發布時間：2023-09-25 17:40:06
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的機電一體化的基本概念樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：機電一體化；概念；核心技術；應用
Abstract: the development of modern science and technology caused the engineering field and the technological transformation of the revolution. In engineering, electronic and computer technology because of the rapid development and to the penetration of mechanical industry by the formation of the electromechanical integration, the mechanical industry technical structure, mechanical products, function and composition, production methods and management system changed, that industrial production by "mechanical electrification" entered the "mechanical and electrical integration" feature stage of development. This article mainly for mechanical and electrical integration concept, core technology, mechanical and electrical integration advantages and application of a simple discusses, for we exchange.
Keywords: mechanical and electrical integration; Concepts; The core technology; application
中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A 文章編號：
一、機電一體化的基本概念 機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。
二、機電一體化的核心技術
機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手：
機械本體技術。
現代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。
傳感技術。
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
信息處理技術。
為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。
驅動技術。
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件- 傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。
接口技術。
為了與計算機進行通信，必須使數據傳遞的格式標準化、規格化。接口采用同一標準規格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設計。
（六）軟件技術。
軟件與硬件必須協調一致地發展。為了減少軟件的研制成本，提高生產維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程等。
三、與傳統的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優越性。 （一）使用安全性和可靠性提高。
機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。（二）生產能力和工作質量提高。
機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數控機床對工件的加工穩定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。 （三）使用性能改善。
機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作（四） 具有復合功能并且適用面廣。
隨著現代科學技術的不斷發展和進步，我國的社會經濟建設得到了很大的提高，其中機電一體化技術的逐步發展和成熟應用，為我國的經濟發展提供了強有力的動力，成為我國經濟發展中的重要技術支撐。本文從機電一體化的基本內涵入手，分析該技術在汽車制動系統中實際應用，以期為汽車的生產制造提供有意義的參考。
【關鍵詞】汽車制動系統 機電一體化 應用
近些年來，隨著我國科技的迅猛發展，以及計算機應用的全面普及，促進了機電一體化學科的產生。在機械制造業中，機電一體化以其獨特的優勢，不僅有效提高機械制造的生產效率，更可以為產品質量保駕護航，從而發揮著無可替代的作用。
1 機電一體化的基本概念
機電一體化又被稱為機械電子學，是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門獨立的交叉學科，具有較強的綜合學科性質，內容豐富，涉及面廣。目前，機電一體化發展方向主要指向智能化、模塊化、網絡化、微型化以及系統化等。
機電一體化因其高科技屬性，具備了以下幾項特點：
1.1 安全系數高
通過設置警報系統、安裝檢驗以及保護程序，可以有效應對突發事件，通過開啟安全防護模式的方式，避免安全事故發生和減少事故造成的損失。
