相關(guān)期刊
時(shí)間：2024-01-30 15:25:19
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機(jī)電一體化與自動(dòng)化范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
1 研究意義
電力體制深化改革，電力企業(yè)的市場(chǎng)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，電網(wǎng)公司從過去的“電老虎”轉(zhuǎn)型成為一個(gè)新型的服務(wù)性企業(yè)，更加注重向客戶提供優(yōu)質(zhì)的電能和服務(wù)。因此，電網(wǎng)公司必須采取現(xiàn)代化科技手段，抓好內(nèi)部管理，塑造良好的企業(yè)形象“’。
電能計(jì)量是電網(wǎng)公司與用電客戶進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算的依據(jù)，用電負(fù)荷是電網(wǎng)調(diào)度必須掌握的關(guān)鍵指標(biāo)，因此倍受關(guān)注。近年來，各地電網(wǎng)公司不斷投入資金建設(shè)地網(wǎng)遙測(cè)系統(tǒng)、大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)、配變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和低壓集抄系統(tǒng)等各類電能計(jì)量管理系統(tǒng)。但由于缺乏科學(xué)的規(guī)劃，采集數(shù)據(jù)分散在各類系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)相互獨(dú)立，整合應(yīng)用程度差，所產(chǎn)生的效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到電網(wǎng)公司的期望?；谝惑w化平臺(tái)的電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)能徹底打破數(shù)據(jù)采集分散、孤立的局面，通過統(tǒng)一、直觀、圖形化的界面，實(shí)現(xiàn)從變電站關(guān)口表到低壓用戶表計(jì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、監(jiān)測(cè)、分析、管理和考核，提高電，網(wǎng)企業(yè)用電管理的自動(dòng)化水平，強(qiáng)化電力需求側(cè)管理。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
從目前的技術(shù)水平和各類計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看，要實(shí)現(xiàn)各類計(jì)量子系統(tǒng)一體化，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)主站設(shè)備的共享，主站平臺(tái)的統(tǒng)一，應(yīng)用工作站軟件功能的擴(kuò)充和編制統(tǒng)一的編碼規(guī)則。
對(duì)于電網(wǎng)規(guī)模較大，計(jì)量點(diǎn)眾多，數(shù)據(jù)量很大的供電局，各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)可采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)實(shí)例分布式部署。各子系統(tǒng)建立自己的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，子系統(tǒng)的對(duì)象統(tǒng)一編碼之后通過統(tǒng)一接口傳送到綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)統(tǒng)一編碼還原總電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過消息總線同步各系統(tǒng)檔案變更。各子系統(tǒng)處理自己的業(yè)務(wù)，綜合應(yīng)用處理線損、需求側(cè)管理等綜合應(yīng)用。
對(duì)于電網(wǎng)規(guī)模較小，數(shù)據(jù)量不大的供電局，綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)和各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)可以合為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)直接建立電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)象，根據(jù)子系統(tǒng)的特征過濾出各子系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)根據(jù)對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來展現(xiàn)組織。同時(shí)對(duì)電網(wǎng)對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一編碼實(shí)現(xiàn)對(duì)其他系統(tǒng)的接口。上層綜合應(yīng)用根據(jù)編碼訪問對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)的接口服務(wù)，周期性抽取相關(guān)變化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向同步。應(yīng)用工作站方面，以WEB形式展現(xiàn)，通過角色映射的方式實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄。
基于一體化平臺(tái)的電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
(1)前置機(jī)服務(wù)器：支持對(duì)不同設(shè)備和終端，不同通訊方式，不同通訊規(guī)約的良好兼容?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)規(guī)模配置前置機(jī)服務(wù)器組，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的核心載體。采用一體化設(shè)計(jì)后，由于采集的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)庫(kù)管理采用大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件作為支撐，充分應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)集群、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)來保障數(shù)據(jù)庫(kù)性能。
(3)光纖通道磁盤陣列：提供高速I/O和大容量磁盤管理，為大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了基礎(chǔ)。加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?；提供了更大的靈活性；減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，緩解了傳輸瓶頸對(duì)系統(tǒng)的影響。
(4)磁帶庫(kù)：提供高效的數(shù)據(jù)備份，支持遠(yuǎn)程備份和異地容災(zāi)。
(5)中間件服務(wù)器：采用消息隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)消息服務(wù)總線，連接各個(gè)構(gòu)件和模塊進(jìn)行協(xié)同工作，使系統(tǒng)能達(dá)到比較好的模塊化結(jié)構(gòu)，提升整個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。
(6)應(yīng)用服務(wù)器：完成任務(wù)調(diào)度服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、后臺(tái)計(jì)算服務(wù)、報(bào)警服務(wù)、報(bào)表服務(wù)等，需要24h不間斷運(yùn)行的后臺(tái)服務(wù)，是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的核心。采用多臺(tái)集群的方式均衡響應(yīng)前端的應(yīng)用請(qǐng)求。
(7)Web服務(wù)器：提供各種高級(jí)應(yīng)用功能，主要用于采集終端命令和計(jì)劃任務(wù)的下達(dá)，以及系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)和采集數(shù)據(jù)的加工處理。
(8)隔離器：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和較低安全級(jí)別區(qū)域的安全保護(hù)。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
基于一體化平臺(tái)的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)前置采集處理層、數(shù)據(jù)交換及處理層、業(yè)務(wù)處理和綜合應(yīng)用層。通過消息總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作。
2.2.1 采集處理層
(1)統(tǒng)一的輸入、輸出模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同通訊方式和廠家終端的開放性。
(2)統(tǒng)一的通訊規(guī)約庫(kù)和數(shù)據(jù)字典。實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廠家采集裝置，不同通訊規(guī)約的兼容。同時(shí)支持與終端數(shù)據(jù)的壓縮、加密傳輸?？梢酝ㄟ^增加規(guī)約庫(kù)的方式進(jìn)行無縫擴(kuò)展。
(3)統(tǒng)一的遠(yuǎn)程診斷和升級(jí)模塊。提供接口可以實(shí)現(xiàn)與不同廠家裝置或終端的遠(yuǎn)方故障檢測(cè)和在線升級(jí)。
(4)統(tǒng)一的采集任務(wù)調(diào)度和負(fù)荷均衡。各數(shù)據(jù)前置采集服務(wù)器統(tǒng)一管理，按照設(shè)定的任務(wù)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和互為備用。
(5)底層數(shù)據(jù)流收發(fā)監(jiān)測(cè)和通訊工況統(tǒng)計(jì)。為終端和通道的故障檢測(cè)提供支持?？梢曰厮輾v史報(bào)文。
(6)通訊資源控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同通訊方式的兼容，達(dá)到不同通訊方式互為備用的目的。
2.2.2 數(shù)據(jù)交換處理層
(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。根據(jù)規(guī)模和硬件配置采用集中式數(shù)據(jù)庫(kù)或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。用于響應(yīng)數(shù)據(jù)采集層的大量頻繁的OLTP請(qǐng)求，并對(duì)原始計(jì)量數(shù)據(jù)做分類存儲(chǔ)。
(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，用于將所有子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)形成一個(gè)準(zhǔn)實(shí)時(shí)的集中存儲(chǔ)，為前端的業(yè)務(wù)應(yīng)用和展現(xiàn)層提供一個(gè)統(tǒng)一的全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖和高效的海量數(shù)據(jù)查詢分析引擎，從而消除信息孤島，提供快速、全面、準(zhǔn)確的決策和管理依據(jù)。
(3)任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)交換任務(wù)、計(jì)算任務(wù)、采集任務(wù)以及其他接口任務(wù)的驅(qū)動(dòng)、調(diào)度、監(jiān)控和管理。
(4)后臺(tái)計(jì)算服務(wù)提供了數(shù)據(jù)的集中處理，通過消息池和計(jì)算途徑的管理，快速有效地實(shí)現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的加工和處理。
(5)報(bào)警服務(wù)收集系統(tǒng)產(chǎn)生的各類報(bào)警事件，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則，采用不同的方式通知相關(guān)處理人員。
(6)報(bào)表服務(wù)定時(shí)生成各種已制定的報(bào)表，按指定途徑，并支持輸出到網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。
(7)數(shù)據(jù)交換服務(wù)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)之間的交換，采用WebService服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)的交換，對(duì)象采用全局統(tǒng)一編碼作為唯一標(biāo)識(shí)。
(8)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口和互聯(lián)。
2.2.3 業(yè)務(wù)處理層
整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)交互主要采用B/S架構(gòu)，提供基于Web方式的業(yè)務(wù)應(yīng)用與展現(xiàn)平臺(tái)，各種應(yīng)用和管理通過該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。
3 系統(tǒng)功能
過去建設(shè)的負(fù)荷管理系統(tǒng)、變電站遙測(cè)系統(tǒng)、配變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和低壓集抄系統(tǒng)由于缺乏科學(xué)的規(guī)劃，采集數(shù)據(jù)分散，整合應(yīng)用程度差，且維護(hù)工作量大?；谝惑w化平臺(tái)的電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上決定了它能夠打 破數(shù)據(jù)采集分散的局面。它所具有的
“四分”線損管理功能，是過去任何一種覆蓋對(duì)象不全面的計(jì)量系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的。
3.1 基本業(yè)務(wù)功能
(1)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與處理：按一定的時(shí)間間隔周期性地和遠(yuǎn)方終端通信，采集遙測(cè)量數(shù)據(jù)和電能量數(shù)據(jù)。
