机械及自动化论文大全11篇

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二、我国机械自动化的现状

机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。

三、我国机械自动化发展之路探索

（一）结合生产实际发展机械自动化技术

先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。那种盲目搞自动化、搞自动线的做法，全年生产任务只需1～2个月就完成的低负荷率生产也要搞的倾向应当纠正，对国民经济不产生显著促进、效率低下的要缓搞。我们要的是效益，而不单纯是速度。国产造型生产线因产品质量差、可靠性低、实用性差，开工率一般仅在50％～60％。而能在生产中长期服役的主力生产线很少，像第一汽车制造厂的01线、第二汽车制造厂的BMD线等具有全年开工业绩的线更是凤毛麟角。这种现象不属偶然或局部，而是带有普遍性。据调查，我国引进的弧焊机器人，完全正常运转、充分发挥效益的只占1/3；另外1/3处于负荷不满或不能完全正常运转状态；还有1/3不能正常使用，直接影响了用户使用更多机器人的信心。

（二）发展投资少、见效快的低成本自动化技术

发展低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化程度，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。美国麻省理工学院提出的精节生产LP模式，就是以最小的投入，取得最大的产出的具体表现。日本丰田公司采用适时生产JIT、全面质量管理TQC和成组技术GT、弹性作业人数和尊重人性为支柱的精节生产方式，使自动化程度不高的工厂取得了良好的效益。芬兰NOKOAData机工厂的组装车间内拥有一条能制造286、386和486微机的灵活生产线，它并不完全由自动化设备组成，中间穿插着借助计算机指导的人工参与，将高新技术与原有工艺基础巧妙灵活地结合在一起，从而使这种生产线的造价较低，同时却具有柔性制造系统的性能。实际上精节生产本身就意味着从国情和企业实际情况出发，借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入CAD／CAM技术，就能充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。

（三）注重配套发展机械自动化技术

现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作用进行综合的研究，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术，要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作，既要发展主机，也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等，这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。

参考文献：

[1]马志平.机械自动化的未来与现状[M].北京：机械工业出版社，2003.5.

[2]张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2004.

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自动化技术在机械制造中的应用

在机械制造的实际操作中，对机械自动化生产的实际运用更加重视。随着机械制造自动化理论研究不断深入，自动化的目的也更加明确，使其更加适用于实际生产。为此，在实现机械制造的自动化进行研究时，主要是结合企业发展的需要不断针对生产环节进行突破，使其更加符合企业的需要，并能够有效实现自动化促进企业实现经济效益的目的，同时推进自动化技术的不断发展。就当下我国机械制造自动化技术的实际情况而言，自动化技术主要集中投资少回报快的技术上。特别是我国在机械制造水平上正处在较为落后的情况，更加应当注重发展潜力大、成本费用较低并且能够得到快速回报的自动化技术上，使企业的经济效益能够得到快速的回报。麻省理工大学在二十世纪所提出的LP精细生产模式，就能够有效实现低投入高回报的典型代表技术。结合我国当前情况来看，机械制造企业运用的生产设备大多是通用设备，并且随着自动化机械制造过程的不断发展，不断对自动化生产设备进行改进，但均是围绕企业机械制造生产的实际需要来推进自动化设备的生产布局，并在重点关键环节进行制造设备的添置，结合CAD\CAM技术、优秀的计算机队伍，通过计算机自动化技术对机械制造系统进行有效的整合，使自动化技术的优势能够得到有效发挥，全面推进我国机械制造自动化技术水平的不断上升。就当下我国在机械制造自动化的水平上来看，我国企业在自动化的发展上主要还是依照循序渐进的方式来开展，重点发展具有现代化特色的机械自动化。机械制造自动化技术主要是遵循由低级、简单到高级、复杂的发展过程，有效突进了自动化管理质量的快速提升。在当前的机械制造行业中，大多数的企业基本上已经实现了自动化控制设备，在机械制造生产过程也逐渐实现了机械控制自动化、数字化以及智能化的发展。在实现了机械化和自动化生产的工厂中，运用单机自动化生产设施来实现生产线的自动化，并通过综合自动化设备来对生产线进行管理，进而能够更加有效控制生产，促使生产效率的快速提升，使机械制造自动化更加符合理想需要。当前，我国在机械制造水平上相较于先进的制造水平还有这较大的差距。为此，大多数的企业并没有在生产过程中将计算机完全应用到其中，对“高度自动化”的追求也稍有欠缺，并且针对制造过程中出现关键环节，也均是通过将低成本的自动化手段来进行改革实现自动化。随后在此基础上，通过不断积累自动化技术的经验，以及设备的改进，来实现自动化生产，最终目的是实现高度自动化的CIMS生产。随着我国在机械制造自动化的不断发展，技术水平的不断提高，部分企业在机械自动化的生产、技术以及管理等方面上均有了非常大的提高，因此，自动化设备应当逐渐向高级自动化、集成化发展，使机械制造自动化生产体系更加趋于成熟。