1.2 精確性好
由于機電一體化的數字化特征相當明顯，對于機械制造的精確性有著非常大的幫助，能夠有效提升生產的性能。
1.3 簡單高效
通過運用數字加工和程序編輯等計算機應用技術，機電一體化能夠快速完成機械的制造與加工，使用性能相對較高。
1.4 功能多樣
由于機電一體化本身就脫胎于多門學科的融合，應用范圍相當廣泛，而且具有較強的適應性，其市場前景值得期待與展望。
2 汽車制動系統中機電一體化的應用背景
自從一百多年前汽車發明以來，汽車制動系統歷經數個發展重要階段，逐漸由最初的一組簡單的機械制動裝置演變為傳統油液制動系統與防抱制動系統（ABS）平分秋色的局面。隨著人們對安全出行的要求越來越高，加之汽車生產行業競爭的日趨激烈，汽車質量和性能越來越成為人們購車、用車的重要參考依據。作楸U掀車行駛安全的汽車制動系統，其重要地位是不言而喻的，因此對于汽車制動系統的進一步優化發展的呼聲也日益增長。在此情況下，機電一體化技術的成熟給汽車制動系統的改進和完善提供了全新的思路，通過在汽車制動系統中應用機電一體化技術，用電路控制替代油液控制的全新系統將隨之出現，從而實現汽車制動系統的跨越式發展。這個系統，將電線作為能量的唯一傳遞媒介，通過數據傳遞電信號，從而有效縮短了汽車制動反應的時間間隔，該技術被稱為BBW系統。
3 在汽車制動系統中機電一體化的應用技術
3.1 相關主要技術
機電一體化涉及的主要技術，包括以下幾種類型：
3.1.1 基礎技術
機電一體化的基礎，仍然離不開機械技術，但BBW系統的機械技術，不同于傳統的機械技術，其對于精密性的要求相對較高。由于運用了機電一體化的技術，電子技術逐漸取代了過去許多由機械來實現的操作，而電子技術的特殊性和自身局限性，決定了對數字及信號的控制的精密性要求更高。
3.1.2 信息技術
信息技術的主要內容，是對信息進行數字化管理，通過傳輸汽車零部件的各項數據，統一在信息處理器中進行集中處理，并經過系統控制技術，提高信息管理的質量和效率。
3.1.3 傳感技術
在經過測量信號檢測器后，由信息處理裝置接收各項參數，從而保障設備的數據信息的快速全面處理。
3.1.4 自動控制技術
自動控制技術能夠幫助對汽車進行精準定位，并且能夠自動調節汽車的狀態，提高汽車運行的穩定系數和安全性能。
3.1.5 驅動技術
在該技術中，機電一體化主要是根據控制系統發出的指令，由執行元件完成傳達任務，一方面將指令傳達給執行組織，另一方面將執行效果回饋控制系統。
3.2 BBW系統的核心技術
BBW系統的重要組成部分，由ECU中央電子控制單元、車輪制動模塊以及電子踏板模塊三部分共同組成。由于其傳遞的是電流而非壓縮空氣或者液壓油，傳遞的媒介是電線而很少用到機械，因此可以減少傳感設備以及管線通道。
BBW系統運作的主要原理，是踩下汽車的制動踏板，啟動汽車制動裝置，該踩踏的信號就通過腳踏板進行傳輸，信號傳輸的終端是電路控制板塊，再經電子控制機械的功能單元啟動電機部位。此時，經過皮帶、齒輪等機械裝置的相互作用，絲桿開始發生旋轉，沿著其旋轉的方向，止推螺母進行移動，并且在移動的過程中與制動品的活塞部位發生摩擦，進而壓制制動的摩擦片，將其壓制在制動盤當中。上述這一系列動作完成時，也就實現了對汽車的制動操作。
如果需要解除對汽車的制動，重新啟動汽車開始行進，就要松下制動腳踏板，使止推螺母沿著絲桿旋轉的反方向自動恢復原來的狀態，從而使壓制逐漸減輕直至消失，此時制動活塞器就會因壓力的產生而使密封圈恢復初始狀態，如此一來，制動盤由于平衡被打破，促使制動活塞器回歸到原來的位置，制動盤與制動摩擦片也就相互脫離了。
3.3 完善BBW系統的相關技術
BBW雖然給汽車制動系統帶來了相當大的變革，但同時也存在一些亟待解決的問題。一是控制系統的失效處理問題。由于不存在獨立的主動備用制動系統，不論是ECU元件失去效用，還是傳感器失靈，抑或者是制動器本身或線束出現故障，都需要一個備用系統以保障制動的基本性能，在電子控制單元發生故障時，自行啟動且不會影響到現有系統的完整性。二是抗干擾處理問題。目前的抗干擾技術主要分為兩種，即對稱式和非對稱式的抗干擾處理技術，能夠為汽車在行駛過程中減少和避免其他信號的干擾提供充分的保障，但各有各的優點和缺點。三是控制系統的模塊化處理。由于不同的車型對軟件和硬件的需求不同，如何實際汽車制動系統的兼容性，以適應各種車型的需要，從而實現模塊化處理，是一個重要的難題。
4 結語
BBW系統的應用，能夠在最大限度范圍內提高汽車制動的安全性，對汽車制動系統的未來發展具有十分重要的作用。BBW是未來制動控制系統的發展方向。尤其是近年來隨著電子元件成本的一路下滑，機電一體化已經不再是難以企及的高昴技術與設備，不僅是汽車制造業，更會在各行業領域中得到廣泛的運用，從而使人們的生活越來越便捷，越來越舒服，也越來越安全。
參考文獻
一、本課程性質、地位和任務
性質：《機械工程控制基礎》是機電一體化專業本科段計劃規定必考的一門專業基礎課。其目的在于使考生能以動態的觀點而不是靜態的觀點去看待一個機械工程系統。
地位和任務：其從信息的傳遞、轉換和反饋角度來分析系統的動態行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產過程中存在的問題以及為了使系統按預定的規律運動，達到預定的技術指標，實現最佳控制打下基礎；也為后續課程以及從事機電一體化系統設計打下理論基礎。
二、課程教學的基本要求：
1、深刻理解并熟練掌握采用集中參數法建立機、電系統的數學模型；拉普拉斯變換在工程中的應用；傳遞函數與方塊圖的求得、簡化和演算等。
2、深刻理解聞熟練掌握典型系統（特別是一階系統）的時域和頻域特性。
3、掌握判別線性系統穩定性的基本概念和常用判據的基本方法，并能判別系統的穩定性。
4、了解系統識別的基本原理及相應的方法。
5、掌握線性系統性能指標以及相應的系統綜合校正的方法。
三、本課程與其他課程的關系
學習本課程之前考生應具有一定的數學、力學和電工學基礎，同時應具有一定的機械工程基礎知識，以便使考生順利掌握機械工程教學模型的建立以信相應的運算。
四、教學實數分配表
適
用
專
業
章節
序號
章節名稱