(2)旁路代供處理功能：支持因電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化引起的旁路表計(jì)計(jì)量電量的處理功能。
(3)用電監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警：對(duì)配變數(shù)據(jù)、有異常的用電情況和系統(tǒng)或表計(jì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)防竊電管理，及時(shí)掌握運(yùn)行情況和故障。
(4)負(fù)荷控制功能：在電力供需矛盾突出的情況下發(fā)揮重要作用，使得“限電到戶”和“限電不拉路”成為可能，為需求側(cè)管理提供自動(dòng)化技術(shù)支持。
(5)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)功能：通過與營(yíng)銷系統(tǒng)的互聯(lián)，改變以往電費(fèi)營(yíng)業(yè)管理中“先使用后付費(fèi)”的狀況，避免電費(fèi)回收困難的局面。
3.2 系統(tǒng)管理功能
(1)參數(shù)管理；
(2)系統(tǒng)資源管理；
(3)對(duì)象拓?fù)潢P(guān)系管理；
(4)用戶/用戶組管理；
(5)任務(wù)調(diào)度管理；
(6)值班日志管理；
(7)報(bào)表服務(wù)和管理；
(8)報(bào)警服務(wù)和管理；
(9)通訊監(jiān)測(cè)和流量統(tǒng)計(jì)；
(10)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢和分析。
3.3 綜合應(yīng)用功能
3.3.1 “四分”線損管理
(1)統(tǒng)計(jì)范圍
①按地區(qū)供電局、下屬供電公司、供電所等區(qū)域進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計(jì)；
②按220kV、110kV、35kV、10kV等不同電壓等級(jí)進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)；
④按各電壓等級(jí)母線、聯(lián)絡(luò)線、10kV配電線路進(jìn)行分線統(tǒng)計(jì)；
④按各10kV配電變壓器、380/220V公用臺(tái)區(qū)進(jìn)行分臺(tái)區(qū)統(tǒng)計(jì)。
(2)分析方式
①線損明細(xì)：分析線損對(duì)象各個(gè)組成部分，輸入、輸出的明細(xì)查詢，支持層次挖掘。
②趨勢(shì)分析：按年、季、月、周、日等不同層次對(duì)線損對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析線損時(shí)間趨勢(shì)的特性；支持不同時(shí)間段比較分析；支持不同對(duì)象比較分析。
③區(qū)域分布：按全網(wǎng)、子網(wǎng)、區(qū)局、廠站、線路、母線、臺(tái)區(qū)等不同層次分析線損組成的分布特點(diǎn)。
④理論線損對(duì)比：支持線損預(yù)警曲線的定義，支持理論線損和實(shí)際線損對(duì)比分析，超閥值進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。
⑤各種生產(chǎn)線損報(bào)表：支持表格、曲線、棒圖、餅圖等多種輸出方式。
3.3.2 需求側(cè)管理
(1)錯(cuò)峰管理：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)錯(cuò)峰執(zhí)行情況，對(duì)錯(cuò)峰執(zhí)行率進(jìn)行考核提供依據(jù)。
(2)用電情況自助查詢：讓大客戶能夠通過外網(wǎng)進(jìn)入系統(tǒng)了解企業(yè)的用電情況，提供節(jié)能降耗的建議，指導(dǎo)用電大客戶合理安排用電時(shí)間，有效錯(cuò)峰、避峰，降低電費(fèi)成本，提高生產(chǎn)利潤(rùn)。
(3)大客戶互動(dòng)：向大客戶提供互動(dòng)平臺(tái)，聽取大客戶的合理化建議，客戶經(jīng)理及時(shí)回復(fù)大客戶的疑難問題，通過互動(dòng)更多更快地了解客戶的需求。
4 效益分析
4.1 利用系統(tǒng)監(jiān)控，有效錯(cuò)峰調(diào)度
計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)大大改進(jìn)了供電局錯(cuò)峰用電管理工作，使錯(cuò)峰管理模式由原來成效低、吃力不討好的人盯戶戰(zhàn)術(shù)，改變?yōu)槔孟到y(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、電話警告和有的放矢地遠(yuǎn)程拉閘的高效工作模式。由于數(shù)據(jù)的整合，利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)行錯(cuò)峰用電管理不僅能針對(duì)專用大客戶，也能面向工業(yè)園區(qū)的公用變，甚至是低壓的工商業(yè)客戶，使錯(cuò)峰用電管理工作更加全面、更加到位。
4.2 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，提高工作質(zhì)量
利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，大大解放抄表勞動(dòng)力，改善了抄表員的工作環(huán)境，由于外出抄表的工作量減小，因此提高了工作的安全系數(shù)。同時(shí)杜絕人為抄表錯(cuò)誤或估抄現(xiàn)象，保證了數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性、嚴(yán)肅性，通過數(shù)據(jù)整合，抄表員只需在一個(gè)界面上操作就可以將計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)覆蓋的用戶抄表行度進(jìn)行審核并導(dǎo)入營(yíng)銷系統(tǒng)，提高了抄、核、收工作水平和工作質(zhì)量。在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的覆蓋面日漸擴(kuò)大的同時(shí)，人工抄表的范圍也在不斷的縮小，所需的抄表員人數(shù)也相應(yīng)減小，同時(shí)外出所需的車輛使用、維護(hù)費(fèi)用也減小，因此有效地節(jié)省抄表成本，為供電局的運(yùn)營(yíng)節(jié)約開支。
4.3 負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握運(yùn)行情況
有了計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，技術(shù)人員可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷漏電客戶并能有效現(xiàn)場(chǎng)查處，解決了以往偷電客戶與供電局玩“捉迷藏”的問題，保障了供電局的利益。另外，通過負(fù)荷監(jiān)測(cè)情況，能夠?yàn)樽儔浩鬟^負(fù)荷改造提供實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，使改造資金真正用到實(shí)處。
4.4 計(jì)量故障報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理
通過系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量故障情況，使運(yùn)維人員能夠盡快排除計(jì)量故障，恢復(fù)正常計(jì)量。同時(shí)，由于系統(tǒng)根據(jù)不同類型客戶記錄了間隔最長(zhǎng)一天一次的抄表數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橛?jì)量故障發(fā)生后進(jìn)行電費(fèi)追補(bǔ)工作提供有效的依據(jù)，客戶也比較容易接受。減輕了由于計(jì)量故障所產(chǎn)生的電費(fèi)追補(bǔ)工作的難度。
4.5 “四分”線損統(tǒng)計(jì)，提高管理水平
基于一體化平臺(tái)的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，整合了從變壓站關(guān)口表到低壓用戶表計(jì)的數(shù)據(jù)，能夠真正實(shí)現(xiàn)“四分”線損管理，這是過去的遙測(cè)系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)、配變系統(tǒng)和集抄系統(tǒng)無法獨(dú)立完成的，也是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)最有價(jià)值的功能之一。通過計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行“四分”線損管理，減輕了管理人員大量的統(tǒng)計(jì)工作，避免了計(jì)算錯(cuò)誤所帶來的假象。管理人員能夠清晰地看到線損高的線路、區(qū)域、臺(tái)區(qū)，全面了解電網(wǎng)運(yùn)行的線損情況。還能夠通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析線損高的原因，有的放矢地投放改造資金。并且能夠通過相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，制定最切合實(shí)際的線損目標(biāo)，大大提高了供電局的自動(dòng)化管理水平。
4.6 系統(tǒng)技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)服務(wù)
計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)對(duì)大客戶用電情況監(jiān)測(cè)的同時(shí)，采集的數(shù)據(jù)也為大客戶用電情況進(jìn)行分析和優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。大客戶通過外網(wǎng)登陸，可以查詢負(fù)荷曲線、電量柱狀圖、電費(fèi)數(shù)據(jù)等，并通過模擬改變用電情況，顯示電量電費(fèi)結(jié)果，為大客戶提供詳細(xì)的用電情況分析和優(yōu)化用電建議，引導(dǎo)客戶合理安排生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)電節(jié)能、降低成本的目的。并通過互動(dòng)窗口，使供電局及時(shí)了解大客戶需求，更好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
中圖分類號(hào)：U665文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、電力調(diào)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀
隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也充分的利用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視的五大功能。隨著電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，在電網(wǎng)中，采取電網(wǎng)存取數(shù)據(jù)的越來越多，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)正向智能化發(fā)展，面對(duì)我國(guó)幅員遼闊的現(xiàn)狀，電網(wǎng)的覆蓋面積也相當(dāng)?shù)拇?，電網(wǎng)的規(guī)模也由此很大，所以，面對(duì)如此巨大的電力調(diào)度系統(tǒng)，必須采取一個(gè)有效的控制方法，才能保證電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)正常的運(yùn)行。
二 電力調(diào)度自動(dòng)化的內(nèi)容
電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是由調(diào)度總站、通信設(shè)備和廠站端三個(gè)部分組成的，廠站端又可以分為電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。從另一方面來說，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)又是最核心、最主要的調(diào)度總站系統(tǒng)。它的任務(wù)是保證電網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行，保障電力能量的質(zhì)量，進(jìn)而保證電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
三、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的框架
現(xiàn)在的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)大多使用的是客戶服務(wù)器分布式的體系架構(gòu)。它的特點(diǎn)：提供系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行一體化的運(yùn)行環(huán)境；提供分布式系統(tǒng)的運(yùn)行接口，擴(kuò)大運(yùn)行系統(tǒng)的范圍；按照需求自動(dòng)分配功能任務(wù)；多樣化的功能任務(wù)；多元性和選擇性的系統(tǒng)配置；統(tǒng)一透明的操作系統(tǒng)平臺(tái)；配置的靈活性，保證電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的可伸縮性；開發(fā)接口統(tǒng)一提供，支持二次開發(fā)和跨系統(tǒng)平臺(tái)，縮短系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度。
四、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)存在問題探究
（一）自動(dòng)化平臺(tái)存在著差異
我國(guó)當(dāng)前的電力自動(dòng)化的系統(tǒng)平臺(tái)存在著差異，我們?cè)谶M(jìn)行電力調(diào)度的時(shí)候，所建立起來的調(diào)度平臺(tái)主要是基于計(jì)算機(jī)的平臺(tái)之上。有很多的用戶為了整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定以及高效，我們采用RISC的結(jié)構(gòu)進(jìn)行電力的調(diào)度，但是有時(shí)我們?yōu)榱苏麄€(gè)方便需要運(yùn)用CISC的架構(gòu)。我們?cè)谶M(jìn)行電力調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)容和升級(jí)以及更換。
（二）電網(wǎng)模型的多變問題探究
