廣泛歡迎。在這項技術領域當中，通信技術與計算機控制技術時期主要成分。可編程控制器正如字面意思一樣，具備控制、技術以及計時的功能。PC控制端的技術進步和電子技術發展，使得這項技術得到了性能上的大幅提升。隨著近些年各項技術的完美結合，如今的可編程控制器已經成為現代通信領域的重要設備。相較于傳統控制設備來說，通過將計算機的機電控制硬件，改為計算機軟件更符合操作人員的實際使用需求，滿足了現代技術發展的應用優點。能夠實現多線操作的使用需求，并實現實時控制、任意修改的基本技術要求。
3.3運動控制卡
運動控制卡借助于電腦控制端，完成對系統設備的控制作用。其工作原理為，借助于對設備發出不同的脈沖頻率，改變電機原有的進程和速度。并利用不同的脈沖數量，完成電機位置控制需求。主要應用于伺服電機和控制步進電機，其脈沖發出模式分別是脈沖/方向，脈沖/脈沖這兩種[2]。此外，運動控制卡還具備計算機調控功能。如借助于調整設備的運動速度，完成對系統設備的正常運作管理。此外運動控制卡由于主要運用于機床數控管理，因而在應用過程中，必須提前計算出其具體的運行及輪廓范圍。利用插補方式，完成產品的有效銜接。相信隨著技術的進步，運動控制卡必然也能夠得到不斷地改進和創新，從而促進機械工業領域的再次進步。
3.4步進電機技術應用
步進電機的本質是，數字控制電機，這是一種直接靠PCC控制的電機類型。不過需要注意的是，步進電機轉向與步數協調是其控制的重點。對X、Y、Z的運動部分必須要采取科學的方式，完成系統化控制。對電機相線的邏輯關系要寫出，把進給傳送鏈長度有效的縮短為零，并結合機電運轉情況對脈沖頻率進行有效調整[3]。這樣，才可以完成對加工零件工序的控制。
4.結語
社會發展的基礎便是國家科技水平的進步。從近代史的發展來看，我國機電一體化設備的應用，對我國經濟的發展和人們生活水平的質量提升都發揮了巨大作用。而在此過程中，電工新技術扮演了助力與推動的角色，發揮了工業技術的巨大優勢。筆者認為，在電工新技術的影響下，我國未來的機電一體化技術必然會朝著更加智能化、自動化的方向發展。在減少能源排耗的同時，提升生產效率，為人們的幸福度提升做出巨大貢獻。
參考文獻
[1]林慶電工新技術在機電一體化中的應用探微[J].江西建材,2017,(18):195.
眾所周知，隨著科學技術的不斷發展以及現代先進生產加工技術的不斷完善，相關執行機構的重要性不言而喻，因為執行機構在自動控制系統工作中起著至關重要的作用。但是當前我國國產大流量電動執行機構無論是在相關控制手段上還是在機械傳動機構上都出現明顯落后和偏多的情況，同時電動執行機構中其結構相對復雜且其可靠性能也相對較低。本文針對執行機構發展的相關缺陷和不足，對如何采用機電一體化技術將閥門和控制器進行有機融合進行深度探究。
一、機電一體化發展歷程與現代化技術發展趨勢
從始初的數控機床逐漸演變為微電子技術機電一體化并在基礎上沿用了可編程控制器，同時電力電子的出現也會機電一體化的發展奠定了重要基礎。還需要強調的是，現代機電一體化技術主要是由激光技術和信息技術以及相應的模糊技術共同構成，其無論是在運轉效率上還是在工作質量上都有著較大進步。
微控制器在生產數字化機電產品中起著重要作用，數控機床施工和機器人施工都是數字化機電一體生產中的重要表現形式，與此同時，隨著科學技術的飛速發展和計算機系統的廣泛應用，虛擬設計技術以及集成制造技術都是數字化機電一體應用中的重點環節。其優點一般具有軟件可靠性、軟件可維護性和軟件自行診斷性以及軟件高可靠性等。新型數字化技術的出現在一定程度上使遠程操作遠程診斷和遠程修復成為可能。
智能化就是要求在進行機電產品生產的過程中其產品又有一定的智能特性，并使相關產品能夠獨立進行邏輯思考和自主決策。CNC中的人機對話功能就是機電產品智能化的的一種重要表現形式，其會在設置智能工藝數據庫的同時使產品使用和產品操作以及產品維護帶來較大便利。需要強調的是，模糊控制技術、灰色理論技術、神經網絡技術和小波理論技術以及混沌分岔技術都是機電一體化產品智能化的幾種體現，并在此基礎上為機電一體化技術的發展奠定了有力基礎。
因為生產機電一體化產品的商家和種類相對較多，那么在進行研制機械接口和研制動力接口以及開發環境接口的過程中就會產生一定的困難，具有集減速變頻調的動力驅動單元以及需要進行視覺信息處理和圖像信息識別等工作就是其中廠商研制開發機電一體化產品中的典型實例。
二、硬件控制與相關工作原理分析
（一）機電一體化智能執行機構主要分為智能控制部分以及智能執行驅動部分兩種，而我們通常所說的控制部分主要包括單片機、IPM逆變器、輸入輸出通道和整流模塊以及報警電路等，而智能執行驅動部分主要是由三相伺報電機結構以及位置傳感器結構二者共同構成。
（二）被檢測逆變模塊中的電壓位置信號以及三相輸出電流會被相關程序轉換，并在此過程中傳送相應單片機上。而單片機則是用過8255控制PWM波發生器的，通過其中的光電耦合被逆變模塊IPM所應用，這樣就在一定程度上實現了閥位控制工作以及電機變頻調速工作等。需要注意的是，在逆變模塊進行正常工作的過程中，380V電源調整模式會將其所需直流電壓信號進行全橋整流。
（三）雙環控制技術是進行機電一體化電機控制工作中的主要技術，其內環和外環分別為速度環和位置環。我們需要了解的是，速度環的主要工作任務是將基礎速度與設定速度進行相互比較，之后通過對PWM波發生器的載波頻率的變換實現機電一體化電機自動轉速調節，此時的速度調節器是以模糊神經網絡控制算法為主要計算手段的。而外環中的相應速度設定則主要是根據其當前所處位置來完成并在此基礎上形成內環設定值的。因為流量閥減速和流量閥勻速以及流量閥加速是其機構運行中的三個主要運行階段，此時每個階段中的運行時間和運行加速度以及特定位置特定運行的頻率也有所不同，速度給定發生器的主要工作原理就是當實際閥位與相關給定閥位不等時，其會以恒定加速度為主要加速手段，此時的減速點會根據相關閥位值和閥位給定值以及當前速度這三者的大小來進行計算并得出具體數值。
（四）閥門柔性開關以及閥位極限位置判定是我們在執行機構是所要考慮的兩項主要技術因素，閥門柔性開關的主要功能是當閥門開關的過程中保證閥門不受損傷，正確的做法是，我們應該運用微處理器對變頻器輸出電壓和變頻器輸出電流進行相對精準的計算，并在計算的過程中得出輸出力矩，在得出力矩信息后自動調節速度以防止閥門撞擊。閥門全開位置以及閥門全關位置就是閥門的極限位置，傳統執行機構中閥位監測在監測的過程中容易出現閥門松動，我們應該運用單片機將兩次監測信號進行具體對比，并在確認已達到正確閥門極限位置的同時切斷異步供電電源。
三、結束語
綜上所訴，機電一體化中的電機控制是當下我們要亟待解決的問題，正確的做法是要根據機電一體化技術的技術發展現狀和技術應用現狀作為分析基礎，之后進行對新型電動執行機構的相應合理方案進行較為科學的制定。本文針對執行機構發展的相關缺陷和不足，對如何采用機電一體化技術將閥門和控制器進行有機融合進行深度探究，希望為我國機電行業的發展貢獻出一份力量。
參考文獻：
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）13-0395-01
1 機電一體化發展方向
1.1 機電一體化數字發展方向