自动化技术在机械制造中的应用发展趋势

当前我国自动化在设备上、技术上以及管理方法上均有了非常明显的提升，通过逐渐的积累，我国在机械制造自动化技术的经验更加丰富，发展也日渐成熟，逐渐向集成化、虚拟化以及智能化方向趋近。

二十一世界机械制造自动化发展方向中，集成制造技术可以说是最为重要的方向，更是当下机械制造企业不断改革的生产模式。将计算机组合应用作为基础，再通过有效的整合使生产制造系统能够作为一个整体来进行运作，通过多个分系统相互关联使其呈现为模块式的组合模式，自动化制造系统、自动化管理系统以及自动化信息系统均包含其中，同时信息集成程度高的制造系统则还将质量信息系统一并包含。

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2.煤矿安全，监控控制系统

我们国家的很多煤矿企业，已经开始使用安全监控系统，这些监测装置非常的多，涵盖遥测仪、断电仪、红外线自动喷雾等装置，这些对于我们国家的煤矿生产的安全要求来说是完全足够的，但是遗憾的是，我们国家的相配的传感器种类非常的少，同时使用的寿命不是很长，除此之外，它的工作稳定性相对而言也比较差，这样一来就使得维护的工作量变得很大，以上的问题使得监控系统的工作缺乏安全性以及可靠性，在实际操作中没有得到充分的利用[3]。对煤矿机械设备进行信息化设计对于提高工作效率是非常有帮助的，主要就是信息化设计可以改变落后的生产方式，同时改变了煤矿的作业模式。因此，研究信息化设计在煤矿机械设备中的应用具有深远的意义。

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智能化应用是指通过各种现代先进技术，例如计算机网络技术、智能技术、编程技术等实现的具有高度智能化的应用，它是科学发展的必然。智能化应用于现代经济，要求抛弃原有的落后制造技术和理念，在市场经济条件下，充分考虑商品和人为因素，通过人性化的加工商品来理解和制造更加符合人们要求的加工方案。智能化在机械制造领域应用主要是指为全面提高机械性能，将自动化技术与人工智能技术完美结合，相互渗透融合而形成的综合制造技术。智能化制造技术不仅可以实现高度人性化的人工智能，还能够在制造加工过程中对专家和相关技术人员的思维活动和技能进行模仿，取代专家的思维方式。

1.2集成化应用

机械制造中的重要技术之一就是集成化技术，该技术主要通过信息技术实现机械制造的优化集成。在机械制造过程中，需要综合运用计算机网络技术、微电子技术、通讯技术等，各种技术之间相互关联、相互影响，在融合过程中，不可避免地将产生各种高新技术，例如现代社会常用的柔性制造技术等。为最大限度的促进高新技术的生产，必须要将各种现有各项技术进行集成，各种现有设备系统也要实现一定程度的整合，这有助于产生新的管理应用技术。机械自动化技术中的集成制造可以有效实现现代意义上的柔性生产变革，将人放在中心位置，保证产品生产质量和服务质量。

1.3虚拟化应用

现代机械制造技术将CAD、CAPP等制造工艺与计算机制图技术有机融合，这些技术极大的完善了传统人工制图技术，一方面降低了劳动力成本，另一方面也提供了制图质量和水平，在精准度和速度方面有质的提升。CAD技术不仅在作图速度方面有较大优势，并且在出现错误时可以及时修改。虚拟自动化可以利用计算机仿真技术对机械制造活动进行仿真，不仅缩短了生产周期，丰富了产品种类，并且有更高的能力应对日益复杂多变的市场需求。