在電網(wǎng)的電力調(diào)度系統(tǒng)中，不斷增加變電站或?qū)ψ冸娬具M(jìn)行改造，在構(gòu)建整個(gè)自動(dòng)化的系統(tǒng)中，我們需要對(duì)整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行建模和數(shù)據(jù)處理，這些將會(huì)造成整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的維護(hù)性容易出錯(cuò)，所以為了整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)的安全問題以及經(jīng)濟(jì)性，我們要對(duì)電網(wǎng)模型的多變問題進(jìn)行探究。電力調(diào)度是進(jìn)行電網(wǎng)監(jiān)視功能，實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)的自動(dòng)化，就需要對(duì)電網(wǎng)的模型進(jìn)行改造以及補(bǔ)充，我們?cè)陂_始建立整個(gè)模型的時(shí)候，首先要完成單元的畫圖，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行記錄，將單元間進(jìn)行連接，以及圖形設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)。在整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)中，對(duì)于變電站的擴(kuò)容，在擴(kuò)容的過程中要對(duì)整個(gè)自動(dòng)化的系統(tǒng)進(jìn)行一次性的繪圖、建模等，其工作量非常大，需要進(jìn)行電網(wǎng)的監(jiān)控，所以我們?cè)谡麄€(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的日常維護(hù)的時(shí)候，要解決安全的隱患就要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
（三）電力調(diào)度集中控制功能的高要求
對(duì)于電力系統(tǒng)的調(diào)整過程在要對(duì)集中控制功能提供非常高的要求，我們要在電網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的調(diào)整要滿足整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和電網(wǎng)模擬的一致性，由于當(dāng)前的電力調(diào)度系統(tǒng)的所有功能的實(shí)現(xiàn)，都是在各自獨(dú)立的基礎(chǔ)之上的，在電力調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和電力調(diào)度的一致性是不可能的。由于其電力調(diào)度的模型存在著多變性，所以我們?cè)趯?duì)電力調(diào)度的系統(tǒng)的控制功能的要求要不斷的提高。
五、一體化技術(shù)在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用
（一）平臺(tái)的一體化
電力調(diào)度的平臺(tái)是建立在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上的，所以，由于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上存在很多的選擇，所以，電力調(diào)度也存在很多的選擇，并且攢在很多的差異，數(shù)據(jù)平臺(tái)存在于電力調(diào)度系統(tǒng)的平臺(tái)中，在眾多的系統(tǒng)中，不同的系統(tǒng)有不同的特點(diǎn)，根據(jù)不同的要求我們選擇不同的系統(tǒng)，這對(duì)于我們平臺(tái)的一體化是非常不利的，為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的一體化，我們通過中間件耦合的方式來實(shí)現(xiàn)信息的交換，采用最多的中間件是OMG和CORBA的中間的對(duì)象，這些中間件能夠很好的解決跨平臺(tái)的問題，能夠起到良好的通信能力，并且對(duì)信息具有很大的可擴(kuò)展性，對(duì)于降低硬件和操作系統(tǒng)的差異性，我們要采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口來滿足電力調(diào)度的系統(tǒng)平臺(tái)的要求，從而實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的平臺(tái)一體化。
（二）電力調(diào)度圖模的一體化
隨著我國(guó)電網(wǎng)的不斷改革和進(jìn)步，電網(wǎng)在我國(guó)的規(guī)模不斷加大，覆蓋面積逐漸推廣，這就要求我們對(duì)電網(wǎng)的電力調(diào)度有很好的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)模型庫(kù)的系統(tǒng)，以便更好地控制和管理電力調(diào)度，在電力調(diào)度系統(tǒng)中，建立一個(gè)比較常用的圖庫(kù)模型可以效地提高電力調(diào)度系統(tǒng)的工作效率。在整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)中，通過圖庫(kù)模型系統(tǒng)的一體化功能實(shí)現(xiàn)模型的建立，從而為電力調(diào)度的一體化提供有效的支持，建立圖庫(kù)模型的一體化是電力調(diào)動(dòng)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)電力調(diào)動(dòng)一體化的前提條件。下圖是圖庫(kù)模型一體化的模式圖：
（三）電力調(diào)度自動(dòng)化的功能的一體化
在二十一世紀(jì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國(guó)，電力調(diào)度得到了很大的發(fā)展，我們要實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的一體化和功能的發(fā)展，就必須達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形以及其他資源的共享，才能真正的實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化的功能的一體化，實(shí)現(xiàn)功能一體化需要一些中間件的參與，我們可以通過安裝節(jié)點(diǎn)機(jī)等，靈活的配置在整個(gè)電網(wǎng)中的應(yīng)用模塊，而中間件是整個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用模塊的前提基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)功能的一體化。
（四）電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的接口一體化
對(duì)于各平臺(tái)的差異，我們要實(shí)現(xiàn)一體化可以采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，以便實(shí)現(xiàn)資源的共享和信息的傳送，在電力調(diào)度系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)都是通過接口進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和資源服務(wù)的查詢的，所以為了更好地為電力系統(tǒng)各平臺(tái)提供讀訪服務(wù)，通過訪問的過程中，對(duì)接口服務(wù)進(jìn)行篩選并記錄，通過技術(shù)的層面得出偏離報(bào)告，并通過糾正和實(shí)驗(yàn)報(bào)告和采購(gòu)的方法提供可靠的報(bào)告，并且利用保證歸檔技術(shù)確保在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的信息的安全性，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性。
（五）電網(wǎng)能量管理及調(diào)度員培訓(xùn)仿真一體化
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的深入開展，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度和控制變得越來越復(fù)雜。為提高電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，能量管理系統(tǒng)（EMS）和調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）作為電網(wǎng)調(diào)度中心中兩套重要的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，已經(jīng)在實(shí)際的電力系統(tǒng)中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。其中，EMS系統(tǒng)主要用于電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度輔助決策，可以使電網(wǎng)調(diào)度由經(jīng)驗(yàn)型上升至科學(xué)的分析型。而DTS則主要用于調(diào)度員培訓(xùn)、運(yùn)行方式研究和反事故演習(xí)等。
由于歷史原因，國(guó)內(nèi)以往的EMS系統(tǒng)和DTS系統(tǒng)是兩個(gè)科研課題，分別獨(dú)立進(jìn)行研制開發(fā)。用戶使用時(shí)，需要掌握和維護(hù)兩套系統(tǒng)，人機(jī)界面風(fēng)格不一致，分析計(jì)算結(jié)果不盡相同，不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間通過數(shù)據(jù)接口相聯(lián)，使用維護(hù)十分不便，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的實(shí)用性。近年來，隨著EMS和DTS系統(tǒng)應(yīng)用的普及，人們逐漸認(rèn)識(shí)到兩者應(yīng)是一體化的，迫切需要研制出電網(wǎng)能量管理及調(diào)度員培訓(xùn)仿真一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)集EMS和DTS應(yīng)用于一體，不但數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形一體化，而且計(jì)算程序一體化，無冗余，實(shí)現(xiàn)了真正的一體化設(shè)計(jì)和一體化編程，用戶只需維護(hù)一套系統(tǒng)，所有應(yīng)用就可以正常進(jìn)行。
結(jié)束語(yǔ)
為了更好地適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)進(jìn)步對(duì)電力供應(yīng)的需求量，我國(guó)中央政府及地方政府越來越關(guān)注電力系統(tǒng)的建立與完善問題，并就電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了更多的技術(shù)支持及資金支持，從而為電力系統(tǒng)輸電、發(fā)電、配電等環(huán)節(jié)的優(yōu)化及改革提供了可能，也為一體化技術(shù)在我國(guó)電力調(diào)度系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用提供了前提條件。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.151
0 前言
機(jī)電控制系統(tǒng)是制造業(yè)，特別是機(jī)械制造業(yè)順利完成相關(guān)項(xiàng)目的重要基礎(chǔ)和保障，而制造業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能和作業(yè)精度等提出了更高的要求，傳統(tǒng)的機(jī)電控制系統(tǒng)已難以滿足產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的需求。在此背景下，如何在了解機(jī)電控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，已成為當(dāng)前制造領(lǐng)域及有關(guān)專業(yè)人員需要著重開展的關(guān)鍵工作。
1 機(jī)電控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)概述
1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)
機(jī)電控制系統(tǒng)是指，在無人參與的情況下，借助相關(guān)控制設(shè)備將設(shè)備機(jī)器按照事先預(yù)定的生產(chǎn)流程進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，并采用全方位控制系統(tǒng)連接控制器與控制對(duì)象，從而完成規(guī)定的控制目標(biāo)的系統(tǒng)。機(jī)電控制系統(tǒng)的核心，即控制，從技術(shù)角度來看，機(jī)電控制系統(tǒng)是通過借助傳感檢測(cè)、自動(dòng)控制、伺服傳動(dòng)以及集電極、微電子等相關(guān)技術(shù)來達(dá)到對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程操控目的的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。從控制形式來看，機(jī)電控制系統(tǒng)主要以遠(yuǎn)程控制為主，即管理人員在異地或遠(yuǎn)程也能夠借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的控制[1]。但需要說明的是，在遠(yuǎn)程控制過程中，若相關(guān)人員需要對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)運(yùn)行步驟進(jìn)行控制，并在必要時(shí)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)干預(yù)，此時(shí)，機(jī)電控制系統(tǒng)的控制形式即為保持型遠(yuǎn)程控制，保持型遠(yuǎn)程控制更有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)施、精確控制。
1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)控制系統(tǒng)，即在控制器的控制下，使被控對(duì)象按照事先預(yù)定的原理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)規(guī)律性運(yùn)行的系統(tǒng)。以控制內(nèi)容為依據(jù)，可將自動(dòng)控制系統(tǒng)劃分為速度控制系統(tǒng)、高精度控制系統(tǒng)以及自診斷控制系統(tǒng)和自適應(yīng)控制系統(tǒng)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在其自身的實(shí)用性方面，即通過協(xié)調(diào)機(jī)械和電器的各個(gè)部分從而確保其能夠順利、高效地完成預(yù)先設(shè)定的內(nèi)容。
2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的基本思路
