机电一体化论文论文汇总十篇

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机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。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、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，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。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。

3机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

3．1智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，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，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，则是完全可能而且必要的。3．2模块化

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、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的，还需要制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配。

3．3网络化

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的应用使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem，CIAS)，能使人们呆在家里就可分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

3．4微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。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、信息等方面具有无可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3．5环保化

工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。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。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。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。

3．6系统化

未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义：一层是如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性等等，显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化；另一层是模仿生物机理，研制出各种机电一体化产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发而研制出来的。

综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且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前景也将越来越光明。

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1.2机械手搬运机构在这部分机构中，装有较多的磁性传感器用作多个不同的位置检测，它需要在前点和后点各装一个，以便检测气缸伸出和缩回的位置是否到位。例如，提升气缸、手臂伸缩气缸以及分拣机构的三个手指伸缩气缸就分别各装有5对磁性传感器。在运行中，当磁性开关检测到气缸准确到位后，则发出信号到PLC，PLC内部程序指挥相应部件执行下一步动作。值得注意的是，在机械手手爪处单独安装有一个磁性传感器，若手爪为夹紧状态，则有信号输出，指示灯亮；反之，手爪松开则无信号输出。

1.3物料传送和分拣机构在这部分机构中，落料口附近与出料口一样，需要安装一个物料检测传感器，检测是否有物料在传送带的起始端。在运行中，如果它检测到物料，则发出信号到PLC，PLC内部程序启动电机驱动传送带；若检测为无料并保持若干秒钟后，停止传送带。当物料在传动带前进时，有三个传感器逐一检测物料的材料性质，先是通过一个电感式传感器，它可以检测到金属材料，发出信号至PLC，启动推料一执行推料动作。为保证检测的灵敏度，检测距离需调节为3～5mm。若物料不是金属，将继续前行至后面的两个光纤传感器处，它们主要用于检测塑料，并区分黑、白两种不同颜色。对于不同颜色的塑料，光纤传感器的灵敏度是不同的，可以通过调节光纤放大器来区分塑料的不同颜色。

2传感器应用说明与注意事项

2.1常用传感器光电传感器由光源、光学通路和光电元件三部分组成，具有使用简单、性能稳定、抗干扰强的特点，常采用光电器件作为检测元件，如光敏三极管。使用时应注意将光电传感器的前端面与被检测的工件或物体表面保持平行，且距离应保持在规定的范围内。电感式接近传感器由即振荡电路、开关电路和放大输出电路这三部分组成。当接通电源时，震荡器在传感器感应面产生一个交变的磁场，当金属物料接近传感器感应面时，金属中产生的涡流会改变磁场，根据磁场的变化来判断是否有金属物体接近。

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2我国煤矿机电一体化技术的应用展望

在我国各个煤矿企业的实际发展中，各种大型机械设备越来越多的被广泛应用于煤矿生产，机械设备液压系统输出的功率也不断加大，这就需要煤矿生产机械设备液压系统不断向高压方向推进。随着科技的不断进步，机械化生产模式在我国的煤矿生产之中的应用日渐普及，其机械生产的多元化、智能化以及一体化水平也大大加强，这对机械数据处理也提出了越来越高的要求，目前传感器及微处理器等相关原件也能较好的满足相关要求，在机电一体化技术中对其给予有效使用能够有效增强机械设备的性能，提高机械设备运行的效率[3]。在煤矿机电一体化技术发展的过程中，要确保及技术的有效性、科学性及适用性，就一定要遵守持续性原则，并对机械设备的燃油功率进行相应的自动化管理控制，才能使机械设备的节能效果得到进一步提高。此外，在机械节能的时候，还要对机械设备运行的效率给予全面考虑，加强对新材料、新技术、以及新工艺的应用，并在确保机械设备运行效率的前提下，重点关注节能效果的发挥。在实际的煤矿机电一体化技术产生过程中，要有效应用传感器、通讯媒体以及微处理器等先进设备，需要功能较为强大的系统软件来做支撑，才能促进其应用效果的发挥。在煤矿机电一体化技术的发展中，电流变流体技术是其可行的发展方向，将这种技术应用到煤矿机械设备的液压系统之中，能有效降低其能量的消耗，延长机械设备的使用寿命，且操作较为简便，应用前景较好[4]。此外，由于各种高级语言、汇编语言的广泛应用，煤矿机电一体化技术的软件开发也具有了较为广阔的发展前景。

