在学习、工作生活中,大家最不陌生的就是论文了吧,论文是指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章。写论文的注意事项有许多,你确定会写吗?
摘要:本文从分析学科课程体系不符合职业教育特征的角度出发,提出构建高职机电一体化专业工学结合一体化课程体系的必要性,论述了机电一体化专业课程体系构建的技术路径,分析了机电一体化专业课程体系实施过程中需要重点解决的三个问题。
关键词:高职;机电一体化专业;一体化课程体系;技术路径
近年来,随着国外先进职业教育课程建设理念与技术的逐步引进与推广,工学结合作为职业教育的重要特征也逐渐得到认同。广州市工贸技师学院顺应国内外市场对技能型人才的需求,即技能人才需具备综合职业能力和奠定持久的职业生涯发展,在机电一体化专业建设中,提出构建工学结合的一体化课程体系的工作目标,并在具体的教学中实施。
机电一体化专业课程体系改革的必要性
长期以来,我国职业教育所采用的课程体系多为学科课程体系,其基本特征是以学科内容为中心设计课程,依据不同学科之间的相关性,按照先后顺序开设教学科目。虽然学科课程体系具有逻辑性和系统性较强的优点,但是,随着科学技术和产业组织结构的发展,其缺点也日益凸显,如学科课程忽略世界的整体性,将原本内在统一的科学、艺术、道德割裂开来;学科课程强化“精英文化”,强化少数人利益,与“大众文化”割裂开来;学科课程以灌输学科知识为宗旨,过多倚重接受学习,忽视发现学习、探究学习、行动学习在人的发展中的价值,忽视社会经验的获得和实践能力的形成;学科课程的系统性不能等同于职业活动的系统性,学科课程所强调的抽象概念和理论与职业教育的应用性、实践性要求不相符。
进入新时期,现代企业和社会管理步入了以过程为导向的综合化运作时代,强调劳动者专业能力、社会能力及方法能力的综合运用,孤立的学科课程体系与此需求相去甚远。因此,改革长期徘徊在职业教育领域的学科课程体系,构建适应社会经济发展和企业用人需求的新课程体系势在必行。
在机电一体化专业的学科课程体系中,课程主要分为专业基础课程和专业实训课程,专业基础课程强调《工厂电气控制技术》、《电工电子技术》、《机械制造技术》、《单片机与接口技术》、《液压与气动技术》、《自动检测技术》、《机电一体化技术与系统》等专业理论知识的学习,专业实训课程强调《金工基本技能实训》、《机电设备拆装》、《电子电工专项技能实训》、《机电一体化技术实训》基本操作技能的训练,不管是理论知识的学习,还是单项技能的训练,学科课程体系均从片面的片段的角度看待本专业的整体性职业活动,没有与完整的工作过程建立一种直接的联系,对专业人才完成一项综合性工作任务所需的综合职业能力培养非常有限。因此,改革机电一体化专业的学科课程体系,构建工作过程导向的课程体系势在必行。
机电一体化专业课程体系改革的技术路径
职业教育是为人们胜任职业活动和通过职业活动实现人的发展而提供的教育,具有完整的工作过程是职业教育的基本要求,因此,职业教育过程中的媒介和手段都应是工作化的,必须将具体的工作情境置于教学过程之中,并以工作性思维来构建教学过程,根据职业教育的特征和规律,课程设计开发要体现“在工作中学习,在学习中工作”的理念。
基于工学结合的一体化课程体系改革理念,在机电一体化专业课程体系构建中,课程的设计和开发必须以� 校企合作的核心是认识企业的工作形态和工作内容,并将其充分而有效地呈现于教学过程之中,聘请企业专家参与课程建设、签订校企合作合同、组织师生企业实习,其目的都是为了保证“工作呈现”的有效性。
因此,在机电一体化专业课程体系构建中,本专业一体化课程体系的开发设计技术路径如下:行业、企业情况分析和岗位工作分析→召开实践专家访谈会→提取典型工作任务→一体化课程转化确定→学习任务设计→教学计划编制→学习材料(工作页等)开发→投入实施。
行业、企业情况分析和岗位工作分析通过企业调研,与企业实践专家访谈,与企业工程技术人员探讨,观摩企业实际生产运作等途径,分析行业、企业实际工作情况和对技能人才的用人要求,确定本专业技能人才的就业领域有:电气设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维修;电气、机电产品生产现场的工艺实施;仪器仪表的配置、检测、调试与维修;机电一体化工程项目的施工、维护及技术服务;机电类产品的营销与售后服务;机电设备的技术改造、技术管理、产品辅助开发等。
召开实践专家访谈会,提取典型工作任务向若干机电一体化行业的企业一线人员发放“实践专家工作职责调查表”,分析企业一线技能型人才的个人工作经历和现从事岗位工作职责、工作内容,从而遴选符合参加实践专家访谈会条件的企业实践专家。学校确定课程开发主持人、专业骨干教师及聘请的实践专家之后,召开实践专家访谈会。会上,在课程开发主持人主持,专业骨干教师配合下,引导企业实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”,“实践专家职业发展阶段分析表”要求每位企业实践专家列举从进入机电一体化行业开始到成为实践专家的发展过程的若干阶段及其每一阶段所从事过的、有挑战性的、完成工作的过程能够提高工作能力的有代表性的工作任务实例。待所有实践专家填写个人“实践专家职业发展阶段分析表”后,课程开发主持人引导实践专家配合,从所有填写后的“实践专家职业发展阶段分析表”中提取代表性工作任务,最后根据人才培养目标要求分析确定典型工作任务并按从入行到实践专家的职业发展阶段进行排序。机电一体化专业提取的典型工作任务,按照初级——中级——高级——技师的职业发展排序,通过企业实践专家分析,共提取了“机电设备装配、调试与维护”、“电气控制柜的安装调试”、“机电一体化系统疑难故障诊断与检修”等16个典型工作任务。
转化确定学习领域课程根据职业教育规律和目标,按照一个典型工作任务转化为一门学习领域课程的原则,在企业实践专业和学校专业骨干教师的共同讨论分析下,将职业行动领域中的典型工作任务转化为职业教育领域中的学习领域课程。机电一体化专业最终确定的学习领域课程有:“电气安装”、“机电设备疑难故障检修”、“机电一体化系统设计”等16门课程,每门课程均体现一项完整的工作任务。
设计学习任务,编制教学计划根据地区区域经济发展水平和学校教育教学基本条件,对应每一门课程,开发设计若干学习任务。学习任务可以直接来源于企业,也可以由学校根据工作任务要求设计开发,但它原则上是一个完整的工作任务,能体现完整的工作过程。机电一体化专业开发设计的学习任务有:“工具和仪表检修”、“齿轮传动机构拆装与测绘”、“常见机床动力电路安装与检测”、“自动生产线总装与调试”等58个。在学习任务的排序上遵循由易到难的排列原则,低年级设计数量较多的引导性较强的学习任务,高年级设计数量较少的综合性和开放性较强的学习任务,完成所有学习任务的,其目标实现之和应该大于或等于所属一体化课程的目标。学习任务设计完成后,根据学校实际师资情况和设施设备情况,以及教育教学秩序要求,确定每个学习任务的学习与工作时间,编排可执行的教学计划。
学习材料(工作页等)开发,投入实施根据学习任务的目标要求,学校专业骨干教师到相关企业收集企业实际生产任务的工作素材、行业标准、企业标准、工作规范要求等,运用编写学习材料的规范要求和技术方法,聘请企业专家与专业骨干教师共同编制教学材料,例如工作页。学习材料开发完毕后,学校组织行业企业专家和课程开发专家评审课程体系成果材料,评审通过后投入实验。
机电一体化课程体系的实施
目前,广州市工贸技师学院机电一体化专业的四年制预备技师班、三年制高级技工班均采用工学结合的一体化课程体系实施教学,其教学效果得到广大师生的一致认可。主要体现在以下四点:(1)新课程不仅让学生掌握知识和技能,而且注重培养学生的信息处理能力、与人合作能力等关键能力,有利于学生持久的'职业生涯发展;(2)新教学模式基本扭转了学生被动听课的习惯,使学生转变成为探究知识的主体,可以提高学习主动性,增加学习兴趣;(3)学生的创造能力、工作能力、应变能力都能通过课堂学习得到锻炼,对培养学生的成就感、承受挫折能力等有较大帮助;(4)学校的学习工作站比较类似企业的实际工作环境,能够满足学习需求。
通过一个周期的实施,总结出课程实施要重点从教学组织模式、师资团队建设及学习工作环境建设三方面考虑,才能保证课程构建和实施均能取得成功。
教学组织模式课程实施应该以学生为中心,即学习的主体是学生,学生学习的目的就是胜任工作、适应社会和职业发展,因此必须将学 学校的一切资源,包括教师资源都是学生实现这一完整过程的基础,都应服务于学生的学习过程(即工作过程)。按照完成一项工作的基本思路,课程实施应具有完整的工作过程:获取信息——制定计划——做出决策——实施计划——检查控制——评价反馈。
师资团队建设由于工学结合的一体化课程强调学生自主完成若干完整的学习任务,学习任务由工作任务转化而来,在课程实施过程中,教师仅仅起到引导和服务的作用,因此,对教师的工作实践经验,对工作的认识和理解均提出了较高要求。目前,职业教育界的教师多来自大专院校,缺乏企业实际工作经验的占大多数,势必对工学结合的一体化课程实施带来影响,所以,学校在考虑推一体化课程实施的同时,要在学校与企业之间建立一个长期合作的师资培养通道,让教师适应并逐渐胜任新课程的实施。
学习工作环境建设一体化课程实施需要与学习任务相匹配的教学媒体和设施设备,创设尽量真实的学习工作环境,让学生有机会完成与典型工作任务内容相一致的学习任务,因此,学习工作环境的建设并不仅仅是为了技能的重复操作训练而购置大量的设备,要从完成一项工作任务所需的综合性资源建设的角度出发,从促进学生自主学习的学习资源建设的角度出发,规划设计学习工作环境,也叫学习工作站。机电一体化专业的学习工作环境建设中,每一学习工作站均划分信息检索区、学习区、实训区、工具区、学业成果展示区等五大区域,方便学生自主检索学习工作过程所需的资源,养成遵循企业工作规范和作业流程的习惯,并能够在这个环境中实现学生之间的互动交流,互相学习。
总之,构建实施机电一体化专业的工学结合一体化课程体系是一项系统工程,不仅仅是一种课程组织方式的改革,而是一种更深刻的课程价值观的变革。课程是为学生提供教育服务的直接载体,建设符合企业用人要求、能够保证学生持久职业生涯发展的课程是我们义不容辞的责任和义务。
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1 机电一体化技术的发展现状
所谓的机电一体化技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,它要求用信息技术控制机械设备的运用,而微电子技术是信息技术控制设备运行的一种方法,随着信息技术与机械设备的有效结合能推动机械本体技术、传感技术、驱动技术、接口技术、软件技术等智能化、自动化发展。随着当今科技的发展,机电一体化技术的发展已经取得了巨大的成果,微电子技术已经是信息技术非常重要的一部分,这是机电工业发展的必然趋势。
从20世纪60年代开始发展到现在,机电一体化技术已经由简单的应用阶段发展成为了现在机械的智能化与自动化,它优化了人力资源、提高了经济效益,在实际的生产生活中,机电一体化技术的应用有重要的意义。现在人们已经开始研究将光纤和人工智能等技术和机电一体化整合的整合技术,这是未来机电一体化技术的发展方向。
目前,随着科学技术的发展,机电一体化技术应用在各个方面,而智能化、自动化的层次也在不断提高。在日常生活中,机电一体化得到广泛的应用,比如说微波炉、电视机和洗衣机等;在工厂企业的应用中,人们把机电一体化技术应用在计算机集成制造系统、自动包装机、自动码垛机和数控机床等智能控制方面。不仅如此,机电一体化的技术已经具有学习能力与分析思考的能力,比如现在研发出的一些智能机器人,它们通过信息技术的仿生物方法、仿生物技术等,除了能完成手工输入指令的控制,还能完成简单的自我分析、自我诊断、自我决策,这些信息技术给机械操作与诊断提供大量的数据依据。由于目前对于机电一体化智能化方面的研究尚在初级阶段,这些机器人也只能应用于某些特定的职业当中,但是相信,随着技术的进步,机电一体化技术必然会更加的先进,将会为社会的进步和人类的发展做出更大的贡献。
2 机电一体化技术发展方向
所谓的机电一体化就是电子控制、机械、信息处理、计算机等不同学科的交叉融合,主要的发展方向包括智能化、数字化等。
2.1 智能化
也就是说机电产品是具有一定的智能的,要能够具有类似于人的判断推理能力、逻辑思考能力和自主决策能力等。比如说在comC的数控机床上可以增加人机对话的功能以及设置智能工艺数据库、智能I/O接口等,给使用和维护机器带来很大的方便,同时随着当前灰色理论、模糊控制、混沌和分岔、神经网络等人工智能技术的进步和发展,机电一体化必然会在技术发展方向走出更加广阔的
天地。
2.2 数字化
