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機(jī)電技術(shù)論文:表面技術(shù)在機(jī)電和金結(jié)中應(yīng)用展望

摘要：三峽工程是“千年大計(jì)、國運(yùn)所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運(yùn)行可靠性和檢修維護(hù)費(fèi)用，取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進(jìn)行了全面的討論和分析，對三峽工程機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu) 機(jī)電設(shè)備 表面技術(shù)

1 引言

表面工程，是經(jīng)過表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。三峽工程通常被人們稱為“土木”工程，但是大壩全長2309.47m中，實(shí)際上起擋水作用的溢洪閘門、電廠進(jìn)水口閘門、船閘人字門和輸泄水閘門占壩線全長的72%(1679m)，實(shí)際上就好似一個“鋼秩”工程。三峽工程作為一項(xiàng)水資源綜合利用的工程，其機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的總重量達(dá)50萬t，其費(fèi)用占工程總概算的1/3。

表面工程以多個學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合為特色，以應(yīng)用多種表面技術(shù)及其復(fù)合表面技術(shù)為特點(diǎn)，是主導(dǎo)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三峽工程是“千年大計(jì)”、“國運(yùn)所系”的世紀(jì)性工程，一定要重視質(zhì)量問題，把質(zhì)量看成是三峽工程的生命。在國際招標(biāo)的機(jī)電設(shè)備技術(shù)條件中，明確了應(yīng)用表面加工技術(shù)、表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，延長使用壽命和方便維護(hù)和修復(fù)。表面工程技術(shù)在三峽工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

2 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象

三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成，大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔；電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè)，為壩后式廠房，共裝設(shè)26臺700MW水輪發(fā)電機(jī)組。通航建筑物布置在樞紐左岸，包括雙線連續(xù)五級永久船閘、單線垂直升船機(jī)和施工期通航的臨時船閘。

2.1 水輪發(fā)電機(jī)組和其它機(jī)電設(shè)備

三峽電站水輪發(fā)電機(jī)組及輔助機(jī)電設(shè)備總重量約達(dá)26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機(jī)過流部件和常年暴露在空氣中的機(jī)電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論，提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù)，在設(shè)備和零部件的表面進(jìn)行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運(yùn)行。

2.2 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)

三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計(jì)共有30種不同規(guī)格的閘門539扇，永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇，兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門，最高工作水頭達(dá)85m，流速達(dá)35m/s，并有局部開啟的要求。

2.3 對外交通工程

三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護(hù)，包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。

三峽工程對外交通金屬結(jié)構(gòu)工程包括大中橋梁34座，其中聯(lián)系壩區(qū)兩岸的西陵長江大橋1118.66m。

3 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗(yàn)與實(shí)踐

3.1 三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境

三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面，根據(jù)其功能要求，分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中，干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運(yùn)行。

(1)暴露在大氣中工作的有：大壩頂部門式起重機(jī)及軌道、自動抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機(jī)及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時船閘和垂直升船機(jī)的橋機(jī)、大梁及清污機(jī)等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面，常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。

(2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有：水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機(jī)、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機(jī)組輔助設(shè)備如水泵、空壓機(jī)、制冷機(jī)表面，電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機(jī)及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動力盤、保護(hù)盤柜表面等。

(3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如：電站廠房進(jìn)水口豎式液壓啟閉機(jī)、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機(jī)頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中，易銹蝕和腐蝕。

(4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如：船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁，有的交替頻度不大，對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。

(5)在靜水狀況下工作的裝備有：船閘人字門、檢修閘門和疊梁門，電站進(jìn)水口檢修門，泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。

(6)動水工況下工作的電站進(jìn)水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機(jī)過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。

(7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護(hù)以及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運(yùn)轉(zhuǎn)的，泥沙磨蝕的破壞作用，對其材料和表面的處理都有特殊要求。

(8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)，如壓力鋼管外壁，所有閘門和啟閉機(jī)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機(jī)鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機(jī)埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。

3.2 三峽壩區(qū)的空氣和水環(huán)境特性

三峽壩址位于湖北宜昌市二斗坪鎮(zhèn)，此區(qū)域?qū)倌蠝貛Ш蛠啛釒н^渡地帶，其氣候特征是高溫、高濕、霧多風(fēng)小，秋雨多溫差小。壩區(qū)大氣年平均相對濕度75.8%，平均溫度21～22C，最高溫度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量達(dá)1251mm，以7、8月份較高。大氣中S02濃度較高，酸雨比較嚴(yán)重，降雨pH值為5.44，大氣環(huán)境腐蝕性大。

三峽壩址處多年平均水量達(dá)4500億m3，多年平均流量為14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。實(shí)測最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移質(zhì)相對較小，懸移質(zhì)居多，平均粒徑小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值為7.95，水中溶解O2為6.4mg/L。在動水下工作的裝備和結(jié)構(gòu)，承受的動水速度多不相同，攔污柵的過柵流速約lm/s，壓力鋼管內(nèi)約8m/s，船閘輸水廊道內(nèi)約20m/s，深孔、底孔閘門處30～35m/s，排沙底孔內(nèi)18～28m/s，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片約30～40m/s。這些結(jié)構(gòu)和裝備特別是在高速含沙水流中工作的結(jié)構(gòu)和裝備，面臨空化和泥沙磨損的聯(lián)合破壞。

3.3 三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)

為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合，為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點(diǎn)，通過試驗(yàn)研究提出有效的工程措施，達(dá)到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。

為此，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護(hù)研究所進(jìn)行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實(shí)驗(yàn)。

(1)大氣暴露實(shí)驗(yàn) 從1995年1月開始，在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城，對30多個國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗(yàn)，其中有機(jī)涂裝體系42種，熱噴涂金屬體系7種?，F(xiàn)在試驗(yàn)仍在進(jìn)行中。

(2)水環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進(jìn)行，全浸試件浸沒在葛洲壩二號船閘上閘首的人字門上，干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號船閘下閘首的人字門上。試驗(yàn)涂裝材料有，有機(jī)涂裝體系35種，熱噴涂金屬體系7種，電化學(xué)保護(hù)1種。

(3)室內(nèi)加速腐蝕實(shí)驗(yàn)分別對13個廠家的34種防腐體系，即4種水溶性無機(jī)富鋅類、3種醇溶性無機(jī)富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進(jìn)行試驗(yàn)，分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)、在5%鹽水溶液中浸漬試驗(yàn)、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗(yàn)、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗(yàn)、涂層電氣學(xué)保護(hù)性能試驗(yàn)以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗(yàn)。

上述各項(xiàng)現(xiàn)場掛片試驗(yàn)的初步成果，已在機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用，供貨廠商將根據(jù)合同的要求進(jìn)行表面涂覆和表面改性處理。

3.4 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實(shí)踐

三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來，表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲運(yùn)設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。