在化工企業中，機電一體化技術的應用十分廣泛，在化工企業的生產制造過程中有著不可或缺的作用。在機電一體化技術的實際應用過程中，會根據不同的用途而分離出不同的發展方向。其中，機電一體化數字方向，這是當前非常看好的一個方向。機電一體化數字發展方向主要是在計算機網絡的基礎上，發展的一種機電一體化制造技術，這種技術在進行實際使用的過程中，主要通過計算機網絡系統來進行相應的操作。隨著現在科學技術的快速發展，計算機網絡技術也應用到了各個領域，在機電一體化技術的應用中，我們非常明顯地看到其所在的優勢。在進行實際操作的過程中，可以在很大程度上簡化機電一體化技術的操作，例如：數控機床的操作，之前的操作比較繁瑣，但是在數字化操作的基礎上，就可以使操作變得簡單化、智能化，并且還能夠提高其計算的準確性。
1.2 機電一體化智能化發展方向
隨著現在網絡技術快速發展，網絡技術在機電一體化技術中也得到了非常充分而有效的應用。前面我們對機電一體化數字發展方向進行了一定的分析，而機電一體化智能化發展方向也是目前所要關注的重點，智能化發展方向也是當前機電一體化技術發展的重點方向，也是相關研究的主要方向。在當前計算機網絡的環境下，可以通過相關的程序，來對機電一體化技術應用的基本操作進行智能化控制，例如：在進行煤氣輸送管線壓力控制的時候，可以利用閥門的開度與管線壓力的連鎖實現煤氣輸送壓力的穩定控制，從而達到安全生產的目的陜西東鑫垣化工有限責任公司蘭炭造氣分廠利用外送煤氣管線壓力變送器與放散電動閥門的連鎖，實現了外送煤氣壓力的穩定控制，在實際生產中保證了系統的壓力穩定和安全生產。另外，現在的智能化控制還將多個學科領域進行了有效的結合，可以實現高度的智能化。例如將整個生產系統的各關聯要素通過DCS系統實現集成、智能控制，最大限度的保證系統的穩定性，某些崗位實現了無人自動化智能操作，這在煤制油領域已經進行了廣泛的應用，取得了良好的效果。然而由于目前一些技術性欠缺的問題，這種高度智能化的控制技術，還沒有得到非常廣泛的應用，但是智能化發展方向卻是機電一體化技術發展的主要方向。
1.3 機電一體化的模塊化發展方向
在當前互聯網的時代下，機電一體化技術得到了更進一步地發展，其中模塊化發展的方向已經成為了機電一體化技術發展你的必經之路。從一個客觀的角度對其進行分析，我們可以看到，機電一體化本身的發展前景十分廣闊，而現在的市場資源也非常豐富，因而機電一體化技術在進行發展的過程中，可以將現有的資源進行充分應用，也可以說，機電一體化技術在進行實際發展的過程中，已經得到了十分充足的資源配置。而從市場需求的角度來進行分析，目前市場上化工企業的數量和種類都非常多，市場的競爭也非常激烈。而企業在進行生產發展的過程中，最為注重的一點就是最終實現的效益。采用模塊化的設計理念，可以對某些相似的系統采用相似的設計理念，例如壓力與溫度變化的連鎖模塊，壓力與閥門開度的連鎖模塊，各種報警的連鎖模塊都可以應用在不同的生產系統中，只需要進行小范圍的修改，再將這些模塊集成在一起，即可達到以前所需要的復雜功能，既節約了成本，又達到了預期的功能，
2 機電一體化技術在化工企業中的應用
2.1 機電一體化的網絡化發展應用
F在機電一體化技術已經離不開計算機技術的支持，而為了能夠更進一步地實現機電一體化的操作控制，可以將之與網絡技術進行充分結合，并實現更加方便而準確的操作。由此可見，機電一體化技術網絡化發展已經成為了其必然的發展方向。從當前的社會發展來看，網絡已經在人們的生活中，乃至于各個生產發展的企業中，都得到了非常充分地應用，也可以說，網絡已經成為了人們日常生活一部分，例如：大型化工企業使用的DCS系統，整合了上下游系統所有相關參數，通過通信系統將各個子單元連接在一起，方便進行工藝參數及產品質量的控制，對上游發生的變化下游積極反應，提高了系統運行的安全性，給安全生產帶來了極大的便利。
2.2 機電一體化的綠色發展應用
隨著經濟的發展，社會的不斷進步，人們對生活的要求也越來越高，當前的社會生產更提倡綠色發展。由此可見，機電一體化綠色發展方向也將是社會發展的必然需求。但是現在大多數工業企業在進行生產的過程中，都會對環境造成嚴重地破壞，這些問題都會對人們的生活造成一定程度的影響，還會阻礙社會發展的腳步，所以說，實現發展的綠色化是不可或缺的。從生產發展的角度來進行相應的分析，機電一體化綠色發展主要有以下兩個層面的含義，接下來，我們就來對其進行一定的分析：（1）生產的綠色化。這一含義主要是通過從生產的角度出發，在進行生產制造的過程中，對原材料、生產工藝、制造技術等進行嚴格地控制，從生產制造的過程中，來實現綠色工藝的生產制造；（2）制造的綠色化。從機電一體化技術本身應用的特性來看，其中所使用到的機器數量比較多，并且應用的范圍比較廣，而在進行實際生產運行的過程中，會對環境造成一定的印象，因此，在進行設備的選擇時，應盡可能地結合綠色生產的需求來進行選擇，以降低對環境的污染。
3 機電一體化在化工中的應用舉例
隨著人們生活水平的不斷提高，消費觀念發生了深刻的變化，不僅要求化工產品要在質量上有保證，同時還要保證其使用的安全性。作為化工企業尤其是和人們息息相關的化工產品必須要在生產過程中融入現代科技以達到產品質量和安全性能都符合國家規定的質量標準和使用安全標準。筆者對煤制油的生產工藝流程進行了簡單的介紹，探討了機電一體化技術在煤氣天然氣生產工藝流程中的應用。煤制油整個生產工藝流程如下：原料煤在煤炭化裝置中被加熱干餾，產生的荒煤氣被送至凈化裝置進行凈化洗油，煤焦油送至延遲焦化工段進行分餾，凈化后的荒煤氣送至制氫工段采用變壓吸附原理進行脫氧制氫， 制出的純氫氣送至加氫工段與分餾后的中間油進行加氫反應，產出石腦油及2#輕質油，同時產出液氨，粗酚等副產品；煤氣水中有害雜質通過酚氨回收裝置處理、廢水經物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理后，廢水得以回收利用；其中工藝生產裝置包括炭化爐、煤氣凈化裝置，變壓吸附塔，加氫反應塔，焦炭塔等組成；輔助生產裝置由氨精制裝置、動力、公用工程系統等裝置組成。工藝中的各種裝置都有微機控制，各個工藝環節都由系統控制中心實施人機界面操作，界面上將顯示各個工藝流程的運行狀況，同時基于機電一體化系統中具有自動檢測和自動報警裝置，能及時地對生產工藝中的出錯及時顯示出來，有效地減少了生產過程中因工藝中的某個環節出現故障影響生產系統的運行，實現了生產工藝的安全、可靠性運行。
4 結語
關鍵詞: 機電一體化;接口技術;人機接口;機電接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
機電一體化系統是機械、電子和信息等各種技術融合為一體的綜合系統,其構成要素與子系統之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統和電子系統各種技術的復合過程中,接口技術很重要,機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體,從而設計出最優的機電一體化產品的研究領域,其性能的好壞對整個系統的綜合性能起著決定性作用。
1機電一體化系統的設計