現(xiàn)階段，我國(guó)已成為世界制造業(yè)大國(guó)，而市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐漸調(diào)整使得業(yè)內(nèi)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、交易和運(yùn)用的呼聲越來越高。目前，機(jī)電一體化已成為了一門新的學(xué)科，其要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析，并結(jié)合具體的分析結(jié)果設(shè)計(jì)出與理想預(yù)期相符合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。從系統(tǒng)層面來看，應(yīng)確保所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化系統(tǒng)兼具模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及微型化和人格化的特點(diǎn)，提高所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)性能[2]。具體來說就是，通過將機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并通過對(duì)各模塊單元的合理配置，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的各項(xiàng)功能。
3 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法
3.1 以電子線路取代機(jī)械控制機(jī)構(gòu)
對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其相關(guān)控制大都是以單一機(jī)械控制結(jié)構(gòu)為依托的，對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可引入電子線路對(duì)此種機(jī)械控制機(jī)構(gòu)予以改進(jìn)，從而改善系統(tǒng)整體的機(jī)械運(yùn)行過程，獲取預(yù)期的控制效果。具體方法如下：（1）采用可編程控制器或利用微型計(jì)算機(jī)，將電子線路與系統(tǒng)固有的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合；（2）引入變速機(jī)構(gòu)、凸輪，使其代替系統(tǒng)中原有的插銷板和步進(jìn)開關(guān)等傳統(tǒng)接觸式控制器，從而完成電子線路對(duì)機(jī)械控制接口的取代，在簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。
3.2 電子與機(jī)械部分的有機(jī)整合
電子與機(jī)械部分的有機(jī)整合是機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的另一主要方法。對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析可知，設(shè)計(jì)過程中最為關(guān)鍵的步驟則為打破產(chǎn)品傳統(tǒng)原有的設(shè)計(jì)模式，從而提高控制系統(tǒng)的控制精度和運(yùn)行效率。但需要說明的是，一體化設(shè)計(jì)過程中，同產(chǎn)品本身相關(guān)的原理并未發(fā)生改動(dòng)，而相關(guān)設(shè)計(jì)也只是為了提高產(chǎn)品自身的質(zhì)量和性能，即實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的有機(jī)整合，使二者成為不可分割的整體，共同完成相關(guān)控制工作。以電液比例控制系統(tǒng)為例，可將液壓閥同比例電磁鐵進(jìn)行整合，使二者共同構(gòu)成一體化比例閥，而這一整合設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念便是機(jī)電產(chǎn)品的一體化設(shè)計(jì)理念[3]。
3.3 相關(guān)功能模塊的整合
在對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采取相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械構(gòu)件與電子線路整合方法若不能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊予以整合，從而在確保各模塊功能得以順利實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，使各模塊共同構(gòu)成一體化的機(jī)電系統(tǒng)。例如，數(shù)控車床采用的便是各部分功能模塊相整合的設(shè)計(jì)方式。首先，應(yīng)對(duì)可供車床使用的專用數(shù)控裝置以及伺服驅(qū)動(dòng)裝置和其他相關(guān)機(jī)械裝置的種類、功能進(jìn)行明確和劃分，并予以采購(gòu)；其次，將所采購(gòu)的各部分模塊裝置進(jìn)行整合，最終設(shè)計(jì)出集各個(gè)功能模塊于一體的數(shù)控車床，確保其相關(guān)切削任務(wù)的順利完成。由此，各部分功能模塊通過整合既能夠確保機(jī)電一體化產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)，又能夠節(jié)省設(shè)備生產(chǎn)費(fèi)用，有效提高了機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
4 結(jié)論
本文通過對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)概念進(jìn)行闡述和分析，并結(jié)合機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路，分別從以電子線路取代機(jī)械控制機(jī)構(gòu)、電子與機(jī)械部分的有機(jī)整合和相關(guān)功能模塊的整合等方面對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，通過機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，能夠有效提高機(jī)電控制系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的整合效果與控制精度，對(duì)于提高系統(tǒng)作業(yè)效率和促進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的作用和意義。
參考文獻(xiàn)：
電氣自動(dòng)化專業(yè)大多課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐操作性以及應(yīng)用性，學(xué)生應(yīng)該通過大量的練習(xí)操作提高自己的技能。對(duì)于技工院校學(xué)生而言，電氣自動(dòng)化專業(yè)的技校生就業(yè)崗位大多是從基礎(chǔ)裝配工作做起，為此，需要在教學(xué)中注意提高學(xué)生的實(shí)際操作能力與創(chuàng)新精神。
一、新常態(tài)下電氣自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)
新常態(tài)下的制造業(yè)需要更多的高技能人才。為此，電氣自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)該根據(jù)行業(yè)發(fā)展的新方向，確立專業(yè)職業(yè)崗位。電氣自動(dòng)化專業(yè)的職業(yè)崗位定位體現(xiàn)在：電氣設(shè)備的組裝、運(yùn)行、維修、調(diào)試以及電氣產(chǎn)品的開發(fā)等；機(jī)械與電氣聯(lián)合制造產(chǎn)品的裝配、運(yùn)行、維修、調(diào)試等，比如數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)備。
二、一體化教學(xué)模式的含義
一體化教學(xué)模式指的是理論與實(shí)踐相結(jié)合，在同一課時(shí)內(nèi)，由一名或者兩名老師共同組織教學(xué)，在教學(xué)過程中，教師讓學(xué)生理論與實(shí)踐交替學(xué)習(xí)，從而使得理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。
三、基于一體化教學(xué)模式下的電氣自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革
1.優(yōu)化課程，使課程與企業(yè)生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合
電氣自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)是非常抽象，理論性強(qiáng)。技工院校學(xué)生系統(tǒng)掌握電氣自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)是非常困難的，因此，很有必要優(yōu)化課程，使課程更加貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。PLC、觸摸屏、電磁閥、汽缸等都具有比較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用性，在講授這些知識(shí)時(shí)，可以以項(xiàng)目為單元安排一體化教學(xué)。例如要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)供水灌溉控制系統(tǒng)，學(xué)生可以將PLC、觸摸屏、傳感器、可編程控制器、馬達(dá)等設(shè)備設(shè)計(jì)成一個(gè)供水灌溉控制系統(tǒng)。這種一體化教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的專業(yè)能力能夠得到顯著提升，對(duì)于學(xué)生將來進(jìn)入社會(huì)以及為企業(yè)生產(chǎn)提供需要的人才具有重要意義。
2.教師隊(duì)伍一體化
教師隊(duì)伍的一體化，要求教師更多是雙師型教師，即教師既能有效傳授理論知識(shí)，又能進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)。教師要能夠有效組織教學(xué)，比傳統(tǒng)教師的要求更高，要求教師能夠有效保證一體化教學(xué)的順利進(jìn)行。
3.教學(xué)過程一體化
在進(jìn)行一體化教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容的安排非常重要。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是一體化教學(xué)的基礎(chǔ)，項(xiàng)目的選擇要體現(xiàn)應(yīng)用性，具有典型意義，否則會(huì)失去“項(xiàng)目”的意義與價(jià)值，項(xiàng)目的確立需要教師深入企業(yè)生產(chǎn)，與企業(yè)、行業(yè)合作辦學(xué)，共同開發(fā)課程。
教學(xué)過程一體化指的是把課堂搬到實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地中。在一體化教學(xué)中，要處理好三個(gè)層面的關(guān)系，即理論與實(shí)踐關(guān)系，建立工學(xué)結(jié)合模式；發(fā)揮教師的指導(dǎo)性，處理好教與學(xué)的關(guān)系；以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，處理好學(xué)生學(xué)與做的關(guān)系。
四、電氣自動(dòng)化專業(yè)一體化人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)
1.崗位剖析
技工院校電氣自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)面向的崗位主要是電氣維修、自動(dòng)化儀表安裝與調(diào)試等。技能證書主要是電工上崗證、維修電工、電氣工程師等。
2.培養(yǎng)目標(biāo)
知識(shí)結(jié)構(gòu)：一定的文化知識(shí)，如語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、歷史文化等；電路、電氣控制技術(shù)、單片機(jī)、自動(dòng)化控制等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)； AutoCAD、PLC、供配電系統(tǒng)維護(hù)等。
能力結(jié)構(gòu)：提高學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的自學(xué)能力，會(huì)運(yùn)用一些電工電子測(cè)試工具，會(huì)運(yùn)用AutoCAD等軟件繪制簡(jiǎn)單電氣自動(dòng)化工程圖，會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單電氣工程系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試與維護(hù)。
3.考核評(píng)價(jià)一體化
建立多元化評(píng)價(jià)系統(tǒng)，具體方案：在每個(gè)項(xiàng)目完成后，由指導(dǎo)老師與企業(yè)人員共同評(píng)價(jià)學(xué)生完成項(xiàng)目的優(yōu)劣，并且把項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果告訴學(xué)生，該項(xiàng)目過程評(píng)價(jià)的分值所占的比例最大，另外發(fā)揮筆試以及平時(shí)表現(xiàn)作為考核評(píng)價(jià)的輔助作用。這種一體化考核評(píng)價(jià)是一種以過程操作考核為主，平時(shí)表現(xiàn)以及筆試為輔的考核評(píng)價(jià)體系。
4.畢業(yè)設(shè)計(jì)過程的一體化
一體化教學(xué)要求學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)實(shí)踐過程，突出強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)技能，以提高綜合素質(zhì)為目標(biāo)。為此，在一體化教學(xué)過程中，要加強(qiáng)與社會(huì)各行業(yè)的聯(lián)系。技工院校應(yīng)該以一體化教學(xué)思想為指導(dǎo)，不僅在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)中貫徹一體化教學(xué)模式，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中也可以實(shí)施一體化模式，從而有效促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研發(fā)展。
五、小結(jié)
一體化教學(xué)模式的開展，對(duì)教師提出了更高的要求。教師在一體化教學(xué)實(shí)踐過程中，要不斷總結(jié)歸納，豐富一體化教學(xué)的內(nèi)涵，探討出適應(yīng)技工院校自身實(shí)際情況的一體化教學(xué)模式，從而提高技工院校教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)技工院校的發(fā)展。