1.4柔性自动化应用

柔性自动化技术在现代企业已经广为运用，该技术并没有完全依赖自动化，而是在柔性生产的前提下对信息系统进行完善，以实现利用计算机管理企业的目标，它在应对市场变化方面有较大优势。柔性自动化有效解决了大批量和小批量生产之间的问题，在保证生产效率和产品质量的前提下，能够根据市场灵活调整生产，保证供给和需求的有效平衡。柔性自动化在企业中的应用已经不断趋于成熟，也显示出了其应有的实用价值。

2机械自动化在机械制造中的应用前景

我国机械自动化起步较晚，发展和应用时间较为短暂，某些方面的技术水平还不成熟。与西方发达国家相比，仍有很大差距。同时这也表明我国机械自动化在机械制造行业中的应用仍有很大空间。科技就是生产力，人才是将科学技术转变为先进生产力的关键因素，因此，为更好的促进机械自动化发展，首先要加大培养机械自动化人才的力度，为该行业培养优秀的技术人才，在未来不断创新科技，开发出具有自主知识产权的产品，只有这样才能提高企业的核心竞争力，这同时也是我国机械自动化在机械制造中应用的主要方向。机械自动化技术将成为未来企业不可缺少的技术，是企业发展的必然，是引领企业走向科学、可持续发展道路的重要手段。该行业在新时期是最具发展潜力的朝阳行业，随着科学技术的不断进步，机械自动化也会迎来新的发展机遇。

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不断的将机械产品的创新能力优化与提高，与国家、机械领域的企业单位发展与生存有着密切的联系。在美国，相关的机械工程的设计委员会制定了2005年到2030年的有限资助计划领域中，将机械创新设计作为重要的资助之一；另外，机械个性化的发展趋势以及机械市场的复杂多变也要求了企业需要在机械设计当中不断的更新、设计，迎合市场的需要，而自动化技术创新的运用是确保企业能够在第一时间内研发出迎合市场需求的产品的有利武器。因此，对于21世纪的机械工程设计学科来说，创新性与快速性就成为企业是否能够适应市场需要、社会发展的关键所在。在机械产品概念设计的初期阶段，也就是原理方案的设计当中决定了产品是否具备创新性。

对于机械产品的设计概念来说，主要是设计到了人们的创新思维，也可以看成为人脑抽象与形象思维综合运用的一种结果。当然也受到了人们创新思维以及知识积累的局限。人们进行机械创新设计时，具有很大的随机性，并不能够确保想要的设计，同时兼具创新性的方案能够在一定的时间段之内得出。因此，想要在第一时间内设计出满足市场需求、能够占据市场的产品，存在一定的困难局限性，也是不太现实的问题，因此，在机械产品的创新迅速实现过程中，基于计算机化的创新就是非常有效的方法之一。

从广义的机构学的教学来看，对于机电一体化系统（包含了机、电、液与控制等等），都可以将其看成为两个组成部分——广义的传动机构与传动载体。而对于创新机电一体化系统的方案，就在于创新广义机构。因此，笔者在本文当中针对机械设计当中自动化技术创新的运用提出了一套机械系统创新设计以及自动化的方案（基于三维平台，以下所述都是基于三维平台）。

二、机械设计与自动化体系

对于上述中的复杂机械系统进行创新设计以及对于机械相应的自动化系统的组成方面，主要是以下：两种具有较强的获得创新性设计方案的能力的、在计算机化方法当中适合于机械系统创新设计当中较为复杂的方案；直接支持产品设计方案的三维虚拟样机装配与仿真的自动化建模过程，能自动化地对创成的复杂机械系统符号方案进行仿真、建模以及装配。而快速与创新则是其最大优点。

