【关键词】企业；技术改造；经济分析
机电的一体化系统并未形成具体的标准和统一的定义，从机械的角度上认为机电一体化系统的本质特征就是机械，是在机械的系统的主功能和相应的信息以及控制功能的实现上引进了相应的电子技术，使相应的机电系统实现与软件的有机结合，是一种特殊的机械系统。从机电系统的设计功能上考虑，完成了机械类、运动和信息等多任务的机械和相应部件联系起来，形成了机电系统的一体化模式以及形成了完整的机电系统，强调各种技术和功能的协调和良好结合，从而形成相应的机电的自动化系统。
一、机电系统的概念设计中的信息一体化
随着经济的发展和相应的技术革命，各学科的基础理论由于研究基础的发展和技术的相互渗透实现了产品设计的不断发展和完善，相应的机械设计逐步走向自动化和智能化的发展趋势从而实现机械设计指导的自动化和科学化、知识化。通过相应的计算公式和模型设计和比对实现了最优化的方案设计模式，机械概念设计的发展也逐步向现代化的设计模式靠近。通过计算设计的分析和综合，实现了更大范围内的机电系统的信息流动和管理控制，从而使相应的信息流更好地为机电系统的一体化设计服务。计算机与机电系统设计的相结合实现了信息载体的转换，通过更为新颖和快捷的设计方式和信息交流实现了信息的极大交流，从而使相应的机电系统设计方案的设计和选择达到最优状态。
二、机电系统概念设计中的功能结构一体化
功能结构的设计是机电系统设计的重点和关键，一般说来机电系统的功能结构设计分为功能设计和功能映射两个模块，然而这样分块的设计模式使机电系统的设计过程建立在抽象的概念基础之上，难以实现形象化和具体化的特点，设计过程中易出现信息的模糊和残缺，致使这样的设计模式难以形成形象而直观的感受，并从相应的机械制造的理论层面进行推理控制，这样的设计方式不利于机电系统概念设计的一体化模式的形成和协调。在相应的机电系统概念设计过程中应在建立了信息交流模式的基础之上增强概念系统设计的可行性和可操作性。在建立相应的信息交流模式基础之上实现机电系统的一体化优化设计。
三、机电系统概念设计的机电技术一体化
传统的机电系统的概念设计将机械与电子技术结合起来，从而通过机械、电子技术的系统结合实现相应的机械系统的功能特点，同时改变了人工的操作和判断，形成机电系统的自动化模式，并通过相应的程序协调机电系统的任务模式。然而传统的机电系统的设计难以满足现代机电系统设计的创新性要求，从而要实现一体化和自动化、智能化的发展模式。实现机械系统和电子技术的良好结合，从整体的系统功能上进行协调，从而实现机械技术和电子技术的协调组合，共同构成机电系统的功能结构。
四、机电系统概念设计的人机交互系统一体化
机电系统的一体化和信息化设计的最终目的是形成人机一体化的交互模式，形成智能化和科学化的机电系统的设计方式，随着计算机技术和相应技术的发展和创新，机械设计和应用的智能化模式逐步成为机械设计和应用的发展模式，人机交互系统的设计实际上实现了更为方便快捷的系统操作和应用模式，同时也提高了相应的生产的效率，提高了设计的科学化程度。在机电系统概念设计过程中，应以人为本建立机电系统的协同发展决策，从而使相应的机电系统充分使用于相应的设计人员。
参考文献
【关键词】机电一体化；专业自动化；生产线；教学改革
伴随着我国高等教育改革的不断深化，在机电一体化专业自动生产线教学中正在有效体现，主要在教学目标的确立和教学内容的设计方面表现的比较突出，根据教学目标，探究有效的教学改革措施，培养实用型的高技能人才。社会发展日新月异，机电一体化专业自动化生产线的设备在不断更新过程中，高技术人才的需求量在不断增加，目前，处于制造大国的我国，机电一体化专业自动化生产线教学是重要的课程，要不断探究有效的方式来提升教学质量。
一、机电一体化专业自动化生产线教学改革的目标
在一些与国防工业有关的院校中，为机电一体化专业的学生开设的核心课程是“自动化生产线的安置安装和调整调试”，教授这门课程的教师所用的教学方法通常以学科体系为基础，教学内容偏离实际运用，实际操作与理论知识的关联很少，导致在相关工作岗位中出现了人才匮乏的现象，这样的课程知识让学生感到单调、笼统，进而对学习没有了当初的向往和兴趣。为了填补高技能岗位的人才缺失，现阶段完成培养“工学结合”的机电一体化人才的目标后，就要改革从工作过程中得到的项目课程，高职院校要把培养的核心放在学生实践能力的培养上，不断加强学生的职业素养和能力，重新安排技能培养与理论教学的内容，建立以项目化为主导的，将理论知识与实践操作相结合的教学方式。