在早期的機電一體化系統中,機械部分的設計是系統設計的中心。電能僅用于驅動,為系統提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統的傳動結構,但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統控制設計的主要目標。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統設計思想和協調自動化工作的重要工具。機電一體化技術是一個不斷發展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統提出了不斷改進伺服驅動性能和發展控制算法的要求,而性能優良的伺服驅動既拓展了機械系統的功能、簡化了傳統的機構,又要求機械系統具有合理的慣量和更好的系統動態性能。傳感器的在線監測確保了系統安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環確保了先進控制理論的實現和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統中各部分的互相聯結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。
2機電接口技術的內涵
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就是接口的設計。但現在對于機電接口技術的研究較少,通過對機電一體化系統進行總結和歸納,我們提出了機電接口技術的概念,形成了如下幾點認識。
2.1 機電接口技術的內涵機電接口技術是一門新興的技術,它研究機電一體化系統中各組成部分(子系統)和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統中信息能量的交互,融合各種技術,實現機電一體化系統最優化設計。
2.2 機電一體化系統接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉換信息和能量,并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統之間或人與機電一體化系統之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統信息交互、轉換、調整的方法和過程,協調和綜合機電一體化組成技術,使各子系統集成并融合為一個整體,實現新的功能。
2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統之間的接口,通過此接口,可以監視系統的運行狀態,控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅動系統的接口,為驅動系統提供相應的動力。根據系統所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統到驅動系統、驅動系統到傳感器、傳感器到控制系統。智能接口的應用情況相對比較復雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉換各種信息,按照不同技術的要求改變信息形式,使不同的子系統、不同的技術能夠集成在一起,形成完整的系統。通常,智能接口是軟件表現出的功能連接。④機―電接口。執行機構與驅動系統和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執行機構所需的信號,或將執行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。
3機電接口技術對機電一體化發展的影響
社會需求推動機電一體化技術的發展。當傳統的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發展的必然。相應的系統內部的接口也就變得越來越復雜。機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統的最優化。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統研究,并將系統設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網絡化等方向發展,智能化必然要求系統各部分的結合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發展方向對機電接口技術的要求來看,機電接口技術的研究與發展已經成為必然,同時,機電接口技術的研究與發展也必然對機電一體化技術的發展起促進作用。
4結論
機電一體化系統是機械系統不斷融合各種新技術、新知識發展起來的。因此,從機械技術發展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創新。機電接口技術是研究機電一體化系統中的接口問題,使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢,使系統各部分有機的結合在一起,形成完整的系統。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的,隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展,促進機電一體化系統理論的發展。
參考文獻:
計算機尤其是微型計算機在20世紀80年代被廣泛的應用在機械生產控制中，將機電有效的結合在一起，逐漸發展為一種一體化技術。機電一體化技術的廣泛應用，對機械行業產生了十分明顯的經濟效益，提升了生產效率，同時增強了產品的質量功能，有效減少了材料能源的耗損。提高了企業在行業中的整體競爭能力。
一、機電一體化技術的基本內容
機電一體化技術的重要出發點是工程系統，結合電子機械等相關技術，充分實現最優化的系統或者產品的技術綜合。機電一體化技術是指將技術相關原理在機電一體化系統中充分的應用與發展。機電一體化技術也可以被看作是技術群的綜合名稱。機電一體化產品系統通過具有若干個特殊功能的電子機械要素共同組成的有機體，能夠充分符合人的最佳使用要求，同時也是機械系統與電子系統的有機置換和結合，進一步對新的產品賦予全新的性能，擁有優良的人機合作關系。機電一體化系統工程集成綜合了機械與電子工程，也就是提供機電一體化系統的規格與功能，技術工作人員應用機電一體化技術對整個體系過程實施必要的制造與設計。機電一體化的重要思想是設計系統原理與集成綜合技術。工程系統、信息控制理論屬于機電一體化的技術方法論。在某種意義上分析，機電一體化思想可以稱之為一體化的思想。
二、機電一體化技術特點
(一)機電一體化技術具有極高的安全性
機電一體化的相關產品具有的功能包括自動化監控、警報、自動化診斷、自動化保護等性能。在工作整體過程中，當電力出現過載、過流等一系列故障時，能夠采用自動化的保護方法，盡量防止與減少人員與機械設備發生事故，明顯提升了使用設備的安全性能。
(二)機電一體化技術具有較高的生產能力
機電一體化的產品大部分都具有自動信息處理與控制的能力，其檢測控制的靈敏性、精敏度以及應用范圍都產生了極大程度提升，利用自動控制系統能夠更加準確的保障機械機構的執行情況按照設計的具體要求完成既定的操作，保證工作獲得最好的質量和產品的合格效率。與此同時，因為機電一體化的產品已經充分實現了自動化控制，有效提升了生產的能力。
(三)機電一體化技術提升了使用功能