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1.2电机在机电一体化中的用电问题一般的电机控制保护装置都是基于电热原理和电磁原理。现在，随着机电一体化的发展和普及，人工控制的机器越来越少，大多数工厂已全面实现机电一体化。所以电机工作量很大，电机经常启动，因此引起不少电路方面的问题。比如电机对于电能的损耗，电压不稳造成的短路，电机超负荷运作等问题。一些企业领导在选购电机时往往过于注重电机本身的工作情况，坏损情况，而忽略了电机对于电能的损耗，忽略了节约用电在电机使用中的具体实践。

2完善电机在机电一体化应用中的保护

2.1解决井下电机设备故障问题的措施井下电机故障频发，对此有关工作单位应该加大重视程度，完善电机保护的相应理论。任用相应技术人才，定期对井下的电机设备进行检查，维修，安排专门检测人员。要时刻注意电动机各方面指标的变化情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。还要加大对电机设备的监控，故障预警方面的投入。例如采用现代化数字监控装置。我们就要分派专门负责人时刻密切关注电机的使用情况，及存在的一些隐患。在未出现问题时及时维护，企业相关负责人应该掌握相关知识，在选购时应全方位考虑。另外，要想从根本上解决电机故障问题，那么相关研发者在设计电机时就应该考虑到电机的养护维修等问题，从而研发出更为可靠的电机保护装置。

2.2对电机用电问题解决方法的探讨由于现在各大企业对于电机越来越依赖，电机在电能利用方面也显露出一些问题。所以，在使用机电一体化设备时，需要有针对性的对于其电路和电能损耗方面的指标进行监测。确保电流以及电压等参数等能稳定在一个相对正常的水平，有针对性的在这些方面进行检查有利于电力故障的判定。在这个过程中需要实施检测，但是常规的仪器并不能做到精准的测量，因此在对其进行应用的过程中，需要选择较为专业的设备如霍尔型电流互感器和IPM输出电压采用分压电路的方式对IPM输出三相电流和电压进行检测，在对故障做出快速判断的同时及时发出报警。另外要想减少电能的损耗，也应该增加用电情况的监控仪器。但要想从根本上解决问题，最重要的是，在电机的设计时我们应综合考虑多方面因素，将绿色创新的理念融入其中，使我国机电一体化技术的发展达到一个全新的水平。

2.3新时代背景下对于电机保护设施的完善随着电机保护理论知识的完善和新技术的发展，通过仿真计算机故障模拟并对其数据进行精确分析，一方面可以防止电机故障的发生和及时对电机故障做出判断与维护，另一方面，也可以用以完善相应的理论知识，让理论知识在实践中得以升华。另外，新技术的应用开发也是完善电机保护系统的重要方面。例如红外光，电磁波等技术的应用，采用科学有效的数据完善电机保护系统是新时代对于我们的要求。对于电机保护装置的研究，我们大多忽略了一个方面，那就是我们应大力倡导电机与其保护装置配套出厂，根据我国现在的需求，有针对性的生产电机及其配套的装置。对于一些其他国家来说电机和电机的保护装置配套出厂的现象早已不是陌生，而在我国，大多数情况下还是电机与其保护装置分别在不同厂家出厂。这种情况下，在设备维修时往往出现设备不匹配的现象，造成不必要的麻烦，而且对于生产的成本来说，也未免有些浪费。因此我们应不断学习进取，吸取好的经验，在我国大力建倡导电机与其保护设备匹配出厂。这样做的优点就是，用户在选择设备时减少了繁琐的对比，测量，更重要的是，大大减少了因设备不匹配而出现的坏损现象，在一定程度上减少能源的浪费，完善了绿色环保在电机保护及机电一体化中的应用。

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1．2压缩空气系统自动控制水电站的空气系统主要给机组的制动、密封及检修提供压缩空气，机组正常运行中压缩空气需要一个稳定的压力来保证正常的生产用气，电厂安装有空气压缩机、储气罐及配套的自动控制系统，在储气罐上安装有压力变送器以及电接点压力表，自动控制系统根据压力变送器及电接点压力表测得的实时压力值与整定的启动与停止空气压缩机的压力值进行比较，若实时压力低于启动压缩机压力就自动启动压缩机，当压力达到停机压力时自动控制系统自动停止压缩机。