(1)橋梁 三峽對外交通工程橋梁中特大橋4座，大橋7座，中橋23座，合計(jì)34座，累計(jì)長3793m其中較具特色的有蓮沱大橋、黃柏河大橋、下牢溪大橋和橫跨長江南北兩岸的西陵長江大橋。

蓮沱大橋全長340.87m，主橋?yàn)橹谐惺饺卒摴芑炷吝B續(xù)拱橋。拱上橋面總寬20m。鋼管的壽命直接影響大橋的安全。鋼管拱表面防護(hù)，采用三道漆，分別為底漆、中間漆和面漆，干膜總厚度達(dá)305μm。在涂裝前表面經(jīng)除銹處理達(dá)Sa2.5級，粗糙度Ra30。

下牢溪大橋全長286.06m，為六孔三柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面防護(hù)采用熱噴鋁。

黃柏河大橋全長284.76m，為七孔樁臺式雙柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面采用熱噴鋅。

上述鋼管拱的涂裝壽命要求達(dá)到20年。

西陵長江大橋是橫跨長江的壩區(qū)南北重要通道，和其他大橋一樣，都是永久性的公路大橋。大橋全長1118.66m，主孔跨度900m為單跨雙鉸式鋼箱加勁梁懸索結(jié)構(gòu)。兩座主塔高120m，為鋼筋混凝土三層門式柜架結(jié)構(gòu)。主塔基礎(chǔ)為12根中Φ2.2m挖孔灌注樁。兩根主纜各由10010根φ5.1mm鍍鋅平行高強(qiáng)鋼絲組成，直徑為φ570mm，每根主纜長約1478m，重約2300t。兩岸各有一重力式錨錠。在大橋施工過程中，為了解決懸索鞍座的推移以調(diào)整力的平衡，全軍裝備維修表面工程研究中心提出了復(fù)合減摩涂層設(shè)計(jì)及相應(yīng)的現(xiàn)場施工方案，替代國外采用的在鞍座磨擦副中安裝數(shù)千枚滾針的方案，使鞍座順利推移到位。采用這種復(fù)合減摩技術(shù)使磨擦系數(shù)降低1倍以上，大大節(jié)省了施工費(fèi)用。此外，主塔表面和鋼纜都采用了表面涂裝防護(hù)，主塔表面總漆膜厚度達(dá)280μm。涂裝壽命為5年，修復(fù)不需鏟除只需在原涂裝上再次涂覆。

(2)公路 專用公路采用封閉管理，為保證晝夜行車安全，設(shè)有公路防眩網(wǎng)及護(hù)欄，網(wǎng)和護(hù)欄波形梁表面采用熱浸鍍鋅防護(hù)，鋅層厚度在61～85μm。

(3)碼頭在三峽壩區(qū)設(shè)有一座楊家灣港口集裝箱、雜貨碼頭和一座重型設(shè)備裝卸的重件碼頭。碼頭是三峽壩區(qū)水上的貨物吞吐口，保證安全運(yùn)作十分重要。

楊家灣碼頭的水下φ800/1000的鋼管樁是碼頭的基礎(chǔ)，鋼管樁采用16mm的3號鎮(zhèn)靜甲類鋼，其表面用氯化橡膠鋁粉和氯化橡膠防腐漆進(jìn)行處理。

2×300/50t重件碼頭的起吊設(shè)備為2臺300t小車的橋式起重機(jī)，橋架結(jié)構(gòu)總重300t。橋機(jī)及吊梁金屬結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)、外表面，機(jī)械零部件非接觸表面，都進(jìn)行了表面涂裝處理。表面先經(jīng)噴丸、機(jī)械手或手工除銹處理，然后涂以底漆、中間漆和面漆，分別采用環(huán)氧鐵紅車間底漆、環(huán)氧云鐵防銹漆和可涂覆聚氨酯面漆。

(4)粉煤灰儲運(yùn)罐罐體為鋼結(jié)構(gòu)，全部儲運(yùn)罐總重約1830t，對其罐體、中轉(zhuǎn)倉進(jìn)行涂裝處理，用鐵紅為底漆，合成樹脂調(diào)和漆用作中間漆和面漆，輸送粉煤灰的地下管道用環(huán)氧煤焦油瀝青涂料。

表面工程在三峽工程的應(yīng)用實(shí)踐，不但起到了對金屬和非金屬表面的防護(hù)作用，還增添了建筑物的美感。據(jù)不全面的檢查，涂復(fù)材料和工藝的應(yīng)用是成功的，其使用壽命還有待進(jìn)一步跟蹤調(diào)查和考驗(yàn)。

4 機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望

迄今為止，三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進(jìn)行中。已完成招標(biāo)的項(xiàng)目有左岸電站14臺700MW水輪發(fā)電機(jī)組，合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo)，合同金額10.7億元?，F(xiàn)在在正進(jìn)行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo)，電站主廠房1200t橋式起重機(jī)國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器，20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺的門式起重機(jī)等還未招標(biāo)。這些機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

4.1 水輪發(fā)電機(jī)組和輔助電氣設(shè)備的應(yīng)用展望

在機(jī)組招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和合同文件中，對工廠涂裝和保護(hù)涂層都有明確的規(guī)定，明確規(guī)定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164進(jìn)行表面涂層處理。明確規(guī)定涂層必須在合適的氣候條件(環(huán)境溫度低于7C或金屬表面溫度小于外界空氣露點(diǎn)以上3C時不能進(jìn)行)。

同時明確了設(shè)備表面的清掃要求。選用溶劑清洗，進(jìn)行噴丸發(fā)亮處理。使金屬表面發(fā)亮呈均勻的灰白色。

對在運(yùn)輸過程中暴露在大氣中的重要機(jī)械加工的黑色金屬表面，先用溶劑清洗干凈，并涂一層厚的防銹化合物。

所有暴露在大氣中黑色金屬非機(jī)械加工表面，如水泵、空壓機(jī)外表面需噴砂發(fā)亮處理。再涂2層防銹漆，并明確涂層厚度要求。

所有與混凝土接觸的非配合黑色金屬埋件表面，如水輪機(jī)蝸殼外表面需進(jìn)行機(jī)械清掃。并涂一層保護(hù)層，便于運(yùn)輸、堆放。在安裝時必須先清理保護(hù)層，以利埋件表面與混凝土有效結(jié)合。

所有與水接觸的非配合黑色金屬表面，如活動導(dǎo)葉表面，蝸殼內(nèi)表面，需用噴砂發(fā)亮處理，流道內(nèi)的焊縫需用砂輪打磨光滑，在工廠涂兩層環(huán)氧樹脂富鋅漆，安裝后再涂一層保護(hù)漆。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是在含沙水流中運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，其不銹鋼表面未要求特殊處理。