課堂
講授
其它
（練習）
小計
機電一體化專業
一
緒論
1
22
二
拉普拉斯變換的數學方法
6
三
系統的數學模型
6
四
系統的瞬態響應與誤差分析
6
五
系統的頻率特性
6
六
系統的穩定性
5
七
機械工程控制系統的校正與設計
4
合計
34
22
56
五、大綱內容
第1章
緒論
一、教學目的：
通過本章學習了解機械控制工程的基本概念，它的研究對象及任務。了解系統的信息傳遞、反饋和反饋控制的概念及控制系統的分類。本章中介紹的一些技術上的名詞術語、定義等以后章節會經常用到需要熟記。
二、教學內容：
1、機械工程控制的基本含義
2、機械工程系統中信息傳遞、反饋以信反饋控制的概念
3、本課程特點及內容簡介
三、教學重點：
1、機械工程控制的基本含義。
2、信息的傳遞、反饋及反饋控制的概念。
第2章
拉普拉斯變換的數學方法
一、教學目的：
通過本章的學習明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態系統的有力工具，通過拉氏變換將時域的微分方程變換為復數域的代數方程，掌握拉氏變換的定義，并用定義求常用函數的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質及其應用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。
二、教學內容：
1、復數和復變函數
2、拉氏變換及拉氏反變換的定義
3、典型時間函數的拉氏變換
4、拉氏變換的性質
5、拉氏反變換的數學方法
6、用拉氏變換解常微分方程
三、教學重點：
拉氏變換的定義，用拉氏變換的定義求常用函數的拉氏變換，拉氏變換的性質及其應用部分分式法求拉氏反變換的方法，用拉氏變換法解常微分方程。
第3章
系統的數學模型
一、教學目的：
通過本章學習明確為了分析、研究機械工程系統（特別是機、電綜合系統）的動態特性，或者對它們進行控制，最重要的一步首先是建立系統的數學模型，明確數學模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機、電系統的數學模型，傳遞函數定義、特點及推導方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流圖及梅遜公式的應用，以及數學模型傳遞函數、方塊圖和信號流程圖之間的關系。
二、教學內容：
1、概述
2、系統微分方程的建立
3、傳遞函數
4、方塊圖及動態系統的構成
5、機、電系統的傳遞函數
6、系統的狀態空間描述
三、教學重點：
建立簡單機電系統的微分方程，運用綜合基礎知識，對系統正確地取分離體并分析受力，注意力和方向，列寫系統微分方程。建立系統傳遞函數概念，系統構成及其傳遞函數，方塊圖簡化及其繪制。
第4章
系統的瞬態響應與誤差分析
一、教學目的：
通過本章學習明確一個系統，在建立了系統的數學模型（包括微分方程和傳遞函數）之后就可以采用不同的方法來分析和研究系統的動態性能，時域分析是重要的方法之一，明確系統在外加作用激勵下，根據所描述系統的數學模型，求出系統的輸出量隨時間變化的規律，并由此確定系統的性能，明確系統的時間響應及其組成，脈沖響應函數的概念，掌握一階、二階系統的典型時間響應和高階系統的時間響應以及主導極點的概念，系統的誤差與穩態誤差的計算以及與系統型次的關系。
二、教學內容：
1、時間響應
2、一階系統的時間響應
3、二階系統的時間響應
4、高階系統動態分析
5、瞬態響應的性能指標
6、系統誤差分析
三、教學重點：
本章時間響應的基本概念，一階系統的時間呼應，二階系統階躍響應及性能指標，誤差分析，誤差及穩態誤差的定義，位置誤差，速度誤差的計算，干擾作用下的系統誤差計算。
第5章系統的頻率特性
一、教學目的：
通過本章學習明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數的關系，系統的動剛度與動柔度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及頻率特性與時間響應之間的關系，各基本環節及系統的極坐標圖和伯德釁的畫法，閉環頻率特性及相應的性能指標，為頻域分析系統的穩定性以及綜合校正打下基礎。
二、教學內容：
1、頻率特性
2、頻率特性的對數坐標圖（伯德圖）
3、頻率特性的極坐標圖（乃奎斯特圖）
4、最小相位系統的概念
5、閉環頻率特性與頻域性能指標
6、系統辨識
三、教學重點：
頻率特性的基本概念及其兩種表示方法、畫法及特點，閉環頻率特性的性能指標及其計算方法。
第6章系統的穩定性
一、教學目的：
通過本章學習明確穩定性的概念，掌握判別系統穩定性的基本準則，掌握勞斯一胡爾維茨穩定性判據和乃奎斯特穩定判據以及系統相對穩定性的概念。
二、教學內容：
1、穩定性
2、勞斯一胡爾維茨穩定性判據
3、乃奎斯特穩定性判據
4、系統的相對穩定性
三、教學重點：
系統穩定性的基本概念，勞斯一胡爾維茨判穩的方法，乃奎斯特判穩的方法，相位裕量和幅值程度的概念及計算方法和表示。
第7張機械一程控制系統的技術與設計
一、教學目的：
通過本章學習明確在預先規定了系統的性能指標情況下，如何選擇適當的校正環節和參數使系統滿足這些要求，因此應掌握系統的時域性能指標、頻域性能指標以及它們之間
的相互關系，各種校正方法的實現。
二、教學內容：
1、控制系統的性能指標及校正方式
2、控制系統的串聯校正
3、反饋和順饋校正
4、PID校正器的設計
三、本章重點：
各種性能指標的含義及算法，校正的概念，各種校正環節的傳遞函數及其特點。
六、教材與主要參考書
1.教材
機械工程控制基礎，陳康寧主編，西安交通大學出版社，1999年。
2.主要參考書
[1]機械工程控制基礎，王馨、陳康寧主編，西安交通大學出版社，1992年。
關鍵詞：數控 機床 系統 設計
中圖分類號：TH 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）05-0217-01
一、數控機床機電一體化技術簡介