对于初期机械设计概念的这一阶段放纵，主要通过自动化系统为创新设计提供两套方案：其一，基于机械设计的基本规则而采用的创新设计方案；其二，创新方案的功能改良分解以及重组。考虑到这两种系统设计在方案的产生原理上都是采用的符号形式将最终的方案列出。而对于机械概念设计的初期阶段的使用符号的方案，机械自动化则会将方案进一步的分解成为机构的基本形式以及相互的连接这两个方面。在进行识别基本的机构方法选取上可以考虑到进行运动分析，从而将内部各个构件运动时所产生的分析数据展示出来。为了将开发机械产品的速度进一步提高，就能够使用面向对象的技术来进行基本机构的设计。然后，三维平台进行的二次开发，在采用的措施当中选择特征控制参数、数据库驱动等等，对于整体的基本机构三维造型设计，能够使用少量特征控制参数对其进行驱动。能够良好的解决基本机构虚拟建模的问题。

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2机械工程自动化技术的现状及制约因素

从我国机械工程自动化技术应用的现状来看，其还处于刚性自动化、单自动化的阶段，但国外一些工业发达国家已经实现了机械自动化技术的集成化、智能化、柔性化发展。在机械自动化生产的管理方面，我国一些企业仍旧是采用传统的管理模式，而发达国家已实现了计算机全程控制管理，而且在机械生产模式、工业组织与管理方面也在不断升级与创新。由此可见，我国机械自动化的发展仍然存在诸多的不足之处，而制约我国机械工程自动化技术进一步发展的因素，主要为：缺乏相关技术人才、自动化技术应用范围不够宽广、自动化技术相对落后、缺乏自动化技术的科研投入、机械自动化技术的管理不够完善等。

3加强机械工程自动化技术的建议

3.1加强配套机械自动化技术的发展

所谓配套机械自动化技术，是指机械自动化技术既要发展主要机械设备的自动化，又要发展配套元件及控制系统的自动化。充分应用电子学、零件检查与机床装料自动化技术、电子计算机技术，大力推广程序数控机床，研究发展可靠、高效的自动化生产线、自动化控制系统、生产信息系统等。通过配套机械自动化技术的大力发展，使机械工程行业从生产制造开始到结束均能实现自动化生产，从而大力提高生产效率，促进生产效益

3.2重视低成本机械自动化技术的发展

根据形势分析来看，我国暂时还无法投入大量资金发展太多高科技、高成本的机械自动化技术，这种形势下，便应该先从投资少、见效快、成本低、前景广、潜力大、适合我国发展需要和国情的自动化技术着手，打好基础，慢慢向上发展。例如芬兰NOKOAData机工厂组装车间内拥有的一条可制造286/386/486微机的灵活生产线，该生产线在自动化设备应用的同时融入人工参与，将自动化技术与传统工艺完美结合，使其在保证造价较低的同时，具有柔性制造系统的性能。国外这种低成本、见效快的自动化技术我们均可借鉴参考，并结合我国基本国情，研发出适合国内机械工程发展的低成本自动化技术。

3.3重视机械工程自动化人才的培养

我国机械自动化技术之所以发展缓慢，与这方面人才的缺失有很大关系，因此，为促进机械工程及自动化技术的进一步发展，便要重视对机械工程自动化人才的培养。第一，需大力引进国外先进的机械自动化技术，同时加强对机械工程自动化教育活动的开展，使我国的科研实力逐渐增强。第二，机械工程自动化专业人才必须具备机械工程的研究、设计、制造以及自动化技术基础知识、基础理论、基本技术与应用的能力，能够在机械工程生产第一线从事材料加工机械、机械制造及自动化等方面工作。

4机械工程及自动化技术的发展前景

在科技的快速发展下，我国的机械工程及自动化技术也在不断朝前发展，但其在发展的同时，也突显出资源浪费、环境污染、产品开发及利用率低等问题。为促进机械工程及自动化技术的可持续发展，机械工程自动化技术朝着绿色环保、经济性、实用性等方面发展也是必然趋势。

（1）绿色环保的发展前景。机械工程行业在自动化技术的广泛应用下，虽然大幅度地提高了生产效率，但给生态环境也带来了严重破坏，因此，自动化技术的应用与发展应该以减少环境污染和资源浪费，倡导绿色生产战略为原则。

（2）经济性发展前景。我国很多企业在自动化技术的应用与发展中还较为落后，由此也导致了企业经济发展的缓慢，因此，为保证自动化技术能创造出更为可观的经济效益，各企业对现有技术设施不断改进与优化，在提高生产效率的同时使经济的发展得以满足，才能真正发挥机械工程自动化生产的作用。