所有盤、柜、壓力油罐、泵組和管道外表面，在機(jī)械清掃后深4層裝飾顏色涂料。盤柜的非工作內(nèi)表面，進(jìn)行機(jī)械清掃后，再涂兩層防護(hù)漆。

對油罐鐵質(zhì)金屬全部內(nèi)表面需進(jìn)行噴砂處理，直至露出金屬光澤為止，再按要求涂保護(hù)層。

其他小型輔助設(shè)備，如電動機(jī)、接觸器、開關(guān)和其他設(shè)備的表面，需按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂覆。

4.2 水工閘門和金屆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展望

在水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)文件中，參考了三峽地區(qū)掛片試驗(yàn)的成果，按國家和行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對不同工作環(huán)境下工作的設(shè)備和構(gòu)件，提出了不同的要求。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，不易檢修，或檢修對航運(yùn)、發(fā)電及泄洪有重要影響的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。要求采用具有高機(jī)械強(qiáng)度的防腐體系，有較好的抗沖刷能力，附著力極強(qiáng)，抗微生物和附著生物的性能優(yōu)異，其保護(hù)年限長達(dá)20年。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替的環(huán)境，但易檢修且對發(fā)電、航運(yùn)、泄洪影響不大的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備。要求采用粘附力強(qiáng)、耐水性的、抗微生物和附著生物性能優(yōu)異的防腐體系，其保護(hù)年限可達(dá)10年。

對在大氣環(huán)境中，包括室內(nèi)與室外的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備，要求采用具有較強(qiáng)的耐氣候變化性能的裝飾性能好的防腐體系，表面涂料要求不易變色，不粉化，其保護(hù)年限應(yīng)達(dá)15～20年。

對這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，要求按國標(biāo)GB6484-6487規(guī)定，要求基體清潔度達(dá)到GB8923規(guī)定的Sa2.5級。

對防腐材料亦作明確的規(guī)定，要求采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，底、中、面漆最好選用同一廠家產(chǎn)品。

對各類水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的具體表面涂覆要求，合同中都有具體規(guī)定，例如：

永久船閘人字工作門和第一閘首事故檢修門及其埋件，總重約23865.2t。門體和底層采用熱噴鋅，最小局部厚度不小于160μm，封閉層為磷化底漆一道，面漆為氯化橡膠兩道，干膜厚度100μm，涂層總厚不小于260μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機(jī)富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機(jī)富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站進(jìn)水口快速工作閘門、排沙孔工作門約4911t，表面涂覆采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐。熱噴鋅厚度為120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯樹脂一道，干膜厚30μm，中間漆環(huán)氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為改性耐磨壞氧兩道，干膜厚100μm。涂層總厚300～340μm。

泄洪深孔弧形工作閘門23扇、排漂孔弧形工作閘門2扇及其埋件，息重約10306t。門體采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐休系。要求熱噴鋅厚120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆壞氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為環(huán)氧金剛沙二道，干膜厚100μm。涂層總厚300～400μm。

5 結(jié)語

表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用，一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視，通過上述的討論，我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運(yùn)行可靠和市省維護(hù)費(fèi)用息息相關(guān)。

(1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的安排，在三峽工程重新論證和投計(jì)審查中，始終是一項(xiàng)研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護(hù)等在“九五”三峽工程重大裝備研制項(xiàng)目中占有重要地位。在三峽工程開工后，為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境，迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗(yàn)，以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝，以使表面材料應(yīng)用達(dá)到壽命長、裝飾美的效果。

(2)如前所述，所有機(jī)械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù)，他們運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用，這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用，不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù)，還有許多是在設(shè)計(jì)中要求應(yīng)用的在工廠實(shí)施的技術(shù)、工芝，從目前的應(yīng)用范圍看，它是一項(xiàng)在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。

(3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展，將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝，對延長設(shè)備的使用壽命，延長維護(hù)性涂裝的周期，有著重要的經(jīng)濟(jì)效益。與整個建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝，將會給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進(jìn)行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品，將會給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

(4) 對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用材料品種之多，應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別，按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果，還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科，必將得到迅速的發(fā)展，三峽工程必將從中獲益。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

摘 要 討論了機(jī)電一體化技術(shù)對于改變整個機(jī)械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 技術(shù) 應(yīng)用

1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

1.2 智能化

即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

1.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5 人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

1.6 微型化

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機(jī)以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。

1.8 帶源化

是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

1.9 綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機(jī)自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展淺論

論文關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；產(chǎn)品；制造技術(shù)；發(fā)展趨勢

論文摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)模化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

機(jī)電技術(shù)論文:淺析服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才——湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的辦學(xué)實(shí)踐

[論文摘要]文章從湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院組建職教集團(tuán)、加強(qiáng)校校合作和校企合作、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、實(shí)施農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程、推行產(chǎn)學(xué)研推相結(jié)合和致力振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)等方面闡述了學(xué)院圍繞服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)來培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才的辦學(xué)實(shí)踐，提出“服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才”是做大做強(qiáng)特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

[論文關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)職業(yè)教育；區(qū)域經(jīng)濟(jì)；產(chǎn)學(xué)結(jié)合；高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國農(nóng)村改革的不斷深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育提出了新的要求。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所具有百年辦學(xué)歷史的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在長期的辦學(xué)過程中，秉承“為時養(yǎng)器，器為時用”的辦學(xué)宗旨，積極探索校企合作、工學(xué)結(jié)合的辦學(xué)途徑，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)模式，采取多種形式，主動為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)，逐步走上了健康發(fā)展的快車道。

一、牽頭組建職教集團(tuán)，探索農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)新模式

2008年初，經(jīng)省農(nóng)業(yè)廳、教育廳批準(zhǔn)，同意由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院牽頭組建“湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團(tuán)”。歷時半年，學(xué)院承擔(dān)了大量籌建工作，起草了籌建方案、集團(tuán)章程和系列校企合作協(xié)議等文字材料；為了建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，學(xué)院先后與湖南省十大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)進(jìn)行洽談；并舉辦了“湖南省農(nóng)業(yè)廳敬聘袁隆平院士為湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院名譽(yù)院長暨學(xué)院專業(yè)對接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)校企合作簽約儀式”；舉辦了集團(tuán)成立大會；組織召開了集團(tuán)理事會第一次會議，以“資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)、互惠互利、共同發(fā)展”為集團(tuán)宗旨，明確了集團(tuán)初步運(yùn)行機(jī)制；設(shè)立了集團(tuán)理事會、常務(wù)理事會、秘書處和種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、農(nóng)機(jī)業(yè)四個專業(yè)委員會等機(jī)構(gòu)，理事長由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院院長擔(dān)任，秘書處設(shè)于湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