數控機床機電一體化技術的基本概念是指將機械學、電子學、信息處理和控制及專用軟件等當代各種新技術進行綜合集成的一種群體技術。機電一體化系統主要有五個組成部分：動力、機構、執行器、計算機和傳感器，組成一個功能完善的柔性自動化系統，其中計算機、傳感器和計算機軟件是機電一體化技術的重要組成要素。機電一體化系統具有結構簡單、功能多、效率高、精度高、能耗低的特點，與傳統的機械產品比較，機電一體化產品至少有以下三個優點：
1、原有的機構產品中增加信息處理裝置及相應軟件，來替代原有產品的部分機械控制機構，不僅提高了自動化程度，而且能大大提高產品質量，同時也降低了生產成本，提高經濟效益。
2以機電一體化技術為主的新型產品，與原機械產品相比，不僅結構簡單，而且功能更加豐富，精度也得到提高。
3、將電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，形成綜合性優勢，可開發出具有多種功能、智能化的高新技術產品。
二、數控機床總體設計原則概述
一個較完善的機電一體化系統，包括以下幾個要素：機械本體、能源部分、測試傳感部分、驅動裝置、控制及信息處理單元，各要素之間通過接口相聯系。下面我們進行具體論述：
1、機械部分：機械部分設計與分析將根據機械設計原理提出幾種機械設計方案，并對這些方案進行比較選擇，闡明設計方案選擇的理由以及所采用方案的特點；同時，就設計過程闡述，本人對有關設計進行表述：
本設計是一個主要用于教學實驗用的數控銑床系統，是要對零件進行銑削加工的。我們要論證教學實驗用的數控銑床系統的總體方案，就需要對該系統有一個整體的了解。要進行總體方案論證，先要熟悉設計參數，我們才能以此為依據進行取舍。下面就是我這次設計的參數：實驗用的數控銑床系統，其工作參數如下：機床尺寸（寬×長×高）：760×1475×1400（××）；最大加工范圍（X×Y×Z）：400×300×150（××）；主軸電機功率：60（W）；主軸轉速：3000（r/min）平；工作臺尺寸160×160（×）；空間加工范圍170×160（×）；工作臺最大承重s50（）；工作速度：0～5（m/min）快速移動速度8m/min；數控機床的結構形式有很多，通過對其主要的結構形式的分析，大體上最常見的可分為如下兩類：
首先是工件沿X坐標方向移動的類型，這類機床主要采用的是龍門式結構，其工作的原理為：工作臺沿X方向移動。而Y坐標則為打印頭在由雙立柱及橫梁構成的龍門上的運動，既可用于二、三坐標作平面銑削，又可以擴展為四坐標機床用于切割管件和型材，還能構成五坐標機床加工空間曲面。這類機床的規格尺寸較大。另外工件沿X坐標方向移動式結構還有兩種懸臂式的結構，一者是為工作臺沿X坐標方向移動，另一者為工件及夾具同時沿X坐標方向移動，其規格尺寸都比龍門式的要小。
其次是工件沿X、Y二坐標方向移動的類型這類機床多為單純用于切割的二、三坐標機床，其切割頭懸臂伸出，在水平面內并無移動；而工件則可以沿X、Y兩個方向運動，這類機床的結構比較簡單，規格尺寸也較小，最大2000x1500（mm×mm）。工件沿二坐標方向移動的類型又可分為十字工作臺式和工件與夾具移動式兩種；前者工件與工作臺連動，規格更小些；后者規格尺寸稍大，工作臺固定不動，而工件則由夾具夾持著移動，大多是與自動沖裁技術結合在一起成為可完成切割銑削，沖裁等多種加工功能的多功能機床。
2、電氣控制系統方案：要實現對機電一體化的數控機床的有效控制，這樣的電氣控制系統有多種方案可以選擇。其中最主要的是采用：采用單片機的控制系統；采用集成DSP芯片的控制板與PC機相聯系的控制系統；采用PLC與PC機相聯系的控制系統。各控制系統方案的特點與比較：
采用單片機的控制系統所謂的單片機即是一塊集成了CPU、RAM＼ROM（EPROM或EEPROM）、定時/計數器、時鐘、多種功能的串行和并行I/O口的芯片。如 Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的單片機還集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起來說，單片機具有如下特點：可靠性好：芯片本身是按工業測控環境要求設計的，其抗工業噪聲干擾優于一般通用CPU；程序指令，常數，表格固化在ROM中不易破壞；許多信號通道 都在一個芯片內部，故可靠性高。易于擴展：片內具有計算機正常運行所必須的部件，芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行I/O管腳，很容易構成各種規模的計算機應用系統。控制功能強：為了滿足工業控制要求，一般單片機的指令系統中均有豐富的條件分支、I/O口的邏輯操作以及位處理指令。
而采用PC與PLC相聯系的控制系統可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC），則是以微處理器為核心的工業控制裝置。它是計算機家族中的一員，是為了工業控制應用而設計的，主要用于代替繼電器實現邏輯控制。這種控制裝置將傳統的繼電器控制系統與計算機技術結合在一起，具有高可靠性，靈活通用，易于編程，使用方便等特點，而且隨著技術的發展，它的功能早已大大超出了邏輯控制的范圍，因此近年來在工業自動控制，機電一體化，改造傳統產業方面得到廣泛地應用。雖然各種PLC的組成各不相同，但是在結構上是基本相同的，一般由CPU，存儲器，輸入輸出設備（I/O）和其他的可選部件組成。CPU是PLC的核心，它用于輸入各種指令，完成預定的任務。自整定，預測控制和模糊控制等先進的控制算法也已經在CPU中得到了應用存儲器包括隨機存儲器RAM和只讀存儲器 ROM，通常將程序以及所有的固定參數固化在ROM中，RAM則為程序運行提供了存儲實時數據與計算中間變量的空間；輸入輸出系統I/O使過程狀態和參數輸入到PLC的通道以及實時控制信號輸出的通道，這些通道可以有模擬量輸入、模擬量輸出、開關量輸入、開關量輸出、脈沖量輸入等，使PLC的應用十分廣泛。
參考文獻：
關鍵詞:機電一體化;泵站;應用分析