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一、引言

信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。

随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。

在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。

二、全闭环交流伺服驱动技术

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。

三、直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

四、可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。

基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。

五、运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

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工程机械化是人类生产文明进步的重要表现，从生产力角度工程机械化是实现生产力提升的直接标志。从广义角度上讲工程机械化就是工程建设施工实现了机械设备替代人力劳动，其是对工程建设施工过程中所有应用机械设备的总称。工程机械制造作为制作用于工程建设的机械设备施工环节，其所制作的机械设备种类众多，例如运输机械、起重机械、矿工冶金机械等等。在国家经济发展过程中，机械制造水平在一定程度上显示了该国家的科技发展水平，也就是说一个国家的机械制造水平很大程度上影响了国民经济发展。目前，我国已经实现了工程机械化发展，但相比于发达国家还有一定的差距，这在一定程度上影响了机械制造业水平的发展与进步，同时也影响了我国国民经济的进一步发展。相对来看，我国在机械制造发展方面还具有相对广阔的发展空间和前景，为此我们应该充分发挥国内机械制造业的潜力，以实现对我国机械制造水平地提升。

1.2机电自动化

机电自动化是一门综合性的机电技术类型，其是机电技术实现科技化发展的重要标志。从机电工程本质上讲，其本身就属于科技化发展产物，而机电自动化则是实现了机电工程全面科技化的发展。从当前的社会发展状态与情况来看，机电自动化发展是现代化生产环节中不可或缺的一部分。在科学技术的发展背景下，各个专业之间相互渗透、交叉越来越频繁，机电自动化就是专业交叉的重要产物，其引领了工程领域中的技术革命。在计算机技术发展迅速的科技背景下，电子技术对工程领域中的工业控制、生产方式革新、企业内部管理与成本控制均产生了重要影响，所以说机电自动化技术的发展是实现人类机械电子设备发展的重要里程碑。

2机电自动化在工程机械制造中的应用分析

机电自动化发展作为科学技术在制造业当中的重要发展标志，其所能够为社会生活带来的不仅是机械设备制造技术上的发展与进步，更是推动社会生产力水平向科技化、高效化发展的重要支持。随着机电自动化在机械系统设计、调试等方面的应用，其对工程机械制造业的发展及效益提升带来了重要推动。文章选择机电自动化在工程机械制造中最常见的集中技术进行分析。

2.1集成自动化技术

集成自动化技术是指机械制造中对各类生产经营、技术功能的集成性发展。在传统技术模式下，实现对机械制造技术的集成化发展是不切实际的，但随着信息技术的逐步完善与应用，集成自动化技术不仅得以实现，还成为了机械制造过程中使用最普遍的技术内容。随着市场经济体制地到来，机械制造业地竞争越来越激烈，为了能够在市场竞争中站稳脚跟，很多机械制造企业开展技术研究与发展，通过将电子计算机辅助设计技术、数控教工技术以及企业管理系统等多种技术与系统内容引入到企业的机械生产制造系统中，得到了非常显著地发展，并成为了机械制造业当中企业的发展潮流，CIMS工程应用的有效保持，在提升机械制造企业的生产能力和市场竞争里的基础上，也实现了集成自动化技术地有效发展。

2.2柔性自动化技术

所谓“柔性自动化技术”是以数控技术为核心，在融合其他先进技术的前提下而建立起的新兴技术类型。从生产与操作过程方面来看，柔性自动化技术能够实现机械制作与生产全自动化发展。在柔性自动化技术当中，包括机械设备的材料准备、制作、生产等一系列生产行为都由计算机来予以控制和操作。相比于传统人力机械生产模式，柔性自动化技术不仅能够在计算机技术的精确控制下，保证机械设备生产、制作过程中的各项生产行为、尺寸的准确性，同时还能大大减少对劳动力的应用，实现了对生产成本的有效控制，并在此基础上实现生产效率地有效提升，在确保机械设备生产秩序的基础上，提高生产效益。无论是从机械制造业未来发展角度考虑，还是制造企业的效益提升角度分析，柔性自动化技术都将成为机械设备自动化生产的主流模式。