集團(tuán)成立后，完成了兩項(xiàng)非常重要的工作：

一是組織了湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境調(diào)研。為全面了解和掌握湖南農(nóng)技人才及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)現(xiàn)狀，2008年10月，集團(tuán)組織三個調(diào)研小組，分別對湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)等方面的問題進(jìn)行了為期兩個月的專題調(diào)研。通過調(diào)研，我們認(rèn)為，湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育雖然發(fā)展迅速，在推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但現(xiàn)狀卻不容樂觀。存在著整體功能發(fā)揮不充分，社會地位不高，招生困難，農(nóng)業(yè)人才流失嚴(yán)重，發(fā)展條件相對落后等問題。必須進(jìn)一步加強(qiáng)政府的主導(dǎo)作用，努力優(yōu)化農(nóng)業(yè)職業(yè)教育結(jié)構(gòu)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在形成《湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境的調(diào)研報(bào)告》，并對調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，集團(tuán)向省委、省政府、省人大、省政協(xié)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、省教育廳、省農(nóng)業(yè)廳有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部分湖南“兩會”代表遞交了《建議免費(fèi)培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才的報(bào)告》?！秷?bào)告》提出了三條建議：(1)實(shí)行免費(fèi)培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才政策，建議省政府借鑒教育部直屬師范院校學(xué)生學(xué)費(fèi)全免，中央將逐步對中等職業(yè)教育實(shí)行免費(fèi)教育的政策，由省財(cái)政出錢，每年安排高等職業(yè)院校純農(nóng)業(yè)專業(yè)免費(fèi)培養(yǎng)計(jì)劃5000人。(2)加大對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的扶持力度，對高職院校純農(nóng)專業(yè)實(shí)行單獨(dú)招生，以改變湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)院校農(nóng)業(yè)類專業(yè)招生困難，辦學(xué)規(guī)模小，與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求極不相適應(yīng)的現(xiàn)狀。建議省財(cái)政設(shè)立農(nóng)業(yè)職業(yè)教育專項(xiàng)基金，用于加強(qiáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)院校的基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)訓(xùn)基地和教師隊(duì)伍建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。(3)發(fā)揮政府統(tǒng)籌作用，整合農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源，建議由省政府相關(guān)部門牽頭，對全省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育情況進(jìn)行一次全面調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源進(jìn)行科學(xué)合理的整合，充分發(fā)揮職業(yè)院校在農(nóng)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、培訓(xùn)方面的主渠道作用，推動湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育事業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

二是啟動了農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)項(xiàng)目。2009年8月，學(xué)院與袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司多次洽談后，決定聯(lián)合實(shí)施“農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)”項(xiàng)目。2009年9月，雙方各派一名專職人員和若干兼職人員，正式成立“農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)”項(xiàng)目部，項(xiàng)目部設(shè)于湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團(tuán)秘書處，由秘書處負(fù)責(zé)運(yùn)作。該項(xiàng)目擬在3年內(nèi)培養(yǎng)1000名農(nóng)業(yè)領(lǐng)域人才，打造國家援外農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和高端農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，為國家l4個援非中心及相關(guān)農(nóng)業(yè)企業(yè)儲備和輸送高素質(zhì)農(nóng)業(yè)按術(shù)人才。目前，項(xiàng)目部已經(jīng)完成了簽訂合作協(xié)議、管理制度制定、課程體系設(shè)置等系列工作。并從集團(tuán)內(nèi)部的湘西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院、懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院大三學(xué)生和相關(guān)企業(yè)員工中選拔學(xué)員，擬挑選30—40人進(jìn)行培訓(xùn)。

二、加強(qiáng)校企合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

(一)校企合作一體化

企業(yè)主動向?qū)W校投資和提供技術(shù)設(shè)備，在校園里建設(shè)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。2008年9月3日，都市花鄉(xiāng)有限公司與湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院進(jìn)一步合作，正式成立“都市花鄉(xiāng)湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地”，將花卉生產(chǎn)基地搬進(jìn)學(xué)校。企業(yè)、教師、學(xué)生共同參與花卉生產(chǎn)。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)院抓住契機(jī)，從園林技術(shù)、園藝技術(shù)兩個專業(yè)著手，啟動項(xiàng)目承包教學(xué)方案，教師帶領(lǐng)學(xué)生生產(chǎn)水仙花1．5萬盆。這一舉措，不僅幫助都市花鄉(xiāng)有限公司完成生產(chǎn)任務(wù)，及時把花卉產(chǎn)品投放春節(jié)市場，同時又鍛煉了教師，提高了學(xué)生實(shí)際操作能力。2008年11月3—6日，由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院幫助策劃都市花鄉(xiāng)有限公司承辦的“中國一長沙花藝國際交流會”在長沙成功舉辦，來自日本、韓國、荷蘭、臺灣等十多個國家和地區(qū)的花藝大師出席了會議。在大會組織的插花大賽中，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林技術(shù)、園藝技術(shù)專業(yè)學(xué)生向竹君、王鑒、朱嬌榮獲一、二、三等獎。2009年學(xué)院再次與深圳百通通訊設(shè)備有限公司達(dá)成初步協(xié)議，該公司擬投資400萬元，在湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)工廠，作為校企合作培養(yǎng)人才的生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。同時學(xué)院還把自辦產(chǎn)業(yè)實(shí)體基本都剝離出來與專業(yè)系捆綁，建立系企一體化運(yùn)行機(jī)制，每個專業(yè)系至少負(fù)責(zé)一個產(chǎn)業(yè)實(shí)體的經(jīng)營管理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和教學(xué)效益雙重目標(biāo)。

(二)專業(yè)創(chuàng)造性地對接產(chǎn)業(yè)