微控制器是机电一体化的基础,比如说不断发展的机器人和数控机床。而当前网络技术的不断发展,也为机电数字化的建设铺平了道路,比如说计算机集成制造,虚拟设计等。机电一体化产品数字化具有非常可靠的可维护性、可靠性和易操作性,数字化的实现将能够便于远程的操控以及故障的诊断和修复。
3 机电一体化未来发展方向
所谓的机电一体化,实际上是以信息技术控制机械的操作,这就要求首先必须发展信息技术,因为信息技术负责机械控制的应用,它包括负责控制方法、数据分析、运行反馈、分析决策等,如果没有先进的`信息技术支持,那么机电一体化不能有效率地展开,也不能满足经济的发展与社会的需求,在信息技术发展后,机械技术要同步更新和发展,它需要能满足信息技术的要求,两者同时提高、有效整合,正是未来发展的方向。
第一,机电一体化技术要向智能化方向发展。随着科技的进步,目前智能化的研究取究正在不断的发展,人们在信息技术中大量应用到数掘挖掘技术、粗糙集理论等等,这些都是信息技术智能化的基础,它们能让信息技术拥有模拟人一样的思维,同时它具有学习能力、决策能力等。这些先进的信息技术应用到机械设备当中,工作人员可以用程序的方法让机械设备按照预定的流程进行工作。原来这些工作需要耗费大量的人力资源,而现在只需要很少的人力就能完成,它能大幅度地降低人力的使用,同时,人力资源的精减也使管理得到更高的效率,达到企业结构优化、提高经济效益的目的。机械设备不仅向着智能化的方向发展,还向着机械人的方向发展。机器人的行动会更加的灵活,同时也会被赋予人类的一些简单的行为,机器人能提炼出人的思维流程,模拟人类数据分析的方法,它能使智能化向着更进一步的方向发展,比如说机器人拥有自我决策能力以及逻辑判断能力等,可以看到,未来机械设备将来逐渐摆脱人的控制而让这些智能机械人
操作。
第二,机电一体化技术还要兼顾环保的需求。随着经济的发展与科学的进步,人们已经意识到周围的环境正在变化,日趋减少的自然资源和正在恶化的生存环境是人们必须要去面对的问题,现在人们已经越来越意识到除了要保证科学的发展,同时也要兼顾环保的控制,因此机电一体化在设计过程中,也要注意到环保的理念,使机电一体化设备更能满足人们的需求。要求机电一体化拥有环保的性能,要求设计机电一体化设备时能对资源有效的利用,同时要尽可能做到对废旧的资源能进行再回收、再利用,要能实现使用最小的资源能得到最大的产出效果,机电一体化技术向着环保的方向发展既是企业节省成本的需要,也是社会的整体需求,机电一体化技术只有满足环保的需求才能适应未来经济发展的需求,设备才能持续性发展。
第三,网络化发展是机电一体化的趋势。网络技术的发展给人们的生产、生活方式带来巨大的改变,这种改变也对机电一体化带来巨大的影响,比如在机电一体化设备的生产上,人们可以通过网络技术的数据采集与分析,了解到社会对机电一体化设备的需求,生产厂家可以针对此市场需求开发;在机电一体化工艺技术的共享上,由于网络技术能将信息迅速传播,一旦机电一体化设备出现新的工艺、新的设计构思,很快就能被相关人员了解,人们可以通过网络的方式共同探讨;在机电一体化设备的使用上,由于网络技术的迅速发展,未来远程对机电一体化设备进行操
4 结语
总而言之,机电一体化技术的发展过程就是不同学科之间相互融合、相互交叉的过程,它是多种先进的科学技术共同融合的成果,是社会生产力发展到一定阶段的必然产物。机电一体化的发展能大力推动社会的进步与经济的进步,它是人们的需求也是社会的需求,可以预测,随着科学技术的发展,机电一体化技术将极快的发展而且会广泛的应用,它能给社会带来更加深重的影响。
1 机电一体化的基本涵义
机电一体化技术是现今比较先进的科学技术, 应用范围也很广泛,通过对机械设备的运用实现自动处理技术,它将机械技术和计算机网络技术有机的结合,整合了机械设备,并使其呈现智能化的状态。机电一体化技术即包括技术也产品,其发展要统筹考虑这两个方面的因素,二者缺一不可,没有脱离技术的产品,也没有脱离产品的技术,这就要求进行机电一体化技术的研究中,要将先进的技术应用到生产的产品中去,保障产品质量的同时提高生产力,减少人力。
2 机电一体化的发展概况
自20 世纪60 年代以来,人们在不断的提高对机电一体化的技术的完善和创新,随着世界经济和科技的进步,计算机技术、控制技术、通信技术的发展, 也在一定程度上促进了机电一体化的完善和应用,机电一体化技术发展的巅峰便是在20 世纪80 年代末,各国纷纷对机电一体化技术了和产品给予了很大的支持,取得了一定的成果,到了20 世纪90 年代,随着光学、通信技术以及人工智能技术的发展,机电技术额将其融入其中,机电技术也越来越智能化和精密化,成为了有着自身体系的完整的科学。但是我国的机电一体化技术起步晚,郁郁多发达国家相比还存在很大的差距,但是随着国家重视程度的不断增加,很多高校已经开设了相关的学科,同时由于很多相关研究所的设立,机电一体化技术在我国的发展已经取得了一定的成就。
3 机电一体化的发展趋势
3.1 高智能化
随着人工智能技术的发展和在机电一体化技术中的应用,高智能已�
3.2 区域模块化
区域模块化也是机电一体化发展的重要趋势之一,针对使机电一体化产品的各个单元实现区域模块化管理是一项比较复杂、涉及面广的工程,例如,在进行智能减速、智能变速等相关功能研制的过程中,要充分的实现集图形、图像识别、视觉效果等其他附属的功能的控制单元等模块化,这样可以更加标准、准确的衡量相应的控制单元以及动力单元,进一步的提高各个单元的性能,也可以使机电一体化产品相应的功能之间的联系更加紧密, 使一个区域模块更加有效的运行,只有这样才能方便人们对机电一体化产品的应用,提高机电一体化产品的利用程度、可装配性、可维修性等,经过研究和推理,可以得出机电一体化模块是未来机电一体化产品的主要方向,随着未来技术发展的不断深入,机电一体化产品实现模块化的步伐也在不断的加深。
3.3 环保绿色化
机电一体化技术的发展给人们的生产和生活中带来了巨大的变化,丰富了人们的的物质生活,同时也给人们的`生活环境带来了负面影响,资源的过度开发利用,加重了生态环境的负担,近些年来,越来越多的国家和组织逐渐重视到环境保护的重要性,人们环保意识的增强,要求机电一体化产品在设计、制造、使用和销毁的过程中要减少对环境的污染, 因此机电产品的环保绿色化是未来发展的一大亮点,人们环境保护意识的提高,造成了一些对环境有危害且危害较大的产品失去市场价值,设计和生产绿色环保的机电一体化产品具有很广阔的发展前景,
3.4 网络化
计算机网络技术近些年来的发展势头更加迅猛,这也促进了机电一体化系统的进一步的发展,计算机网络技术的兴起及发展,给人们的生产、生活带来了巨大的变革,机电一体化技术的发展也受到了计算机技术的影响,机电一体化设备通过对计算机网络技术的应用可以有效的实现远程自动化控制。计算机网络技术的应用和改革开放的不断深入,使国际上先进的机电一体化产品不断涌入我国,这也为我国进行深入的研究提供了便利条件, 促进了国内机电一体化技术的发展,机电技术发展和计算机技术的发展相辅相成,因此计算机技术的不断进步也有利于存进计算机网络技术的发展,目前,利用计算机网络技术可以实促进了机电一体化技术产品更加快捷的推向市场,和生产商之间的技术交流,计算机网络技术势必会推动机电一体化技术的发展,也会继续为人们提供更多、更优质的服务。
3.5 微型精密化
机电一体化技术向微型精密化的方向发展的主要是纳米技术的不断深入发展,机电一体化的微型精密化产品体积小、携带方便、耗能低等, 这些优点使得机电一体化产品的微型精密化技术不断进步,应用范围也逐渐扩大,因此,机电一体化微型精密化技术具有比较广阔的发展前景和强大动力,但是想要实现机电一体化微型精密化需要精密的加工工艺以及先进的设备作为强大的后盾,因此需要相关的研究人员不断努力,不断提高我国先进的技术发展。
4 总结
机电一体化技术的是多种学科相互影响,相互作用的结果,机电一体化技术有其自身无法替代的优势, 机电一体化产品与其他产品相比也与其他产品有很大的区别, 机电一体化技术的发展和进步可以促进生产力的进步,促进经济的发展,机电一体化技术的发展状况是衡量社会进步发展的准绳,可以有效的提高人们的生活和生存环境。
摘要:随着经济的发展,机电一体化技术也得到了快速发展,而机电一体化在工程机械中的应用与发展也促进了工程机械的不断进步。本文主要对机电一体化技术以及其在工程机械中的应用与发展进行了分析研究。
关键词:工程机械机电一体化技术应用发展
引言
随着科学技术以及新兴科技突飞猛进的发展,极大地促进了学科之间的相互渗透、融合,同时也促进了工程建设领域的革新与创新。目前,机电一体化已� 尤其是科学技术的发展,在很大程度上促进了机电一体化的进步与创新,并且在工程机械中得到了很好的应用。积极地采用机电一体化,将机械、电子技术和液压技术进行了有效的结合,大大地提高了机械的多种功能,比如说,动力性能提升,燃油的经济效益提高,安全性和可靠性大增,操作的精准度和舒适度都大幅度提高,机械的使用寿命也随之延长。所以,研究工程机械机电一体化的应用与发展有着重大意义。
一、机电一体化技术的概述
机电一体化就是综合地运用机械、计算机、微电子、电力电子、光学、接口等技术,对各个功能进行合理的配置,从而实现了高质量、多功能、低能耗的价值和功能。机电一体化也称之为机械电子学,属于一门新兴的边缘综合科学,机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、控制技术和
精密机械技术有机结合,并综合应用到实际中去的综合技术。主要是通过微电子技术的应用,把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面,在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。而随着科学技术的发展,机电一体化技术也得到了快速发展,并且处于不断创新与进步之中。机电一体化技术逐渐走向了高智能化、微型化、网络化、个性化和绿色化的趋势。而机电一体化技术在工程机械中的应用,能够使得各种性能方面都得以明显改善,比如操作舒适性能够得以有效提高;机械能耗能有效大幅度降低,明显提高机械功效。可靠性不断提高;不断提高相应的作业精度和作业效率。
二、工程机械机电一体化技术的应用
机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值,尤其是在工程机械中的应用更具广泛性和有效性,机电一体化技术在工程机械中的应用主要表现在以下几个方面:
1、机电一体化技术的在工程机械提高生产效率、节能降耗方面的应用
在传统的工程机械中,能量的充分利用率和使用率比较低。比如说,液压挖掘机其燃料的充分利用率仅仅占了30%,剩下的70%左右的能量都被浪费了。在能源资源高度紧张的今天,迫使机械工程的发展必须向着“节能降耗”的方向发展。比如说,小松公司生产的挖掘机能够很好地达到节能降耗的目的,大约可以节省23%的燃料,最主要的原因就是新型的控制节能器的采用。日立公司生产的挖掘机,采用了“卡特电子效率”节能控制体系,通过对泵以及发动机的综合、全面控制,大大提高了利用率,其能量利用率能够达到98%左右,生产率也相应地得到了大幅度的提升。所以说工程机械中电子节能控制器的运用,大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率,一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单,对机械的磨损也相对减少,从而提高了工作的效率。
2、在自动化以及半自动化的作业全过程中的应用
工程机械全面地实现作业自动化以及半自动化水平,可以有效地降低操作人员的劳动强度,有效地提高生产效率,大大减少 影响。比如说,三菱公司设计生产的挖掘机,有控制挖掘机轨迹系统的功能,相关的操作人员在控制板上将铲斗的运动形状和运动轨迹设定好之后,相应的微机操作系统就会根据不同角度的传感器发出的信号,对动臂、铲刀和斗杆的运动进行自动的控制,从而实现多种特定断面沟槽、开口和斜坡的精准挖掘,有效地实现了挖掘操作的自动化水平。
3、在控制柴油机上的应用
要想进一步深入发展柴油机技术,应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天,采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗,还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化,这样的条件下,电子控制自动变速,还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现,能够使得在各种变工况下的柴油机,在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时,能够实现净化排气、节约能源、提高效率。