近些年來,在高速發展的科技以及經濟的帶動下,各行各業都發生了翻天覆地的變化,微電子技術以及計算機技術、機械技術的發展,最大程度地提高了現代工業化生產水平,其中機電一體化技術是促使工業領域發生全面改革的重要技術之一,而近些年來,由于城市化建設的步伐逐漸增快,作為城市建設的基礎設施的泵站的建設以及運營管理方面正在逐漸成熟,但是不可否認,目前的泵站的應用仍然存在一定的問題,影響城市的發展,因此需要研究機電一體化技術在泵站的應用情況,從而提高泵站的使用質量。
1機電一體化技術以及泵站的綜述
隨著現代科技的快速發展以及人們日益增長的物質需求的帶動,很多新興的技術逐漸成為了社會生產力的支柱,其中作為新時展的必然產物的機電一體化技術的應用范圍越來越廣,而作為社會基礎設施的泵站中,機電一體化技術同樣具有著不可取代的重要作用,而為了了解機電一體化機在泵站中的具體應用,就必須對機電一體化技術以及泵站有一定的了解。1.1機電一體化技術的綜述。隨著計算機技術以及網絡技術的發展,社會逐漸向智能化、現代化、信息化的時代轉變,因此,不僅是機械技術、微電子技術、傳感器技術等多種微小、精準的技術逐漸在日益增長的社會需求的帶動下發展起來,同時也衍生了綜合性的技術,例如機電一體化技術。換句話說,機電一體化技術就是將目前社會相對先進的一些技術綜合起來,并合理的結合,進而使得設備擁有智能化、現代化、信息化的功能,同時提高工作的效率,并解放勞動力,從而促進社會生產力的進一步發展,也正是由于機電一體化技術設備所具有的特性,使得目前社會所使用的絕大多數的大型設備均采取了機電一體化技術。1.2泵站的綜述。隨著城市化建設的步伐逐漸加快,很多城市的基礎設施的建設以及研發已經逐漸邁入了正軌,其中作為城市發展中以及日常生活中不可或缺的重要基礎設施之一的泵站,在新的時代下的功能也越來越完善,所謂的泵站是指能提供一定的壓力和流量的液壓動力以及氣壓動力的裝置和工程,簡而言之,泵站就是處理水資源的一種裝置,而根據日常工作的處理對象的不同,泵站可分為供水泵站、雨水泵站以及污水泵站3種,由于泵站的功能不同,泵站的輔助設備也各有不同,但是基礎設備是一樣的,即油箱、電機和泵。泵站的日常工作是保證城市內部水循環的關鍵。
2機電一體化技術在泵站中的應用
2.1機械技術。自能源危機爆發以來,環保的理念便已經逐漸地融入了時展的主題,人類社會以及自然社會的和諧成為了社會發展的先決條件,而城市化的建設雖然在一定程度上促使國家更快地進入現代化生活,但是城市生活中有很多不便之處,其中水與人們的生活息息相關,為了保證人們日常用水的需求,泵站在飛速發展的現代化科技的帶動下逐漸向更為智能化、機械化的角度發展。而其機械化最主要的體現便是電機以及軸承的配件的精確度正在逐漸提高。泵站本身由于體積大、承擔的社會責任較多,其啟動功率很大,導致大量的能源被消耗,而提高泵站內部各零件的精準度不僅能提高泵站的使用質量以及工作效率,還能降低能源的消耗。2.2信息以及傳感技術。信息技術以及傳感技術也是泵站機電一體化技術的體現之一。泵站的各個系統的運行質量是關乎泵站日常工作質量的重要屏障,為了能保證泵站的系統參數以及指令能及時、準確的送達,必須提高信息處理設備的可靠性,從而提高泵站的工作質量。傳感技術可以實時探測和反映泵站系統的工作情況,已被廣泛采用,在泵站的使用中主要體現有電機內部溫度的探測、冷卻系統的流量測量和監控、實時技術供水池和進水池的水位測量等。這些的應用使得泵站運行性能參數及時反映出來并及時的處理,大大提高了泵站的操作和使用性能。2.3計算機接口以及軟件技術。系統所發出的命令能否及時的被處理以及執行取決于泵站機電一體化的軟件系統以及計算機接口的統一性,在泵站中,所采用的計算機接口均為統一標準規格,保證了信息傳輸的穩定性,而標準化的軟件也促使系統的命令能夠被嚴格的執行,進而提高泵站的使用質量。而為了使得泵站機電一體化能大范圍應用,就必須加強研發,降低研發成本,使得計算機接口以及軟件質量有一個質的飛躍。
泵站(電排站)作為城市的防洪和排澇系統的重要組成部分,擔負著保護城市防止洪水侵害和避免城市內澇的重要使命,因此泵站實用性和穩定性都非常重要。老式的泵站一直以人手操控為主,性能單一,不但在操作上比較不方便,而且不能及時反映出存在的問題。新式的泵站隨著機電一體化技術方面的發展,加入了很多智能化的元素,比如全自動操控系統性,使得操控更加簡單和人性化,而且更加安全可靠,比如新式傳感器反饋系統的加入,可以全程監控整個設備的運行情況。羚山泵站采用開放式分層分布結構的全計算機監控方式,提高了控制的效率,且設有兩個等級的運行控制方式,使得控制效率以及控制精度得到了提高,系統軟件采用的是力控監控組態軟件,對泵站現場運行情況進行監控及數據采集。因此羚山泵站的監控、控制系統非常合理,進而提高了泵站的工作效率以及使用質量。
3泵站的系統功能
泵站之所以能夠成為城市發展中不可或缺的重要基礎設施之一,最主要的就是其在處理水資源上的高效性,而為了保證泵站的正常運行,在當今社會泵站必須具備的系統功能包括遠程監控功能、自動控制功能、傳輸網絡功能、水質安防功能、報警功能以及分析功能等,其中泵站自動化控制通過處理所采集的數據,控制并調節信息的傳輸;而運行監視和事故報警能夠讓工作人員及時知道機組運行狀態,特別是通過事故報警系統讓工作人員及時知道機組運行存在的問題,以便立即采取緊急操作,以避免產生更大的損失。此外,工作人員可以通過報警系統翻查歷史報警記錄,更易找到問題所在,以便更快捷的維護;控制以及調節通過計算機監控電腦進行。除此之外,泵站還需具備的必要功能包括統計和制表、人機接口和畫面顯示等。如對采集的數據與檢測事件進行在線計算,打印輸出各種運行日志,通過人機接口可以讓工作人員利用中控室計算機實現調出畫面、顯示運行參數和控制調整等操作,畫面顯示功能讓工作人員了解機組運行狀況的實時圖形,更方便于掌握泵組運行情況。
4結語
綜上所述,作為城市的基礎設施之一的泵站在滿足社會的需求上有著不可或缺的重要作用,特別是在城市化建設步伐加快的今天,而為了提高泵站在供水、處理污水以及雨水方面的能力,對其建設的質量有了更高的要求,因此為了推進泵站向自動化、無人化、智能化的方向發展,就必須將機電一體化技術完美地融合進去。
作者:張寓朝 單位:肇慶市景福圍工程管理處
參考文獻
[1]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社,2004.
