浅谈煤矿机电一体化技术的发展趋势及展望

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煤炭是我国重要的资源，煤矿工业的大力发展，为我国的国民经济建设做出了巨大贡献。但是，煤炭开采也是-份辛苦而且充满危险的工作↑年来 ，我国煤矿安全事故频繁发生，给国家造成的经济损失和人员损伤也是不能不引起重视的。

对于广大煤矿企业来说，要想从根本上预防矿难事故的发生，除了规范管理外，煤炭企业也应该提高煤矿的整体 自动化水平，加大煤矿机电-体化技术在采、掘、运 、装等方面应用和推广的力度，同时，为实现安全 、高效 、洁净 、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下坚实的基矗1、机电-体化的概述机电-体化”(Mechatronics)是机械 、电子、计算机和信息技术等多种技术有机结合的-种交叉综合技术。又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Elec-ironies的后半部分组合而成。机电-体化是在机械的主功能、动力功能和控制功能上引进计算机和电子技术，将机械装置和电子设备以及软件等紧密结合起来，相互渗透，相互融合而形成的-门新兴的综合技术。它的本质不仅是单纯地利用电子技术来简化或替代机械，更重要的是将机械系统 、微电子和计算机技术、信息技术组成了最佳系统。

随着机电-体化技术的快速发展，机电-体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。

2、机电-体化技术主要应用领域2.1数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构 、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在：(1)总线式 、拈化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。

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

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

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

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

(6)系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。

(7)以单板 、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

2.2计算机集成制造系统(CIMS)CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合 ，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之问的界线，以制造为基干来控制物流”和信息流”，实现从经营决策 、产品开发 、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

2.3柔性制造系统(FMS)柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机 、数控机床、机器人 、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.4工业机器人第 1代机器人亦称示教再现机器人 ，它们只能根据示教进行重复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，通过计算机处理 、分析，做出-定的判断，对动作进行反镭制，表现出低级智能，已开始走向实用化；第 3代机器人即智能机器人 ，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。

3、-体化技术发展历程及其趋势自电子技术问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，机电-体化”技术有了明显进展，引起了人们的广泛注意。

3.1-体化技术”的发展历程(1)数控机床的问世，写下了机电-体化”历史的第-页；(2)微电子技术为机电-体化”带来勃勃生机；(3)可编程序控制器、电力电子”等的发展为机电-体化”提供了坚强基础；(4)激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电-体化”跃上新台阶 。

- - - - 444---3.2-体化技术”的发展趋势(1)光机电-体化。-般的机电-体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电-体化系统的传感系统 、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电-体化是机电产品发展的重要趋势。

(2)自律分配系统化--柔性化。未来的机电-体化产品，控制和执行系统有足够的冗余度”，有较强的柔性”，能较好地应付突发事件 ，被设计成自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某-子系统的故障而影响整个系统。

(3)全息系统化--智能化●后的机电-体化产品全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要受益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的从上到下”的形式而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

(4)生物--软件”化-仿生物系统化●后的机电-体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于静态”时不稳定，但在动态(工作 )时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的-些生物体优良的机构可为机电- 体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的生命”还有待于深入研究。这-研究领域称为生物--软件”或生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)--软件(大脑)-体，不可分割〈来，机电-体化产品虽然有向生物系统化发展趋势 ，但有-段漫长的道路要走。

(5)微型机电化--微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这-成果用于实际产品时 ，就没有必要区分机械部分和控制器了§时机械和电子完全可以融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在-起，体积qt4，，并组成-种自律元件。这种微型机械学是机电-体化的重要发展方向。

4、对煤矿机电-体化技术的展望机电-体化是在与其相关的基础学科的充分发展的前提下出现的- 种新型技术，它是许多科学技术相互交叉，互相融合发展的结晶，是社会生产力发展到-定阶段的必然要求。当然，与机电-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-体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

随着煤矿开采工艺的进步和机械化程度的不断提高，传统的粗放式管理模式已经显现出它的诸多弊端 ，从而为煤矿机电管理工作提出了更高的要求。机电管理作为煤矿机电管理系统中的-个重要体系，对煤矿企业发展具有至关重要的作用。目前，发展煤矿机电应从精细化管理人手。精细化管理就是将管理的对象分解量化为具体的数字、程序，在管理目标、标准、任务、流程等方面进行细分，实施精确计划、精确决策、精确控制、精确考核，是与现代集约化、规模化生产方式相适应的-种管理理念 ，是-种高效 、节约的管理方式，可以最大限度地减少管理耗费的资源，从而降低管理成本。煤矿机电实行精细化管理后，对煤矿企业现代化发展必将产生积极的推动作用↑几年，我国煤矿业机电的-体化技术发展迅猛。对于此项科技革新，我国主要加大科研力度，研发具有自主知识产权开采技术和与之配套装备的主导核心技术；加强产品通信的功能 ，来适应综合自动化需求 ；研发以微机及微处理器为基础的矿井设备 、降监测、微处理器计算机及专家系统应用等。

5、结束语近年来，随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展，信息流成为机电-体化的主要特色。其产品实现 自动化、数字化 、智能化，在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此，机电-体化技术是企业信息化的重要支撑技术，是矿山综合自动化的基矗机电-体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基矗