電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，大多數(shù)專業(yè)課程都需要通過適量的實(shí)踐活動(dòng)來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。根據(jù)我校關(guān)于本科培養(yǎng)方案指導(dǎo)思想的要求：以培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)人才為主，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和適應(yīng)能力的教育，注重學(xué)生的知識(shí)、能力、綜合素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，應(yīng)用型本科專業(yè)在具體的實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題能力作為構(gòu)建良好的實(shí)踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)和核心。
一、實(shí)踐性教學(xué)體系建設(shè)
1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
隨著我校順利升格為本科院校及我系電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的設(shè)置，提升電氣自動(dòng)化、電力系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)水平就迫在眉睫。但是眾所周知，建設(shè)電力系統(tǒng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室要求條件十分苛刻，加之所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備造價(jià)昂貴，而我院做為近幾年剛剛升本的院校，爭(zhēng)取上級(jí)有限的科研經(jīng)費(fèi)相對(duì)較為困難，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金投入相對(duì)不足，實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)有限，短期內(nèi)難以滿足電氣工程及其自動(dòng)化的相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求。因此，這就要求我們必須廣開門路，通過其他行之有效的措施和方法，不斷滿足該專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)要求。
在學(xué)習(xí)和借鑒外校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理的基礎(chǔ)上，依據(jù)本校學(xué)生的基本素質(zhì)和我校現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，我系對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)做以下改進(jìn)。
（1）構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，滿足課程需求。通過學(xué)院的持續(xù)投資和我系教師的不懈努力，我系建立了具有層次化、綜合性的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)室，該平臺(tái)是對(duì)“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠及變電站電氣部分”、“供電技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”、“電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置”、“電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)”及“電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)”等主要專業(yè)課程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)整合。在此平臺(tái)上，不僅能滿足本專業(yè)核心課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的要求，還能使學(xué)生自主完成相關(guān)課程設(shè)計(jì)。
（2）依托仿真技術(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣。在課程中推廣和運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)手段，實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)與相關(guān)課程的有機(jī)結(jié)合。教師在講授專業(yè)課時(shí)，有選擇的向?qū)W生介紹ANSYS、PSPICE、MATLAB等仿真軟件以及應(yīng)用組態(tài)王軟件，并且通過較多實(shí)例的仿真講解，使學(xué)生對(duì)該專業(yè)課有更深入的理解和應(yīng)用，同時(shí)要求學(xué)生對(duì)該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)先進(jìn)行仿真。這樣既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能使學(xué)生對(duì)該課程有更加全面的掌握。
（3）完善互動(dòng)平臺(tái)，提升教學(xué)效率。我們?cè)诂F(xiàn)有的教學(xué)條件下，廣泛收集網(wǎng)絡(luò)上豐富的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)資源，建立完善了相關(guān)課程的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。如在《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》教學(xué)網(wǎng)站上，增加了微機(jī)繼電保護(hù)等教學(xué)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，搭建了師生互動(dòng)平臺(tái)，以此彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的不足。教師的教學(xué)效率得以大大提升，也為學(xué)生更好的進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了便利條件真正實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生的教學(xué)互動(dòng)和溝通交流。
（4）建立合作關(guān)系，拓寬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。洛陽(yáng)作為河南乃至全國(guó)有影響的重工業(yè)基地，本地眾多的大中型工業(yè)企業(yè)也希望通過加強(qiáng)與科研院所的溝通聯(lián)系來提高自己的技術(shù)水平。通過洛陽(yáng)市政府的牽線搭橋，我們結(jié)合自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和人才資源，近年來先后與黃河同力水泥有限公司、洛陽(yáng)供電公司、龍羽電氣等單位簽訂了校外實(shí)習(xí)合作單位協(xié)議，不斷加強(qiáng)合作交流。我校每年都選送大批學(xué)生到相關(guān)企業(yè)，在其生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)：如在龍羽電氣有限公司進(jìn)行的《高低壓電器》實(shí)驗(yàn)，在黃河同力水泥有限公司進(jìn)行的《工廠供電》實(shí)驗(yàn)，在龐屯變電站進(jìn)行的《變電站綜合自動(dòng)化》實(shí)驗(yàn)等等。這樣既解決了我們的有關(guān)實(shí)踐難題，又提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。
（5）引入科研項(xiàng)目，注重實(shí)踐培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)將由淺入深，由基礎(chǔ)到綜合將教師的科研內(nèi)容和科研成果、工程實(shí)際問題等引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，把知識(shí)學(xué)習(xí)技能訓(xùn)練、能力培養(yǎng)等融合在一起，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，提高教學(xué)效果。適時(shí)引入設(shè)置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)新技術(shù)的發(fā)展，注重培養(yǎng)學(xué)生掌握新實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力。此外，我校還組織學(xué)生積極參加全國(guó)技術(shù)大賽，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的綜合能力。我校在全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽和“挑戰(zhàn)杯”大賽中均取得了優(yōu)異的成績(jī)。
2.實(shí)習(xí)基地建設(shè)
本專業(yè)現(xiàn)有兩個(gè)實(shí)習(xí)基地，分別是電工實(shí)習(xí)2和模擬變電所。
“電工實(shí)習(xí)2”實(shí)習(xí)基地分為兩個(gè)部分，學(xué)生要在兩周時(shí)間內(nèi)完成電機(jī)的拆裝和控制柜的安裝實(shí)訓(xùn)，該實(shí)習(xí)基地主要面向經(jīng)過專業(yè)課程學(xué)習(xí)，具有一定理論基礎(chǔ)的大三或大四學(xué)生進(jìn)行，該實(shí)習(xí)項(xiàng)目側(cè)重工程技術(shù)應(yīng)用、重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的鍛煉，具有較強(qiáng)的工程適應(yīng)能力，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題的能力，具有很大幫助。該實(shí)習(xí)項(xiàng)目至今已培訓(xùn)過數(shù)千名學(xué)生，學(xué)生反映實(shí)習(xí)效果非常好。
模擬變電所主要由380V模擬10kV電壓進(jìn)線，由真實(shí)的高低壓一次設(shè)備完成整個(gè)的工廠供配電以及控制過程。該變電所模擬工程氣氛濃厚，學(xué)生可以在該變電所中得到較好的工程鍛煉機(jī)會(huì)。
除了校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的進(jìn)一步建設(shè)與完善，還需要繼續(xù)加強(qiáng)與同力水泥、洛陽(yáng)供電公司、龍羽電氣等合作單位在科研、人才培養(yǎng)、校外實(shí)習(xí)基地等方面的合作。
3.課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)建設(shè)
專業(yè)課程設(shè)計(jì)建設(shè)的重點(diǎn)是如何提高學(xué)生的綜合能力，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是選擇合理的課程設(shè)計(jì)題目。但是傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)題目大多較為單一，與具體的生產(chǎn)實(shí)際要求脫節(jié)較為嚴(yán)重，并且設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)也與工程規(guī)范相差甚遠(yuǎn)。因此，我院在具體的課程設(shè)計(jì)中，十分注重實(shí)踐性和可操作性，要求選題與有關(guān)科研項(xiàng)目和相關(guān)企業(yè)緊密結(jié)合，如在工廠供電課程設(shè)計(jì)中，從企業(yè)得到第一手的詳細(xì)資料，發(fā)給學(xué)生真學(xué)真練，使學(xué)生從中汲取更多的經(jīng)驗(yàn)，既鍛煉了獨(dú)立思考的能力，也增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)課題的真實(shí)性、知識(shí)的綜合性和設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。近年來，隨著電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生人數(shù)的不斷增多，教師數(shù)量和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題數(shù)量相對(duì)不足的問題日益突出，而用人單位也對(duì)新錄用人員實(shí)際動(dòng)手能力的要求越來越高。為此，我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)課題的選擇上，要求每位畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，或結(jié)合教師的科研項(xiàng)目，或結(jié)合企業(yè)的技術(shù)項(xiàng)目，或組織學(xué)生到外地公司和工廠開展畢業(yè)設(shè)計(jì)等工作嘗試，使學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步提高。從2009屆開始，我校就選送部分畢業(yè)生到龍羽電氣和市內(nèi)其他變電站進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，并取得了較好的效果。
二、專業(yè)師資人才隊(duì)伍建設(shè)
如何培養(yǎng)建設(shè)一批高水平人才，是每個(gè)高等院校都面臨的共同難題。這不僅要求每一位教師具有扎實(shí)的理論知識(shí)，更要具備較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。為此，我校積極做好人才的培養(yǎng)工作，把提升師資隊(duì)伍的層次、優(yōu)化師資隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)、提高師資隊(duì)伍的整體水平作為師資隊(duì)伍建設(shè)的重點(diǎn)工作。以兩個(gè)專業(yè)研究方向?yàn)槟繕?biāo)，加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，注意教師進(jìn)修提高，積極引進(jìn)博士，鼓勵(lì)和支持青年教師攻讀在職博士學(xué)位，促進(jìn)學(xué)術(shù)帶頭人后備力量的培養(yǎng)工作，從而形成一支整體水平高、結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)和科研型教師隊(duì)伍。主要通過以下幾方面措施來實(shí)現(xiàn)。
（1）加大高層次人才引進(jìn)力度，優(yōu)化教師隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)，不斷增加師資隊(duì)伍總量。
（2）加強(qiáng)專業(yè)帶頭人、課程負(fù)責(zé)人及骨干教師隊(duì)伍建設(shè)，進(jìn)一步明確其權(quán)利和義務(wù)，以激發(fā)教師積極向上的熱情。