1．3PLC微机调速系统的自动控制PLC微机调速系统是水电站自动控制的核心系统，也是机电一体化技术在水电站集中应用最多的系统，该系统集中应用了电子测量技术、机械测量技术、机械液压调速技术、远程控制技术等，由于水力发电厂其启动、停机时间短、效率高及功率调节范围大等优点常被作为电网的调峰调频机组使用，因此PLC微机调速系统应具有灵敏性、可靠性、调速连续性等要求。PLC微机调速系统在水电厂中通过采集发电机频率及电网功率调整水轮发电机组的转速及有功功率，采集到的发电机频率经转速与频率关系公式n＝60f／p（n为转速，f为频率，p为转子磁极对数）转换为机组实际转速，实际转速与机组额定转速相比较，若发现转速偏离额定转速，自动调速系统将根据转速调速命令使其调速液压系统开／关水轮机导水机构调整机组转速。PLC微机调速系统得到电网需要调整有功功率指令时在保证机组转速的前提下，通过调整水轮机导水机构的开度来调整机组的有功功率。为了使水电机组实现随着频率和功率变化自动调解的目的，PLC微机调速器通过电子测控装置测得发电机实时频率或电网功率命令机械液压装置动作带动导水机构动作，调整水轮机导水叶开度来实现调速，同时机械位移测量装置将液压装置导杆位移量同时反馈给PLC微机调速器，PLC微机调速器根据反馈数据与机组转速、功率与导叶开度曲线判断调节位置是否与电子测控装置测得的频率或功率相一致，是否还要下达调节命令。机械液压装置作为PLC微机调速中的唯一动力装置，其自身也拥有自动控制系统，通过自身的控制系统控制动力源，机械液压装置的动力源通过储油罐上的压力显控器（电接点压力表）设定的油压上、下限控制齿轮油泵的起停，使其动力源始终保持调速所需的工作压力。

2水电站机电一体化集成

水电站的机电一体化技术主要运用在上述的系统中，这些自动控制系统通过集成构成了水电站安全监测与运行的自动控制系统，通过水电站的中央控制室的控制，使得分散的独立运行的互不相关的系统成为一个整体，这些监测与控制系统不仅可以独立运行，同时还必须相互综合利用才能充分发挥出机电一体化技术的优势。各个系统通过中央控制室的集成，不管哪一个系统出现故障都将会影响整个自动控制系统的运行，其为电厂的安全平稳运行提供了有力的监测与自动控制保障。

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（二）构建高职会计电算化专业“教学做一体化”的实践课程体系通过行业调研和与行业专家研讨，社会对会计的需求主要为中小企业和事业单位会计、出纳、会计电算化、财务管理、审计等岗位，在建立会计电算化专业“教学做一体化”时要充分考虑市场环境和用人单位需求的变化，结合会计工作任务的特点，构建“教学做一体化”的实践课程体系。具体包括：珠算技术与点钞技能实训；手工会计基本技能实训；出纳基本技能实训；电算化会计基本技能实训；手工会计单项岗位技能实训；手工会计混合岗位综合技能实训；会计电算化维护管理技能实训；电算化会计综合技能实训；校外实践培训；多证强化训练；顶岗实习。按照毕业生应达到的知识、技能和素质标准，结合毕业生未来发展的需要，建立各门课程的质量标准。

（三）构建高职会计电算化专业“教学做一体化”的实践教学环境与运作模式会计电算化专业“教学做一体化”是以完成岗位工作任务为载体的情境式教学，传统的教室往往难以满足一体化教学模式的需要，因此，实施一体化教学的最好场所就是校内实训室和校外实训基地。1.建设校内实训基地。学院实行开放式办学，让行业企业专家走上课堂，指导学生实训实习，投入资金加强校内实训基地建设。在建设过程中，聘请企业专家参与实训室建设方案制订和建设过程指导，确保实训基地建成企业化、岗位化、模块化，使学生在学校就能体验企业工作氛围，强化职业素养。目前我们已建成“会计电算化实训室”“手工会计实训室”“纳税申报实训室“”财务咨询公司”等实训基地。制定《会计电算化专业校内实训教师岗位职责》，建立《会计电算化专业学生校内实训管理细则》，建立满足实训用的资料库、编写会计模拟实训指导书等，开发了仿真度高、职场氛围浓的虚拟校内实训基地。校内实训基地的建成，让学生在“教中学、学中做，做中学”，为实现“教学做一体化”的实践创造了良好条件。2.建设校外实践教学基地。学院始终把学生综合职业技能训练与职业素质养成放在企业、放在职场，同时不断加强校外实训基地的建设。在重庆市涪陵水利电力投资集团有限责任公司、太极集团重庆涪陵制药有限公司、重庆市涪陵榨菜（集团）有限公司、重庆财瑞财务有限责任公司、重庆市正凯空调安装工程有限公司等建立了多个稳定的校外实训基地。校外实训场地的建成，为会计电算化专业学生在校外实训提供了良好的环境，为学生进行会计电算化顶岗实习奠定了企业平台，也为“教学做一体化”的实践起到了推动作用。顶岗实习是专业教学中的重要环节，与常规教学相比，顶岗实习教学学习场地在企业，学校聘请企业一线技术人员做兼职教师。学生顶岗实习实行“双导师制”指导，明确企业兼职指导教师及学校指导教师的各自责任。针对顶岗实习学生，除保证每个实习学生有企业指导教师外，还安排足够的校内教师对学生顶岗实习进行管理。学校指导教师一方面要定期进行现场指导；另一方面要与企业指导教师进行沟通，使其加强对学生岗位技能的指导、答疑。学生实习期间定期向指导教师汇报实习情况并定期写出顶岗实习报告。