機電一體化技術通常利用控制程序與數字化完成現實，操作手柄與按鈕數量的逐漸減少，促使操作過程逐漸簡單化并且十分便捷。機電一體化技術操作程序按照預先設定的過程逐漸通過電子操作系統完成實現，系統可以對全部操作反復實現。機電一體化高級產品能夠利用被控制對象具備的數學相關模型以及外界變化的參數自動隨機尋找最理想的工作方式，充分實現最優化自動操作。
(四)廣泛的適用范圍
機電一體化產品已經超出了相關產品的單項技術功能的控制，擁有復合功能技術，極大程度上提升了產品自身的自動化功能與水平。機電一體化產品通常具備一定的自動補償功能、自動監控功能、自動保護功能以及智能化等，能夠在不同領域場合的應用，符合客戶提出的更強的應變需求。
三、汽車機電一體化技術的發展
機電一體化技術在汽車行業的應用初級階段。這個階段主要發生的時間是在上世紀60年代到70年代，這段發展時間重點是利用電子機電技術對部分汽車機械功能實施有效的改善，機電一體化技術此階段在汽車上最典型的應用就是電子控制噴射燃油。上世紀70年代到90年代是汽車機電一體化技術應用發展時期。在這個階段中發生的制造設計，重點是利用機電一體化進行集成大規模電路應用，集成大規模電路的有效運用能夠及時解決自動控制機械設備的各類問題，對于提升汽車運行過程中的可靠功能發揮了關鍵作用。上世紀90年代至今是汽車機電一體化技術應用的成熟發展階段。在這個階段中制造設計的汽車，伴隨著逐漸發展興起的微點機電一體化技術，推動了汽車機電一體化技術的日漸成熟，在這個時間內應當尤其重視整體機電一體化技術的設計，再結合網絡計算機與技術信息在制造生產汽車行業中的大范圍運用，使得汽車更加的智能自動化。
四、機電一體化技術在汽車上的應用
汽車的電子化開始于電源系統。從前的發電機都屬于直流類型發電機，之后被硅二級管與交流發電機共同結合所替代，能夠有效提升充電效率的可靠性能。從此以后，調整之后的電壓也從電路固體調節器替代了電壓機械式調節器，進一步在點火發電機上的配電設備上也從凸輪機械式開關轉變為晶體管功率。
(一)微機控制發電機體系
控制發電機單元的中心是利用微處理器或是專門設計的發動機集成大規模電路。通過各個傳感器接收電壓模擬信號以及從輸出軸發動機獲得的脈沖信息全部傳輸至控制發動機單元。信號模擬利用數字模擬直接轉變為信號數字。將這些信息作為重要基礎，在控制發動機單元中對燃料空氣比例、點火具體時間、循環排氣效率實施最好的計算，將最終的計算結果當做噴射閥燃料控制與點火設備的驅動信息進行輸出，用來對空氣與燃料質量之間的比例實施控制。當燃料空氣比例增加時，燃料十分稀薄，點火非常困難。相反，當燃料空氣比例減少時，因為缺乏充足的氧氣，在氣體排放過程中缺乏充足的燃燒的一氧化碳增加的含量。所以，將燃料控制比例很好的在最佳情況下實施控制，對于各種發動機運動保持正常負荷是非常關鍵的。
(二)汽車激光測距雷達系統
汽車防按控制系統與激光單片機的有效組合，能夠在行駛正常速度下或者是倒車減速時對前后方距離范圍內檢測是否存在障礙物體，并且在關鍵時間組織報警，進一步有效阻止發生的交通事故。這個系統重點通過計算機對車間距離的處理器、雷達測距、前后汽車狀況等進行控制。
在汽車格柵前部安裝測距激光雷達。通過光學天線發射的光束遭遇了前方的障礙物之后，出現了散射的后方信號，同時被光學天線進行了接收，并且調節出方位距離信息。利用中央處理設備分析持續輸出的方位距離信息，能夠準確判斷出物體是否在前面運動，計算出相應的汽車間距和速度，并且判斷它能否與本車進行必要的接觸，進一步決定汽車行駛的安全速度。當出現危險情況時，系統與警報裝置接觸，發送警報信號。
(三)自動變速器的電子監控
自動化變速器的重要作用是為了其損耗功率的降低，提升傳遞動力系統的有效功率，增加了變速裝置的檔數，有利于汽車最佳行駛的速度比例，充分實現了汽車的安全、舒適功能。發動機具體工作情況需要利用傳感器實施檢測，接收的數據信息將被電子監控裝置輸入且處理，并且安裝換擋具體信息，開關的程序以及開關自動跳合有關信息，通過選擇的電子監控設備符合最佳行駛條件的信息檔次，成功被轉變為電液元件執行的變量液壓對換擋實施控制。使用自動變起器對電路實施監測可以有效的對電子監控設施進行自檢監測，也就是在行駛之前監測所有的電路。假如汽車發動之后，報警燈處于熄滅情況，表明其具備了正常的功能。相反，假如系統出現了故障，自動化變速器表現為非電控狀態，這時，電子監控雖然已經失去了優化性能，可是變速器能夠持續工作。
(四)制動系統
《機電一體化》課程是一門以機械設計與制造為基礎，融入計算機技術、信息技術、自動控制技術的交叉學科。課程主要內容是運用先進的設計制造技術理論與方法，解決現代工業領域中的復雜技術問題，以實現產品智能化設計與制造；并以培養具備機械設計、制造及自動化基礎知識和專業知識，能在工業生產第一線從事機械工程及自動化領域技術、經營和管理且具創新精神的應用型高級專業技術人才為主要目標。
課程內容和理念雖緊跟市場步伐并極具前沿，但傳統課堂教學模式無法與之相匹配。以理論知識傳授為主的課堂教學方法培養出來的學生，談起理論知識或許頭頭是道，但真正操作起來，往往面面相覷、毫無思路甚至錯誤連連、廢品成推，造成用人單位對中職生的專業能力產生質疑。因此，要培養出企業需要的動手能力強且具有一定操作經驗的應用型專業技術人才，就必須改變傳統課堂教學方法，在《機電一體化》課程教學過程中，把教、學、做融為一體，從根本上解決課程理論與實際操作相脫節的問題，培養出市場和企業需要的人才。
一、“教學做一體化”教學模式的內涵
“教、學、做”理論很早在中國就有了明確的闡述。在《陶行知教育名篇》這本書中，陶先生認為“先生須一面教一面學”、“教學做合一”、“先生的責任不在教，而在教學，而在教學生學”、“教的法子必須根據學的法子”。一體化即“Integration”，強調事物之間的相互聯系，相互聯系后會產生新的結構和系統，由此產生新的功能。
“教、學、做”一體化的教學理念是事情需要怎樣做就怎樣學，怎樣學就怎樣教，知行統一。“教、學、做”一體化的教學模式就是將教學場所直接設在工作現場或實訓室，師生雙方通過邊教、邊學、邊做掌握知識，進而通過再學、再做、再教提高操作技能，最后完成預定任務的教學方法。教學過程中，學生是演員，教師是導演，理論和實踐交替進行，由易到難，逐漸深入，突出對學生動手能力和專業技能的培養，充分激發學生的學習興趣，充分體現“以學生為主體，以教師為主導，以培養學生技能為目標”的教學理念。師生雙方共同參與教學全過程，在教中學、學中做、做中學，融教、學、做為一體。
《機電一體化》是一門操作性強和實用性高的課程，加之中職學生活潑、好動的特點，在課堂教學過程中實施“教、學、做一體化”教學模式，無疑會達到事半功倍的教學效果。
二、在《機電一體化》中如何實施“教學做一體化”
1.深入鉆研教材，實現教學內容的一體化。
“教學做”一體化的教學模式將理論教學和實際工作有機結合起來，把課程內容分成若干個項目，用任務驅動方法實現教學目標，這就要求教師打破原有教材的系統性，按照真實工作情景重組教學內容。因此，中職學校教師應深入企業調研，全面研究企業與專業相關的工作崗位，并結合學校的實際情況，深入鉆研教材，確立教學任務，以實踐操作為主線，以能力培養為核心進行教學活動，最終實現學生綜合能力和綜合素質的提高。
2.整合教學方法，實現教學方法的一體化。