二、机电一体化专业自动化生产线教学改革的内容
在进行项目化教学时教师要在工作的过程中开发教学的项目，在设计教学项目时要把基础定在较经典的工作任务中。在教学过程中，教师要将课堂讲解和学生的实践操作结合在一起，改变传统的教学方式，选择课程时要以培养学生“自动化生产过程中的安置安装、调整调试、维修保养”的这些能力为重点，并将这些安排成七个步骤。学生刚开始学习时要清楚自己的任务，在完成工作任务的时候需掌握理论知识并培养未来工作中必须具备的能力，利用课程当中涉及的教学项目，让学生学习并熟悉自动化生产线安置安装、调整调试、维修保养的知识技能。进行项目化教学的时候，教师必须要求学生掌握自动化生产线所涉及的电气、气动、机械等的安装、试调以及相应程序的设计和试调，还要让学生学会对机械故障的检查和维修，对相关文件的编排和归档，通过这些加强学生的职业能力，例如动手操作能力、团队合作能力、学习能力以及与人交往的能力。
三、机电一体化专业自动化生产线教学改革策略探究
现如今社会发展的愈来愈快，对每一个行业人才的要求愈来愈高，对机电一体化专业的自动化生产线人才的要求也不例外，因此，高职院校在对课程进行改革的时候，必须要做到“核心是改革，主导是创新”，确保教学的质量。
1.教学内容的设计符合机电一体化专业自动化生产线学生特点
院校在为机电一体化专业的学生开设自动化生产线的课时不能在一个基点上停滞不前，院校与教师要根据学生的思维进行教学，要运用灵活多样的方法，针对学生的学习情况进行相应的教学；在教学中还要体现学生的主体地位，引导学生去学习，培养学生积极的学习态度，完美衔接所有课程，以课本为中心延伸教学内容，扩宽学生的视野，还要鼓励学生自主创新。
2.提升学生理论与实践相互为用的能力
机电一体化专业的学生需要有较强的实践操作能力、在实践过程中灵活运用理论知识的能力。从专业的要求来看，院校得把培养学生独立完成任务的能力与动手操作能力作为目标，要为学生提供实践机会，要求学生在实践过程中运用理论知识、深入理解理论知识，让学生在实践过程中总结并积累工作经验；给学生搭建平台，组织及举办关于专业与职业的各类比赛，动员学生积极参加活动，让学生在比赛过程中，提高学习效率。当机电一体化专业的学生在进行自动化生产的实践时，教师要引导学生，让学生独立进行实践操作，并让学生独立对相关设备进行保养与维修，若是有能力较强、知识学得较扎实的学生，教师就可以让他们改造及研发其他相关的项目。
3.提升学生学习的主观能动性和学习积极性
在以往的教学过程中，教师是课堂的主体，机电一体化专业的学生在学习自动化生产的时候几乎没有机会动手操作、实地锻炼，教师在很多情况下只注重自己教的过程，忽视了学生的学习情况，导致学生在学习的过程中完全是被动的。目前有一种项目教学方法，这种方法指的是在教学之前先进行一项项目，后期再利用完整的项目对学生进行教学，换句话说就是教师对学生进行适当的引导把操作项目的事物交给学生。这样既加强了学生的动手能力，又实现了在实践中融入理论知识的目的。机电一体化专业的学生只有将传感器、触摸屏、伺服系统、变频器、PLC等技术熟悉掌握并可以将这些技术融为一体时才算掌握了机电类的知识以及自动化生产的学习，在进行项目教学时，学生可以利用完成的项目深入理解自动化生产线中涉及的电气原理，也能学到设计PLC程序的要领。
四、结束语
总而言之，课程改革过程中会出现各种各样的问题，课改的执行情况也会不尽如人意，很多时候的教学目标不清晰，教学内容的针对性较弱，影响着机电一体化专业自动化生产线的教学质量。而教学改革就是发现问题，改善问题，并不断完善教学体系和方式，明确教学目标和内容，探究有效的教学措施，提升机电一体化专业自动化生产线的教学质量。
参考文献：
[1]何惠湘.“机电一体化专业自动化生产线”课程教学改革探索[J].交通职业教育，2013，（05）：26-27.