2.3智能自动化技术

智能自动化技术即智能华机电自动化技术，其是在计算机技术发展支持下，通过利用计算机智能系统对人类行为地模拟，从而替代人类去进行机械设备的生产操作及相关行为。从表面上看智能自动化技术与柔性自动化技术有一定的共同性，但智能自动化技术要比柔性自动化技术更高级，相比于柔性自动化技术而言，智能自动化技术能够通过对人类行为地模仿，来提高自身的工作能力，并对生产行为产生一定的判断力，这是柔性自动化技术所不具备的优势。智能自动化技术在机械设备制造中的应用，能够更进一步提升机械制造行为的准确性，并保证这一行为能够始终保持在一个高水平状态之上。需要注意的是由于智能自动化技术需要人工操作来作为主观工作支持，因此要经常对智能自动化技术进行维护，以确保智能自动化技术的良好工作状态。

3注意事项

虽然机电自动化在机械制造中展现出了多方面的优势，但针对当前的机电自动化水平来看，其仍存在诸多不足，因此在实际应用过程中，要做好以下几方面的控制：（1）规范应用流程。机电自动化在为机械制造提供支持是建立起机电自动化设备、系统软件的规范安装与应用前提下的，为此企业必须要严格按照机电自动化要求进行工作，避免操作不当而为企业带来不必要的损失；（2）做好质量控制。机电自动化在机械制造当中的应用，确实能够为机械制造带来重要帮助，但企业必须要保证其所制造出来的机械设备质量符合质检与应用要求，否则机电自动化为工程机械制造带来的进步意义都是空谈。

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二十世纪末，煤炭科学研究院上海研究院与国外公司合作，致力于研究更为先进的采煤机，终于在二十世纪90年代成功研制出我国第一台交流变频电牵引采煤机。从此之后，我国的电牵引采煤机得到了非常快速的发展，我国的电牵引采煤技术也在日益的改进与实际运用中越来越成熟，基本实现了采煤机无线技术的目标。同时电牵引采煤机还具有截割电机、牵引电机、冷却系统的温度测验以及对机械等的保护功能。

1．2刮板式输送机

随着我国采矿技术的不断提高，对各方面的安全系数也有着越来越高的要求，我国的刮板式输送机技术水平也在不断提高。刮板式输送机引进了很多的新技术、新材料以及新工艺，技术含量在不断上升。刮板式输送机的成功，使我国的煤矿开采彻底摆脱了在大型输送机方面完全依赖进口的被动局面。

1．3带式输送机

带式输送机一直都是我国煤矿开采运输中的主流。随着我国采煤技术的不断提升，安全矿井的生产能力也在不断增强，对输送机的技能也提出了更高的要求。从目前来看，我国的大型输送机主要采用先进的变频驱动控制技术，能有效实现输送机的软启动。为了使输送机始终平稳的运行，即始终保持适度的扰度，在输送机上采用了先进的液压自控张紧装置。随收稿日期:2015－02－05作者简介:张宁(1980－)，男，经济师，太原理工大学矿业工程学院矿业工程硕士研究生在读。着各式各类先进技术的运用，现在我国的带式输送机已经形成了系列，同时也提升了水平，最重要的是可以适应我国多样的矿井。

2采煤机械装备中的自动化技术

近年以来，我国的采煤装备以及技术等各方面都有了很好的发展，同时采煤机械设备的自动化技术也取得了较大的发展。

2．1液压支架中的电液控制系统

液压支架电液控制系统方面的功能主要有支架的自降功能、自动推移刮板输送机、自动化跟机作业、远程操作作业等等，并且液压支架的电液控制系统已经完全摆托了对进口的依赖，实现了国产化。国内有很多液压支架电液控制系统的研究单位，主要分布在北京、河南、山西、广东等地，其中北京是主要的分布范围。

2．2智能型采矿机的自动化控制

智能型采矿机已经基本实现了记忆割煤、检测采煤位置、摇臂调高控制以及机身水平测试等等功能。国内的采矿机厂家有很多，都实现了挖矿机的这一重要功能。

2．3刮板输送机中的自动化技术

刮板式输送机的自动化功能不仅仅包括减速器、温度测试，还有电机的降压启动、链条张力检测以及破碎机自动推移等等。刮板式输送机的自动化技术在国内多家成套装备供应商家那里已经取得了突破，“三机”控制系统已经实现国产化。目前，多家公司组织专门的技术研究人员参与自动化控制方面的研究，并将无线、视频、音频等手段应用于输送机的自动化控制，致力于实现“无人跟机作业，有人安全值守”的理念。