根據一體化教學的特點，有針對性地靈活選擇教學方法，使教學效果最佳化。教師應該打破傳統教學慣例，努力讓傳統課堂教學活動從教與學的單行道改變為教、學、做互動的多行道，變學生被動學習為主動參與學習。所以，教師在選擇教學方法時，必須基于學生的學習特點，綜合應用任務驅動教學法、情境教學法、角色扮演法、案例教學法、項目教學法等創設工作情境，或把教學場地安排在工作現場，讓學生身臨其境，實現從學生到“工人”身份的轉換，不僅使學生真實地感受到作為一名員工應具備的基本素質，而且能夠激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性、主動性。
3.設計教學過程，實現理論實踐的一體化。
在一體化教學中，整個教學設計和組織都以實踐操作為主線，突出技能訓練，圍繞實踐操作進行理論知識的教學，實現理論教學和實踐教學的一體化。在教學設計時，教師可以考慮從教和學兩方面、兩條主線入手。一條線是教師講授，重點是加工工藝和加工方法，循序漸進地開展教學活動。另一條線由學生以組、團隊的形式尋找和確定實際項目，根據教師的指導，在做中理解理論知識、掌握技能，在操作中驗證理論。同時，用理論指導操作，實現理論與實踐的有機結合，在操作過程中，教師巡回指導，及時發現問題、解決問題，共性問題集中講解、個別問題個別指導，促進理論教學過程與實踐教學過程的融合。
三、“教學做一體化”在《機電一體化》中的實施效果
在教學中運用“教學做一體化”，對學生和老師都帶來了積極的影響。主要表現在以下三個方面。
1.提高了學生的學習興趣。
實施“教學做一體化”后，學生在聽中學、學中做、做中學，在做的過程中會遇到或多或少的問題，在求知欲和興趣的驅使下，會不斷思考和探索，則學生學習積極性和主動性大大提高。
2.提高了學生的學習效率。
“教學做一體化”以實際項目驅動進行學習，老師在指導學生做項目的過程中，可以精準地把握學生的學習狀況，有效解決學生學習的盲點和難點，進而提高學生的學習效率。同時，通過實際項目的演練，學生已經深入掌握了操作流程和要領，再做項目時就不會茫然，更不會無從下手，變得更加自信，學習效率大大提高。
3.提高了教師的教學能力。
“教學做一體化”提高了教師的業務能力和教學水平，教師在與學生的互動過程中，更加了解學生的需求；通過指導實際項目的運作，教師對機電一體化這門課程有更深層次的理解，從而提高教師的教學水平和教學能力。
參考文獻：
[1]馬樹超.做學合一與職業學校變革[J].教育與職業，2009（5）.
關鍵詞：
機電一體化；系統；傳感器；檢測技術；應用
傳感器的應用能夠清楚的展現對象的狀態和相關特征，并且給予待測對象一些關鍵的信息。傳感技術能夠起到放大電信號的作用，并且可以對標度進行加工處理，將一些物理量變成對其相對應的電信號的一種技術。在機電一體化過程中，為了能夠有效的獲取相關信息，人們通過引進傳感器和傳感檢測技術的方式實現信息的獲取目的。
1傳感器類型及傳感器技術分析
1.1傳感器的類型分析
傳感器是一種能夠感受規定的被測量信息并且將這種信息通過獨特的方式轉換為了輸入信號的電器裝置。這種裝置在機電一體化中的應用主要是為了檢測機電一體化系統與作業環境的基本狀態，進而為機電一體化系統的有效運作提供相關的信息。在整個機電一體化系統結構中，測量模塊是系統結構組成的核心部分，組成測量模塊的除了變換電路之外就是傳感器最為重要。傳感器的輸入數能夠確定機械結構模塊的整體性能，由此可知，傳感器是整個機電一體化系統之首。它的作用就等同于系統的感受器官，如果缺少傳感器，系統信息處理和控制決策的功能將難以實現。傳感器具有多種類別，按照其測量對象的性質不同可以將傳感器分為兩種，其中一種是內部信息傳感器，這種傳感器主要用來檢測機電一體化內部的狀態，包括系統內部位置的變化、速度的變化、溫度的變化以及異常變化等；另外一種是外部信息傳感器，這種傳感器主要是用來檢測外部環境的狀態，外部信息傳感器當中有接觸式的觸覺傳感器以及非接觸式的視覺傳感器、超聲測距儀以及激光測距儀。
1.2傳感器技術分析
在基地那一體化過程中，監測技術的基礎內件就是傳感器，所以說，傳感技術對于機電一體化系統的運行起到至關重要的作用。監測技術的主要功能就是對操作的對象進行監測，并且對系統運行的環境以及系統本身的狀況進行監測，為確保系統的正常運行，監測技術能夠為系統提供一些關鍵的信息。傳感技術的發展關系到機電一體化系統的整體發展，隨著科學技術的發展，各種電子產品逐漸產生，電子信息呈現爆炸式的狀態，信息傳播的速度也不斷提升，傳統的信息傳播方式的傳播速度已經趕不上時展的腳步，需要對傳感技術和檢測技術不斷更新，才能夠滿足時代對信息傳播發展的要求。
2傳感器與檢測技術在機電一體化系統中的應用
傳感器在機電一體化中主要是廣泛應用于自動化產品當中，例如，工業機器人以及汽車自動化控制系統中對傳感器都有應用，以下就這兩個方面的應用進行介紹。
2.1傳感器與檢測技術在工業機器人中的應用
工業機器人在工作過程中之所以能夠準確無誤，是因為機器人身上安裝的傳感器能夠感受其自身的狀態，同時還能夠感受操作對象以及工作環境的狀態，通過內部傳感器能夠獲取其自身的位置、位移、速度等信息，通過外部傳感器能夠完成操作對象以及外部環境的感知，內外部傳感裝置同時為機器人提供反饋信息，協助它順利完成各項工作。此外，機器人的每一個關節上都有安裝微動開關、光電開關等各種形式的傳感器，這些傳感器能夠幫助機器人進行零位和極限位置的檢測，零位檢測能夠保證機器人的重復定位精度和軌跡精度，極限位置檢測能夠保護機器人的安全動作。不僅如此，機器人的關節上還有安裝位移傳感器，對于機器人的位置移動和位置控制起到很大的作用。機器人的手腕位置以及抓手位置有安裝觸覺傳感器，通過觸覺可以讓機器人準確的確定對象的位置，通過手抓傳感器就可以使機器人抓住對象物體。
2.2傳感器與檢測技術在汽車機電一體化中的應用
隨著傳感技術以及一些新型技術的發展，將現代汽車工業推進了一個嶄新的時代。汽車機電一體化的實現由自動化控制系統取代了原有的機械式控制部件，不僅僅是汽車的發動機上應用了自動化控制技術，汽車身體的其他很多部位也應用了檢測和控制技術。汽車發動機上使用的傳感器是整個汽車傳感器的核心部分，應用了多種類別的傳感器裝置，通過這些傳感器的檢測，能夠向發動機的電子控制單元提供發動機的工作狀況信息，方便ECU對發動機工作狀態進行精確的控制，對于發動機動力性能的提升有很大的幫助。汽車的重點控制部位使用了曲軸位置傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器等。這些技術的應用不僅能夠改善汽車的性能，實現人性化服務的功能，同時還能夠增強汽車行駛的安全性。例如，現代的汽車都有導航系統，通過汽車導航的開啟就能夠讓駕駛員清楚的知道前方的建筑物以及車輛的狀態，該系統中不僅僅應用了GPRS定位技術，同時還應用了傳感器及檢測技術，通過傳感器能夠感知到一定距離以外的物質運動狀態，然后給予駕駛人員準確的提示，幫助他們了解車輛行使的軌跡和阻礙物，從而為車輛行使安全提供了更好的保障。
3結束語
隨著工業自動化程度越來越高，對自動檢測系統的要求也不斷提升，因此，需要加強對傳感器檢測的分析，研究出一種能夠用于連續檢測和瞬時檢測的傳感器，促使自動檢測系統向著智能化的方向發展。除了在工業系統運行中不斷開發新型傳感器之外，要需要對已經使用的傳感器的性能以及使用范圍不斷擴大，實現傳感器的小型化和集成化發展，從而提高機電一體化的工作效率，促進機電一體化更加順利的進行運行和操作。為了使機電一體化系統能夠獲取準確的信息，還需要引進傳感器監測技術，利用其獨特的功能實現信息獲取和傳播的目的。