一、机电一体化专业自动化生产线教学改革的目标
在一些与国防工业有关的院校中，为机电一体化专业的学生开设的核心课程是“自动化生产线的安置安装和调整调试”，教授这门课程的教师所用的教学方法通常以学科体系为基础，教学内容偏离实际运用，实际操作与理论知识的关联很少，导致在相关工作岗位中出现了人才匮乏的现象，这样的课程知识让学生感到单调、笼统，进而对学习没有了当初的向往和兴趣。为了填补高技能岗位的人才缺失，现阶段完成培养“工学结合”的机电一体化人才的目标后，就要改革从工作过程中得到的项目课程，高职院校要把培养的核心放在学生实践能力的培养上，不断加强学生的职业素养和能力，重新安排技能培养与理论教学的内容，建立以项目化为主导的，将理论知识与实践操作相结合的教学方式。
二、机电一体化专业自动化生产线教学改革的内容
在进行项目化教学时教师要在工作的过程中开发教学的项目，在设计教学项目时要把基础定在较经典的工作任务中。在教学过程中，教师要将课堂讲解和学生的实践操作结合在一起，改变传统的教学方式，选择课程时要以培养学生“自动化生产过程中的安置安装、调整调试、维修保养”的这些能力为重点，并将这些安排成七个步骤。学生刚开始学习时要清楚自己的任务，在完成工作任务的时候需掌握理论知识并培养未来工作中必须具备的能力，利用课程当中涉及的教学项目，让学生学习并熟悉自动化生产线安置安装、调整调试、维修保养的知识技能。进行项目化教学的时候，教师必须要求学生掌握自动化生产线所涉及的电气、气动、机械等的安装、试调以及相应程序的设计和试调，还要让学生学会对机械故障的检查和维修，对相关文件的编排和归档，通过这些加强学生的职业能力，例如动手操作能力、团队合作能力、学习能力以及与人交往的能力。
三、机电一体化专业自动化生产线教学改革策略探究
现如今社会发展的愈来愈快，对每一个行业人才的要求愈来愈高，对机电一体化专业的自动化生产线人才的要求也不例外，因此，高职院校在对课程进行改革的时候，必须要做到“核心是改革，主导是创新”，确保教学的质量。
1.教学内容的设计符合机电一体化专业自动化生产线学生特点
院校在为机电一体化专业的学生开设自动化生产线的课时不能在一个基点上停滞不前，院校与教师要根据学生的思维进行教学，要运用灵活多样的方法，针对学生的学习情况进行相应的教学；在教学中还要体现学生的主体地位，引导学生去学习，培养学生积极的学习态度，完美衔接所有课程，以课本为中心延伸教学内容，扩宽学生的视野，还要鼓励学生自主创新。
2.提升学生理论与实践相互为用的能力
机电一体化专业的学生需要有较强的实践操作能力、在实践过程中灵活运用理论知识的能力。从专业的要求来看，院校得把培养学生独立完成任务的能力与动手操作能力作为目标，要为学生提供实践机会，要求学生在实践过程中运用理论知识、深入理解理论知识，让学生在实践过程中总结并积累工作经验；给学生搭建平台，组织及举办关于专业与职业的各类比赛，动员学生积极参加活动，让学生在比赛过程中，提高学习效率。当机电一体化专业的学生在进行自动化生产的实践时，教师要引导学生，让学生独立进行实践操作，并让学生独立对相关设备进行保养与维修，若是有能力较强、知识学得较扎实的学生，教师就可以让他们改造及研发其他相关的项目。
3.提升学生学习的主观能动性和学习积极性