4、机械操作的自动化能够降低劳动强度
在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化,这样大大降低了劳动强度,提高了工作效率,并且大大减少
5、在工程作业精确度方面的应用
在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化,对称量系统实现微机控制,使得称量更加精确。自动找平装置的应用,大大提高了混凝土沥青摊铺机的工作效率和施工质量。自动供料系统(超声波技术)的应用,完美地完成了混凝土沥青摊铺机对于供料的自动调节,全面提升了摊铺的效果和质量。与此同时,铲运机铲斗刀、平地机刮刀以及推土机铲刀的电子化操作控制,减少了误差,提高了工作效率,同时还节约了人力,降低了施工人员的工作强度,高效、快捷,符合现代工程施工的要求。
6、电子监控、故障自诊以及自动报警
电子监控、故障自诊以及自动报警,也就是说对于工程机械的工作装置,传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控,一旦在运行的过程中发生异常情况,就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用,大大地改善了操作人员的现实工作条件,全面提高了机械设备的工作效率。与此同时,简化了机械设备检查和维护的工作,相应地减少了维修费用,大大降低了维修停机的时间,对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。
三、工程机械机电一体化技术的发展
1、传感技术的融合
目前,传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛,比如,发动机可以通过机油压
力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制;沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点,还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天,精度要求越来越高,可靠性和稳定性也能不断提高,越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展,所以,未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。
2、工程机械机电一体化趋于计算机与信息处理技术的应用
计算机是实现信息处理的主体,信息处理技术包括范围应用比较广,主要包括
信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步,应该大力发展计算机应用及信息处理技术。
3、电子控制理论的指导性增强
工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术,通过其应用和推广,在相关控制理论指导下,能够满足系统智能化设计的要求,完成相关的设计后的系统仿真等等。
结束语
综上所述,机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势,也是振兴和发展机械工业的必经之路。随着科学技术的不断发展,工程机械机电一体化还会有着更多的创新与发展,未来工程机械机电一体化技术的应用将会融合机、电、光以及磁的综合性能,更好地促进工程机械的发展。
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1.控制系统的总体方案
(1)系统控制分为三部分:锅炉运行、保护控制和公共设备控制(包括:出渣机、补水泵控制、软水控制)。
(2)锅炉控制系统能实现自动控制和手动操作两种控制方式。自动与手动控制为独立双线制,可互相切换。锅炉的自动控制按照预先编制的控制程序进行控制,并可在锅炉房集中控制室通过鼠标、键盘进行控制。手动控制由设在开关柜和集中控制室操作台上的按钮进行操作。
(3)系统自动控制部分采用集中控制方式,锅炉鼓风、引风、水泵、炉排采用智能控制,各自相互独立,运行协调。
2.控制系统的具体技术要求
2.1给水系统
(1)锅炉的给水为一台水泵对应一台锅炉的供水方式,水位根据设定要求自动调节,实现恒液位供水。
(2)锅炉水位实时监测、监控。
2.2锅炉炉排给煤
炉排根据压力、流量、炉膛温度的变化以及风煤比的设定,实现给煤量和鼓风量的自动控制。
2.3鼓、引风系统
(1)安装微压差变送器检测炉膛负压,并以此控制引风量,保证炉膛负压相对稳定。
(2)鼓、引风系统与给水实现联锁控制。
2.4排渣控制
排渣控制与锅炉运行状态连锁,可实现自动(手动)开停。
2.5锅炉安全联锁保护
锅炉安全联锁保护主要考虑三个因素:
(1)汽包水位的安全保护:锅炉汽包水位过低,应停鼓风机、引风机、炉排,并声、光报警。锅炉汽包水位过高发出声、光报警。
(2)超压:应停鼓风机、引风机、给煤机,并声、光报警。
(3)鼓风机、引风机、炉排电动机的联锁保护:鼓风机、引风机、炉排电动机出现任何电气故障,均应联锁停止工作。
3.单台锅炉参数检测点设置
(1)压力:共设计3个压力检测点,分别是:
①压力;
②炉膛负压;
③给水压力。
(2)液位:汽包水位连续测量(电极信号和电感信号两种参数)。
(3)电流:显示共3点:
①引风机电流;
②鼓风机电流;
③水泵电流。
(4)温度:
①炉膛温度;
②排烟温度;
③省煤器出口水温;
④省煤器出口烟温。
(5)流量:对每台锅炉的流量检测。
4.公共部分参数检测点设置
(1)软水池液位检测、炉膛负压、压力、给水压力、汽包液位(两种显示)、炉排转速、流量、炉膛温度、排烟温度、鼓风机电流、引风机电流、水泵电流等信号在仪表盘上可以直观地显示出来。
(2)炉膛负压、压力、给水压力、汽包液位、蒸汽流量、炉膛温度、排烟温度、省煤器出口水温、省煤器出口烟温、引风频率、鼓风频率、炉排转速、水泵频率、软水池液位,也在计算机显示屏显示出测量数据。
5.具体控制方案
5.1锅炉机电一体化燃烧控制系统
锅炉机电一体化燃烧控制系统首先需要进行引风,调节其风量以及炉排对煤的需求量,一般都是借助调节变频技术、自动调节仪表和PID的运算公式来进行,以使锅炉的气压值保持在标准的值区间也就是-20~-40Pa之间。此外,可还需要借助压力的作用,调节锅炉的'燃烧系统,尽可能的降低鼓风量,进而实现刁姐锅炉燃烧状态的目标。但是因为控制系统的制作基于自动化理念,因此锅炉燃烧和煤量的控制都是借助压力和锅炉膛的负压值来调控的,这并不需人的干预,工人唯一需要做的事情就是查看煤的质量,并作出判断制定炉排转动的速度以及炉膛的压力值,这样锅炉就会自动的进入锅炉燃烧的最好的状态,已达到锅炉燃烧控制系统创建的目的。
5.2汽包水位控制
采用最新PID模糊控制理论,并借助自动基于恒频控制系统技术开发新产品它接受锅炉电平信号,并将该信号被转换为一个标准的PID运算和延迟补偿器,产生一个新的信号,以控制泵的运转频率,实时调节泵的转速。当鼓电平低于一定的水平时,PID调节器将自动调节迅速增长的水泵,相反当级别高于一定水平的高度时,PID控制器将自动降低速度泵,以减少水量,达到水的恒定水平。
当变频器发生故障时,系统使用两个频率控制模式,这样可以立即切换到原来的操作模式频率,以保证锅炉的正常运行。
5.3水池液位控制
检测池水的具体水位,制定集水池的水位低于水的最低水平,或者高于最高水平时,发出警报,并保持软水池水位在一定的标准范围内。
6.上位控制系统
(1)锅炉机电一体化上位控制系统具有良好的人机接口,包括总体状况的显示,分组的显示,参数的显示,电动屏幕,屏幕故障报警,报告显示,参数设定画面。
(2)收集并实时监测的实际参数锅炉运行的系统,该系统将出现的相关页面上。
(3)按照预定的程序监控数据,并在设定好的系统的基础上,调节锅炉设备的操作。
(4)锅炉机电一体化上位控制系统提供了相应的处理算法,基于测得的运行参数,可以自动生成和打印报告。
(5)使用TCP/IP协议的远程监控计算机通信,集成访问控制端口的信息平台,可以与控制室联网,锅炉房操作将被实时传送到控制中心。
(6)设置权限系统注册表,实施严格区分操作员的职责。尤其是运用固定的口令区分系统的操作人员和工程师。
接线员:只能用刚刚设置好的屏幕,功能和外观,无权更改设置并退出,这样可以并最大限度地降低系统的权利。
工程师:可以对被配置,参数设置,退出系统设置。由于RTC的工程师们改变了一些控制结构,更改会立即生效,并且可以存储在控制器联机。
7.锅炉机电一体化节能控制系统的优点
(1)具有友好的界面,保护功能。由于使用电脑控制,通过电脑屏幕操作者可以及时了解锅炉燃烧工况,鼓风量,炉压,水位,实时的风速以及其它参数,水在极高或极低水平的超压声光时报警,也可以运行联锁鼓。
(2)减轻操作者劳动强度,还可以稳定压力。
(3)电动机的起动电流,起动转矩大,具有良好的柔软启动性能,从0到额定100实现无级转速范围。
(4)由于水供给的恒定电平的结果,提高了锅炉操作的效率和可靠性以及使用频率。
(5)系统设计和变频调速两种方式,采用DCS频率控制方式,在系统出现故障时可以立即切换工作模式。
(6)节能效果非常棒。经过专门的测试系统,锅炉机电一体化节能控制系统最大能节电20%,节煤约5%,效果非常好。
一、机电一体化概念
机电一体化概念是由日本机械振兴协会第一次提出来的:机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。1996年,美国IEEE/ASME给出了一个较为全面的定义:“对机电一体化初步定义为‘在工业产品和过程的设计和制造中,机械工程和电子与智能计算机控制的协同集成’,包括11个方面:成型和设计;系统集成;执行器和传感器;智能控制;机器人;制造;运动控制;振动和噪声控制;微器件和光电子系统;其他应用。”机电一体化概念主要包括机电一体化技术和机电一体化产品两方面。
二、机电一体化
(一)机电一体化的发展历程
从第一次提出机电一体化概念到现在,机电一体化技术发展经历了三个阶段:20世纪60年代前的第一阶段为“萌芽阶段”,20世纪70年代到80年代的第二阶段为“蓬勃发展阶段”,20世纪90年代后期的第三阶段为“智能化阶段”。随着机械技术、计算机技术、控制技术和通信技术的发展,机电一体化技术的产品得到了各国的关注和支持,并出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。目前,学界对机电一体化的学科体系和法阵趋势都进行了深入研究;同时,人工智能技术、神经网络及光纤技术等领域发展取得巨大进步,促使机电一体化进一步形成完整的科学体系。
(二)机电一体化的应用领域
1.计算机数控机床。计算机数控机床(comC)是一种由计算机或专用电子计算装置控制的高效自动化机床。数控机床发展至今,经历了从电子管数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控到微型计算机数控等5代演变。工业发达国家,数控机床占机床总数的30%-40%。近十年来,我国普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密加工中心则从3-5μm提高到1-1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
2.汽车的机电一体化。汽车的机电一体化是以微机为中心,通过自动控制来改善汽车性能,增加汽车的功能,实现汽车降低油耗,降低排气污染,提高汽车行驶的安全性、可靠性、操作方便和舒适性。近几十年来,在机电一体化技术飞速发展的背景下,汽车机电一体化的研究和发展都有了质的飞越。
3.工业机器人。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人有以下几个显著特点:可编程、拟人化、通用性等。工业机器技术是机电一体化技术的典型应用。工业机器人越来越广泛地应用在食品工业、自动化生产等民用及工业生产领域。
4.计算机集成制造系统。计算机集成制造系统(CIMS)是在信息技术自动化技术与制造的基础上,通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机集合起来,形成适用于多品种、小批量生产、实现整体效益的集成化和智能化制造系统。
(三)机电一体化的发展趋势
纵观机电一体化的发展历程、发展现状,结合目前国内外高新技术的发展现状和发展趋势,机电一体化技术和机电一体化产品的发展趋势主要体现在以下几方面。