各專業(yè)系與合作企業(yè)創(chuàng)造性地建立了一系列各具特色的校企合作人才培養(yǎng)模式。歸納起來主要有以下三種模式：一是“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。在湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開辦的十幾個訂單培養(yǎng)班級的教學(xué)中，企業(yè)參與人才培養(yǎng)的全過程，融入了行業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料和企業(yè)文化，學(xué)生前兩年半在校內(nèi)完成專業(yè)基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)，最后一個學(xué)期在校企合作企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，形成了“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。二是“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式。植科系廣泛開展校企合作，加大人才培養(yǎng)的力度，以“專業(yè)+公司(基地)+師生員工”的專業(yè)建設(shè)模式為平臺，創(chuàng)立了“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，特色突出。即以長沙小康園藝園林有限公司(基地)、產(chǎn)學(xué)研示范場和校外園藝企業(yè)為依托，將學(xué)生在校三年的學(xué)習(xí)全過程劃分為三個時段，2個學(xué)期在校內(nèi)進(jìn)行專業(yè)基本素質(zhì)培養(yǎng)，3個學(xué)期在系辦公司、實(shí)訓(xùn)基地和學(xué)院示范場進(jìn)行職業(yè)技能訓(xùn)練，1個學(xué)期在校外園藝企業(yè)進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。打破了常規(guī)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)方法，采取“師傅帶徒弟”、“項(xiàng)目經(jīng)理帶員工”的實(shí)訓(xùn)方法，使學(xué)生完全融人生產(chǎn)實(shí)踐中去，提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，了解了企業(yè)的生產(chǎn)管理方式，為實(shí)現(xiàn)“零距離”上崗打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三是“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式。動科系按照畜牧獸醫(yī)工作任務(wù)領(lǐng)域，課程教學(xué)計(jì)劃按模塊安排，專業(yè)課程分專門技術(shù)和專業(yè)方向兩大模塊，其中專門技術(shù)叉分為種畜、營養(yǎng)、畜牧管理、動物疾病防治、獸藥和畜牧環(huán)境與畜場規(guī)劃六個小模塊，專業(yè)方向分繁育、養(yǎng)殖、獸醫(yī)、檢疫、營銷5個方向，創(chuàng)立了“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式，即五天課堂教學(xué)，早中晚三個時間段在校內(nèi)企業(yè)和生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地實(shí)訓(xùn)，周末兩天集中進(jìn)行生產(chǎn)性實(shí)踐。目的在于培養(yǎng)具備“強(qiáng)技能、能管理、會服務(wù)、懂經(jīng)營”的高素質(zhì)技能型應(yīng)用性畜牧獸醫(yī)人才。

三、建設(shè)農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程。幫助農(nóng)民脫貧致富

根據(jù)國務(wù)院“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村教育工作的決定”精神，2003年l0月，學(xué)院主動與省扶貧辦等有關(guān)部門聯(lián)系并簽訂了協(xié)議，從2004年開始，每年舉辦3期農(nóng)民科技骨干培訓(xùn)班，每期培訓(xùn)學(xué)員150—200人，培訓(xùn)時間兩個月，為全省每個貧困村培訓(xùn)2—3名有一定種養(yǎng)規(guī)模和經(jīng)驗(yàn)的科技骨干。學(xué)院黨委和行政非常重視農(nóng)民培訓(xùn)班工作，成立了以院長為組長的農(nóng)民科技培訓(xùn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選派了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，業(yè)務(wù)水平高、工作責(zé)任心強(qiáng)的教師擔(dān)任教學(xué)任務(wù)，教師們經(jīng)過廣泛調(diào)查，周密制訂了教學(xué)計(jì)劃，并根據(jù)培訓(xùn)班的要求和農(nóng)民學(xué)員的具體情況，精心組織編寫了種植技術(shù)和養(yǎng)殖技術(shù)兩套培訓(xùn)教材，共計(jì)80多萬字。目前培訓(xùn)班已成功地舉辦了15期，培訓(xùn)學(xué)員3000余人。2006年以來，學(xué)院舉辦為貧困地區(qū)搭建科技平臺，“養(yǎng)殖業(yè)”“食品加工”“種植業(yè)”科技興村項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)班10余期，培訓(xùn)學(xué)員600余人，舉辦草食動物品改員培訓(xùn)班14期，培訓(xùn)草食動物品改員1000人。學(xué)員們通過培訓(xùn)，將所學(xué)知識帶回家鄉(xiāng)，致富一家?guī)右环剑l(fā)揮了科技帶頭人的作用。

四、產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合．致力振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)

(一)積極推廣科研成果

近幾年來，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后有10個科研項(xiàng)目和成果廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，進(jìn)入直接服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。動科系歐陽敘向教授自2002年開始研究推廣湘東黑山羊生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)先后在瀏陽、醴陵等四縣推廣，初步估算可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益2000余萬元。植科系肖君澤教授主持的“外源DNA導(dǎo)入水稻育種研究”科研課題，成功地選育了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種“長晚秈1號”和高蛋白水稻新品種“長早秈9號”兩個水稻新品種，兩年來通過學(xué)院“長沙小康園林園藝有限公司”這個橋梁，在湖南省長沙、益陽、株洲、湘潭、岳陽等10多個縣市推廣，推廣面積達(dá)150多萬畝，為廣大農(nóng)民帶來了極大實(shí)惠。

(二)送科技下鄉(xiāng)，幫農(nóng)民致富

為了貫徹落實(shí)湖南省“科教興村富民工程計(jì)劃”和“扶貧支教工程計(jì)劃”，幫助農(nóng)民脫貧增收，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后派出30余名中青年骨干教師下鄉(xiāng)扶貧支教。2001—2005年，作為技術(shù)依托單位，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院對口支持長沙縣黃興鎮(zhèn)新沖子村。學(xué)院派出了9位教師組成的專家智囊團(tuán)，指導(dǎo)該村制訂村級發(fā)展規(guī)劃，舉辦種養(yǎng)技術(shù)培訓(xùn)班，培訓(xùn)農(nóng)戶科技骨干，指導(dǎo)調(diào)整該村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，一年半時間，該村村民人均年收入增至4260元，比專家組進(jìn)村前人均年增純收入1500多元。2008年湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)長沙市科技局和市委組織部要求，向望城縣靖港漁業(yè)合作社派遣科技特派員董益生老師。兩年來，董益生老師與漁業(yè)合作社農(nóng)民打成一片，重點(diǎn)幫助漁業(yè)社解決了淡水魚深加工問題，使該漁業(yè)合作社共獲得了100多萬元的收益增值。2001年以來，按省委、省政府的統(tǒng)一部署，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后選派了13位青年骨干教師到湘西自治州9個市縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展扶貧支教工作，深受當(dāng)?shù)卮迕駳g迎。

(三)拓寬社會服務(wù)領(lǐng)域，提升服務(wù)能力

動物科技系承辦學(xué)院的“獸醫(yī)院”，獸醫(yī)院老師為了解決附近地區(qū)農(nóng)民家禽家畜診治問題，每年出診達(dá)1000余次。何德肆副教授有12年的獸醫(yī)服務(wù)經(jīng)歷，成為遠(yuǎn)近聞名的獸醫(yī)專家。他為湖南省數(shù)百家養(yǎng)殖專業(yè)戶提供獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)，診治疾病，近幾年為這些養(yǎng)殖專業(yè)戶挽回經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬之巨。他還擔(dān)任長沙偉嘉集團(tuán)、湖南五指峰生化有限公司等企業(yè)的技術(shù)顧問，與合作企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德長沙現(xiàn)代食品技術(shù)研究所，早已成為德國BCS有機(jī)保證有限公司在中國唯一授權(quán)的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)，根據(jù)歐盟、美國、日本的授權(quán)，可分別開展歐盟EU2092／91、美國NOP和日本FAS的有機(jī)認(rèn)證。認(rèn)證涉及的農(nóng)產(chǎn)品眾多，認(rèn)證項(xiàng)目分布30多個省市(區(qū))，為推動中國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和貿(mào)易的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