在以往的教学过程中，教师是课堂的主体，机电一体化专业的学生在学习自动化生产的时候几乎没有机会动手操作、实地锻炼，教师在很多情况下只注重自己教的过程，忽视了学生的学习情况，导致学生在学习的过程中完全是被动的。目前有一种项目教学方法，这种方法指的是在教学之前先进行一项项目，后期再利用完整的项目对学生进行教学，换句话说就是教师对学生进行适当的引导把操作项目的事物交给学生。这样既加强了学生的动手能力，又实现了在实践中融入理论知识的目的。机电一体化专业的学生只有将传感器、触摸屏、伺服系统、变频器、PLC等技术熟悉掌握并可以将这些技术融为一体时才算掌握了机电类的知识以及自动化生产的学习，在进行项目教学时，学生可以利用完成的项目深入理解自动化生产线中涉及的电气原理，也能学到设计PLC程序的要领。
关键词：PLC技术；光机电一体化；应用
对于现阶段的生产、加工工作，基本上已经达到了全自动化的水准，多项设备的运转和应用，都是从实际需求来出发的，在各个层面上利用先进的机械设备来完成良性循环，从而为社会的需求提供较多的帮助。我国在现阶段的发展中，进入到了一个特殊的时期，各项事业均取得了大幅度的进步，发展空间也得到了很大的拓展。此时，想要在后续的工作中取得理想的成绩，就必须将优质操作技术有效融入，保证机械设备的功能、体系等得到深度的优化，最终获得预期效果。
一、PLC控制技术分析
在过往的工作当中，光机电一体化自动盘花机的应用，主要是通过传统的手段来完成的，在很多方面都保持了较为稳定的工作水准。这种情况的持续时间比较长，到近代以后，各类机械技术突飞猛进的发展，为很多设备的优化都提供了较多的参考。从技术的角度来分析，PLC控制技术占有很高的地位，无论是在技术体系上，还是在技术功能上，都表现出了较大的进步，很多工作的执行都没有出现漏洞及缺失。面对社会上物质需求的大幅度提升，PLC控制技术的应用需要从多个方面予以把控。
（一）功能强大
PLC控制技术在应用过程中，发现其功能异常的强大，能够在很多方面达到突出的成绩。一般而言，PLC的操作层次上，指令数量特别的多，能够达到几十条，甚至是上百条的指令。不同的指令内容存在较大的差异，由此可以开展相应逻辑问题的优化处理，确保在不同类型的数据运算上，能够获得精确的结果。在现阶段所掌握的PLC控制技术当中，普通计算机可以完成的工作，PLC控制技术同样可以进行良好的应用。除此之外，考虑到机械工作的操作过程中，需要达到良好的人机互动效果。PLC控制技术本身的功能，得到了很大程度的健全，其完全可以根据现实工作的需求，将人机界面良好的建立，将信息交换工作合理的完成，减少了过往工作的不足和缺失，从而在最终的工作价值上、工作效益上，达到一个最佳的水准。
（二）系统实现方便
从主观的角度来分析，现下的各项工作，其必须在工作效率、工作质量方面达到兼得的效果，不能出现任何的差错。而我国隶属于发展中国家的行列，机械层面上的内容，必须要保证系统的简单性、可操作性、可靠性等。PLC控制技术在应用过程中，自身的系统在实现过程中，能够取得非常方便的效果，整体工作很少出现严重的问题。例如，PLC控制技术的应用，其自身的控制逻辑，表现为程序的建立方法，利用程序更好的代替了硬件接线。如此一来，不仅在工作空间上得到了最大化的节约，同时在操作效果上也有所巩固，告别了以往的问题，整体工作效果非常值得肯定。除此之外，PLC控制技术的系统，其采用的硬件，全部是高度集成化的模块。这些模块均表现为配套的特点，完全实现了系列化、规格化的目标。我们在应用PLC控制技术的时候，硬件系统与方案的搭建，在整体上表现出方便的特点。
（三）可靠性高