（四）构建高职会计电算化专业“教学做一体化”的实践教学方法体系为了提高教学质量和学生实践技能，必须优化教学手段。我院教师从传统教学法中脱离出来，进行“项目教学”“任务驱动”“模块化教学”“案例教学”“顶岗实习”等多种教学方法的探索，初步形成“教学做一体化”的教学模式，构建了“三层双轨六位一体”的开放式的一体化实践教学体系。即基本技能实训、专业技能实训、岗位技能三个层次；手工做账和计算机做账双轨并行；单项岗位实训+混合岗位综合实训+技能竞赛+考证强化+校外培训+校外顶岗实习的“六位一体”。同时，我们创新了“教、演、学、练、做”的一体化实践教学方法，实现了“教中学、学中做，做中学”，构建了“以职业能力定学、多证培养、教学做一体、理实融通”的人才培养模式。以上方法，促进了学生专业技能和职业能力综合素质的培养，课证融合，保证了学生顺利取得毕业证书和职业资格证书。

（五）加强高职会计电算化专业“教学做一体化”“双师”型教师队伍的建设为了保证会计电算化专业“教学做一体化”的实践教学质量，加强“双师”型教师队伍建设是关键，培养具有扎实理论知识和丰富实践经验的“双师型”教师尤其重要。我院一是让教师“走出去”，即鼓励教师到校企合作企业、会计师事务所或财务公司等机构兼职，为企业做会计、财务管理、审计和税务咨询等；也让教师轮流到企业顶岗实践，开展产学研合作，为教师到企业参与实践提供支持；同时还鼓励专业教师参加职业资格考试。通过这些措施，来增强教师的实践经验，从而提高双师队伍素质。二是通过“请进来”的方式加强师资队伍建设，即聘请校外行业企业专家为学生授课、指导实践教学。

（六）构建高职会计电算化专业“教学做一体化”的考评机制检验高职会计电算化专业“教学做一体化”的实践效果，就是制定科学的考核评价机制：以职业能力考核为要素，构建科学的考核评价方式与标准体系，主要包括考核方式、考核内容和评价标准。考核方式包括形成性考试与终结性考试两部分。形成性考试对于学生行动过程中的各种表现进行考核，包括作业、实训过程、实训结果、实训报告、单元测验、学习态度、进步系数等。终结性考试分为笔试和实务考试。（1）笔试主要针对会计电算化专业课程教学目标中的理论知识进行考核。考核内容固化在试题库中，理论知识的试题库全部采用客观题。试题库按照教学大纲组建，题库系统可以通过对考核范围、难度系数、分值分布等进行定制的方式自动组建试卷并评卷。学生随时可以申请在机房参加考试。（2）实务考试主要针对课程教学目标中职业技能进行考核，主要包括学生珠算技术与点钞能力；手工会计基本技能；出纳基本技能；电算化会计基本技能；手工会计单项岗位技能；手工会计混岗综合技能；电算化会计综合技能；顶岗实习报告；技能竞赛；多证强化等方面的考核。评价标准分为优、良、中、合格和不合格几个等级。

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2构建思路

机电一体化专业课程体系构建是基于学生未来职业要求和技术技能型质量要求的，要充分考虑职业资格考试和技能大赛对教学引领作用，在课程体系中集中体现技术、技能属性。考虑现有机电一体化专业教学模式，将机电一体化专业课程体系构建为“阶段+模块”、“理论+实践”的互补体系。机电一体化专业教学课程阶段主要包括职业基础能力培养阶段、职业专门技术能力培养阶段、职业关键能力培养阶段和职业拓展能力培养阶段四个阶段，对学生在未来职业中所需技术技能进行培养，全面提升学生综合专业能力。机电一体化专业教学课程模块主要包括基础课程、技术课程、实训课程和选项课程四大模块，其中基础课程模块就学生在未来职业中的职业素质和基础能力进行开发培养，切实提高学生职业综合素养；技术课程模块就学生在未来职业中的专业技术能力进行开发培养，主要设置职业技术性课程；实训课程模块就学生在职业技术性课程中所学进行实训教学；选项课程模块就学生在未来职业中具体工作岗位所需设置的课程，具有较强的专业性和技术技能导向性。