1.微型化。微型机电一体化系统是在机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物,是机电一体化一个新的发展方向。微型机电一体化产品具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,在生物医疗、军事等方面有显著的优越性,是机电一体化将来发展的关键技术之一。
2.智能化。21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向就是智能化,人工智能在机电一体化建设的研究中得到越来越多的重视,其重要应用体现在机器人和数控机床的智能化方面。
3.绿色化。随着工业的发展,现有资源的减少,以及近年来回归自然理念的产生,绿色化是机电一体化发展的必然趋势。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染环境,报废后能回收利用。
三、关于机电一体化的课堂教学改进
《机电一体化系统设计》是一门综合性和应用性都很强的课程,也是机械设计制造及自动化专业的一本专业必修课程之一。该课程的基本任务是让学生了解机电一体化的概念,应用、发展趋势,掌握机电一体化系统设计理论、方法和相关的关键技术,了解机电一体化产品设计、开发流程。作为一门综合学科,其先修课程包括《机械设计》《机械原理》《机械工程控制基础》《机械工程测试技术》《电动技术》和《电子技术》等。
(一)机电一体化系统设计课堂教学现状
1.课堂理论教学内容重复。基于《机电一体化系统设计》课程综合性、应用性强的特点,其主要内容在前期的先修课程中都有专门课程讲授,比如,机械本体机械技术的相关知识在《机械设计》和《机械原理》等课程种有专门学习;《机械工程测试技术》中有专门学习检测传感技术的'相关内容,包括各类传感器的工作原理、工作特性及传感器的应用等知识;《机械工程控制基础》有关于控制理论与控制器设计的相关内容。而在《机电一体化系统设计》课程中,这些内容的回顾和重复,虽然是对前期的回顾和重复,但对大四学生的务实性而言,这些知识的学习对他们并没有多少吸引力,课堂教学效果不理想。
2.重理论轻实践的课堂教学方法。目前,《机电一体化系统设计》的教学还是以教师的课堂授课为主,整个学习流程为:机电一体化设计的关键技术的理论学习→结合几个常用实例讲解其具体应用(三相异步电动机、机械手应用等实例)→结合机电一体化产品的设计流程讲解具体设计案例。最后以考试的方式来考核整个学习效果。从上述介绍的课程学习流程看,整个学习过程中涉及学生动手的环节很少,而且应用案例分析和设计案例讲解都是以课堂教学为主,这就会造成学生对案例分析和讲解的理解认知比较抽象,不够具体化。综上所述,我们可以得出结论:《机电一体化系统设计》课程设计的初衷是在于让学生能够综合所学相关专业知识,综合运用,具有一定的分析、设计产品的能力,为学生后期的毕业设计甚至是工作奠定基础,建立一定的设计思路和培养其动手能力。但从整个现状分析看,教学效果不尽人意。
(二)机电一体化系统设计课堂教学改进
1.理论教学内容的改进。调整理论教学在整个教学过程中的比例,协调好各部分理论知识与前期先修课程之间的关系。一方面,可以适当减少与前期先修课程设计理论知识重复的部分,让学生保持对知识的求知欲;另一方面,加大相关技术前沿知识和发展现状及发展趋势的比重,让学生对学科发展的前瞻性有一个感性认识,争取做到课本知识与现有技术和现状良好衔接,尽量避免出现理论知识与实际脱节,做到与时俱进。
2.课程设计环节的改进。课程设计环节方面,可以在单纯理论教学的基础上加入实践教学环节。对于课程实践教学与动手能力的培养,不要仅限于几个课时的实验课,而是真正让学生做到将理论知识学以致用,在实践过程中对所学理论知识有更深刻的理解,甚至提出自己的设计思路和见解。3.教学方法的改进。教学方法的改进主要体现在理论知识和实践环节两方面。理论教学方面,可以不拘泥于PPT和单纯课本知识的讲解。可以利用现有的比赛项目或科研项目,让学生理论联系实际,真正做到在实际中感受知识的应用。比如,北京工业大学在20xx年时,利用机电一体化综合教学培训系统,将该培训系统应用到本科生机电一体化课程设计中,这极大地提高了学生的工程实践能力、动手能力和学生创新意识以及团队合作精神的培养。北京航空航天大学提出了一体化项目教学的概念,通过实施一个完整的项目工作来进行教学活动,让学生学以致用。
四、结语
本文结合机电一体化的发展现状,提出现阶段《机电一体化系统设计》课程教学现状,并针对目前存在的不足,就理论教学内容、课程设计环节和教学方法三方面提出改进方法。
作者:李敏 张巍 单位:武昌工学院机械工程学院
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一、苏州高企发展的现状与特点
20xx年,苏州市光电一体化技术领域内共有高企790家,其中规模以上(营业收入>20xx万)的高企565家,占比达71.5%;领域内全部高企营业收入合计1240亿元,营业利润126.5亿元,净利润113.8亿元;领域内高企全部科技项目内部投入合计65.75亿元,拥有有效专利数25456件、发明专利4583件。苏州市光电一体化技术领域的高新技术产业和企业发展呈现出以下特点:区域集聚明显;技术领域突出;企业数量快速增长;技术能力不断提升;整体市场萎缩,企业亏损面扩大。(一)区域集聚明显。20xx年在苏州各县区的先进制造业高企的分布中,工业园区和昆山占比分别约21%、19%,是第一梯队;张家港、高新区、常熟占比分别为12%、11%、10%,是第二梯队;吴中区、吴江区、相城区占比在5%~8%之间,是第三梯队。(二)技术领域突出。20xx年,在苏州各县区的先进制造业(高企数量790家,营业收入1240亿元)的7个细分的技术领域中,以“先进制造技术设备”和“机电一体化机械设备”这2个技术领域为主,企业数量为367家和215家,比达到46.5%、27.2%,占高企总数量的73.7%;营业收入分别是671.4亿和336.5亿元,占比分别达到54.1%,27.1%,占营业收入总数的81.3%。(三)企业数量快速增长。高企数量的快速增长说明大量的传统企业通过转型升级改造成高新技术企业。20xx~20xx年期间内,苏州在光机电一体化领域内高企数量为608、684、790家,累计增182家高新技术企业,增长率达30%,其中规模以上高企数量分别为486、533、565家,增长率为16%。(四)技术能力不断提升。专利是企业在市场竞争中的护城河,也是企业自主创新能力的核心指标。企业拥有的授权专利数量,特别是授权的'发明专利数量,可以充分体现出企业的技术创新能力。20xx~20xx年,苏州在光机电一体化领域内的高企拥有的有效授权专利数量分别为1.45万件、2万件、2.55万件,提升了76%,有效授权发明专利分别为2540件、3510件、4583件,也提升了76%。(五)整体市场萎缩,企业亏损面扩大。20xx年领域内全部高企的营收收入合计1240亿元,较20xx年的1589亿元下降了22%,这说明整个产业市场相对是在萎缩的。高企数量和专利数量的大幅提升与本行业高企的总营业收入的下降呈现出明显的背离态势,表明市场竞争更加剧烈。20xx~20xx年期间,光电一体化领域内高新技术企业亏损面扩大。3年期间,规模以下企业亏损率分别是38%、44%、53%,亏损率大幅提升。规模以上企业亏损率分别是9%、10%、12%,亏损率变化不大,基本走平。这表明企业规模越小,亏损率越高。
二、规模与技术对企业的意义
从营业利润率和净利润率来看,规模以下企业随着20xx年的市场萎缩,率先遭受经营上的困境,走向大幅亏损。与此相反,规模以上企业在3大利润率上表现很平稳,基本未受到太大的冲击。这说明企业规模的大小在抵御市场风险的能力上是非常重要的因素。在营业利润率方面,规模以上企业3年的数值分别是10.12%、11.27%、10.62%,基本保持不变;规模以下企业3年的数值是-6.3%、-5.78%、-14%,20xx年营业利润率遭遇了比较明显滑坡。在净利润率方面,规模以上企业3年的数值分别是9.25%、10.77%、9.75%,基本保持不变;规模以下企业3年的数值是-6.6%、-4.77%、-8.75%,20xx年净利润率也同样呈现出明显下滑的态势。从企业的技术能力上看,20xx~20xx这3年期间,强技术企业的产品毛利率分别为28.35%、28.81%、27.3%;弱技术企业的产品毛利率分别是22.69%、24.24%、24%,强技术企业的产品毛利率明显高于弱技术企业,这说明企业专利的技术“护城河”可以为企业产品的定价权提供有效的保障。出乎意料,无论是在20xx、20xx年,还是市场萎缩的20xx年,强技术企业在有效发明专利数量弱于技术企业的情况下,在毛利率有明显优势的条件下,强、弱技术企业3年平均营业利润率为10.11%、10.58%,3年平均净利润率为9.66%、9.74%,强技术企业盈利能力反而略处下风,这种现象表明行业内的强技术企业的运营成本相对高。
三、推进光机电一体化高新技术企业发展的对策与建议
(一)政府应该支持、引导企业通过兼并、重组等方式做大规模。企业规模的扩大不仅可以增强抵御市场风险的能力,降低企业亏损率,同时对稳定行业就业形势,提升行业信心有着不可替代的作用。(二)企业在提升技术开发能力的同时,更要注重降低运营成本。企业技术能力的提升意味着产品毛利率的增加,与此同时企业做大规模,通过规模效应摊薄运营成本,提升企业的营业利润率和净利润率,保持企业的发展后劲。从短期来看,引导企业做大规模是抵御市场不利因素的首选方案;在鼓励企业增强技术能力,提升产品毛利的同时,应注重降低运营成本,更好地发挥出高技术的竞争优势。(三)进一步提升苏州的区域产业创新生态系统。苏州的区域创新要素之间还没有建立起充分的有机联系、创新生态系统的融合效应尚未充分开发,企业创新活动大多为独立开展,没有呈现出规模集聚效应。苏州的产业呈现出相当的集聚规模,要通过构建创新分工与协作网络、完善制度安排,让要素流动起来,通过创新生态系统的正式或非正式的合作与交流,实现产业提升的良性循环。
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机电一体化技术融合了自动控制技术、软件编程技术、计算机技术、机械技术、微电子技术等先进技术,将其应用于煤矿行业,能够在很大程度上促进煤矿行业的发展。
1机电一体化技术概述
二十世纪70年代,我国产生了机电一体化技术,它主要综合了计算机技术、微电子技术、信号变换技术以及自动控制技术,融合了能量流与信息流、机械与电子技术,具有高精度、高功能、高精度以及高质量等特点,而且在实际工作中,能源消耗较低,因此被广泛应用实际工作中。随着我国科学技术的不断发展,我国机电一体化技术也在不断提高,特别在煤矿生产中,机电一体化技术能够减轻工作人员的劳动强度,提高生产速度,改善煤矿生产的工作环境,同时还能降低能源消耗,保证煤矿生产的安全性,因此机电一体化在煤矿生产中具有重要作用。
2机电一体化技术在煤矿生产中的应用
2.1在采煤机中的应用分析
机电一体化在采煤机的应用过程中具有非常多的优点,主要表现在以下几个方面:①具有良好的牵引力,在实际工作中通常用电来牵引采煤机,在前进时电牵引采煤机可以提供一定的牵引力,在下滑时,也可以进行发电制动;②适用于大倾角煤层中,为了防止机器下滑,可以在牵引电动机的轴端安装停机,不需要安装其他的防滑装置,而且还能增加机器的使用寿命;③机器的动态性较好,反应灵敏,而且结构简单轻便,其转换的效率能够达到99%,另外机电一体化与液压牵引装置相比,虽然会磨损整流子和电刷,但是不会磨损到其他元件,大大减小维修量,增加机器的使用寿命。
2.2在提升机的应用分析
在煤矿生产过程中,全数字化直流式提升机正在不断提升自动化水平与一体化水平,特别是内装式提升机,还简化了机械的结构构成,将滚筒和高驱动融合在一起,体现出计算机技术、电力技术以及自动控制机三者的综合。在实际工作中,全数字化提升机具有高度的可靠性,硬件设施也比较简单,而且兼容性较好,我国成功研制的全数字化提升机,完全具有自主知识产权,核心部分就是双CPU系统,操纵比较简单,获取信息也比较可靠。
2.3在带式输送机的应用分析
带式输送机是我国煤矿生产井下输送系统的重要组成部分,具有运行可靠、输送量大、效率高以及自动化等特点,并且带式输送机还可以实现长距离连续输送。因此,机电一体化技术在带式输送机的应用应是我们研究的重点,在实际工作中,为了实现金属矿石或煤炭的长距离运输,设置专门的驱动装置,这种启动装置通常用机电液一体化CST可控软件来控制,并利用一台或几台CST的驱动机来带动一条皮带运输机。虽然,带式输送机中具有很多优点,但是也有一些问题需要解决,如动态分析、启动延迟以及线监控技术等问题,同时由于我国带式传输机是三点驱动,因此在一定程度上限制了输送机的运量和单机长度。