就机械操作本身而言，可靠性是一个不能忽略的特性，在很多方面都将产生极大的影响。当下的各行各业，都必须在机械的帮助下，才能又好又快的完成。所以，我们在光机电一体化盘花机的应用上，即便PLC控制技术拥有了很多的特质和功能，依然要对可靠性方面的内容进行深思熟虑，不能出现任何的问题，否则将会影响到其他工作的顺利开展。
1. 在硬件设计层次上，PLC控制技术的输入电路、输出电路均得到了多个方面的优化处理，两种电路能够与内部的CPU进行电隔离处理，整体工作方法具有高度的可行性。经过大量的分析后，发现PLC控制技术的硬件设计工作，未出现严重的不足。自身的信息工作，主要是通过光耦器件来完成的，也可以通过电磁器件进行传递，选择性比较多。在PLC控制技术的内部当中，CPU板的运作，对客观情况做出了深入的考量，自身具备了良好的抗电磁干扰的屏蔽功能，为PLC程序的运行，提供了更多的帮助。
2. 软件实现层次上，PLC控制技术得到了很大的改变。一般而言，PLC的工作方式，主要是体现为扫描加中断的方法来完成。该模式在应用以后，可以保证PLC控制技术有序的来工作，将所有的混乱问题彻底的减少。经过长时间的应用后，PLC控制技术表现出的软件可靠性非常显著，整体上避免了继电控制系统常出现的“冒险竞争”问题，自身的控制结果，能够达到确定的情况，减少了很多不良因素的威胁。
二、PLC控制技术的应用
光机电一体化全自动盘花机是比较常用的设备，其在很多方面都取得了功能的进步和应用效果的提升。将PLC控制技术在设备中进行应用，不能单纯的按照主观想法来完成，还必须对客观上的指标实现进行深入的分析。就现阶段的技术而言，PLC控制技术整体上具备了较高的可靠性、可行性，未出现任何的不良问题。但对于光机电一体化全自动盘花机来讲，在其中应用PLC控制技术，相当于对技术限定了使用的环境和各项标准，如果出现了违背的情况，或者是在工作过程中表现为强制性的操作，都将对最终的结果构成威胁。
建议在PLC控制技术的应用上，从以下几个方面出发：（1）通过对传统手工制作绢花的工艺分析，结合 PLC、单片机程序控制技术、机械原理、电子技术等，实现手工加工过程的再现。（2）从电机马达参数研究方面入手，结合 PLC 控制技术，使送料长度、花瓣旋转的角度等达到最佳。（3）通过研究气动控制技术，结合机械部件实现绢花的自动装订系统。（4）在数字控制、硬件组成、新光电器件选用方面研究，以求达到绢花加工速度、质量等方面的技术突破。从电气化安全规则、人体学及安全防护、装备自身的安全防范、及采用绿色环保材料的使用上，以求达到与国际标准接轨。（5）机器结构设计。全自动盘花机主要由送料模块、成型模块、装订模块组成，如何设计机器结构，使其体积小、重量轻、易维护、易操作、可靠性高。
总结：
本文对PLC控制技术在光机电一体化全自动盘花机当中的应用展开讨论，现下的工作水平了有了很大的提升，多项工作的开展均未表现出任何的问题，创造的工作效益是非常值得肯定的。日后，需加深对PLC控制技术的研究，在各个方面减少不足，优化体系的同时，不断的推动光机电一体化全自动盘花机的进步。
参考文献
[1]冯占营. 浅谈PLC在机电一体化生产系统中的应用[J]. 河南科技，2013，11：67.
[2]孔祥新，沈小引，刘敬科. 基于PLC FX2N-48MR的机械手控制系统设计[J]. 电子技术，2013，11：33-35.
[3]本刊编辑部，赵永霞，宋富佳，谢晓英. 国内外纺织技术及装备的最新进展（二）――ITMA ASIA+CITME 2014亮点预览[J]. 纺织导报，2014，06：65-80+82-86+88-109.