參考文獻：
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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2012）0110129－01
0 前言
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。
1 機電一體化在煤礦中的應用
在煤炭行業中，如西方國家發展了連續采煤機，采用一種介于房柱式和長壁式體系之間的一種短壁式的開采模式進行開采，該方法的特點是液壓支架是不能自行的。隨后發展了一種可移動的支架（1979年），它是在錨桿鉆機基礎上改裝而成。隨后將長壁式回采工作面支撐掩護式支架架型移植到行走支架上，又發展了履帶式的行走支架，目前國際上應用的履帶行走支架均屬此類產品。我國的煤炭行業隨著長期的大規模的粗放開采，原始的開采方式已不再適合國家對能源的需求。特別是大量的礦井邊角煤、殘留煤、“三下”煤及大量被掠奪式開采破壞的煤炭資源的回收越來越緊迫。急需發展適合該類資源回收的采掘設備。
1.1 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。我國監測監控技術應用較晚，20世紀80年代初，先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監控系統（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤礦中應用；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統并通過了鑒定。
20世紀90年代以來，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，它們的主要特點是：測控分站的智能化水平高；具有網絡連接功能；系統軟件采用了Windows操縱系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，劃定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯凸起礦井必需裝備礦井監測監控系統。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷掘起，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前提下不斷優化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治理發揮了十分重要的作用。對國產煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4，KJ2000等系統代表了我國煤礦監測 監控系統的現有技術水平。
1.2 礦井提升機中的應用。礦井提升機是一種實現機電一體化較好的礦山大型設備，全數字化，交、直流提升機。特別是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一個整體，大大簡化了機械結構，是典型的機電一體化設備，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數字提升機高度可靠，具有可重復性故障尋址、完整的診斷舉措措施和自診斷功能，以及簡樸而快速的通訊功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡樸，互相兼容，零備件少；可以利便地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。國產全數字化直流提升機已成為各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直流提升機的核心部件ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。除此之外，我國還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。提升機因為采用了計算機技術，其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是：采用兩臺計算機裝置，每臺都有自己獨立的檢測、傳感裝置和數據處理系統。這兩臺計算機同步工作，互相檢測，互為備用，對提升行程實現直接檢測和間接檢測容器位置相結合的方式，兩者進行比較、校正，實現行程自動控制。計算機對安全回路、制動回路、電源和驅動回路進行實時檢測，實現故障記憶，極大地提高了提升機的安全性能。
1.3 井下帶式輸送機中的應用。大型綜采設備的使用，極大地帶了帶式輸送機的技術水平的發展，大功率、長間隔帶式輸送機的樞紐技術研究和新產品的研發也取得了很大的提高。如大傾角長間隔帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等，并對帶式輸送機的樞紐技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力耦合器和行星齒輪減速器，我國已自行生產制造了多種類型的帶式輸送機。
2 煤礦機電一體化技術應用的發展趨
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，未來應該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。
3 結束語
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。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.161
0 引言
在工I生產運營體系當中，機電一體化系統往往不能夠很好的運行，電網、環境等因素經常會阻礙到系統。在這種情況下，機電一體化系統需要有一定抗干擾的能力，否則將會影響到系統的正常運行，電氣模塊可能失效，計算機系統中程序的運行可能出現大量的錯誤，傳感器模塊接收、發射信號可能受到影響，各個部分都可能受到一定程度上的影響，最終導致整個系統無法運行。
1 機電一體化使用中的干擾源及其影響
從干擾信道到系統的角度來看，干擾系統分為供電干擾，過程信道干擾，場干擾。
第一，供電干擾指的是在電源供電的過程中，大功率設備受到干擾，從而導致電網受到相應的影響，電壓出現頻繁大幅度的波動，由于開關、電機的開啟與關閉，會產生尖峰脈沖干擾，對于系統產生巨大的影響。有相關的數據表明，由于供電干擾所造成的數據、CPU損壞占總干擾損失的90%。
第二，過程通道干擾過程信道干擾主要來自長期傳輸。當系統有電氣設備漏電，接地系統不完善，或傳感器測量部件絕緣不良；和通道傳輸線如果處于同一根電纜或綁在一起，特別是信號線和交流電源線在同一根管子，產生的共模或差模電壓會影響系統，系統不能工作。