2.4其他煤矿机电一体化设备的应用
目前,液压支架正在逐步实现电液控制,计算机技术以及液压控制技术在液压支架中的应用越来越广泛,煤矿机电系统中开始使用双向的定压邻架和自动移架,有效减少了顶板和支架受到的冲击负荷。
另外在煤矿行业的生产作业中,对供电的要求较高,需要电能来满足大功率机械设备的持续运转,因此应该尽可能使用节能型产品,例如在高压开关柜中采用真空开关,此类开关具有维护量小、寿命长等特点。再如,对于高低开关柜,可以采用微机保护,通过现代化网络技术,对设备实施远程遥控、遥信、遥测、遥调。
3机电一体化技术在煤矿生产中的发展趋势
笔者认为,在未来的发展过程中,煤矿机电一体化技术还会不断进步,世界各国都将大力研究机器人技术,机器人技术在煤矿机电一体化中的运用,将会降低煤矿开采所需要的人力,同时能够避免工作人处于危险作业环境中,还可以大大提高工作效率。
另一方面,随着社会发展水平的持续提高,人们生产、生活中对能源的需求量还会大幅提升,尽管世界很多国家都在积极研发新型绿色能源,但是在很长时间内,煤炭能源仍然会是无可取代的资源,在这种情况下,煤矿开采的力度的也会呈现增加趋势,随着开采力度的加大,煤炭资源的数量将会持续减少,想要获取煤炭资源,未来将会主要依靠于深矿井开采,由此可见,未来深矿井开采活动将会越来越多,对此必须要认识到,深矿井开采的难度很高,开采活动需要面对地温高、瓦斯含量高、地压大等问题,在作业过程中很容易发生安全事故,因此在未来的煤矿开采作业中,机器人技术的应用前景十分广阔,目前我国在机器人技术以及相关技术方面,与发达国家相比还存在差距,在以后的发展中,我国还要加大研发力度。
除此之外,通信功能在煤矿开采工作中具有重要作用,因此在未来,煤矿开采设备的'通信功能将
煤矿开采是高危险行业,即使以后采用了机器人技术以及自动化技术,由于先进设备的使用,开采作业的成本投入很大,因此一旦发生事故,仍然会造成巨大的财产损失,同时会导致能源浪费。由此可见,对矿井健康工况的检测显得格外重要,以后我们应该充分运用微机处理器等技术,对矿井健康工况进行检测,及时发现可能引发安全事故的因素,避免事故的发生。
4总结
煤炭资源在人们生活、生产中具有重要作用,很多领域都离不开煤炭资源的支持,由此可见,煤矿行业在社会发展中的地位十分重要。在煤矿行业的生产活动中,开采工艺对生产效率、生产安全、生产效益都具有关键性的影响,煤矿行业想要与时俱进,就必须要运用现代化先进技术,就目前来看,机电一体化技术在煤矿行业中的应用日益广泛,大大促进了煤矿行业的进步。
摘要:为了应对工程教育认证的需要,从工程实际需求出发,分析和讨论机电一体化系统设计教学现状和存在的问题,围绕课堂教学内容、实验、考核和教学方法进行教学改革探究。
关键词:工程教育;专业认证;机电一体化系统设计;教学改革
1前言
为了促进机械专业的跨越式发展和国际化进程,进一步提升机械设计制造及其自动化专业的教学质量、社会声誉和国际视野,促进本科毕业生的国际交流,为工程师执业资格认证奠定基础[1],从20xx年下半年开始,贵州大学机械工程学院机械制造及其自动化专业开始着手准备进行工程教育认证,于20xx年顺利通过该认证。在以“认证”为目标,不断促进教学改革的过程中,全院教师始终坚持以能力为导向,重在加强学生的培养质量和利用学科知识分析解决工程实际问题的能力[2];同时以学生为中心,以不断优化和改进的培养目标和毕业要求,建立、建设优质的课程体系和师资队伍,配备必要的教研设备。在“迎接认证”、不断改进的过程中发现一些专业课程存在的问题,以培养目标和毕业要求的工程性不强为代表,主要体现有教学内容缺乏实际工程拓展,课程教学方法有待拓宽,特别是工程实践能力的培养还需要进一步加强。机电一体化系统设计作为机械电子工程方向一门重要的专业课,亟待相关教学改革,以适应工程教育认证的要求。
2现状与问题基本现状
机电一体化系统设计是机械制造及其自动化专业机械电子工程方向的一门重要的专业课程,目的是培养学生对机电一体化系统的应用和设计能力,掌握机械系统元部件设计和微机控制系统及其接口设计方法,培养机电结合的专门人才。本课程的基本任务是使学生掌握对机电一体化系统的分析应用和设计基本方法。该课程涉及的机械传动部件、电机、微机接口技术和机电一体化设计思路等,可以说是对本专业前期所学专业课程进行融合、需要实践深入消化和提高认识的一个重要环节。并且贵州大学机械工程学院不仅是机械电子工程方向开设本课程,机械制造和农业机械化专业方向也开设了本课程,学生普遍反映教学枯燥,工程实践性不强,部分知识无法理解。为了使机电一体化系统设计课程与“工程教育认证”要求相适应,更好地帮助学生掌握本门课程知识内容和加强工程实践能力培养,达到学以致用的目的,需要对机电一体化系统设计课程的教学内容和方法进行改革研究。主要存在的问题贵州大学机械工程学院于21世纪初开始在机械电子工程专业方向的本科班开设机电一体化系统设计,随着十多年教学经验的积累,已形成一套较为完善的教学方案和体系。但是随着技术的不断革新,社会和工作岗位对学生要求的不断提升,越发觉得本课程的传统教学中存在一些问题,主要表现在以下几个方面。1)教学内容陈旧,过于侧重机械结构的讲解。通过工程教育认证评估,充分和企业沟通后,发现一些课程所教授的内容和技术已经在当下机电产品中被新技术所取代。另外,由于在教授本课程前有单片机原理、接口技术和机械控制工程等课程,在机电一体化系统设计的教学中都会以典型机电系统的传动结构为主,使“机”和“电”在教学过程中不能充分结合。2)实验教学设施不足,实验内容受到限制。本专业拥有的机电一体化教学设备较少,有的仅仅停留在十字工作台、单片机和传感器方面,对于机电系统的稳定性和优化部分的实验暂时空缺,这不利于学生提高感官认识。3)教学方法单一,缺乏与工程实际的联系。现有教学基本上是以课堂教学为主,辅以少量实验,大多采用讲授法通过多媒体教学平台进行授课,而且大多是纸上谈兵,课程教学与实验教学同工程实践联系甚少,与“工程教育认证”的要求存在差距。4)学生反映学习难度大,应用能力不强。在教学过程中,一些学生反映部分知识点难以理解,不清楚这些知识能“干什么”,能解决什么问题。另外,从考试反馈来看,学生对综合应用机电技术的能力还有待提高,特别是不能将一些来自工程实际的问题和书本知识结合起来分析。
3教学改革教学内容的改革
1)树立“机电结合”的系统教学思路。机电一体化的'目的是提高产品或系统的附加价值,实现多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源,并使产品结构向轻、薄、短、小化方向发展。因此,机电一体化的研究方法不能只是简单拼凑,应该从系统设计方案开始到各元部件选择到系统最终成形的全过程,都要贯彻系统设计的思想[3]。机电一体化系统设计课程的教学也是如此。在课程讲述过程中,如果只是根据教材的章节顺序进行讲解,会在学生脑海中形成一个个的知识孤岛。因此需要将整个课程用几个典型案例把所有章节贯穿起来,做到前后呼应。如在教学“机械结构”中的“机架和支撑稳定性”时,可以和“元部件特性分析”中的“静、动态特性分析”结合起来,在讲机械结构时就引入控制工程中的一些知识点。另外,教材的最后一章有很多案例,可以根据这些案例的特点,将其穿插进前面的章节讲解,在讲授每一部分内容时都结合案例,并将系统设计方法融于其中,不仅利于学生对知识的掌握,还可以举一反三、加深理解。2)选择性地介绍章节重点。要有选择性地介绍机电一体化各组成部分。对于机械系统部件,要重点讲解传动原理和典型结构,一些特殊的部件可以留给学生自学。对于执行元件和控制器由于在先修课程中有所学习,因此对其基础知识不做详细介绍,重点内容放在典型元件特性及其驱动和接口部分。这样既可以避免使学员因重复学习而失去兴趣,又可以有更多的时间放在牢固树立系统的观点,深入理解组成机电一体化系统的各构成要素之间的关系。3)以“看得见、摸得着”的机电产品为突破口。要更多地从教学团队科研真题和本地企业合作项目寻找典型案例,让更多的案例“看得见,摸得着”。一方面可以带领学生参观企业,另一方面要鼓励一些教师展示机电一体化方面的科研样机,让学生可以直接参与教师科研课题。同时要及时更新案例,给学生展示最新的技术和产品,了解机电一体化产品的前沿;还要充分给予成绩较好者学习空间,特别是对于一些比较复杂或精度要求高的运动定位控制和智能控制,可以让学生结合学过的自动控制理论知识设计运动控制算法,为研究生阶段的学习做准备。教学方法的改革教学方法是教学过程的核心,教师的教学方法一定程度上决定了教学质量和学生对知识的吸收情况。传统的教学方法是教师根据课程教学大纲的要求,在课堂上为学生讲解教学大纲上规定的教学内容,按部就班地向学生灌输知识,学生完全处于被动学习状态,教学效果大打折扣。为了有效提高学生积极性和学习主动性,可以将课堂讲授、讨论、开放性实验和实地参观结合起来,激发学生的学习兴趣、学习主动性和培养学生的创新意识和能力。例如:在介绍“滚珠丝杠”和“导轨副”时可以将实物拿到课堂上,先抛出问题并让学生进行拆装,再让学生分组讨论结构特点和问题,最后有针对性地讲解难点和强调重点内容;“单片机与接口技术”的讲授可以开设开放性实验,提供单片机平台,让学生自行设计开发单片机控制系统,并要求演示;在讲解“机电一体化系统的元、部件的特性分析”时可以开展上机实验,结合MATLAB软件仿真模块,让学生产生直观认识。课程实验的开设“工程教育认证”的核心就是要确保毕业生达到全球行业认可的机械工程从业人员基本要求。因此,为了让学生更好地掌握机电一体化系统设计相关基础理论和提高学生的创新意识与工程实践能力,提升毕业生的机械行业从业能力,需加强本课程的课程实验建设。首先,要整合现有校内实验资源。本课程综合性强,很多实验需要和其他课程实验结合起来,如与机械传动、微机原理和控制工程等课程。其次,要积极构建新实验平台。特别是机电一体化典型系统的实验平台方面,亟待购置新设备,开发新实验。最后,可以整合校外合作单位实验资源,开设一些与工程实践紧密结合的课程实验和基于仿真软件的系统稳定性分析实验。考核方式的改革本课程各章节具有一定独立性,涉及机械和电子技术各个方面。针对此特点,考核方法应该重在应用与综合,不应以识记为主,所以考试形式由原来闭卷改为开卷。这样可以减轻学生考试压力,把学习的重点放在知识的应用和解决实际问题的能力训练上。考核可以采用试卷(开卷)、实验、报告或者作品(机电一体化系统)等多种形式,加大实验环节和平时表现的成绩占比,解决了实际问题或提出了创新方法就可以获得高分。
4结束语
随着科技的发展,机电一体化系统设计课程所涉及的知识和技术发展尤为迅猛,而且所涉及的知识面非常广,因此要满足工程教育的认证要求,就必须从教学内容、教学方式、教学方法等方面都进行改革创新。在教学内容上强调以系统设计方法为主线,在教学方式中重视培养学生的学习兴趣,努力拓展课程实验,不拘泥于考核形式。这些变革将会更进一步激发学生的学习兴趣,最大限度地提高学生解决实际问题的能力,达到工程教育认证的要求。
参考文献
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当代高职学生的语文知识和语文能力都很欠缺,大多数学生的语文能力还停留在中学阶段,甚至开始退步,更多学生会在业余时间选择看一些八卦新闻、网络小说,很少阅读文学作品。尤其是工科类的专业生认为自己的任务就是学好专业的知识,语文对自己的专业提升和发展没有什么帮助,因此便忽略了对语文的学习。机电一体化作为工科专业,似乎也和语文沾不上任何关系,但是大学教育的目的并不只是为社会培养专业型的人才,还在于提高学生对自我的认识、对他人、对社会的责任、对知识的追求与探索,这才是一个综合型人才应该具备的品质。因此,在机电一体化专业开展高职语文课很有必要,那么如何开展高职语文与机电一体化专业结合的教学呢?笔者首先从高职语文教学现状分析与必要性出发,从三个方面做了简要探索。
一、高职语文教学现状分析和必要性
在高等院校的课程中,高职语文在高校和学生中得到的重视程度都不理想,高校更偏向于对学生专业技能的培养,而学生则普遍认为语文和自己的专业没有什么关系,学好专业知识、将来可以找份好工作才比较靠谱。因此,从认识上,大家对于语文的态度并不热情。当代高职生语文知识和语文能力的欠缺带来的结果是书面表达能力低、认知、情感、操作等能力弱。随着电子技术的不断发展,键盘打字正逐渐取代手写,相当多的学生都会提笔忘字,而且写字水平也在逐渐退步。除此之外,当代高职生的理想和信念正在缺失,很多学生沉迷于网络游戏、物质攀比、虚荣心不断膨胀,缺少吃苦耐劳、艰苦创业的精神力量。当代高职生还普遍缺乏人文情怀、人文精神和正确的审美意识,导致精神世界比较空虚,人格缺乏魅力。当代社会需要的是博学多识、有思想、有内涵、有品德的专业型高素质人才,要实现这一目的,就必须注重对学生人文素养的培养。