[关键词]自动控制；机电一体化技术；生产
中图分类号：TP273；TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0332-01
中国属于世界上的制造大国之一，具有较高的生产水平，但高水平的生产力就要求机电应符合生产力的要求，制造业需要依靠自动化控制技术提高生产企业的生产效率。扩大生产规模，在制造行业中占据着较为主要的地位。有效的自动控制系统及技术、机电一体化技术在生产过程中显得尤为重要。
1.什么是自动控制技术及机电一体化技术？
1.1 自动控制技术
自动控制技术顾名思义就是在不需要用人来进行控制的情况下，使用先进的科学技术及机械设备让机器自身构成一个较为完整的系统进行正常工作及运转的一项技术，是机械设备或机器根据控制技术设置好的程序及预期的各项步骤进行生产的过程。自动控制技术的应用很大程度减少了不必要的劳动力消耗，减少大量劳动力的干预情况；自动控制技术的应用还能在生产过程中减少失误操作的发生，员工根据设定好的程序进行进行操作，生产的出错率有所降低，提高了生产效率[1]。
1.2 机电一体化技术
机电一体化技术属于一种较为全面及综合性的技术，机电一体化涵盖的方面主要包括信息传感器、电子工业、微电子及信号变换等，主要核心为硬件及软件技术，机电一体化技术很好的顺应了时代的发展，属于时展的产物，具有一定的智能化特点。机电一体化的构成中关键点在于信息处理技术，信息处理技术的应用效率促进了机电一体化，机械本体技术的应用效果与机械自身的材料存在着较为密切的关系，要想提升机械本体技术应严格把控机械原材料，将耗能降至最低。
2.自动控制技术及机电一体化技术在生产中的应用
2.1 机电一体化技术在数控机床中的应用
数控机床应用机电一体化技术的现象最为常见，数控机床一定程度上反映了机电一体化发展的主要进程及形态，随着科学技术及职能化、自动化的不断发展与进步，数控机床的先进技术不断随之变化，目前的数控机床存在着知识扩展功能、感知环境功能、智能化模拟功能、智能编程功能及网络通讯功能等，在生产过程中一旦出现不能建模的现象，可以立即采用模糊系统进行加工，对加工过程中出现的故障进行诊断及调节，在最短的时间内恢复生产，减少因机器故障出现的生产力下降情况[2]。（见图1）
2.2 自动控制技术在工业生产中的应用
自动控制技术及机电一体化技术在工业制造业中运用较为常见，特别是机械的制造方面，在制造机械的生产过程中，采用自动控制的智能化技术能将生产过程中可能出现的一系列影响生产的问题进行避免及排除，自动控制技术主要通过神经网络与模糊系统相结合进行制造建模，采用自动控制技术中的反馈技术科学、有效及将生产进度把控好，自动控制技术能将突发的生产问题发生可能降至最低且及时处理突发问题。其主要采用机械故障智能诊断技术及智能传感器技术进行智能化的监控及处理，有效的减少了生产问题的出现，为生产提供了有力及坚实的基础。
2.3 自动控制技术及机电一体化技术在科技生产中的应用
自动化控制技术应用在机电微型计算机中主要是利用控制装备建立一个完善的数学模型，在计算机辅助功能的帮助下将生产程序进行相关控制。自动化控制技术有效的将自动控制及机电规律之间的关系进行了协调，有效促进了单元技术的融合效果，具有较大的生产价值，将产品的技术含量提升至一定高度，将产品的生产周期大幅度缩短，延长了机械设备的使用寿命，将企业的投入降至最低，提高了生产力。还一定程度上的激励了工程师不断开发研制新型便利的基点模型，将工作能力提高至一定程度。自动控制技术还一定程度上提高了微型计算机发现漏洞的功能，微型计算机能快速对危险进行预知，利用自动控制技术将机器进行控制后，避免危险的发生，为企业发展减少风险及损失。
2.4 自动控制技术在科学技术中的应用
将自动控制技术融入进机器人的制造中，通过利用神经网络技术对机器人进行智能化的控制，在合理应用自动控制技术后，机器人在原本具有的模仿及学习能力的基础上能更加智能化的自我判断外界的事物，对外界发生的事物作出最正确的选择及反应处理。急切人主要通过模拟人生的思维模式及行为进行相关活动，急切人需要有机向外界接收信息及控制参数等任务，若将自动控制技术与机器人进行结合将实现设备无人自主操作的境界[3]。
3.结语
随着我国生产力水平的不断发展及提高，其对机电制造行业的要求亦越来越高，C电等制造业的高要求不仅需要满足人们日益增长的机械需求，还应利用自动控制技术为企业提高生产效率。自动控制技术及机电一体化技术能有效提高企业生产效率，将智能化进程推进到一定层面，大力开发机电一体化产品，将自动化、信息化融入进去，带动企业经济模式的转型及发展，努力培养自动控制技术及机电一体化技术的人才。将生产系统与机电控制装备联合起来，及时对生产过程中存在的、潜在的问题进行解决及预防，以精密的计算程序代替人脑，以快速的生产效率代替人手，减少失误的出现，提高生产水平。
参考文献
[1] 秦冲.光机电一体化技术在煤炭输送控制系统设计中的应用[J].漯河职业技术学院学报，2016，15（5）：23-27.