農(nóng)業(yè)高職院校，主動走出校園、面向社會和市場開放辦學(xué)，大力發(fā)展與推進(jìn)校校合作和校企合作之路，依靠企業(yè)的支持和參與，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型農(nóng)業(yè)人才服務(wù)，為企業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)服務(wù)，同時也是做大做強(qiáng)湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展淺論

論文關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；產(chǎn)品；制造技術(shù)；發(fā)展趨勢

論文摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機(jī)電一體化概要

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段，機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

機(jī)電技術(shù)論文:表面技術(shù)在機(jī)電和金結(jié)中應(yīng)用展望

摘要：三峽工程是“千年大計(jì)、國運(yùn)所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運(yùn)行可靠性和檢修維護(hù)費(fèi)用，取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進(jìn)行了全面的討論和分析，對三峽工程機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu) 機(jī)電設(shè)備 表面技術(shù)

1 引言

表面工程，是經(jīng)過表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。三峽工程通常被人們稱為“土木”工程，但是大壩全長2309.47m中，實(shí)際上起擋水作用的溢洪閘門、電廠進(jìn)水口閘門、船閘人字門和輸泄水閘門占壩線全長的72%(1679m)，實(shí)際上就好似一個“鋼秩”工程。三峽工程作為一項(xiàng)水資源綜合利用的工程，其機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的總重量達(dá)50萬t，其費(fèi)用占工程總概算的1/3。

表面工程以多個學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合為特色，以應(yīng)用多種表面技術(shù)及其復(fù)合表面技術(shù)為特點(diǎn)，是主導(dǎo)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三峽工程是“千年大計(jì)”、“國運(yùn)所系”的世紀(jì)性工程，一定要重視質(zhì)量問題，把質(zhì)量看成是三峽工程的生命。在國際招標(biāo)的機(jī)電設(shè)備技術(shù)條件中，明確了應(yīng)用表面加工技術(shù)、表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，延長使用壽命和方便維護(hù)和修復(fù)。表面工程技術(shù)在三峽工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

2 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象

三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成，大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔；電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè)，為壩后式廠房，共裝設(shè)26臺700MW水輪發(fā)電機(jī)組。通航建筑物布置在樞紐左岸，包括雙線連續(xù)五級永久船閘、單線垂直升船機(jī)和施工期通航的臨時船閘。

2.1 水輪發(fā)電機(jī)組和其它機(jī)電設(shè)備

三峽電站水輪發(fā)電機(jī)組及輔助機(jī)電設(shè)備總重量約達(dá)26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機(jī)過流部件和常年暴露在空氣中的機(jī)電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論，提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù)，在設(shè)備和零部件的表面進(jìn)行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運(yùn)行。

2.2 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)

三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計(jì)共有30種不同規(guī)格的閘門539扇，永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇，兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門，最高工作水頭達(dá)85m，流速達(dá)35m/s，并有局部開啟的要求。

2.3 對外交通工程

三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護(hù)，包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。

三峽工程對外交通金屬結(jié)構(gòu)工程包括大中橋梁34座，其中聯(lián)系壩區(qū)兩岸的西陵長江大橋1118.66m。

3 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗(yàn)與實(shí)踐

3.1 三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境

三峽機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面，根據(jù)其功能要求，分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中，干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運(yùn)行。

(1)暴露在大氣中工作的有：大壩頂部門式起重機(jī)及軌道、自動抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機(jī)及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時船閘和垂直升船機(jī)的橋機(jī)、大梁及清污機(jī)等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面，常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。

(2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有：水輪發(fā)電機(jī)組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機(jī)、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機(jī)組輔助設(shè)備如水泵、空壓機(jī)、制冷機(jī)表面，電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機(jī)及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動力盤、保護(hù)盤柜表面等。

(3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如：電站廠房進(jìn)水口豎式液壓啟閉機(jī)、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機(jī)頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中，易銹蝕和腐蝕。

(4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如：船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁，有的交替頻度不大，對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。

(5)在靜水狀況下工作的裝備有：船閘人字門、檢修閘門和疊梁門，電站進(jìn)水口檢修門，泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。

(6)動水工況下工作的電站進(jìn)水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機(jī)過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。

(7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護(hù)以及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運(yùn)轉(zhuǎn)的，泥沙磨蝕的破壞作用，對其材料和表面的處理都有特殊要求。

(8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)，如壓力鋼管外壁，所有閘門和啟閉機(jī)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機(jī)鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機(jī)埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。

3.2 三峽壩區(qū)的空氣和水環(huán)境特性

三峽壩址位于湖北宜昌市二斗坪鎮(zhèn)，此區(qū)域?qū)倌蠝貛Ш蛠啛釒н^渡地帶，其氣候特征是高溫、高濕、霧多風(fēng)小，秋雨多溫差小。壩區(qū)大氣年平均相對濕度75.8%，平均溫度21～22C，最高溫度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量達(dá)1251mm，以7、8月份較高。大氣中S02濃度較高，酸雨比較嚴(yán)重，降雨pH值為5.44，大氣環(huán)境腐蝕性大。

三峽壩址處多年平均水量達(dá)4500億m3，多年平均流量為14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。實(shí)測最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移質(zhì)相對較小，懸移質(zhì)居多，平均粒徑小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值為7.95，水中溶解O2為6.4mg/L。在動水下工作的裝備和結(jié)構(gòu)，承受的動水速度多不相同，攔污柵的過柵流速約lm/s，壓力鋼管內(nèi)約8m/s，船閘輸水廊道內(nèi)約20m/s，深孔、底孔閘門處30～35m/s，排沙底孔內(nèi)18～28m/s，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片約30～40m/s。這些結(jié)構(gòu)和裝備特別是在高速含沙水流中工作的結(jié)構(gòu)和裝備，面臨空化和泥沙磨損的聯(lián)合破壞。

3.3 三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)

為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合，為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點(diǎn)，通過試驗(yàn)研究提出有效的工程措施，達(dá)到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。

為此，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護(hù)研究所進(jìn)行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實(shí)驗(yàn)。

(1)大氣暴露實(shí)驗(yàn) 從1995年1月開始，在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城，對30多個國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗(yàn)，其中有機(jī)涂裝體系42種，熱噴涂金屬體系7種?，F(xiàn)在試驗(yàn)仍在進(jìn)行中。

(2)水環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進(jìn)行，全浸試件浸沒在葛洲壩二號船閘上閘首的人字門上，干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號船閘下閘首的人字門上。試驗(yàn)涂裝材料有，有機(jī)涂裝體系35種，熱噴涂金屬體系7種，電化學(xué)保護(hù)1種。