（3）充分培養(yǎng)和挖掘現(xiàn)有教師隊(duì)伍的潛力，加強(qiáng)“雙師型”教師的培養(yǎng)。一方面從企業(yè)引進(jìn)工程技術(shù)人員，另一方面通過各種途徑提高教師的實(shí)踐技能。
三、實(shí)踐性教學(xué)教材建設(shè)
通過綜合了解國(guó)內(nèi)、省內(nèi)其他院校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)方面等情況，發(fā)現(xiàn)近年來在實(shí)踐教材特別是綜合實(shí)驗(yàn)方面教材編寫的不多。因此，我們必須高度重視此項(xiàng)工作，以切實(shí)發(fā)揮實(shí)踐性教學(xué)教材在教學(xué)、實(shí)驗(yàn)中的重要作用。
引言：人類生活水平的不斷提高，得益于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。尤其是在機(jī)械工程領(lǐng)域，傳統(tǒng)的機(jī)械電氣化主要以人力操控為主，不僅消耗了大量的人力與資源、還存在著一定的危險(xiǎn)與安全隱患。機(jī)電一體化的出現(xiàn)，利用現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程領(lǐng)域的自動(dòng)化生產(chǎn)，是機(jī)械工程領(lǐng)域技術(shù)上的革新，生產(chǎn)力方面的突破，為機(jī)械企業(yè)今后的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支持。
一、何謂機(jī)電一體化
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)電一體化系統(tǒng)也在不斷的探索與發(fā)展中，融入了許多先進(jìn)的技術(shù)，吸收了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，逐漸發(fā)展成為自身特點(diǎn)鮮明的科學(xué)性體系。如今，我國(guó)的機(jī)電一體化系統(tǒng)在不斷的發(fā)展過程中，在信息化與自動(dòng)化等方面均取得了重大的突破，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工業(yè)的自動(dòng)化控制，并延續(xù)了自身的特點(diǎn)。為了確保機(jī)電一體化的快速發(fā)展，必須要明確機(jī)電一體化急需解決的問題：
1.機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)械本體技術(shù)的核心在于減輕機(jī)械本體的質(zhì)量，從而達(dá)到改善機(jī)械本體性能，提高機(jī)械本體精度的目的。因此，機(jī)械系統(tǒng)性能的優(yōu)化與整體的提高都要建立在機(jī)械本體輕質(zhì)化的基礎(chǔ)上。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械本體輕質(zhì)化的目的，可以使用非金屬?gòu)?fù)合材料來代替鋼鐵材料作為機(jī)械本體的主體，從而減少機(jī)械本體的重量與能量的消耗率，提高機(jī)械本體的快速響應(yīng)能力與工作效率。
2.信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步、信息技術(shù)的不斷發(fā)展與普及有著十分密切的關(guān)系。為了促進(jìn)機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展，必須提高信息處理設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性。
3.傳感技術(shù)
在解決傳感技術(shù)的問題方面，應(yīng)從傳感器的基本功能入手，提高傳感器的抗干擾能力，加強(qiáng)傳感技術(shù)方面的科學(xué)研究力度，以提高傳感器的性能，增強(qiáng)傳感器的精準(zhǔn)度與靈密度為目標(biāo)，使我國(guó)在傳感技術(shù)方面取得質(zhì)的突破。
4.軟件技術(shù)
作為機(jī)電一體化中的重要組成部分，軟件在機(jī)電一體化發(fā)展的過程中，起到了至關(guān)重要的作用。因此，在軟件方面，必須要使其與機(jī)械設(shè)備中的硬件設(shè)施保持一致。由于軟件開發(fā)所消耗的資金巨大，為了降低軟件研發(fā)的成本，應(yīng)當(dāng)在軟件研發(fā)的過程中，推薦軟件的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，以最小的代價(jià)獲取軟件技術(shù)方面的突破。
二、現(xiàn)代化技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的運(yùn)用
1.自律分配化系統(tǒng)的運(yùn)用
機(jī)電一體化發(fā)展過程中，自律分配化系統(tǒng)是其未來發(fā)展中的必然趨勢(shì)。所謂自律分配化系統(tǒng)，就是機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，該系統(tǒng)在處理突發(fā)事件的過程中，可以兼具柔性以及自律性。也正式由于該系統(tǒng)強(qiáng)大的自律性，才能保證該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，子系統(tǒng)始終保持獨(dú)立運(yùn)行，且相互之間不受任何影響。如此一來，一旦系統(tǒng)中的某一子系統(tǒng)出現(xiàn)了故障而無法急需運(yùn)行，其他子系統(tǒng)依舊可以照常工作，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，避免了大型安全事故發(fā)生的可能。
2.全息技術(shù)的運(yùn)用
在未來的發(fā)展過程中，機(jī)電一體化追求對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行全方位的掌控，從多個(gè)角度去呈現(xiàn)處機(jī)電一體化后系統(tǒng)的運(yùn)行情況，這種全方位的展示就叫做全息。全息系統(tǒng)化在機(jī)電一體化未來的發(fā)展過程中，作用會(huì)越來越明顯，而自動(dòng)化與智能化并存也是其未來發(fā)展的一大趨勢(shì)。
3.光學(xué)技術(shù)的運(yùn)用
所謂的光機(jī)電一體化，就是將光學(xué)技術(shù)與機(jī)械電子技術(shù)相結(jié)合，相較于傳統(tǒng)的機(jī)電一體化技術(shù)來說，光機(jī)電一體化技術(shù)充分利用光學(xué)技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)，提高機(jī)械設(shè)備自身的性能，使機(jī)電一體化系統(tǒng)更為完善。從目前的使用情況來看，光學(xué)技術(shù)可以在傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)等方面給予光電一體化系統(tǒng)提供一定的技術(shù)支持。
4.仿生物系統(tǒng)的運(yùn)用
傳統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)在信息處理方面始終處于“靜態(tài)”處理的方式，在結(jié)構(gòu)上往往會(huì)存在不穩(wěn)定的情況。隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)需要處理的信息也越來越多，信息處理系統(tǒng)所需要承受的壓力便越來越大。仿生物系統(tǒng)化的應(yīng)用，使系統(tǒng)信息的處理方式從“靜態(tài)”變?yōu)榱恕皠?dòng)態(tài)”，減小了信息處理時(shí)所承受的負(fù)荷。
三、機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅提高了現(xiàn)代人的生活水平，還改變了現(xiàn)代人的審美觀念，由此一來，對(duì)工程施工的要求也不斷的提高，現(xiàn)代工程施工規(guī)模的擴(kuò)大化與難度的不斷升級(jí)，對(duì)工程機(jī)械設(shè)備的性能與質(zhì)量提出了更高的要求，如果可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，不僅減少了機(jī)械工程施工中人力資源的消耗，還提高了施工的質(zhì)量與精準(zhǔn)度，使施工企業(yè)的施工質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益都得到了顯著的提高。由此看來，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代工程機(jī)械必須要在施工質(zhì)量、精度、效率以及收益等幾個(gè)方面取得突破，確保設(shè)備性能的穩(wěn)定與可靠。為了分析機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用，我們從以下幾個(gè)方面對(duì)其展開了分析：
1.監(jiān)督控制作用
在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，電子監(jiān)控系統(tǒng)是其重要的組成部分之一，電子監(jiān)控系統(tǒng)不僅要對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全方位的監(jiān)督與控制，還要在電子監(jiān)控系統(tǒng)下加設(shè)報(bào)警裝置。一旦機(jī)械設(shè)備在工作的過程中發(fā)生故障或事故，電子監(jiān)控系統(tǒng)可以在第一時(shí)間警報(bào)提示，并迅速、準(zhǔn)確的判斷出故障發(fā)生的位置，并將相關(guān)信息送達(dá)故障維修的相關(guān)部門，使其快速制定故障的排除方案，盡可能以最快的速度解決系統(tǒng)中存在的故障及安全隱患。
2.提高機(jī)械工程的生產(chǎn)效率
機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中使用以后，有效的改善了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備能源消耗較高的問題，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)，可以使機(jī)械設(shè)備對(duì)其所耗能源進(jìn)行充分利用。在使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，充分利用電子控制技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的能源供給量的大小進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，在提高能源利用率的同時(shí)，減少了機(jī)械設(shè)備對(duì)能源的消耗。
3提高機(jī)械工程作業(yè)精度
在機(jī)電一體化系統(tǒng)的理念下，將電子控制系統(tǒng)引入工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，不僅可以提高工程機(jī)械設(shè)備的精準(zhǔn)度，還可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化工作。在傳統(tǒng)的工作中，工程機(jī)械設(shè)備的稱量工作通常都由人工完成，在精準(zhǔn)度方面，自然不如電子自動(dòng)化稱量準(zhǔn)確。因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，有效的提高的工程機(jī)械稱量的精準(zhǔn)度。例如：混凝土的制作過程中，傳統(tǒng)的人工稱量方式無法做到精確配比，使混凝土的質(zhì)量受到了一定的影響。采用電子稱量系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化電子稱量以后，混凝土配比的精準(zhǔn)度有了明顯的提高，成品混凝土的質(zhì)量也得到了有效的提升。
四、總結(jié)
綜上所述，機(jī)電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)，對(duì)于我國(guó)機(jī)械工程來說，是一次質(zhì)的飛躍，大大提高了我國(guó)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量與效率，減少了機(jī)械工程工作中存在的誤差，提高了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)水平。隨著機(jī)電一體化在工程機(jī)械方面的廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化已經(jīng)成為我國(guó)機(jī)械領(lǐng)域未來發(fā)展的主要趨勢(shì)，由此，機(jī)電一體化也會(huì)獲得更大的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，是以機(jī)械學(xué)、電子學(xué)和信息科學(xué)為主的多門技術(shù)學(xué)科在展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術(shù)學(xué)科，發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值。
1機(jī)電一體化技術(shù)特點(diǎn)
1.1綜合性
機(jī)電一體化技術(shù)是由機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等有機(jī)結(jié)合形成的一門跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。各種相關(guān)技術(shù)被綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，它們相互苛刻要求，彼此又取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而不斷地向著理想化的技術(shù)發(fā)展。因此機(jī)電一體化技術(shù)是具有綜合性的高水平技術(shù)。
1.2應(yīng)用性
機(jī)電一體化技術(shù)是以機(jī)械為母體，以實(shí)踐機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)和幾點(diǎn)過程控制為基礎(chǔ)的技術(shù)，是可以滲透到機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品的普遍應(yīng)用性技術(shù)，幾乎不受行業(yè)限制。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以信息化為內(nèi)涵智能化為核心，開發(fā)和生產(chǎn)了性能更好的功能更強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品。
1.3系統(tǒng)性
機(jī)電一體化是將工業(yè)產(chǎn)品和過程利用各種技術(shù)綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成，強(qiáng)調(diào)層次化和系統(tǒng)化。無論從單參數(shù)、單擊控制到多參數(shù)、多級(jí)控制，還是從單件單品生產(chǎn)工藝到柔性及自動(dòng)化生產(chǎn)線，直到整個(gè)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化技術(shù)都體現(xiàn)在系統(tǒng)各個(gè)層次的開發(fā)和應(yīng)用中。
1.4可靠性