关键词：机电控制系统；自动控制技术；一体化设计
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.147
随着我国生产力的不断发展和科学水平的提高，自动化控制技术得到广泛的应用，已经成为人类社会发展不可缺少的重要部分。利用自动化生产控制技术，不仅有利于扩大生产规模，而且体现了技术上的先进性，对其进行深入研究和分析意义重大。机电一体化在我国制造业地位显著，具有卓越的创新思维，在产品上的应用也越来越完善。当然，不同类型的产品在进行设计的过程中需要采取不同的方法，根据实际情况选择最合理的方法才能确保产品制作过程的顺利。
1 机电控制系统和自动控制技术的介绍
1.1 机电控制系统
机电控制系统的核心元素是控制，它是指在无人参与和指导下，利用控制装置的作用使机器、设备或生产的过程能够自动按照设计好的方式运行，共同完成指定任务。机电控制通过一套完整的系统把控制器、控制对象和其他部件组合在一起，需要多种技术的共同配合来完成，例如微电子、信息处理、通信、自动控制等技术。所以，机电控制技术是一项综合性技术，主要包括检测传感、自动控制、信息处理、伺服传送这四种技术方式。随着计算机的发展和开发，机电控制系统出现之后便得到大力推广，现已经在生产制造、航空航天等领域被广泛的应用着，占据较为稳定的地位。
机电控制系统主要进行远程控制，管理人员可以通过异地拨号或者网络连接来远程控制异地的计算机，来完成相应的任务或指令。这种控制技术基于网络平台，可以对系统的每一个过程实时监督，保证人机之间可以随时建立联系。
1.2 自动控制技术
自动控制技术是指通过控制器使被控制的对象或过程能够自动按照预定的规律运行的一种技术方式。这一技术的理论基础是自动控制原理，通过协调机械、电器的各部件共同工作来有效完成动作过程，在机电控制系统中扮演着重要的角色。自动控制原理分为经典控制理论和现代控制理论，统称为传统控制理论。第一种理论的研究对象是针对单变量的线性时不变系统，这种理论要借助数学工具拉普拉斯变换，利用函数传递的方法在频率域进行系统分析。经典控制理论也叫自动调节原理，在负反馈闭环系统中，通过自动调节器的反馈作用来控制系统的中心环境。第二种理论的研究对象则是多变量、非线性和时变系统，借助的数学工具为矩阵论、线性代数和集合论等。它的研究内容主要是“四种控制”，分别是最优控制、自适应控制、随机控制和鲁棒控制，利用状态空间的方法在时间域内作系统分析，根据所处的状态或条件来分析下一步会出现的状态，然后用状态方程来描述整个系统过程。这两种理论存在的共同之处就是把被控制对象的精确数学模型作为基础，把控制对象和其他干扰因素都用严格的数学方程和函数来表示。但是随着时代的发展，21世纪的智能化进程更进一步，传统控制理论越来越显得有气无力，而新兴的智能控制系统则完全得心应手，表现出强大的功能和优势。智能控制是多个领域相互交叉的学科，目前发展也只是初步阶段，还需要根据实际情况不断补充和完善才能发挥出更加重要的作用和优势。
在机电控制技术中，自动控制技术非常重要，主要负责提高产品精度、加工效率、设备利用率等问题，技术的关键就是依据现代控制理论，表现出工程化和实用化的特点，优化控制模型，精确边界条件等。不过，任何技术要想在社会快速发展的今天不被淘汰或取代，就必须不断地进行改进和优化，全面适应发展需求。所以，自动控制技术也应该根据实际情况努力实现突破和创新。
2 机电一体化设计思想
根据调查，最早机电一体化是由日本的一家机械整形协会经济研究所提出的，他们设想将电子技术加入机构中的动力功能、主功能等加以控制和管理，实现电子设计、软件设计和接卸装置三者融合成一个统一的整体，非常具有创造性。后来随着社会经济的发展和科技的进步，机电一体化的思想越来越成熟，也逐步发展成一个较为完善的学科。在对产品进行设计工作时，机电一体化要求系统分析设计产品，反复审核，综合结果，不断进行修改和完善，从而达到最理想的效果。作为世界制造业的大国，我国出现并推广机电一体化思想是非常必要的，使产品表现出智能化、人性化、绿色化、微型化等先进理念，具有一定优越性。另外，机电一体化的产品有机融合了微电子技术、机械技术、自动控制技术等，系统的质量和性能都得到了进一步的提高，在特殊功能和任务的完成度上也有了良好的改善。
3 机电一体化产品的设计方法
3.1 整体法
这种方法就是将机械部分与电子部分进行有机整合，也就是
将机械技术与电子技术进行有机整合，从整体上开展设计。机电
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（上接第167页）