關鍵詞: 高職高專《機電控制系統》課程改革
一、引言
《機電控制系統》是機電一體化專業的一門主要專業課,在該專業的教學過程中占有十分重要的地位。該課程的特點是:內容豐富、理論性強、涉及知識面廣、信息量大、比較抽象,綜合性和實踐性都很強。該課程以常見機電控制系統的分析和工程應用能力的培養為課程主線,有機融合相關多門課程內容。課程總課時定為一學期60學時,主要教學內容分為:自動控制系統的典型環節、機電控制系統的分析方法、自動控制的基本規律與調節器、單回路控制系統、交直流調速系統、微型計算機工業控制等,并且配套開設了相關實驗。通過學習,學生既能掌握常見機電控制系統的組成、工作原理、工程應用等知識,又能培養和訓練一定的實踐動手能力。
但是在教學的過程中,多數學生反映本門課程內容枯燥且學習起來十分吃力、難學,學后不知用在哪里,如何運用;在課堂上忙于做筆記,課后忙于根據公式作大量的習題,考完試后,公式忘掉了,腦子里一片空白。這樣的學習效果為學生后續專業課程的學習、畢業設計與就業工作等帶來許多問題,不但會挫傷學生學習的積極性和主動性,形成不良的學習風氣,產生厭學情緒,而且不利于教師教學,因此,對該課程進行合理的改革很有必要。
二、課程改革的措施
1.教師的改革。
教改的問題,主要是教師的問題。《機電控制系統》的任課老師必須有一個明確的認識,那就是設置本課程的教學目的并不在于使學生僅僅多學一些知識,而是通過該課程的學習,在學生頭腦中形成一種穩固的思想,并使他們自己學會找出與本專業的實踐結合點,培養一種對知識應用和創造的能力。因此教師在教學過程中一定要重點講述基本概念、基本原理和基本方法,注重控制思想和工程背景,并將工程的分析、設計實現方法滲入課程的教學中,如PID參數的整定及工程整定等,使學生學會尋找各行業與控制理論的結合點,并去開創新的結合點,從而培養學生應用知識的能力和創新的能力。
2.強化實踐教學,實施項目教學法。
《機電控制系統》是一門綜合性實踐性都很強的課程,但是因客觀存在的諸多因素,本課程現有的課堂教學還是以理論教學為主,實驗教學為輔,枯燥無味,因此學生的興趣不高,如果能在教學中引入理論+實踐的項目化教學方式,充分利用學校一些現有的教學資源(當然最好是添置一些與生產現場完全一致的微型教具),相信不但可以為學生營造出一種較為輕松活躍的教學氛圍,提高學習興趣與質量,而且通過模擬實際的生產現場,教學效果也會得到較大的提高。
當然,如果有可能與企業合作,學校根據企業的實際要求,適時調整教學計劃,將企業的生產任務融入到教學過程中,使學生通過課程學習具備完成企業真實生產任務的能力,通過所獲得的成果激發學生的學習動機,提高學習的主動性、積極性,提高學生的合作意識、創新意識與職業素質,那么教學效果更會大大提高。
3.采用現代化教學手段,提高教學效率。
《機電控制系統》課程作為一門主干課程,與很多專業基礎課和專業課都有著密不可分的關系,限于課時的原因,再加上板書的內容過多,這門課的很多內容教師難以跟學生交待得更清晰,如果我們能夠充分利用多媒體教學和網絡資源,不僅可以使有些在教學過程中難以描述的內容通過聲音、動畫等多媒體課件的方式表現出來,從而增加授課的生動性,提高學生的學習興趣,而且可以改變教與學的關系,使學生真正成為主體,掌握教學的進度與難度,不懂的地方可以反復地演示,如此必將會大大節省教學時間,提高教學效率。
4.編寫教材,使教學內容與時俱進。
《機電控制系統》課程目前所選用的教材與現有課程標準之間有些脫節,因此,教師最好與企業技術人員聯合編寫適用于企業生產現狀的教材及實驗指導書,將企業新技術、新工藝融入教材中,實現教學內容與時俱進,與企業生產實際緊密結合,為學生畢業后勝任工作崗位要求,適應職業變化和繼續學習打下堅實的基礎。適量的習題有利于加強學生對基本概念的理解,加深對被控對象物理結構及其數學模型的理解。教師在選題時要有針對性和目的性,即選那些既能使學生加深對基本概念的理解,又有明確的工程背景的習題,不要過于強調計算,通過解習題,得出一些有工程意義和實用價值的結論,把做習題變成獲取知識的一個新途徑。
三、結語
總之,針對高職高專職業教育的要求和機電控制系統課程理論性強、知識體系要求高等特點,結合時代背景,教師在教學過程中應改變以往較為陳舊的教學方法,采用多種教學手段相結合的方法,培養學生的學習興趣,提高課程教學的質量。
參考文獻:
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[2]鐘波等.高職機電一體化專業實踐教學體系構建的探索與實踐[J].北京工業職業技術學院學報,2005.