機(jī)電一體化系統(tǒng)幾乎沒有機(jī)械磨損，因此系統(tǒng)的壽命提高，故障率降低，可靠性和穩(wěn)定性增強(qiáng)。有些機(jī)電一體化系統(tǒng)甚至可以做到不需要維修，具有自動(dòng)診斷、自動(dòng)修復(fù)的功能。
2機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)
2.1智能化
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)“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(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展。智能化是機(jī)電一體化與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化的主要區(qū)別之一，也是未來機(jī)電一體化的發(fā)展方向。機(jī)電產(chǎn)品應(yīng)具有一定的智能，使它與具有類似人的邏輯思考、判斷處理、自主決策能力。近幾年，處理器速度的提高和微機(jī)的高性能化、傳感器系統(tǒng)的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創(chuàng)造了條件，有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。
2.2模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口等接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元變得至關(guān)重要，如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品。為了達(dá)到以上目的，還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。
2.3綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以開發(fā)和研制出綠色環(huán)保的產(chǎn)品變得至關(guān)重要。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低耗材、低污染、可再生利用的產(chǎn)品。在研制、使用過程中復(fù)合環(huán)保的要求，銷毀處理時(shí)對(duì)環(huán)境污染小，機(jī)電一體化產(chǎn)品綠色化主要也是要滿足環(huán)境保護(hù)要求，在整個(gè)使用周期內(nèi)不污染環(huán)境，可持續(xù)利用。
2.4微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)是指可批量制作的，機(jī)械部分和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器等器件可以集成在一起，減小體積，這種微型的機(jī)電一體化產(chǎn)品也是重要的發(fā)展方向。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器和微構(gòu)件等。
2.5集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)又安全運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過執(zhí)行部分將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。
2.6數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人，同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造奠定了基礎(chǔ)，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及人機(jī)交互界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)多種學(xué)科技術(shù)相互融合影響的技術(shù)，是科技發(fā)展的見證和結(jié)晶，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也變得更加廣闊。
中圖分類號(hào)：TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：機(jī)電一體化技術(shù)定義機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué),英語(yǔ)稱為Mcchatronics,它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。一般來說，現(xiàn)代機(jī)電一體化是當(dāng)今目前自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的相對(duì)較高級(jí)的階段。它同時(shí)也以計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)和主要特征的自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)也是生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要。因此，根據(jù)整個(gè)行業(yè)的未來發(fā)展來看，整個(gè)工程機(jī)械的機(jī)電智能化和一體化將是今后的主要發(fā)展方向。
1.機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化技術(shù)的形成機(jī)電一體化技術(shù)是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息變換技術(shù)、接口技術(shù)、及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，按優(yōu)化組織目標(biāo)與系統(tǒng)功能目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。所以，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上面訴述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有著純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，屬傳統(tǒng)機(jī)械，它主要功能依舊是代替和放大的體力。但發(fā)展到機(jī)電一體化之后，其中的微電子裝置除可以代替某些機(jī)械部件的原有功能之外，還可以賦予許多新的功能，比如自動(dòng)處理信息、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)顯示記錄和控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等等。所以機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅僅是人的手和肢體的延伸，并且人的感官和頭腦的眼神，而具有智能化的特點(diǎn)是機(jī)電一體化和機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2.機(jī)電一體化的核心技術(shù)
2.1機(jī)械本體技術(shù)
機(jī)電一體化的基礎(chǔ)是機(jī)械技術(shù)，在實(shí)踐中如何才可以能夠?qū)C(jī)械技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行有效的相互適應(yīng)，是機(jī)械技術(shù)主要的著眼點(diǎn)。利用其他高新技術(shù)的更新概念，對(duì)結(jié)構(gòu)、材料和性能實(shí)現(xiàn)有力的變更，能滿足重量的減小及體積的縮小與精度的全面提高等等。在機(jī)電一體化整體系統(tǒng)制造的過程當(dāng)中，借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)才能可以有效實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的機(jī)械理論及工藝，同時(shí)還需有效的采用過人工智能及專家系統(tǒng)等，把機(jī)械制造技術(shù)在當(dāng)今年社會(huì)中進(jìn)行有力的更新。
機(jī)械本體必須要將性能及重量和精度等進(jìn)行綜合考慮，性能需進(jìn)行總體的一個(gè)改善使之更加的有力，重要需進(jìn)一步的給予有效減輕，精度更需全方位進(jìn)行提高?，F(xiàn)代社會(huì)中存在的機(jī)械產(chǎn)品，一般都是把鋼材當(dāng)作主要材料，那在重量方面就需進(jìn)行有效的控制，想要有效的減輕鋼材的質(zhì)量，不僅需要在結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)而且還要考慮利用非金屬的復(fù)合材料。只有機(jī)械本身的重量可以有效的控制從而減輕，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化才能夠得到有效的實(shí)現(xiàn)，從而在控制方面可有效的改善快速響應(yīng)特性，有效的將能量消耗進(jìn)行相應(yīng)的減少，有效的提升了實(shí)際功效。
2.2信息處理技術(shù)
機(jī)電一體化與微電子學(xué)的顯著進(jìn)步、信息處理設(shè)備的普及應(yīng)用緊密相連。為進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化，必須提高信息處理設(shè)備的可靠性，包括模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理的輸入輸出的可靠性，進(jìn)而提高處理速度，并解決抗干擾及標(biāo)準(zhǔn)化問題。
2.3傳感技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器可以快速、精確地獲取信息并且能夠經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的一個(gè)保證。傳感器的問題集中在提高靈敏度、可靠性與精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關(guān)系。為避免電干擾，當(dāng)前有采用光纖電纜傳感器的趨勢(shì)。而對(duì)外部信息傳感器來說，現(xiàn)在主要發(fā)展非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
2.4驅(qū)動(dòng)技術(shù)
電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)在社會(huì)當(dāng)中已廣泛的被接受并且采用，但在快速響應(yīng)及效率等諸多方面，仍然存在許多需要繼續(xù)有效的解決的問題。當(dāng)前，我國(guó)針對(duì)內(nèi)部裝有編譯器的電機(jī)及控制專用組件和傳感器，三位于一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元正在積極的發(fā)展當(dāng)中。
3.機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)從20世紀(jì)70年代中期開始在國(guó)外工程機(jī)械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起．推動(dòng)了工程機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用，不但提高了施工工藝，還節(jié)約了大量的人力、物力和資源，使工程機(jī)械的性能得到了前所未有的提高，無論是在動(dòng)力性、安全性、節(jié)能性和操控性上都有了極大的改善，充分滿足了現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。從根本上改變了工程機(jī)械的面貌，極大促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高，使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。工程機(jī)械的機(jī)電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可直接影響到施工工藝的好壞：而工程機(jī)械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。
4..現(xiàn)代機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)
4.1 高性能化的應(yīng)用發(fā)展
這里面主要包含：高速的應(yīng)用化模式、高精度的應(yīng)用模式以及高效率的應(yīng)用模式、高可靠性的應(yīng)用。新一代CNC系統(tǒng)采用多CPU結(jié)構(gòu)以多總線連接，就是以此“四高”為滿足生產(chǎn)而誕生的。這種系統(tǒng)采用精簡(jiǎn)指令集機(jī)，可同時(shí)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)并行處理，從而來保證該機(jī)電一體化的產(chǎn)品具有相對(duì)高性能。
4.2 微型化的應(yīng)用發(fā)展
微型機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)電一體化的一個(gè)新發(fā)展方向，同時(shí)也是電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物，國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)。微型機(jī)電一體化產(chǎn)品，泛指幾何尺寸向微米、納米級(jí)發(fā)展，其體積一般不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)越性，并且其耗能小、體積小、運(yùn)動(dòng)靈活，是近年和將來十大關(guān)鍵技術(shù)之一。
4.3 機(jī)電一體化智能化的應(yīng)用發(fā)展
一般來說，現(xiàn)代機(jī)電一體化的發(fā)展和進(jìn)步都主要體現(xiàn)在控制理論的基礎(chǔ)上，也就是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要區(qū)別之一就是智能化技術(shù)，而且這種在實(shí)際中的區(qū)別表現(xiàn)就是表現(xiàn)在其產(chǎn)品的智能上。它是吸收計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、生理學(xué)等一系列智能的新方法、新思想，模擬人類智能，這樣的技術(shù)目前任然在探索和應(yīng)用中，相信將來是有非常廣闊的應(yīng)用前景。
5.結(jié)語(yǔ)
隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的發(fā)展，要求新一代機(jī)電一體化技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量化、微型化方向發(fā)展，從而為國(guó)家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
［1］孫永利.機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用［J］.農(nóng)機(jī)使用與維修，2009，（1）.