一体化的设计，最关键的就是表现出创新性的产品设计理论，打破传统的设计模式，全面提高产品的质量和性能。整体法通过把电子技术和机械技术整合成为一个不可分割的有机整体，实现产品设计上的新颖和独特，也体现了一种创新的思维方式，具有一定的影响和价值。
3.2 取代法
这一设计方法就是用电子线路代替机械控制结构，一般用于电子化产品设计。机械控制结构在完成指定任务的运行过程中形式过于单一，这种情况在机电设计一体化中就得到了改变，也就是利用电子线路来控制机构。我们往往将电子线路控制分步骤进行，首先在控制器或微型计算机上编出相应的程序，用于把电子线路和机械控制结构有机地相结合；然后，开始取代工作，即用电子线路代替原有机械结构，用变速机构、凸轮等代替那些接触式控制器。这样一来，传统的机械结构得到简化，体现出机电一体化的设计思想，而且产品的质量和性能也能得到相应的提高。
3.3 组合法
组合法是功能模块的整合，就是把各种标准功能的模块组合成各个机电一体化系统。当简单的机械与电子的有机整合并不能完成指定任务时，我们往往采取组合法，将各个功能模块进行整合，形成一个一体化的多功能模块的综合系统，然后对系统进行设计来达到预期效果。现在组合法在数控机床上面的应用效果显著、优势明显，拓展了多种使用功能，极大地提高了产品质量。另外，这一设计方法周期短、质量高，还可以节约设备成本，在生产管理、使用和维修上都非常方便，今后也一定会得到进一步的发展和完善。
4 总结
机电控制系统融合多种技术，在人类社会生产生活中发挥着越来越重要的作用。而机电一体化是新时代下的产物，在带来显著的经济效益和社会效益的同时，为机械工业的发展注入新的生命力。关于机电一体化产品的设计方法，虽然目前主要总结出三种，但今后肯定会出现更多的具有创新性的设计理念，在产品的人性化服务和自身质量性能上作出更大的提高和进步。随着未来科学技术和社会经济的不断提高，各种技术呈现相互融合的发展趋势，不同学科相互渗透，因此，机电一体化发展前景一片光明，必将得到更优质的完善并发挥出更大的价值。
参考文献：
[1]李进生.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].通信电源技术，2013（01）：73-74.
[2]黎洪洲.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].信息系统工程，2013（08）：36-37.
[3]潘六寿.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].黑龙江科技信息，2015（01）：31.
[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
（四）具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。
（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。
②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。
③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。
⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
二、机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。
（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
关键词：机电一体化 主功能 动力功能信息处理功能 控制功能
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
（四） 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。
（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
二、机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。
（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
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