[關鍵詞]機械電子工程；應用；實踐；平臺建設
[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0110-02
近年來，國務院、教育部等主管部門在政策導向上，引導600余所地方本科高校向 “ 應用技術型高校 ”轉型 ，推動建設“應用技術大學”， 我校也以“建設特色鮮明的現代應用技術大學”作為自己的奮斗目標。機械電子工程作為典型的工科專業，對學生的技術應用能力和實踐能力的培養尤為重要。
一、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”的提出
我校機械電子工程專業2011年開始招生，作為一個實踐性很強的工科專業，機械電子工程專業教研室在培養學生的應用能力和創新能力方面做了一些探索和嘗試。但是，目前機械電子工程專業還是以傳統教學為主，實踐教學環節主要以參觀、驗證性演示為主，學生動手的機會不多，自主設計實驗則更少，導致動手能力培養不足。圍繞“建設特色鮮明的現代應用技術大學”，培養應用型人才的目標，結合我校工程訓練中心和實驗室建設，機械電子工程專業教研室通過一系列調研，在現有條件的基礎上，提出了“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”建設方案，它為技術技能應用型人才培養提供有力的支撐條件。
該方案與機械電子工程專業建設相結合，通過項目化教學和管理方法，擬解決以下方面問題。
1.通過組裝及創新組合出各種典型機構和結構部件，加深對機械原理課程中所學知識的理解與運用，培養學生機構認知、選型、組合及創新的能力；2.培養學生綜合運用機、電、液（氣）一體化技術進行機械系統創新設計的能力；3.培養學生對各類傳感器、單片機、PLC控制器的綜合運用，加深對機電控制類課程中所學知識的理解與運用；4.培養學生的綜合應用能力、創新思維能力和團隊合作精神，提高學生的創造和動手能力。
二、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”的實施方法
具體實施方法如下。
1.建立面向課程體系的創新實驗支撐條件及關聯實驗系列。首先打通機械電子工程相關課程的實踐環節，包括機械原理與機械設計、機電傳動、機電控制工程、機電一體化設計等，完善創新實驗條件，以一個機電產品為例開設貫穿課程體系的關聯實踐系列，如機械本體裝配、傳動機構分析、單片機與接口技術、等實驗系列，使學生更主動地學習、更有效地掌握機電一體化技術的系統知識。
2.以“從做中學”為指導思想，圍繞學生的創新設計項目來完成整個課程體系的教學和實驗。從專業基礎知識學習開始，給學生提出一個具體的機電產品設計項目，使學生能夠帶著問題來學習和實踐，并從中初步掌握科學研究的基本過程和基本方法，養成良好的學習自主性和能動性，培養學生動手和自學能力、發現與解決問題能力、交流協作能力等，達到創新能力培養的目標。
3.結合畢業設計與學科賽事，利用此平臺設計制作機電產品實物。利用此平臺中提出的一些新穎且可實現的項目，可以逐步從設計到實物制作，參加高層次學科賽事。另外以這些項目為題材設計畢業設計課題，培養優秀畢業設計。利用CAD軟件完成所有零件圖、部件圖和總裝圖設計，使學生對機電產品的結構和組成等獲得較為豐富的感性認識，對機電產品的設計過程和設計要點有基本概念。在設計過程中，通過產品裝配、控制編程運行，全面了解機電裝備的控制、驅動、傳動、測試等技術，并可以綜合運用機械制造工藝和工裝等知識。
三、“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”教學成果
為了檢驗該教學平臺建設的教學效果，機械電子工程專業的老師們在教學中組織學生進行了小范圍的試驗，取得了比較理想的成果，下面展示其中的一些成果。
1.大學生優秀科技作品――基于STM32單片機的三軸實驗平臺。圖1所示為基于STM32單片機的三軸實驗平臺。根據實踐教學需求，確定了該實驗平臺由機械本體、STM32控制系統和VB上位機操作軟件組成，搭建了該實驗平臺的機械本體結構，完成了實驗平臺控制系統的硬件設計和軟件設計，制作了三軸實驗平臺樣機，并進行了運動功能試驗。通過試驗證明，所設計的三軸試驗平臺能夠在有效工作范圍內實現圓弧和直線插補，實現了設計要求。
2.江蘇省大學生創新創業訓練優秀項目――基于MCGS的PLC仿真實訓系統。圖2所示為基于MCGS的PLC仿真實訓系統。該系統為提升 PLC課程實踐教學效果，提出并實現了基于組態軟件 MCGS的PLC仿真實訓系統設計。仿真系統內嵌三個PLC經典控制子系統，各子系統均采用 MCGS 監控系統與西門子 200PLC 控制相結合的控制方案，由 PLC 實現子系統控制功能，由組態軟件 MCGS 實現子系統工作過程的動態實時監控。
3.江蘇省機器人大賽一等獎――可原地轉向橫向進出車位的新型機構。圖3所示為可原地轉向橫向進出車位的新型機構。該新型機構針對目前私家車保有量大，道路狹窄，新手駕駛水平不高，機動車掉頭和進出車位難度大等問題，設計了一種可原地轉向、橫向進出車位的傳動機構，可以更加高效的利用有限的停車場資源，緩解停車位緊缺和駕駛人員技術不足的問題。通過實驗，證明該機構可以實現原地掉頭、橫向進出車位，具有較高的創新性和實用價值。
4.南京理工大學泰州科技學院優秀畢業設計――剪式升降臺液壓系統智能測試平臺。圖4所示為剪式升降臺液壓系統智能測試平臺。該課題針對剪式液壓升降臺，對升降成了機械分析，設計了實驗油路并完成了仿真，設計出了基于PLC觸摸屏一體機的控制系統，針對升降臺油路中的液壓缸建立了基于LabVIEW的檢測平臺，最后經過半實物實驗系統仿真，能夠實時反映出油路中的問題所在，降低了出錯的幾率。
四、結束語
通過對“機械電子工程專業學生應用和實踐平臺”建設方法的探索實踐，證明該方法在培養機電專業學生的應用和實踐能力方面較傳統教學方法更具有優勢。通過該方案的實施，能有效的培養和鍛煉學生的應用和實踐能力，學生能夠更好的理解機械電子工程專業的課程體系，對專業知識的掌握和應用也有了質的提升，提高了機械電子工程專業學生的培養質量。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 李永祥，雷輝.構建機械創新設計開放平臺培養學生創新能力[J]. 中國大學教育，2009（8）：33-35.