3课程体系总体设计

高校机电一体化专业课程体系的总体设计框架是基于机械工程行业需求，强化学生技术、技能基础，拓宽机电专业能力，突出未来职业能力，提高综合专业素质，全面职业发展的课程结构，是面向多方向工作岗位需求，设计大类模块化课程的体系。机电一体化专业课程体系的总体设计包括集“自然科学+人文社会科学+专业思想教育”在内的基础课程教育（一个基础），包括集“电工电子基础平台+机械基础平台+计算机控制技术基础平台”在内的平台课程教育（三个平台），包括集“自动生产线方向+机电一体化设备+模具设计和制造+数控技术应用+计算机辅助机械设计”等多模块课程教育（多模块）。

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1机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1数字化

微控制器及其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、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操作、诊断和修复。

1.2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。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔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。

1.3模块化

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。

1.4网络化

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。

1.5人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，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，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

1.6微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(MicroElectronicMechanicalSystems，简称MEMS)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或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

1.7集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

1.8带源化

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。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

1.9绿色化

科学技术的发展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，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，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。

2机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

2.1智能化控制技术(IC)

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2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。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。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。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。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。

2.3开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(OpenControlSystem)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“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。

2.4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。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

2.5现场总线技术(FBT)

现场总线技术(FiedBusTechnology)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(如4～20mA，DC直流传输)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。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(ProgrammableLogicController)和现场就地控制站等的发展。

2.6交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。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。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。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。

参考文献

1杨自厚．人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J]．冶金自动化，1994（5）

2唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J]．冶金自动化，1996（4）

3唐怀斌．工业控制的进展与趋势[J]．自动化与仪器仪表，1996（4）

4王俊普．智能控制[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，1996

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1.2分布式控制系统。分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的，是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥，由于其强大的功能和安全性，使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级，通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等，同时，随着测控技术的不断发展与创新，分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能，成为一种集测、控、管于一体的综合系统，具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点，因此使系统的可靠性大幅提高。

2机电一体化技术的发展趋势

2.1人工智能化。人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力，使其在生产过程中具备一定的推理判断、逻辑思维和自主决策的能力，可大幅提升工业生产过程的自动化程度，甚至实现真正的无人值守，对于降低人力成本，提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前，人工智能已经不只是停留在概念上，因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点，但在工业生产中，使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。

2.2网络化。网络技术的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件，因此，将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中，操作人员需要在车间内来回走动，对设备的状态进行掌握，并对机床的操作面板进行操作，通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议，并通过光纤等介质实现信息数据的传递，即可实现远程监视和操作，降低工人的劳动量，并且各种控制系统功能的实现，理论上来说都是建立在网络技术基础上的。

2.3环保化。在人类社会发展的最近几十年里，虽然经济得到了迅猛的发展，人们生活水平得到了显著的提高，然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染，因此，在可持续发展战略提出的今天，发展任何技术都应当以对环境友好作为前提，否则就是没有前途的，故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中，通过对资源的高效利用，并在制造过程中做到达标排放甚至零排放，产品在使用过程中对生态环境不造成影响，即便报废后也可对其进行有效回收利用，这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式，符合可持续发展的要求。

2.4模块化。由于机电一体化装置的制造商较多，为降低系统升级改造的成本，并为维修提供便利，模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造，可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换，即便出现故障，只需将损害的模块进行更换即可，工作效率极高，通用性的增强为企业节约了大量的成本。

2.5自带能源化。机电一体化对电力的要求较高，如果没有充足的电能供应就会影响生产效率，甚至由于停电造成数据的丢失等，因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应，使系统运行更流畅。

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二、拓宽时空范围，提升教学效率

信息技术能够打破时空限制，把丰富的文字、图片、音频、视频等资料集中起来，变微观、抽象与远程的知识为鲜活、生动、可感受的信息技术环境下的知识，从而节约了教学准备时间，提升了教学效率。例如，讲授《电气系统设计》一节的相关知识时，教师可借助信息技术，将电气设计基本任务、基本内容、设计原理、中心环节，借助设计的实例展开分析与讲解，使学生形成系统化的印象。还可以打造模拟的电气设计实验室系统，模拟特定条件下的设计环节，引导学生展开设计原件的选定、安装方式与接线方式的实践、组件装配的设计等。从而促进学生将理论与实际结合，打破时空限制，强化学生的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的形成。