二、高职语文与机电一体化专业有效结合的方法
1.端正学生的学习态度,培养学生学习语文的兴趣
首先要端正机电一体化专业学生的态度,培养学生学习语文的兴趣。通过认识学习高职语文的重要性,使学生不再把语文看做是一门多余或者无关的科目,它对于自己今后踏人社会的发展有着非常重要的影响,专业知识是智商的培养,人文素养是情商的培养,要两样都具备才
2.高职语文教学内容的选择角度要促使学生的'发展
高职语文不同于中小学时期的语文学习,从小学开始,我们学习语文就是读课文、背课文、默课文的教学方式,不可能还要让机电一体化专业的学生继续再去读、背、默。要告别传统模式,首先就要从内容的选择上可以促进学生的发展。那什么样的语文教学内容会让机电一体化专业的学生在感兴趣的同时还能提升人文素养呢?要真正理解学生的需求,可以通过网络等平台投票调查来了解学生对于语文内容选择方向的意向,从而可以有针对性的开展这门课程。还可以通过有学生参与的师生研词会,了解学生的真实需求。
三、教学中提高机电一体化专业生语文能力的人才培养策略
1.在实践中提高学生对自我的认识,树立理想与信念
机械一体化专业传统的教学是偏向于培养应用型人才,随着社会的不断发展和对高素质技能型人才的需要,需要加强机电一体化人才培养体系建设。其中认识自己是成为高素质人才首先要具备的品质。如果不能正确的认识自己,即使学会了不少专业知识,掌握了很多专业技能,但是却像是一个没有影子的人,永远看不到自己长处和短处。认识自己才能够充分发挥自己的优势并不断完善自己的不足,从而成长为一个更加优秀的人。提高自我的认识,会使学生树立正确的价值观、人生观和世界观,将自己所学的专业与理想、信念结合起来并为之努力。
2.士曾强学生对他人和对社会的责任心,培养自律的人格力量
机电一体化属于综合实践性较强的学科,机电一体化专业人才主要从事的是产品生产的机械制造、安装调试、设备运行、管理维护等实践操作技能较强的工作,在实践和工作中任何一个环节都马虎不得,因此在教学实践中要增强学生的责任心,将来踏上社会才会对他人和社会负责。高职生普遍存在缺少自律的特点,即也是人文精神的缺乏。高职语文蕴含丰富的人文精神内涵,可以对学生的人格、情感产生积极的影响。
3.培养学生的观察力、记忆力、想象力、分析力和综合力
机电一体化专业对于学生发现问题、分析问题、解决问题的要求比较高,尤其是在独立的实践操作中,需要学生具备很强的综合能力,因此要着力培养学生的观察力、记忆力、想象力、分析力和综合力,士曾强学生的思维能力。而高职语文就具有很强的综合性,还可以培养学生的创造力,当学生把文和理的思维结合在一起,便会碰撞出独特的火花。
4.培养学生对知识的追求与探索,提高综合素质
作为理科生不能将目光停留在固有的知识圈子中,而要试着走进不同的知识圈子,对知识的追求与探索永远不要停止,这是语文带给我们的鼓励。知识是一个完整的体系,所有的知识都是相互贯通的,不论是在专业知识还是在课外知识延伸上,都要保持一颗不断学习的心。在教学中也要培养学生养成学习、读书的习惯,提高综合素质,将来才不会被社会淘汰。愿在高职语文与机电一体化专业结合的教学模式下,培养出高素质的技术型人才,不但拥有过硬的专业知识和技能,还具备良好的品德、高尚的情操、坚定的理想和信念、丰富的人文素养,使学生顺利走进职场,提高自身的就业竞争力,从而真正实现高职学校的教育目的。
作者:沈晶 单位:江苏安全技术职业学院
参考文献:
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摘要:随着我国科技水平的进步,我国在矿业数控机床生产中对PLC机电一体化技术进行了广泛的应用,不仅使矿业的生产质量得到提高,还使数控机床不断朝着智能化的方向发展,有助于实现我国的现代化建设目标。当下,如何将PLC机电一体化技术广泛地应用到数控机床的生产中,是当今社会普遍关注的话题。本文对PLC机电一体化技术在数控机床中的应用展开探讨,希望对相关的研究人员提供一定的借鉴意义。
关键词:PLC机电一体化技术;数控机床;机械设计
机电一体化技术是一种先进的生产技术,在数控机床生产中的应用较为广泛。PLC是一种具有自动化特征的设计运算操作系统,可编程存储器是PLC运行的核心部件,凭借着系统内部强大的记忆存储功能实现对不同元件传达相应的控制指令,使PLC机电一体化技术具有先进性的特征。目前,我国的数控机床中以及广泛的应用PLC机电一体化技术,极大地减轻了劳动人员的工作量还在一定程度上提高了数控机床的先进化、智能化以及数字化的发展水平,对今后我国的工业发展成以及社会经济发展具有一定的推动作用。
1我国数控机床发展中存在的问题
1.1数控化水平较低
机床的数控化比率可以很好地体现出一个国家的数控化水平,就目前我国的机床数控化比率而言,较一些发达国家还有一定的差距,我国的数控化比率在生产方面占30%左右,消费方面占50%左右,而发达国家的生产已经高达70%,因此还有很长的一段距离。据不完全统计,我国的经济型数控机床占据国产机床品种的一半,平均转速为20xx转/秒,而一些大型的、精度较高的机床却不足国产机床的3%,不足一些先进国家的1/20,造成此种现象的主要原因是我国没有先进的核心部件开发,且开发时间较长,所以导致其核心零部件都是依靠进口,对我国的数控化水平造成严重的影响。
1.2严重缺乏核心技术据资料显示
在20xx年到20xx年间,我国的机床出口及消费水平均在世界排名的第一位,看似机床业的发达程度较高,实际利润却很低,经济型机床是主要的出口来源,而一些大型的高端的机床利润较低。出现这种现象的主要的'原因是我国缺乏对机床研究的核心技术,核心部件的制造研发能力较低,无法实现技术产业互,与发达国家存在着明显的差距。且我国现目前的中高端的机床产业主要是对部件进行制造,还无法真正的掌握核心技术,一些高端的技术需要依靠国外的进口,其价值就占据机床成本的60%,对我国的数控机床的发展带来严重的阻碍[1]。
1.3产品性能不高
决定数控机床产品性能的主要因素是零部件的精度、以及转速等等来决定的。但当下我国数控机床零部件的精度普遍较低,一些零部件加工厂所制造出的精度还满足不了客户的要求,特别是重复定位精度上,仅有一小部分产品可以达到欧洲国家的标定位精度。还有就是在转速方面,我国的产品在移动速度、换刀刀速度以及轴转速方面同发达国家还有一定的差距,如一些国外的加工中心的速度均可达到40米/分钟,最高达到90米/分钟,而国内的平均水平却在30米/分钟,极少部分可以达到60米/分钟,与数控机床相比无论在进给速度还是轴转速以及连续工作时间上都有很大的差距。
2数控机床对机械设计技术的广泛应用
机械设计技术可以为PLC机电一体化技术的实施提供一定的基础保障,随着电子信息技术的进步,实现了同PLC机电一体化技术的高度融合,极大的提升了使用效率。新形势下也对机电设备提出了更高的要求,使机械设备逐渐朝着精度准确、材质更轻盈的方向发展,因此,应不断的对传统机械设计技术进行升级更新,以满足当下我国对工业发展的需要。数控机床可以对零件进行加工,对我国的工业生产有着重要的作用,但随着我国工业化的发展,一些较为老旧的数控机床生产已经无法与现代工业发展相适应,而数控机床中对PLC机电一体化技术的广泛应用,不仅提高了数控机床的功能、质量还实现了对数控机床坐标轴以及主传动的合理控制,使机床本体的运行效率得到极大的提高,为今后的生产活动奠定基础。数控机床中对机械设计技术的应用主要表现在以下几方面:①为了避免切削液的外溅而产生的浪费现象,应将应用功能添加到数控机床的防护装置上,使工业生产的安全性得到极大的提高;②将自动排屑装置安装在数控机床上,使机床的生产效率得到了极大的提高,对数控机床的稳定运行提供一定的保障;③将机械设计技术广泛的应用到数控机床中,极大的提高了主轴的运转速度,使数控机床运行的安全性与稳定性得到极大的提高,生产质量也得到一定的保障;④将数控机床中广泛的应用机械设计,可以对自动换刀功能进行广泛推广,不仅提高了矿业加工效率还实现了数控机床的连续加工,还使得数控机床的工作质量得到进一步提高,为我国矿工业的发展创造有利的条件;⑤数控机床中广泛的对机械设计进行应用,使主传动与进给传动可以独立运行,大大提高了数控机床的工作效率[2]。
3数控机床中对自动化技术的广泛应用
在数控机床中广泛的应用自动控制技术,不但可以使提高数控机床的自动运行能力,还极大的降低了工业成本的支出,大大提高了数控机床的运行成本以及运行效率。同时,PLC机电一体化需要计算机技术的辅助运行,有助于实现数控机床的自动化功能,如自动查询、自动输入等,极大的提高了数控机床的信息化、智能化的程度,还有助于提高了数控机床的工作效率。如果电器机床中广泛的应用PLC机电一体化技术,不仅可以拓展电器机床的发展空间还有助于获得良好的运行效果,对生产工艺有着一定的促进作用,使电气机床运行的可靠性以及安全性得到一定的提高。因此,在应用过程中,矿业生产企业应与机床的实际生产环境相结合,对其进行科学的开发,使其PLC的控制系统具有很强的智能性以及兼容性等特征,提高数控机床的工作效率以及使用单位的经济效益[3]。
4执行与驱动技术在数控机床中的应用
驱动装置以及执行元件作为驱动技术中的两个重要的运行载体,在PLC机电一体化技术以及数控机床中的应用具有一定的现实意义。数控机床在运行的过程中,数控装置与执行原件会自动连接,进而能够有效的接收控制系统所发出的指令,有助于提高机床的工作效率。同时,执行原件还可通过机械外接口与执行机构进行合理连接,保障了使数控机床的主传动与进给传动功能,对动作的完成具有一定的规范作用。由此,我们可以得出合理的应用驱动技术,不仅可以提高数控机床的整体操作效果,还可以对数控机床的控制能力进行加强,提高了系统的运行能力。在数控机床中,伺候系统主要对中心系统进行传达与接收,进而可以很好的规范数控机床的运行能力。提高数控机床完成工作的效率,使工业生产质量得到有效的保障,为我国社会经济的发展奠定基础[4]。
5结语
综上所述,在数控机床中广泛的对PLC机电一体化进行应用,不仅丰富了数控机床的应用能力,提高机床的生产质量,还使得机床的运行效率得到极大的提高,为我国工业的发展创造有利的条件。因此,应将PLC机电一体化技术在矿业数控机床生产中进行大力的推广应用,加强对技术人员能力的培训,不断的规范生产流程,使我国现代工业得到快速发展。
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摘要:机电一体化技术是我国工业生产企业发展的核心技术,有效提高了生产效率,并且能够大幅降低生产成本。随着智能制造的发展,机电一体化技术在智能制造中也得到了广泛的应用,为促进我国工业的发展创造了有利的条件。文章对机电一体化技术在智能制造中的应用进行分析,对于推动我国工业企业的发展具有重要的意义。
关键词:机电一体化;智能制造;应用
机电一体化技术是将电子信息技术、机械技术、信息、光学、控制等各项技术进行有机结合,在实际生产中进行应用的综合技术。在激烈的市场竞争环境下,机电一体化技术在工业生产企业中的应用有效的提升了企业的竞争力。随着计算机信息技术的快速发展,智能化制造系统出现在人们的视野中,通过信息技术的有效利用,可对机械设备进行无人操控就能够实现自动化生产,这是工业生产中的一项全新改革。在这种形式下,机电一体化技术与智能制造的结合应用,会再次打破传统的工业生产模式,在提高生产效率的同时,降低生产成本,降低安全事故的发生几率。现阶段,机电一体化技术在智能制造中已经实现了广泛的应用,这对我国工业生产的发展起到了重要的促进作用。
1机电一体化技术在智能制造中的应用
1.1传感技术在智能制造中的应用
传感技术是信息技术中的重要组成部分,也是机电一体化技术中的重要技术。传感技术主要是通过传感器来获取自然信息,经过信号的预处理、后置处理、特征提取以及选择等信息处理,最终提取出有效信息。传感器具有敏捷性和精准性的特点,所以在实际应用的过程中能够有效的避免外界因素对设备产生的干扰,可以确保信号传输的可靠性和精准性。因为传感器具有这些优点,所以在智能制造中应用可提升智能制造技术,通过远程操控可以实现自动化和智能化的目的。传感技术在智能制造中应用,能够构建传感器网络系统,可以确保信息传输的连续性,而且能够实现信息的共享, 在结合计算机技术后能够对信息进行整合与分析,从而增强对智能制造过程的控制力度,有效降低安全事故的发生几率。传感技术在智能制造设计中的应用,可降低设计难度,提高设计的效率,降低设计成本。
1.2数控技术在智能制造中的应用