第三，場干擾指的是由于磁場、電場的影響導致系統無法正常工作，常見的電場、磁場發射源包括了太陽、天體、電話、無線電、通信設備、中頻設備等等。受到場干擾后的系統可能出現功能模塊無法正常運行，出現電平的改變以及脈沖干擾信號。
2 如何通過機電一體化在維修技術中的使用
2.1 機電一體化在維修技術中的維修方法
由于機電一體化設備與其他的設備在各方面都有所差異，所以說在進行維修的過程中不能拘泥于傳統的維修方式，要根據其特點進行相應的調整。進行這種設備維修的時候，需要在進行設備拆卸之前，對于該設備進行一個充分的了解，對于各個組成部分以及如何工作進行掌握，進而在進行維修之前能夠對于機械的現狀能夠有一個大致的了解，進而通過分析估測問題出現的原因、部位，進而可以使用相對應的維修方式進行維修，使得維修的效率達到最高。在進行機械維修的過程中，通常會使用故障樹分析法、自診斷法、環境因素監測診斷法等維修方式。其中故障分析法指的是在邏輯的基礎上，進行機器故障的分析，進而了解到各組成部分在機械中起到的作用，通過高效的邏輯分析來找出機械中出現問題的原因、部位，進而能夠達到高效維修的目的。
自診斷法指的是通過機械自身所擁有的故障檢測系統來找到問題所在之處，進而進行相應的維修處理，這一個方法的故障檢測主體是機器自身，能夠大大降低維修成本，減少維修人員的工作量，在維修過程中將會優先使用該方式，如果出現該方式無法處理的問題的時候，才選擇使用其他方式進行維修。環境因素檢測法指的是通過機器周圍的環境條件進行故障的檢測，運用這種方式進行維修，能夠快速的找到機器各組成部分的內在聯系，進而能夠更快地掌握故障所在之處，從根本上進行故障的維修處理。
2.2 機電一體化在維修技術過程通道抗干擾措施
抑制過程通道上的干擾，主要措施是光電隔離，雙絞線傳輸，阻抗匹配，電流傳輸和合理布線等。
（1）光隔離。利用光耦合器的電流傳輸特性，在長線傳輸模塊中可以在兩個光電器件之間用連線“浮置”起來，這種方法不僅有效地消除了電流流經公共線路之間相互干擾產生的噪聲電壓，也有效地解決了長期驅動和阻抗匹配的問題。（2）雙絞線傳輸。雙絞線傳輸在傳輸的過程中一般應用于傳輸線路，而如果要使用同軸電纜，其帶寬的優勢使得阻抗高，從而使得共模干擾大大減少。因為使用雙絞線進行傳輸會形成環路，這樣使得各線路之間所產生的電磁相互抵消，進而減少了電磁干擾。（3）阻抗匹配長期傳輸，如果收發器兩端的阻抗不匹配會產生信號反射，使信號失真，損壞程度和傳輸線路的傳輸頻率和長度有關。（4）電流傳輸長期傳輸，用電流傳輸代替電壓傳輸，可以獲得更好的抗干擾能力。（5）合理布線強饋線必須單獨走線，強信號線和弱信號線應避免平行。
2.3 機電一體化在維修技術使用中場干擾的抑制
抑制場干擾常用的方式是進行有效的屏蔽以及接地處理。在進行抑制場干擾的實踐過程中，需要重點注意幾個方面：1.針對出現的靜電干擾，可以將感應體進行接地處理，進而消除了接地回路產生的可能性；2.針對出現的電磁干擾，可以在進行有效的屏蔽的同時，將屏蔽設備的一端進行接地處理；3.在進行屏蔽處理的過程中，需要將屏蔽線與信號線、公共線嚴格區分，不能代替使用；4.在進行接線處理的過程中，嚴禁在各電路之間使用公共線路，防止線路串擾的情況出現。
3 結束語
通過對于各種干擾對于系統產生影響的分析，可以看出，對于系統的干擾將會嚴重影響到系統的正常運行，從而使得數據的采集出現偏差，對于系統的控制失效，程序運行受阻，數據發生變化等等。在進行系統抗干擾的過程中，僅僅完善硬件抗干擾系統是不夠的，需要同時完善軟件抗干擾體系，才能夠有效的達到抗干擾的目的。而計算機會自主進行抗干擾措施，即抗干擾處理需要在一定的條件下才能進行：1.在出現系統干擾的情況下，計算機本身的硬件以及功能模塊不會受到根本上的影響，而對于出現損壞的部分進行一定程度上的監控管理；2.在出現系統干擾的情況下，計算機中的程序以及固化常數不會發生變化；3.再出現系統干擾的情況下，RAM能夠快速的重新建立，同時在運行過程中不會有數據出現。數字濾波、寬度判斷抗尖峰脈沖干擾等方法都能夠有效地處理數據采樣干擾，并且干擾信號的存在情況可以通過重復測試的方式進行檢測。
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中圖分類號： TH-39 文獻標識碼： A 文章編號：
1機電一體化的發展
機電一體化在20世紀70年代是初始研究探索的時期，此階段研究者通過嘗試各種科學試驗來提高機電器械的運作效率和質量。尤其在第二次世界大戰時期，戰爭促進了電子技術與機械的相互滲透融合，當時目的是為了戰爭服務，而戰爭結束后技術優勢和特點逐漸轉為為民眾服務。加快了使用地區人民生產生活回歸正常軌道。但由于尚處于技術發展的初級階段，性能和質量并不是特別完善，而適合產業發展的外在環境條件尚不充分，因此其進一步發展受到局限。后來網絡通信技術和控制、傳播技術的推廣帶來微型計算機和集成電路等技術的使用等成為了電子技術和機械技術相融合的前提性條件甚至決定性條件，對促進機電一體化事業功不可沒。90年代以后，機電一體化的發展出現新的進程，有一下兩點：第一，學術界同仁始進一步關注機電一體化進程的研究，由此擴展出新的相關學科和研究重點，如出現了光機電一體化以及微機電一體化等等;第二神經網絡技術、光纖技術等新的研究對象興起后為機電一體化技術的推廣傳播提供了技術等方面的支持。
2 機電一體化技術的主要應用領域
目前機電一體化技術應用最廣泛的領域即數控機床和自動機與自動生產線這兩方面。數控機床及相應的數控技術經過 40 年的發展，在功能、操作、結構和控制精度上都有迅速提高，具體表現有：機電一體化采用開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊為符合接口標準，應具有兼容性、層次性，能最大限度地提高用戶的收益；機電一體化能實現多過程、多通道控制，即同一臺機床能同時控制或獨立加工多種機床的和多臺機床的能力；機電一體化的應用最終可以將物料搬運、機械手等控制、刀具破損檢測都集成到系統中去；以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置；系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。當前機電一體化技術應用的又一具體體現主要為在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動化設備、自動機械及自動生產線等。如：郵政信函自動分撿處理生產線；各種印刷包裝、高速香煙、易拉罐生產線等；這些自動機或生產線中廣泛應用了傳感技術與現代電子技術。近十年來，我國技術水平迅猛增長，已超過了發達國家的水平。
3 機電一體化中的電機控制與保護
電機控制與保護針對的是機電相關設施的維護和保養。它是機電事業強大的后盾和不能忽略的組成部分，它的開發使用是時展的需要也是各國政府大力提倡和推進的一項措施。它的節省能耗的優點使其在各個領域都能發揮作用，并成為經濟發展必須考慮必須重視的重要環節，對它的倡導和規劃符合國情和民生需要，也是我國事業國際化的一項推進因素。
3.1 電機控制保護裝置存在的缺陷