關鍵詞：電子技術 學習興趣 教學方法
連續這幾年，筆者一直負責教授電工專業電子技術這門課。機電專業的學生在校期間既要學習強電方面的知識，又要學習弱電方面的知識。學生在第一學期已經學習了電工基礎課程，對基本的電路計算已經有了一定的了解，通過學習電子技術，可以進一步熟悉基本電子器件的特征和應用，掌握常見放大電路的工作原理和電路圖。由于所教授的學生既有秋季生，也有春季生，并且每年學生的情況也都不太一樣，筆者結合這幾年的教學經驗，對這門課的教學方法談幾點心得。
一、要深入引導，培養學生興趣
俗話說，興趣是最好的老師。在興趣這位老師的吸引和指導下，可以加快學生獲得豐富知識的進程。現在的技校學生有相當一部分人認識不到學習理論課的重要性，認為學習理論就是為了完成作業，還有一部分學生認為來到技校只要將實習課學好就行，理論學得好壞無所謂。老師可以試著激勵學生去動手和嘗試，培養他們的興趣。比如在學校組織的創意工件大賽上，電工組王老師指導學生做的是旋轉LED燈和智能小機器人。在制作初期，學生開始看到一大堆的電子元件和板子的時候，根本提不起任何興趣，但伴隨著一個個的元件焊接到板子上，電路完成，最后看到作品旋轉的同時顯示出字的時候，學生發出了感嘆，感受到了電子的神奇，并且對電子技術這門課的興趣大漲。現在上理論課，很明顯的是聽課的人數又多了幾個。這種興趣的延續，是學生學好電子技術這門課的重要保障。
二、確立有針對性的教學方法
1.針對現有的新教材改善教學方法
如在電子技術中，在學習三極管電流分配關系時，書上花了大量篇幅介紹了各極電流的形成過程，又從實驗上驗證了IE=IB+IC，即發射極電流等于基極電流和集電極電流之和，學生還是將信將疑。如果老師以電工基礎中節點電流定律來分析，我們學生就比較容易接受。再如在計算放大電路靜態工作點時，對于一般共發射極放大電路，UCE=UCCICRC，學起來很難理解。老師可以換個方式進行分析，應用電工基礎中回路電壓定律來解釋和學習，學生就容易理解了。
2.針對目前的學科體系和學生現狀改善教學方法
電子技術目前的學科既呈現多元化，同時又呈現出綜合化，而目前學生的基礎普遍較差，學習自覺性不強和學習積極性不高，很難在較短的時間內達到學好的目的。這就要求老師要有針對性地對教材進行選學，適當增減、調整學習內容，改變學習方法和進行總結。
如在介紹三極管的放大原理時，盡量避免介紹三極管內部的載流子運動方向，而直接通過實驗得出：由于基極電流IB的微小變化，使集電極電流IC發生很大的變化，即利用基極電流IC的很小變化控制了集電極電流IC較大變化，這就是三極管的電流放大原理，很自然地得出了結論。再比如在學習三極管基本放大電路前，適當地復習電學和電工電路方面的知識，學生便能很好地進行分析計算了。技校生學習的內容不應太抽象，否則會挫傷他們的學習積極性。
3.立足教材，采用不拘泥于形式的教學方法
抓基礎，弄清基本概念，特別是在今后的學習或生活中常用的概念。弄清基本概念是分析計算的前提，是學好電子技術的關鍵之一。電子技術內容繁雜，總結歸納十分重要，要注意：重要的不是具體的、個別的知識點，不是各種單一電路的簡單羅列，而是要掌握解決問題的一般方法和彼此的內在必然聯系。只有這樣，才能舉一反三，觸類旁通，才能在不同的條件下靈活運用所學知識。因此在學習中不斷進行總結，學生的成績才會得到提高。
4.理論教學和實習課題相結合是最好的教學方法
學生一邊學習理論課，一邊進行電子方面的實習課題，理論和實踐相結合，這是加深學生記憶和理解的最好方式。然而，現在的實際情況是理論課在第二學期學習，電子方面的實習教學則安排在第三學期，中間間隔時間過長，學生遺忘的會比較多，不利于知識的掌握。這個問題將在和實習老師進行討論后，對實習課題的順序進行調整。