数控技术是机电一体化技术中的重要组成部分,也是将机电一体化技术进行完美升级的重要技术,利用数据控制技术进行机械生产,极大提高了生产效率和质量。数控技术在智能制造中的应用,对促进智能制造系统的发展起到了重要的作用。数控技术在智能制造中的应用主要表现为以下几点,第一,数控技术中数据模拟和信息处理技术在智能制造中应用,能够有效提高智能制造的精准性和高效性。第二,数据技术通过信息处理、数据模拟和感应技术等能够及时发现智能制造过程中出现的异常,通过对数据的分析处理能够对异常情况进行处理,从而保证智能制造生产的顺利进行,提高智能制造的管理水平。第三,在智能制造中,数控技术与计算机技术、功能软件技术相结合,可以形成三维仿真动态画面,能够更加明确的掌控生产流程和各项数据信息,实现可视化生产,提高对智能制造生产过程操控的精准度,提高生产的安全性和精准性。
1.3自动化生产技术在智能制造中的应用
自动化机械和自动化生产线是机电一体化生产技术的主要表现形式,通过对人机界面装置、光电控制系统以及可编程控制装置的利用,即可实现自动化生产。比如印刷包装生产线,电子产品组装生产线等,都是利用了自动化生产技术。与自动化相关联的柔性制造的系统技术,通过计算机信息化技术来实现智能化制造,把计算机、自动仓库、数控技术及工业化机器人等基本的生产要素,进行完整的生产网格构建,以实际的生产力需求为基准,进行随机的、实时的自动化操控。确保智能制造能够满足产品多样化的生产需求,快速高效的完成生产。
1.4智能化机器人在智能制造中的应用
现阶段,智能化、信息化、数据化等先进技术被广泛应用于工业生产领域中,有效促进了工业生产的效率和可持续性发展。工业智能机器人是机电一体化技术中比较高级的技术,其在智能制造中也得到了广泛的应用。智能机器人融合了多项技术,包括传感技术、人工智能技术、计算机信息技术等,所利用的理论和学科包含了仿生学、机构学、信息及控制基础理论等。工业智能机器人的`智能技术水平较高,在智能制造中可有效提取数据信息和资料,为智能制造的管控提供有力的依据。因为生产效率高,所以能够在较短的时间内高质量的完成复杂的工艺流程制造,确保智能制造生产流程的有序运行。智能机器人的应用,为产品的更新换代提供了基础条件,同时也大大的降低了生产过程中因人为操作失误而产生的安全事故。因为智能机器人制造的产品精准度高,所以在建筑、军事等诸多领域中都得到了广泛的应用。所以,智能机器人在智能制造中的应用具有重要的现实意义。
2结语
机电一体化是现阶段我国工业生产中应用的主要生产技术和方式,在促进我国工业生产的发展中起到了重要的作用。随着科学技术的快速发展,机电一体化技术有不断的成熟,逐渐向模块化、智能化方向发展,机电一体化中很多先进的技术具有的优势应用于智能制造中,可有效促进智能制造的发展,在提高智能制造生产水平的同时,还可降低生产成本,减少安全事故发生的几率。机电一体化技术在智能制造中的应用,是科学技术发展的必然结果,同时各种技术水平也会不断的完善,为促进我国工业生产的发展创造有利的条件。
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1前言
中职教育的首要目标,就是根据社会发展的需要,向社会提供具有专业技术的职业人才。所以,教育策略不仅要注重对学生专业操作技能的培养,还应该注重学生综合职业能力的培养。机电一体化教学是中职教学中的重要组成部分,主要是培养具有丰富的专业知识以及良好的操作技能的维修电工和编程控制师,既需要有独立发现问题和解决问题的能力,还需要在熟练掌握专业知识的同时,加以应用和扩展,具有创新意识和创新能力。随着现代信息技术的不断发展,为职业院校的信息化教学提供了支持,也向职业院校如何提高教学效率提出很多新问题。积极探讨和解决这些新问题,对于改变教师的教学方式和学生的学习方式,提高中职学校的教学水平,具有重要意义。
2机电一体化教学中存在的问题
机电一体化是将机械技术、电子工程技术、微电子技术、信息技术等多种技术进行有机结合,并综合应用到实践中去的一项综合性技术。随着社会的不断发展,中职院校也越来越重视对这一类人才的培养。就目前而言,中职学校专业课教学中运用信息技术较少,对信息化教学的研究相对滞后,尤其是对于如何运用信息技术优化教学资源,建构符合学生发展需要的专业教学新模式尚待开展研究。教学中所存在的问题主要表现在以下几个方面。教学设备缺乏进行机电一体化教学需要有完备的教学设备作为教学支撑。要想提高学生掌握知识的能力以及动手操作能力,就必须注重教学设备的更新,以跟上信息化时代发展的步伐。而现今一些中职院校的机电一体化教学仍然以传统的电机电器为主,并且计算机主机也没有进行相应的改革和创新,不能运用现代化教学设备和手段进行教学。教师的教学水平偏低对于中职学校的机电一体化建设,要想适应社会的需要,除了需要更新教学设备以外,还需要更新教师的头脑,加大教师信息化教学培训。不仅要具有良好的讲授能力,还需要具备熟练操作信息技术的技能,这样才能有效指导学生进行正确的实验操作。现今不少中职院校的教师普遍素质偏低,有的教师只是掌握相应的专业知识,缺乏实践和信息化教学经验,不能从信息技术的角度很好地帮助学生掌握操作技术,不能激发学生的学习兴趣。教学方法单一教学设备的缺乏和教师教学水平的偏低,制约了教学方法的创新,致使不少学校的机电一体化教学依然采用传统的教学模式,教师依然是教学的“主体”,学生只是被动地接受。教学过程中,教师主要是通过“模仿”的方式来进行教学,在讲解中进行实际操作让学生自行掌握,不需要学生进行创新和改造,只是“依样画葫芦”。这种教学模式没有一个良好的学习氛围,学生学习没有动力,最终使得教学效果偏差。此外,一些教师在进行实践教学时,只是带领学生进行实验,而不是指导学生去进行实验,更不是让学生亲自实践后进行问题的探究。这样不仅不利于学生自主学习实践能力的发展,也不能很好地与企业接轨。
3机电一体化教学改革
机电一体化技术是应用型的跨学科技术,这就首先要求教学过程做到理论教学和实践教学相结合,在学生掌握具体理论知识的基础上,通过实践强化专业技能的培养。其次,将未来工作内容和现今的学习内容结合,主要是指教师在进行教学时,应该注重学生的学习内容为今后工作的实际服务,以更好地增加课程实用性。所以,针对社会的新要求,提出下具体的改革方法:立足课堂、面向学生,崇尚实践,把课堂教学与课题研究和专业实践教学紧密结合,充分合理地把现代信息技术手段应用于专业实践教学中,有效整合专业实践教学资源,以“行动研究”为主,在专业实践教学中不断总结提高,丰富实践经验,形成初步的理论成果[1]。通过应用信息技术,提高学校专业实践教学的质量和效益,提高学生的专业实践技能和职业综合素质,提高专业教师特别是专业实习教师的教学水平和科研水平。教学方法注重利用信息技术教学方法的创新直接影响到学生的学习兴趣,影响到教学质量。因此,教师首先要打破原有的。教学模式的束缚,注重应用信息技术进行教学。信息技术具有集图像、文字、声音、动画等于一身的特点,能够创设具体的教学情境,并能激发学生的学习兴趣,通过形象生动的演示,提高教学效率。如“三相异步电动机的原理”的教学,如果用语言讲清楚电动机是如何转动起来的是非常困难的,学生不易明白;如果把其原理制成课件来说明,学生既有兴趣,也容易理解了。其次,明确学生的学习目标,加快重视理论知识学习向重视专业技能培养的教学模式转变。对课堂教学重新定位,确立起以向社会提供更多的适应职业岗位要求的技能型人才的目标战略。注重将具体的社会需求和未来工作中的实际需要引进课堂教学中,注重对学生知识、技能、态度的综合培养,并在教学内容上进行深刻体现,对学生进行有针对性的教学实践,从总体上提高学生的整体水平。第三,要将虚拟教学和实际教学相结合。通过打造现代信息技术平台,充分发挥信息技术的优势,使学生能够通过网络强化自主学习。通过自主学习,充分加强学生对专业技能的了解,合理利用各方面的优势资源来不断加强自身的专业技能。在水平提高的过程中,树立中职学校师生的良好形象。不断优化教师队伍建设在机电一体化教学中,要注重理论和实践技能的双重发展,就需要对教师进行具体的划分,也应该划分出具体的理论课教师和专业课教师,这样不仅可以有效得将教师的自身优势发挥出来,还可以提高教师上课的质量和水平。所以必须将教师队伍进行优化和整合,使学生在学习过程中可以真正地对理论和技能进行良好把握并进行有效结合。例如,可以把机电一体化专业的电工技术基础、电子技术基础以及电工技能和电子技能有效地整合成电工技能与培训和电子技能与培训两门课程,这样不仅可以把理论和实践进行整合,也有效地提高了教师理论教学的效率,也给学生减轻不必要的理论负担。
4结语
国务院《关于大力发展职业教育的决定》中指出:“大力发展职业教育,加快人力资源开发,是落实科教兴国战略和人才强国战略,推进我国走新型工业化道路、解决‘三农’问题、促进就业再就业的重大举措;是全面提高国民素质,把我国巨大人口压力转化为人力资源优势,提升我国综合国力、构建和谐社会的重要途径;是贯彻党的教育方针,遵循教育规律,实现教育事业全面协调可持续发展的必然要求。”[2]由此可见,把发展职业教育的重要性提到了一个前所未有的新的高度。总之,中职院校机电一体化教学改革,是一个需要不断深入发展的课题,在改革过程中一定要注重理论和实践的结合,加强教师队伍的信息化建设,加强学生自主探究能力培养,以适应社会对职业技能型人才的需要。
【摘要】随着时代的不断发展,除了经济建设以外,政府开始注意对教育事业的培养,其中表现比较明显的就是机电一体化专业。近几年来,机电一体化专业在各个领域中的应用都非常广泛,社会急需具备优秀机电一体化技能的复合型人才。但是,根据现阶段我国机电一体化专业的教学模式来看,想要实现这一目标还有很多需要完善的地方。
【关键词】Matlab;机电一体化专业;教改实践;应用
1.引言
在政府大力开展教育事业的影响下,很多高校都将教学改革作为完善教学水平的主要手段,逐渐成为高校开展教育事业中的重要组成部分。随着我国工业化进程的飞速发展,机电一体化专业在各个领域中的应用越来越多,社会对于高级的机电一体化人才的需求也有所提升,为了满足社会和企业的需求,高校必须要对传统的机电一体化教学模式进行调整,充分发挥出Matlab软件在机电一体化专业教改实践中的应用效果。
2.机电一体化专业的人才培养目标
要想充分发挥出机电一体化专业教学改革的效果,首先要明确机电一体化专业的人才培养目标,只有这样才能做到“知己知彼百战百胜”的效果。机电一体化专业主要表现出了“机”与“电”的结合,但是这种结合并不是简单的讲“机”、“电”相加在一起,而是通过特殊的教学模式在二者之间建立一种联系,从而更好地发挥出机电一体化的效果。
由此可见,机电一体化专业的人才培养目标是为社会培养出一批具有优秀机械加工和机械设计相关理论知识与实践能力的人才,并且还要能够熟练的掌握计算机技术、电气控制的相关技巧,通过各种手段对机电产品进行更好的控制。既包括了传统的机械专业的相关知识,还加入了计算机专业、电气专业、自动控制专业,充分体现出了机电一体化专业的“机”与“电”相结合。
3.机电一体化专业的教学改革现状
随着教学改革计划的逐渐完善,很多高校都进行教学模式的调整,采取更加成熟的教学手段去促进学生发展。然而,通过对现阶段机电一体化教学模式的分析来看,教学计划的设计还是比较传统,无外乎基础教学模块、机械基础模块、电气基础模块、控制基础模块等,从理论上来讲是比较符合现代社会对机电一体化专业人才需求的,但是,从实践操作的角度看,学生的实际能力与理论知识的掌握不一致,很难适应变幻莫测的市场经济形式。而造成这种现象的原因既不是教师的教学水平问题,也不是学生学习态度问题,而是教学计划的制定脱离了现代社会需求,学生虽然能够从课堂中学到丰富的知识,但是并不能将这些知识联系起来,更不用说将这些知识利用起来[2]。
机电一体化专业的实践性比较强,因此在进行机电一体化教学的时候,不能只重视理论知识教学,还要充分发挥出实践教学的重要性。目前,我国机电一体化专业对实践教学的关注度并不是非常的。高,尽管在理论教学上已经趋于成熟,但是,机电一体化的学生在社会上的发展总是差强人意,对于社会的适应性和理论的操作性都比较差。造成这种现象的主要原因就是由于我国高校在开展机电一体化教学的时候,并没有采取理论教学与实践教学相结合的方式,很多学生都掌握了丰富的机电一体化理论知识,可是却不能将掌握的知识充分的利用起来,很多知识点的使用方式并没有被理解,只是死记硬背下来应对考试。
由此可见,要想充分发挥出教学改革的效果,还需要一种能够将教学知识连接起来的模块,而这种方式就是Matlab软件[3]。
4.Matlab软件的相关介绍
Matlab软件是一套商业数学软件,在数学领域中的应用非常广泛,像是算法开发、数据可视化、数据分析等都可以使用Matlab软件进行计算,并且还结合了先进的计算机科学技术,在计算结果的准确性与计算速度上都有所提升。