［2］冷俊.機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2011，（7）.
Pick to: mechanical and electrical integration is mechanical, microelectronics, control, computer, information processing, and other multi-disciplinary overlapping fusion, its development and progress depends on the progress of related technologies and development. Shallow to analyzing the content and the application of mechatronics technology research, in exchange for the colleague.
Keywords: mechanical and electrical integration; Technology; application
中圖分類號(hào)：TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)
引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
一、機(jī)電一體化概述
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別
二、機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)容
1.機(jī)械技術(shù)
機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，同時(shí)采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。
2.計(jì)算機(jī)技術(shù)
計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。
3.系統(tǒng)技術(shù)
系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，它是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。
4.自動(dòng)控制技術(shù)
其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。
5.傳感檢測(cè)技術(shù)
傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保護(hù)。
6.伺服傳動(dòng)技術(shù)
包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。
三、機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用研究
1.自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)生產(chǎn)線
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)生產(chǎn)線及各種自動(dòng)化設(shè)備，是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的一具體體現(xiàn)。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動(dòng)生產(chǎn)線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產(chǎn)線；各種高速香煙生產(chǎn)線；各種印刷包裝生產(chǎn)線；郵政信函自動(dòng)分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動(dòng)生產(chǎn)線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等，這些自動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)。如可編程序控制器，變頻調(diào)速器，人機(jī)界面控制裝置與光電控制系統(tǒng)等。我國(guó)的自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線產(chǎn)品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術(shù)水平已達(dá)到或超過發(fā)達(dá)國(guó)家上一世紀(jì)80年代后期的水平。使用這些自動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多，對(duì)維護(hù)和管理這些設(shè)備的相關(guān)人員的需求也越來越多。
2.智能化控制技術(shù)(IC)
由于我國(guó)工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國(guó)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼—連鑄—軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
3.分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
4.開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。
5.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前我國(guó)企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。未來企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。
6.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域的一場(chǎng)變革。由于現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，已成為當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之—。現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線的含義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的分散型控制系統(tǒng)(DCS)通信網(wǎng)絡(luò)截止于控制站或輸入輸出單元，現(xiàn)場(chǎng)儀表仍然是一對(duì)一模擬信號(hào)傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互聯(lián)的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，把通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或生產(chǎn)設(shè)備。
(2)互操作性?；ゲ僮餍缘暮x是來自不同制造廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不僅可以相互通信，而且可以統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的控制回路，共同實(shí)現(xiàn)控制策略。
(3)分散功能塊?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)廢棄了分散型控制系統(tǒng)(DCS)的輸入／輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散給現(xiàn)場(chǎng)儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號(hào)變換、補(bǔ)償和累加輸入功能塊，而且有PID控制和運(yùn)算功能塊。
(4)通信線供電。現(xiàn)場(chǎng)總線的常用傳輸線是雙絞線，通信線供電方式允許現(xiàn)場(chǎng)儀表直接從通信線上攝取能量。這種低功耗現(xiàn)場(chǎng)儀表可以用于安全環(huán)境，與之配套的還有安全柵。有的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有可燃性物質(zhì)，所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須嚴(yán)格遵守安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線也不例外。
結(jié)語(yǔ)
總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開啟我國(guó)機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。今后應(yīng)廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，大張旗鼓地開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代，促進(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成，為我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了工程機(jī)械行業(yè)的進(jìn)一步優(yōu)化和完善，同時(shí)也對(duì)其領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)水平提出了新的要求。在實(shí)際發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用給工程機(jī)械的發(fā)展注入了新的力量，對(duì)機(jī)械、液壓以及電子控制技術(shù)進(jìn)行了有效的融合，進(jìn)而大大提高工程機(jī)械的性能，延長(zhǎng)工程機(jī)械的使用壽命。因此，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅是工程機(jī)械現(xiàn)代化發(fā)展需求，同時(shí)也是工程機(jī)械未來主要的發(fā)展方向，使得工程機(jī)械和現(xiàn)代科技有效的結(jié)合在一起，全面提高機(jī)械工程的科技水平和運(yùn)行效率，改善工程機(jī)械的相關(guān)使用性能，進(jìn)而推動(dòng)工程機(jī)械的進(jìn)一步創(chuàng)新與改革。
一、機(jī)電一體化技術(shù)綜合分析
機(jī)電一體化技術(shù)即結(jié)合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛。其發(fā)展方向主要表現(xiàn)為以下幾方面，第一，模塊化。模塊化是機(jī)電一體化重要的發(fā)展方向，在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)電一體化具有多個(gè)動(dòng)力單元，這些動(dòng)力單元可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械圖像處理、識(shí)別以及測(cè)距等操作功能，并自動(dòng)化生成一套完整的標(biāo)準(zhǔn)單元，迅速開發(fā)出新的機(jī)械產(chǎn)品，進(jìn)而滿足項(xiàng)目工程的實(shí)際需要。同時(shí)，規(guī)模化有助于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，進(jìn)而促進(jìn)即機(jī)電一體化企業(yè)的快速發(fā)展。第二，網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展給機(jī)電一體化的應(yīng)用帶來新的方向，并將全球經(jīng)濟(jì)與生產(chǎn)緊密的連接在一起，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的全球化，進(jìn)而擴(kuò)大了機(jī)電一體化產(chǎn)品的銷售渠道。除了銷售渠道之外，同時(shí)也促進(jìn)了機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)革新和完善，其中最具代表性的就是現(xiàn)場(chǎng)總線與局域網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。第三，微型化。微型化主要是指機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，又稱微電子機(jī)械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)【1】。
二、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用
（一）工程機(jī)械作業(yè)精度控制
在實(shí)際的工程機(jī)械生產(chǎn)中，成本的精度是工程機(jī)械的主要標(biāo)準(zhǔn)與要求，若成品精度發(fā)生較大的偏差，會(huì)大大降低機(jī)械產(chǎn)品的使用性能，進(jìn)而影響工程機(jī)械的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。機(jī)電一體化的實(shí)際應(yīng)用很好的解決了成品精度問題，通過自動(dòng)化數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，可以在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行操作數(shù)據(jù)的收集和整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的實(shí)際監(jiān)控，保證成品精度和整體質(zhì)量。例如，在使用攪拌機(jī)進(jìn)行混凝土攪拌施工中，要對(duì)混凝土各個(gè)原料重量進(jìn)行人工計(jì)量，這樣很容易會(huì)造成數(shù)據(jù)誤差，進(jìn)而影響混凝土配比的合理性，降低混凝土整體質(zhì)量。在機(jī)電一體化應(yīng)用后，可以通過微機(jī)控制電子稱量系統(tǒng)對(duì)各種施工原料進(jìn)行稱量，降低傳統(tǒng)計(jì)量方式的誤差，實(shí)現(xiàn)混凝土原料配比的高精度，保證項(xiàng)目工程施工質(zhì)量【2】。
（二）實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械自動(dòng)化
在工程機(jī)械中引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程的自動(dòng)化與半自動(dòng)化作業(yè)施工，有效降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度與勞動(dòng)量，降低施工人員的使用，有效節(jié)省項(xiàng)目工程的人力資源，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少了施工成本，有助于項(xiàng)目工程經(jīng)濟(jì)利益最大化實(shí)現(xiàn)。除此之外，在施工質(zhì)量方面，自動(dòng)化技術(shù)可以有效防止施工過程中的人為失誤，提高工程作業(yè)精度，保證工程機(jī)械的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。
（三）提高工程監(jiān)控水平
機(jī)電一體化技術(shù)通過先進(jìn)的電子監(jiān)控系統(tǒng)，可以在工程機(jī)械生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與操作系統(tǒng)的高度結(jié)合，利用模擬攝像頭和模擬硬盤攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的實(shí)際監(jiān)控，采用300萬(wàn)像素逐行掃描CMOS，捕捉運(yùn)動(dòng)圖像無鋸齒，提高監(jiān)控畫面的清晰度，支持同軸高清輸出，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的無死角循環(huán)監(jiān)控。同時(shí)，其電子監(jiān)控系統(tǒng)還包含傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行裝置、制動(dòng)系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)等，在工程機(jī)械生產(chǎn)中可以準(zhǔn)確找出故障的位置，并對(duì)對(duì)故障位置進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理，找出發(fā)生故障的原因，發(fā)出警報(bào)提示管理人員，進(jìn)而保證工程機(jī)械的正常運(yùn)行。
（四）節(jié)約工程能耗
在傳統(tǒng)工程機(jī)械生產(chǎn)中，為了保證機(jī)械的正常運(yùn)行往往要消耗大量的資源，其主要原因是在機(jī)械生產(chǎn)會(huì)帶動(dòng)額定負(fù)荷進(jìn)行非正常運(yùn)作，使得機(jī)械運(yùn)行效率沒有達(dá)到規(guī)定功率，或者是存在過載運(yùn)行的情況，大量增加了工程機(jī)械的運(yùn)行能耗，不利于工程機(jī)械的可持續(xù)發(fā)展。而機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，可以根據(jù)實(shí)際的工程需要，自動(dòng)對(duì)機(jī)械功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而節(jié)省了不必要的能耗，達(dá)到工程機(jī)械運(yùn)行節(jié)約能耗的目的。另外，在燃料能量方面，機(jī)電一體化技術(shù)可以在保證工程機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高機(jī)械利用率，達(dá)到節(jié)省燃料的目的。
結(jié)束語(yǔ)：
本文通過對(duì)機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用分析，讓我們知道了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅是工程機(jī)械現(xiàn)代化發(fā)展需求，同時(shí)也是工程機(jī)械未來主要的發(fā)展方向，提高工程機(jī)械的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。因此，本文主要提出工程機(jī)械作業(yè)精度控制、實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械自動(dòng)化、提高工程監(jiān)控水平等措施，不斷優(yōu)化機(jī)電一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