(3)室內(nèi)加速腐蝕實(shí)驗(yàn)分別對13個廠家的34種防腐體系，即4種水溶性無機(jī)富鋅類、3種醇溶性無機(jī)富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進(jìn)行試驗(yàn)，分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)、在5%鹽水溶液中浸漬試驗(yàn)、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗(yàn)、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗(yàn)、涂層電氣學(xué)保護(hù)性能試驗(yàn)以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗(yàn)。

上述各項(xiàng)現(xiàn)場掛片試驗(yàn)的初步成果，已在機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用，供貨廠商將根據(jù)合同的要求進(jìn)行表面涂覆和表面改性處理。

3.4 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實(shí)踐

三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來，表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲運(yùn)設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。

(1)橋梁 三峽對外交通工程橋梁中特大橋4座，大橋7座，中橋23座，合計(jì)34座，累計(jì)長3793m其中較具特色的有蓮沱大橋、黃柏河大橋、下牢溪大橋和橫跨長江南北兩岸的西陵長江大橋。

蓮沱大橋全長340.87m，主橋?yàn)橹谐惺饺卒摴芑炷吝B續(xù)拱橋。拱上橋面總寬20m。鋼管的壽命直接影響大橋的安全。鋼管拱表面防護(hù)，采用三道漆，分別為底漆、中間漆和面漆，干膜總厚度達(dá)305μm。在涂裝前表面經(jīng)除銹處理達(dá)Sa2.5級，粗糙度Ra30。

下牢溪大橋全長286.06m，為六孔三柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面防護(hù)采用熱噴鋁。

黃柏河大橋全長284.76m，為七孔樁臺式雙柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面采用熱噴鋅。

上述鋼管拱的涂裝壽命要求達(dá)到20年。

西陵長江大橋是橫跨長江的壩區(qū)南北重要通道，和其他大橋一樣，都是永久性的公路大橋。大橋全長1118.66m，主孔跨度900m為單跨雙鉸式鋼箱加勁梁懸索結(jié)構(gòu)。兩座主塔高120m，為鋼筋混凝土三層門式柜架結(jié)構(gòu)。主塔基礎(chǔ)為12根中Φ2.2m挖孔灌注樁。兩根主纜各由10010根φ5.1mm鍍鋅平行高強(qiáng)鋼絲組成，直徑為φ570mm，每根主纜長約1478m，重約2300t。兩岸各有一重力式錨錠。在大橋施工過程中，為了解決懸索鞍座的推移以調(diào)整力的平衡，全軍裝備維修表面工程研究中心提出了復(fù)合減摩涂層設(shè)計(jì)及相應(yīng)的現(xiàn)場施工方案，替代國外采用的在鞍座磨擦副中安裝數(shù)千枚滾針的方案，使鞍座順利推移到位。采用這種復(fù)合減摩技術(shù)使磨擦系數(shù)降低1倍以上，大大節(jié)省了施工費(fèi)用。此外，主塔表面和鋼纜都采用了表面涂裝防護(hù)，主塔表面總漆膜厚度達(dá)280μm。涂裝壽命為5年，修復(fù)不需鏟除只需在原涂裝上再次涂覆。

(2)公路 專用公路采用封閉管理，為保證晝夜行車安全，設(shè)有公路防眩網(wǎng)及護(hù)欄，網(wǎng)和護(hù)欄波形梁表面采用熱浸鍍鋅防護(hù)，鋅層厚度在61～85μm。

(3)碼頭在三峽壩區(qū)設(shè)有一座楊家灣港口集裝箱、雜貨碼頭和一座重型設(shè)備裝卸的重件碼頭。碼頭是三峽壩區(qū)水上的貨物吞吐口，保證安全運(yùn)作十分重要。

楊家灣碼頭的水下φ800/1000的鋼管樁是碼頭的基礎(chǔ)，鋼管樁采用16mm的3號鎮(zhèn)靜甲類鋼，其表面用氯化橡膠鋁粉和氯化橡膠防腐漆進(jìn)行處理。

2×300/50t重件碼頭的起吊設(shè)備為2臺300t小車的橋式起重機(jī)，橋架結(jié)構(gòu)總重300t。橋機(jī)及吊梁金屬結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)、外表面，機(jī)械零部件非接觸表面，都進(jìn)行了表面涂裝處理。表面先經(jīng)噴丸、機(jī)械手或手工除銹處理，然后涂以底漆、中間漆和面漆，分別采用環(huán)氧鐵紅車間底漆、環(huán)氧云鐵防銹漆和可涂覆聚氨酯面漆。

(4)粉煤灰儲運(yùn)罐罐體為鋼結(jié)構(gòu)，全部儲運(yùn)罐總重約1830t，對其罐體、中轉(zhuǎn)倉進(jìn)行涂裝處理，用鐵紅為底漆，合成樹脂調(diào)和漆用作中間漆和面漆，輸送粉煤灰的地下管道用環(huán)氧煤焦油瀝青涂料。

表面工程在三峽工程的應(yīng)用實(shí)踐，不但起到了對金屬和非金屬表面的防護(hù)作用，還增添了建筑物的美感。據(jù)不全面的檢查，涂復(fù)材料和工藝的應(yīng)用是成功的，其使用壽命還有待進(jìn)一步跟蹤調(diào)查和考驗(yàn)。

4 機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望

迄今為止，三峽工程機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進(jìn)行中。已完成招標(biāo)的項(xiàng)目有左岸電站14臺700MW水輪發(fā)電機(jī)組，合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo)，合同金額10.7億元?，F(xiàn)在在正進(jìn)行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo)，電站主廠房1200t橋式起重機(jī)國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器，20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺的門式起重機(jī)等還未招標(biāo)。這些機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

4.1 水輪發(fā)電機(jī)組和輔助電氣設(shè)備的應(yīng)用展望

在機(jī)組招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和合同文件中，對工廠涂裝和保護(hù)涂層都有明確的規(guī)定，明確規(guī)定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164進(jìn)行表面涂層處理。明確規(guī)定涂層必須在合適的氣候條件(環(huán)境溫度低于7C或金屬表面溫度小于外界空氣露點(diǎn)以上3C時不能進(jìn)行)。

同時明確了設(shè)備表面的清掃要求。選用溶劑清洗，進(jìn)行噴丸發(fā)亮處理。使金屬表面發(fā)亮呈均勻的灰白色。

對在運(yùn)輸過程中暴露在大氣中的重要機(jī)械加工的黑色金屬表面，先用溶劑清洗干凈，并涂一層厚的防銹化合物。

所有暴露在大氣中黑色金屬非機(jī)械加工表面，如水泵、空壓機(jī)外表面需噴砂發(fā)亮處理。再涂2層防銹漆，并明確涂層厚度要求。

所有與混凝土接觸的非配合黑色金屬埋件表面，如水輪機(jī)蝸殼外表面需進(jìn)行機(jī)械清掃。并涂一層保護(hù)層，便于運(yùn)輸、堆放。在安裝時必須先清理保護(hù)層，以利埋件表面與混凝土有效結(jié)合。