Matlab软件是三大数学软件之一,在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指,不管是矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法,还是创建用户界面、连接其他编程语言的程序[4],只要与数学相关,就都可以使用Matlab软件进行分析。将Matlab软件应用在机电一体化专业中,为机电一体化专业的教学改革带来了新的曙光。
5.Matlab在机电一体化专业教改实践中的应用
5.1在基础教学模块中加入Matlab的基础入门高等数学是工科生的必修课,传统的高等数学教学过程是通过教师讲、学生听的方式,这种方式不仅无法提升学生对机电一体化专业的兴趣,还会影响学生的操作能力与应变能力,不利于学生综合素质的培养。将Matlab引入到基础教学中就能够妥善的解决这一问题,利用Matlab软件强大的计算功能,将复杂的数值简单化,不仅减轻了学生的负担,还能够让学生在学习的过程中感受到快乐,改善对机电一体化专业的看法。
5.2使用Matlab软件进行实际操作在学生充分了解机电一体化的理论知识以后,就应该培养学生将理论知识应用到实践中的能力,在学习控制理论的时候,要结合Matlab软件共同学习,利用Matlab软件来进行运算、建模、分析等环节的控制系统仿真,将教学过程中比较繁琐的数据变换、复杂领域交给计算机进行分析,通过Matlab将所学到的机电一体化理论知识整合起来,使学生能够更好的理解机电一体化的实际应用效果[5]。
6.结论
综上分析可知,Matlab能够将机电一体化专业的教学模块连接在一起,是原本分散的模块有机的结合起来,帮助学生进行理论知识的整合,是学生能够更加完整的理解理论知识的含义,对于学生的理论知识和实践能力都是一种提升。另外,Matlab不仅在机电一体化专业中有着广泛的应用,在各个行业中都受到了一定的关注,也就是说,学生在步入社会之后,依然可以使用Matlab软件去解决实际问题。
【参考文献】
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1.机电一体化技术在煤矿机电中的应用
1.1电控牵引采煤机煤矿生产过程中,电控牵引采煤机的应用十分普遍。它具有一些显著特点,比如牵引性能,可以为采煤机移动提供牵引助力,减少工人劳动量,使得采煤机消除大部分阻力,轻易向前移动,同时也可以在不同地形下产生滑动助力,依靠发电实现制动,同时荧幕会反映出所剩电能与续航时间。电控牵引的操作系很高,能够适应连续工作,不易损坏,使用周期长,它与液压牵引不用,电控牵引只需电能支持,比液压牵引易于成本控制,损耗部件只有整流器和电刷,可随时更换,在其余零件没有受到严重损坏的情况下,仍然能坚持工作,并且系统故障几率低,工作寿命长,维修简单快捷。电控牵引采煤机的反应速度快,制动灵敏,机动性高,可以在采煤作业中随时对系数进行调整或设定,操作难度低,作业效率高。在机械制动方面,电控牵引采煤机具有结构简单的特点,重量轻便,体积适中,制动效率接近100%,高出液压采煤机近30%。现阶段,国产采煤机在我国煤矿机电一体化进程中占有很大比重,长期处于应用主导地位,像太原矿山机械厂、鸡西煤机厂、西安煤机厂等国内采矿及生产企业,正不断对电控牵引采煤机进行技术更新与研发。1.2网带输送机网带输送机是煤矿机电技术中的重要组成部分,现有许多国产品牌专门为煤矿行业提供网带输送机,根据不同价格定位以及项目实际需求,网带输送机的传导方法与安装拆卸性能不尽相同,为煤矿承包方提供了更多选择。井下煤矿,由于项目自身特点,对网带输送机的要求主要是距离长、功率大,各机械企业针对各类煤矿项目做出了周密的分析,新产品的应用价值趋于多元化,定制研发能力持续攀升。比如大倾角网带输送机,它的距离长度可以适应大部分井下作业,整套设备易于运输和安装,传送带可伸缩,传递速度均匀。我国在输送机领域内投入很大,以至于改变了缺乏相关技术的现状,并且自主生产研发网带输送机所需的一系列配件和制动理论,切实有效地研制出了多款起动和制动装置,另外还有以PLC为核心的数控编程装置,以自动化为前提的驱动系统以及齿轮减速器、调速型、液力耦合器等。目前煤矿采集领域大范围应用具有调速功能的网带输送机,以软起动方式运行的液力耦合器性能发挥全面,解决长距离材料输送难题的同时,也促进了机电一体化在煤矿机电技术中的应用。1.3其他煤矿机电一体化设备除上述机电一体化设备外,还另有一些机电设备也在投入使用。比如供电设备,煤矿需要稳定的电能支持,对供电的要求非常高,除了质量、连续性、稳定性外,还要能够符合大功率设备使用要求,因此供电设备选择显得尤为重要。节能型供电设备具有就地补偿和集中补偿同时运行的特点,对增强功率因数、降低供电系统浪费效果显著,高压控制装置连续作业时间长、维护投入少、寿命长,并且可以兼容电子计算机技术,具有网络通信功能,煤矿外的。工作人员能够远程对设备进行监控和微调,在发生矿难时,又可以发挥重大作用,为搜救工作提供位置信息。
2.机电矿井提升设备
矿井提升机设备正字向数字化发展,尤其是内装提升机,如今它已形成了滚动和驱动合二为一的结构整体,极大程度上对机械结构实现了简化,可以说矿井提升机是机电一体化设备中的经典类型。数字化提升机可以进行故障自检,重复搜寻故障原因,生成系统日志,给维修人员提供准确的故障诊断,并且具有一定通信能力,可以在故障初期发出预警,对工作人员发出提示。现阶段提升机内部多采用总线方式,降低了电气安装难度,硬件配置兼容性强,选择面广泛,易损耗部件少,工作人员可以轻易对其进行软启动或者软件控制,甚至瞬间改变速度,当前全数字化提升机已经作为各煤矿首选提升机类型,我国对数字化提升机拥有知识产权,成功研制了多款全数字化直流提升机,它的核心部分是由ASCS计算机系统组成,配以双CPU架构。数字化提升机充分利用了计算机技术,让系统保护工作更加完备,具体特征表现为两台计算机装置同时运行,每台都有各自独立的传感装置和测量装置,两台计算机装置共享数据处理系统,实现了数据同步、相互检测、为对方备用等,提升路径采取间接测量与直接测量相结合的位置探测模式,两台计算机互相进行比对和校准,完全展现了自动化提升效果,因此安全性能充分得到加强,对制动回路、电源驱动回路、安全回路可以全过程检测。
3.煤矿安全作业监控系统
随着矿井安全要求越来越高,煤矿机电一体化技术开始引入了安全作业监控系统,更加贴合相关法律法规对矿井作业的约束。安全作业监控系统在我国应用的时间还不长,经过多次矿难伤亡教训,国家煤炭部门开展了多次大规模整改,处理了许多安全保障低下的黑煤窑,数量之庞大、惩罚之严厉前所未见,与此同时组织专家学者远赴欧洲交流学习,引入了大量国际先进监控技术,逐步建立起了符合我国煤矿业特点的监控体系,从波兰、英国、德国、日本先后邀请了多支专业煤矿监控队伍,从根本上扭转了国内煤矿安全监控系统缺失的现状。经过大量经验总结与丰富的实践,我国煤矿安全作业监控系统趋于完善,紧随国际发展趋势,自主研发了大量具有国际尖端水平的监控设备,并且当即投入试运行,收效颇丰,时至今日,90%以上的煤矿都已经具备了煤矿安全作业系统,和国家监管部门对�
4.结语
总之,我国煤矿机电一体化应用已经迈上了新的高度,在智能化、信息化领域中摸索出了一条符合自身发展的路径。机电一体化设备拥有安全可靠、性能卓越、维修简单、操作性强等特点,在煤炭生产中得到了广泛应用,减轻工作人员劳动量的同时,也为煤矿工人提供了可靠的安全保障,促进了煤矿生产能力以及经济效益。
机电一体化是机械制造中采用电子技术,以实现对机械的动力功能、信息与控制等功能的控制,由机械制造与微电子技术、计算机技术有机组合而成的一种新兴生产制造技术。而面对新的就业形势和社会需求,高校应该要培养什么样的机电一体化人才才能适应社会经济发展需求?这一直是我们不断探索与改进的问题。在机电一体化的教学中,传统教学模式即教师讲,学生听与看的教学模式已完全不适于机电行业对人才知识广度和深度的需要。针对传统教学存在的缺陷,通过采用MPS模块化教学实验设备进行实践教学,使学生掌握引领制造工业发展的“光机电液气一体化”核心技术,改善理论教学和实践教学相分离的局面。
1、MPS介绍
MPS(ModularProductionSystem),即模块化生产制造系统。我院引进了由博创科技研制的“UPMPS模块化工业生产制造系统”,它是一套模拟实际工业自动化生产制造系统中产品生产流水线的教学培训设备。这套系统有多个相互独立又彼此联系的单元,主要由供料检测、次品处理、加工检验、表面处理、分拣、装配、机械臂、六轴机器人、冲压、产品标记、立体仓储、工业视觉、带式输送、AGV和总控共15个模块组成。
2、MPS的特点
2.1工艺引导
MPS模块化生产制造系统包含了实际工业生产线从原料到产品的主要工艺节点,包含坯料供料、加工、检测、装配、仓储等工艺流程,模拟了实际工业生产线的工艺流程,每个模块完成不同的工艺过程,引导学生对产品生产制造过程的工艺有一个直观地认识。
2.2模块化
MPS系统具有统一标准化设计的接口,能够自由组合相关模块,构成不同工艺过程的生产线。各模块采用西门子S7-200系列PLC来实现时序控制,可“单机/联机”运行,满足联机协同和单模块平台训练多种教学需求,便于进行创新实践。
2.3综合化
该系统结合工艺需求特点,分别采用不同的功能原理和技术实现方式。它集成了自动供料、原料检测、柔性加工、半成品检验、表面处理、柔性装配、产品标记、智能仓储等多个产品生产工艺;技术构成涵盖了机械、电气、计算机信息、传感器、液压、气动、真空等多学科领域;运用了带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆、凸轮、连杆、槽轮等多种机构运动方式以及步进电机控制、直流电机控制、三相交流电机变频控制、伺服控制等多种电机拖动方式。
3、MPS在机电一体化专业教学中的必要性
“UP-MPS模块化工业生产制造系统”为学生提供了一个半开放式的学习环境,基本涵盖了加工、组装、检测工件和仓储的全部流程,涉及了多种技术知识,如气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、工业机器人、电工电子技术、传感器应用技术、PLC控制技术、组态控制技术和信息技术等。学生运用所学的理论知识,在各个固定组成单元结构的基础上,对设备各个执行机构的动作执行顺序、各个单元的配合关系、整个MPS要模拟的生产加工控制过程以及作为一条自动化生产流水线MPS的操作运行模式进行相应的PLC控制程序设计,实现一个最符合实际的自动控制过程。利用该系统进行教学和实训,学生不仅可以进行单学科知识的学习和实践,还可以为学生提供一个类似真实工业环境的操作平台,真正做到了将专业理论知识运用到生产实践中去。
4、MPS在机电一体化专业教学中的应用
MPS模块化生产制造系统综合了机电一体化专业中的多门专业技术,不但可以为掌握单一专业技术提供实验平台,还能进行多种专业技术结合的专业综合实训。
4.1单一专业技术实训
(1)气动技术实训该系统采用了多种气缸、气动手爪、电磁阀、真空发生器、真空吸盘等气动执行元件、气动控制元件和气动辅助元件,通过设计一些气缸原理及特性实验、气缸运动控制及速度调节实验等,加深学生气动元件的认识,掌握各气动元件与其他元件之间的应用,并根据执行机构的动作设计各个模块的气动回路图,从而更好地掌握气动技术的知识。
(2)传感器技术实训根据MPS系统中所使用的`传感器,在介绍传感器的概念、种类和工作原理等知识的基础上,让学生亲自体验系统中每一个传感器的功能以及其在相应模块中发挥的作用,如在供料检测站点中,色标传感器通过辨别颜色来达到分离不合格原材料的目的。基于这种功能,开设色标传感器的颜色检测试验,加深对传感器的认识,使其在实际工业生产制造系统中能灵活应用。
(3)工业机器人实训MPS系统中六轴机器人由机器人本体、机器人控制器、示教单元和编程及仿真系统组成,实现多个工位点的物料传递、辅助装配等功能。可进行六自由度垂直关节工业机器人的工作空间分析实验、工业机器人的电气接口实验以及编程实验等,深刻理解工业机器人的基础知识,如自由度、作业范围、运动速度、定位精度等,并利用工业机器人示教盒进行示教编程,使学生对工业机器人应用技术从软件、硬件等方面有全面的认识和理解。
机电一体化技术论文【优秀16篇】
4.2多种专业技术结合的综合实训
MPS模块化生产制造系统中各模块既可以独立自成系统,又可以实现模块的柔性组合。可根据学生对专业知识和技术的掌握程度,自由组合模块,进行设计、装配、编程和操作等多方面的训练,从模仿开始逐步提升学生的创新能力,将机电一体化专业的多学科知识进行充分的综合运用,为今后就业、适应社会需求打下了坚实的基础。
5、结语
在机电一体化专业的实践教学中引入MPS模块化生产制造系统,为教师和学生提供了一套模拟实际生产的教学实验平台。实践教学中从基础理论到综合应用、从知识的学习到能力的培养,循序渐进,使学生能运用基础理论知识和实验技能以提高分析问题和解决问题的能力,进一步提升学生机电一体化技术的综合应用能力。