3与国外先进机械装备对比

不可否认，我国自主研发的电牵引采煤机、液压支架、刮板式以及带式输送设备等都具有很强的技术实力，即使是在国外，也是有很强的竞争力的。但是，我国目前的煤矿开采机械设备同国外的相比仍有很多不足之处，主要体现在可靠性、安全性、智能化、信息化、自动化等方面，这些都是我国需要进一步提高的方面。

3．1液压支架

国产的液压支架主要是在材料、元部件、高级控制方面输与国外高端产品，而中国的液压支架的全自动控制系统还处在刚刚起步的阶段，更不要说与外国先进设备一较高下了。

3．2采煤机

国产的采煤机主要是在智能化功能方面弱于国外高端采煤机。如记忆割煤、远程遥控等等方面。要想取得长远的进步，必须在已有技术的基础上，借鉴国外的先进技术，同时也要有自己自主创新的过程。

3．3输送机

与国外高端输送机相比，国内的刮板式输送机主要是在自动伸缩机头以及在线故障诊断等方面存在着不足之处;对于带式输送机，主要是在动态分析、自控张紧技术等方面属于国外。

3．4自动化技术

在自动化技术以及设备的自动化方面，国内的科研单位在三维检测、自动找直等方面弱于国外技术。另外，我国的采煤设备，主要是以单机控制为主，缺乏联动控制;缺乏运输设备智能的一体化控制等等。

4我国采煤机械装备以及技术的发展方向

要想实现我国采煤技术以及开采机械设备的真正独立，必须要依靠自主创新，以期能够实现即使是在极其恶劣的情况下，也能安全信息传输、煤岩识别以及对安全的感知等等;形成一套依靠视频、音频、感知等手段的集检测、控制于一体的智能控制装备。通过对自动化技术的运用，将我国现有的液压支架、电牵引采煤机、刮板式输送机、带式输送机等有机地结合起来，全面提升我国采煤机械装备以及自动化技术的现有水平。努力为我国参与世界竞争创造条件。

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系统在生产产品的过程中，主要果采用了控制自动化和信息的自动化，以此减少了在操作过程中的失误，让操作控制起来更加方便简单。机械自动化在不断的完成其操作自动化外，还进一步保证了产品的质量，并且在计算机控制的情况下，进一步修改了编程，让生产的产品更具有多样化，同时也加快了产品的更新换代。

（二）系统在运用过程中，便于维修和调整。

关于机械自动化系统的设计主要是应用了计算机技术，它的功能是可以根据产品的需要来调试安装设备，然后再生产出所需要的产品。对于多数利用的电子技术而言，它能够减少在生产过程中的开关数量，然后让操作人员在工作中，方便操作，由于工作的内容都是提前设定好的，系统在运行过程中能够自动的转换。目前，根据对象的需求系统可以自动调整好自动化的产品，确保其需求。

（三）减少了安全隐患。

机械自动化系统的运用，在使用过程中，要确保生产设备在运行过程中的稳定性和安全性能，让其能够提前做好在生产过程中可能出现的安全隐患和危险状况，在每一个生产环节都要做到监控设施，做好监控工作，及时发现设备在运行过程中出现了故障，然后进行报警诊断，及时解决问题，让机器恢复正常运用。在机器运行的过程中，如果出现了短路。过载或者过压的状况，要将其尽快的转换到别的模式下，并在此要及时关掉电源。另外，对于机械自动化，它在使用中能够减少大型设备发生事故。

二、机械设计制造及其自动化发展的前景

（一）人格化。

机械设计制造及其自动化的发展越来越注重产品与人之间的关系，在社会的不断的发展中，进一步实现机械自动化走向人格化。这主要是因为，机械自动化产品的使用者，最终就是人类，所以说，在产品的设计中要更加注重智能化。情感以及人性的投入。另外，在人格的发展中还要体现出其模拟方式，然后研制出各种不同的自动化产品，让其进一步促进人格化的发展和推动机械化制造及其自动化的发展。