其實現階段在電機控制保護裝置中，各種非期待的狀況都有待處理。比如井下電機控制保護設備中，鼠籠式異步電機的故障率就比較高，占整個電機設備總故障率的一半以上，所以對于井下電機控制而言，可靠的控制保護裝置是保證礦井安全生產的重要因素之一。通常電機保護裝置的原理不外電磁原理或者電熱原理，比如通過熔斷器進行短路保護，或者用熱繼電器進行過載保護等，都是這應用這些原理的典型技術。隨著機械自動化程度漸漸顯現出來，電機設備的運動使用率高，人工的負擔轉嫁于機械設備，而由于啟動時間，電壓，設備開機狀態等影響下機器的損壞率，壽命變短等問題逐漸凸顯出來。電機設備研究人員希望通過長期的調查和試驗找到保護電機保護技術前景何在，得到以下結論：第一，設計之初便要考慮日后的維護保護工作，提前做好計劃安排，從頭到尾進行統籌規劃。第二，拓展設備養護問題胡思路，創新保護裝置，使其發展規模發展思路更加多樣。第三，轉變管理觀察方式方法，在設備運行過程中根據實際情況一切以更好更快為目標，及時將出現的問題處理完，在此，數字化的監管模式因為其高速和全面是目前發展的主要方向。
3.2電機保護控制裝置發展趨勢及前景
電機控制保護現狀是缺乏思路創新和科技創新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進該事業的進一步發展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數據分析，并作相應判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據，為今后的突破進展提供依據。新技術的應用與開發（例如在線監測保護控制裝置的應用等）也是電機控制保護裝置的一個重要方面。利用新的技術產品（例如高頻電磁波、位移、振動、紅線、機械、電、熱、光、聲等）和理論對電機的運行進行實時監測，然后根據各種裝置輸出的信息通過計算機進行判斷，把反射的數據進行分類，通過科學的分析和比對確定故障類型和嚴重程度，最后再采取相應的補救措施等，這樣不僅能實現以上各種電機保護控制功能，更重要的是能在故障之前發出預警，達到提前防止故障發生，防患于未然。電機控制與保護裝置還有一項很重要的發展前景就是積極配套出廠電機保護控制裝置，根據國際質量標準水平發現自己的不足和缺陷，并根據我國現實狀況具體設計規劃，力求適應中國國情。國外一些國家在電機產出后營銷階段會相應贈送或追加配套輔助設施，這種做法對于短期可能會產生效益低下等印象，但長遠說來使購買者得到真正實惠，保證機械運轉效率和質量，提高機械使用壽命，降低資源浪費，我國在這方面明顯做得不夠，致使整個行業發展過慢。所以說我國在這一方面應該像國外積極學習，發展配套運行機制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當引起機器損毀，耐用率低下而花費高昂，一方面使出產者的口碑提高和產品進一步推廣全國乃至世界打下基礎。所以說電機與其保護設備的配套不但能夠促進彼此的使用效果，拓寬了電機事業長遠發展的道路，對整個機電事業的科學化、人文化、世界化都是一個不小的促進。
參考文獻
[1]王濤.論機電一體化與我國的經濟發展[J].中國經貿導刊，2010(15).
中圖分類號：TH39文獻標識碼：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.02.031
機電一體化涉及到機械制造、自動控制等多種技術，而傳感器技術是其實現自動化控制的重要一環，它的技術高低對系統的功能起著影響和決定作用。
1傳感器技術的意義
機電一體化系統中最核心的部件就是傳感器，同樣的傳感器技術也是系統的關鍵技術。傳感器能夠獲取被測物體的相關信息，并對系統進行傳輸，為系統的決策和控制效率的提升提供技術保障。機電一體化系統中測量部分是由電路和傳感器等部分組成，主要是對待測對象的信息采集和收納，再給系統的控制提供參數等數據的決策參考，保證系統的有效控制。傳感器在測量部分中能夠提高收集參數的準確率和數據獲取的速度，有利于測量模塊更高效準確地為系統提供科學準確運行的信息，也能夠使系統進行自動化檢測。
2傳感器技術在機電一體化系統中的運用
傳感器技術所涉及的范圍非常廣泛，主要是利用物理特性將非電量轉換為電量，能夠使機電一體化系統達到更高的自動化水平和準確度[1]。
2.1汽車行業的傳感器技術運用
在汽車生產中使用傳感器技術是實現汽車自動化控制的關鍵，尤其是近些年車用電子裝置的增加，如娛樂裝置、防抱死系統等，都需要傳感器技術。汽車機電一體化系統是用電子自動化控制代替機械式控制，這就要求汽車的整體都要覆蓋檢測控制裝置，如底盤控制用傳感器、發動機控制傳感器等。
汽車傳感器要求具有適應性強、抗干擾和穩定可靠性強的特點，隨著新型傳感器技術的應用，汽車的性能也得到了提高，如可以減少汽車的耗油量、降低尾氣排放量，并為使用者提供更人性化的安全穩定服務。以汽車發動機部分為例，這一部分的傳感器是眾多傳感器的中心，其包括溫度、氣體含量和爆震傳感器等種類，可以有效的提高汽車發動機的實用性能。但汽車運行中會出現振動和電磁波，在選擇傳感器時要注意抗干擾和抗震的性能。
2.2機械加工過程中的傳感器技術運用
機械加工過程中，步驟繁多需要檢測的部分也很多，大致可以分為三個階段。一是加工前，要對加工設備和配件進行自動化檢測，自行判斷和調整夾持方向，確定變形情況和夾緊力的大小，保證機械加工過程的正常運行。二是加工過程中，首先要確保產品的精確程度和合格率，對工程中的切削速度、力度、溫度、壓力等參數嚴格檢測，達到最佳的加工條件。如其中的切削傳感器技術，在切削過程中，傳感器主要對切削力度的變化、過程中的振幅、聲發射以及電擊功率進行檢測。為了檢測切削狀態下的穩定性和加工精度的問題，多采用應變式和壓電式三向切削力傳感器進行測量。三是在加工完畢后，對工件進行檢測，以保證產品的合格。檢測時會對工件的尺寸、光滑度、形狀和圓度等位置公差測量；齒輪等樣式的工件，除了以上的檢測外，還要增加齒距、導程等的測量。在測量合格后，將檢測參數作為下一道工序的選用條件。
2.3數控機床中的傳感器技術運用
數控機床就是利用數字信號對機床的運動和加工過程進行控制，就是將刀具等工具的移動加工信息用數字代碼表示。在數控機床上使用的傳感器，主要有光電編碼器、溫度傳感器、電壓傳感器、紅外傳感器等多種傳感器，主要用來測量線位移、角位移、速度、壓力等方面。在數控機床實際運行中，常會發生傳動軸振抖的現象，為了解決這種現象，就可以使用光電傳感器、超聲傳感器或紅外傳感器對傳動軸振抖的現象及時檢測。而且可以利用壓力傳感器對數控機床的夾緊力進行檢測，當夾緊力大于設定值時會導致工件過緊，這時檢測系統發出警報和刀具停止運行。此外，壓力傳感器還能夠對刀具的切削力進行檢測[2]。
傳感器在數控機床的液壓系統、氣壓系統中也被廣泛應用，用來檢測油路和氣路中的壓強，當氣壓值低于標準值時，觸點會將故障位置信息傳輸到數控系統。
傳感器技術還應用于工業機器人中，安裝的傳感器主要是視覺傳感器和觸覺傳感器兩種。視覺傳感器可以識別工業傳送帶上的機械零件是否完整，可以完成危險材料的裝運和自動導航。而觸覺傳感器則是對零件的孔洞、曲面等因素進行檢查。隨著機械自動化水平的不斷提高，對傳感器技術的要求也不斷的增加，這就要求發展連續、瞬時檢測的傳感器。
機電一體化系統是未來工業的發展方向，而傳感器技術在機電一體化系統中的運用，能夠有效的提高系統的自動化和智能化水平，提高工作效率。其主要運用于機械加工、汽車行業、數控機床等機電一體化行業，為生活和工程生產提供便利。
作者：呂忠毅