（二）绿色化。

目前，随着我国社会的不断进步与发展，我国的环境问题越来越受到人们的关注，环境日趋呈现污染状态，一些资源也开始慢慢锐减，人们对于环境的保护意识越来越强，对于产品的绿色概念也逐步增强。因此，对于绿色的生产，就应该考虑到周边环境的影响，让其在生产过程中对环境的影响降到最小，减少生态环境的污染，进一步提高资源的利用率，让其绿色要的机械化制造产品进一步促进社会的发展，这样不仅能够有效的利用环境保护，还能够让变废为保，将废弃的材料进行回收和利用，投入的生产过程中。

（三）网络化。

随着我国网络技术的迅速发展，我国网络化建设技术越来越多，机械化制造产品也不例外，在网络技术发展的浪潮中，机械自动化的产品也向全球化推广，另外，多媒体技术的应用，让计算机图形作为多学科知识，让其形成了一套比较完整的系统，目前，基于网络的各种远程控制和检测技术迅速发展，机械自动化产品在其中发挥着十分重要的作用。例如利用家庭网络将给各种家用电器连接成以计算机为中心的集成家电系统，使得人们不出门也可以充分利用个各种高科技的生活和娱乐设施，从而丰富了人们的日常生活。

（四）智能化。

所谓智能化系统一般是指人与机器一体化的系统。在生产的过程中随时可能发生的智能活动包括想法，分析，判断。另外，智能系统当中的智能化主要表现在系统是否具有友好性，适应性。智能制造需要做到的是全面复苏社会资源，能源，和环境污染，促进更加合理的竞争和合作。智能化是在控制理论的基础之上，吸收了多种学科的知识和思想方法，从而模拟人类的大脑，提高了机器的推理判断力，还有自主决策力，这样就可以全面实现机器智能化。

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2机械自动化技术在煤矿中应用的意义

2．1保障作业的安全

众所周知，煤矿洗煤是一类高危行业，在实际工作中通常会存在一系列的安全问题，如果处理不当极易导致安全事故的发生，而在煤矿洗煤中应用机械自动化技术，则能够在很大程度减少各项作业中的安全隐患，确保作业人员的安全，使整体煤矿洗煤作业的安全性得到大幅度提高。

2．2提高作业的效率

应用机械自动化技术，能够大幅度的提升煤矿洗选的作业效率，其原因就在于机械自动化技术可以在无人看管的情况下，自动的选择程序并进行自主作业，而且运作时间不会受到其他因素的制约，因此节省大量的人力、物力以及财力，从而提升选煤生产作业的效率。

2．3促进技术的更新

为了能够在选煤生产作业中更好的运用机械自动化技术，在使用过程中通常会配合其他的一些先进技术，这样对技术的更新就可以起到良好的推动作用，促进煤矿生产效益的提高。

3加强洗煤厂机械自动化技术应用的几点建议

我国煤矿市场的竞争越来越激烈，因此，为了进一步确保安全生产，提高企业效益，获取竞争优势，机械自动化技术在洗煤生产作业中的运用也变得日趋重要。因此，采取有效策略来推进机械自动化技术更好应用就显得尤为必要。

3．1新产品的发展及应用

煤矿企业应当对当前的煤矿管理理念予以创新，引入科学有效的煤矿生产运作模式，注重核心设备及系统的自动化，以便使煤矿生产作业的整体自动化水平得到大幅度提升。同时，煤矿企业还应当加强自主研发，重视企业间的交流合作，并且加大技术开发力度，加快企业技术创新的步伐，集中精力攻破一些核心技术问题，诸如电液控制系统、密封件等，将具有更多优异特性的新产品、新设备应用于煤矿生产中［2］。

3．2提高设备的利用效率

在煤矿企业中，机械设备的安装及拆卸也是一项不容忽视的工作，只有全方位将机械设备的安装、拆卸工作做好，才能够降低企业的生产成本，继而大大提高机械设备利用率。在煤矿生产作业中，通常可以采取以下几类措施来提高机械设备的利用率：完善机械设备自动化，提高设备安全生产性能；及时更新机械设备，加强设备的管理及养护，并且做好设备的维修工作，以便最大限度的发挥设备的功能。