所有與水接觸的非配合黑色金屬表面，如活動導(dǎo)葉表面，蝸殼內(nèi)表面，需用噴砂發(fā)亮處理，流道內(nèi)的焊縫需用砂輪打磨光滑，在工廠涂兩層環(huán)氧樹脂富鋅漆，安裝后再涂一層保護(hù)漆。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是在含沙水流中運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，其不銹鋼表面未要求特殊處理。

所有盤、柜、壓力油罐、泵組和管道外表面，在機(jī)械清掃后深4層裝飾顏色涂料。盤柜的非工作內(nèi)表面，進(jìn)行機(jī)械清掃后，再涂兩層防護(hù)漆。

對油罐鐵質(zhì)金屬全部內(nèi)表面需進(jìn)行噴砂處理，直至露出金屬光澤為止，再按要求涂保護(hù)層。

其他小型輔助設(shè)備，如電動機(jī)、接觸器、開關(guān)和其他設(shè)備的表面，需按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂覆。

4.2 水工閘門和金屆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展望

在水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)文件中，參考了三峽地區(qū)掛片試驗(yàn)的成果，按國家和行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對不同工作環(huán)境下工作的設(shè)備和構(gòu)件，提出了不同的要求。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，不易檢修，或檢修對航運(yùn)、發(fā)電及泄洪有重要影響的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。要求采用具有高機(jī)械強(qiáng)度的防腐體系，有較好的抗沖刷能力，附著力極強(qiáng)，抗微生物和附著生物的性能優(yōu)異，其保護(hù)年限長達(dá)20年。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替的環(huán)境，但易檢修且對發(fā)電、航運(yùn)、泄洪影響不大的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備。要求采用粘附力強(qiáng)、耐水性的、抗微生物和附著生物性能優(yōu)異的防腐體系，其保護(hù)年限可達(dá)10年。

對在大氣環(huán)境中，包括室內(nèi)與室外的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備，要求采用具有較強(qiáng)的耐氣候變化性能的裝飾性能好的防腐體系，表面涂料要求不易變色，不粉化，其保護(hù)年限應(yīng)達(dá)15～20年。

對這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，要求按國標(biāo)GB6484-6487規(guī)定，要求基體清潔度達(dá)到GB8923規(guī)定的Sa2.5級。

對防腐材料亦作明確的規(guī)定，要求采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，底、中、面漆最好選用同一廠家產(chǎn)品。

對各類水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的具體表面涂覆要求，合同中都有具體規(guī)定，例如：

永久船閘人字工作門和第一閘首事故檢修門及其埋件，總重約23865.2t。門體和底層采用熱噴鋅，最小局部厚度不小于160μm，封閉層為磷化底漆一道，面漆為氯化橡膠兩道，干膜厚度100μm，涂層總厚不小于260μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機(jī)富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機(jī)富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站進(jìn)水口快速工作閘門、排沙孔工作門約4911t，表面涂覆采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐。熱噴鋅厚度為120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯樹脂一道，干膜厚30μm，中間漆環(huán)氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為改性耐磨壞氧兩道，干膜厚100μm。涂層總厚300～340μm。

泄洪深孔弧形工作閘門23扇、排漂孔弧形工作閘門2扇及其埋件，息重約10306t。門體采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐休系。要求熱噴鋅厚120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆壞氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為環(huán)氧金剛沙二道，干膜厚100μm。涂層總厚300～400μm。

5 結(jié)語

表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用，一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視，通過上述的討論，我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運(yùn)行可靠和市省維護(hù)費(fèi)用息息相關(guān)。

(1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項(xiàng)目的安排，在三峽工程重新論證和投計(jì)審查中，始終是一項(xiàng)研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護(hù)等在“九五”三峽工程重大裝備研制項(xiàng)目中占有重要地位。在三峽工程開工后，為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境，迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗(yàn)，以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝，以使表面材料應(yīng)用達(dá)到壽命長、裝飾美的效果。

(2)如前所述，所有機(jī)械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù)，他們運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用，這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用，不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù)，還有許多是在設(shè)計(jì)中要求應(yīng)用的在工廠實(shí)施的技術(shù)、工芝，從目前的應(yīng)用范圍看，它是一項(xiàng)在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。

(3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展，將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝，對延長設(shè)備的使用壽命，延長維護(hù)性涂裝的周期，有著重要的經(jīng)濟(jì)效益。與整個建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝，將會給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進(jìn)行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品，將會給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

(4) 對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用材料品種之多，應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別，按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果，還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科，必將得到迅速的發(fā)展，三峽工程必將從中獲益。

機(jī)電技術(shù)論文:淺析服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才——湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的辦學(xué)實(shí)踐

[論文摘要]文章從湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院組建職教集團(tuán)、加強(qiáng)校校合作和校企合作、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、實(shí)施農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程、推行產(chǎn)學(xué)研推相結(jié)合和致力振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)等方面闡述了學(xué)院圍繞服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)來培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才的辦學(xué)實(shí)踐，提出“服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才”是做大做強(qiáng)特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

[論文關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)職業(yè)教育；區(qū)域經(jīng)濟(jì)；產(chǎn)學(xué)結(jié)合；高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國農(nóng)村改革的不斷深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育提出了新的要求。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所具有百年辦學(xué)歷史的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在長期的辦學(xué)過程中，秉承“為時養(yǎng)器，器為時用”的辦學(xué)宗旨，積極探索校企合作、工學(xué)結(jié)合的辦學(xué)途徑，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)模式，采取多種形式，主動為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)，逐步走上了健康發(fā)展的快車道。

一、牽頭組建職教集團(tuán)，探索農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)新模式

2008年初，經(jīng)省農(nóng)業(yè)廳、教育廳批準(zhǔn)，同意由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院牽頭組建“湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團(tuán)”。歷時半年，學(xué)院承擔(dān)了大量籌建工作，起草了籌建方案、集團(tuán)章程和系列校企合作協(xié)議等文字材料；為了建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，學(xué)院先后與湖南省十大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)進(jìn)行洽談；并舉辦了“湖南省農(nóng)業(yè)廳敬聘袁隆平院士為湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院名譽(yù)院長暨學(xué)院專業(yè)對接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)校企合作簽約儀式”；舉辦了集團(tuán)成立大會；組織召開了集團(tuán)理事會第一次會議，以“資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)、互惠互利、共同發(fā)展”為集團(tuán)宗旨，明確了集團(tuán)初步運(yùn)行機(jī)制；設(shè)立了集團(tuán)理事會、常務(wù)理事會、秘書處和種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、農(nóng)機(jī)業(yè)四個專業(yè)委員會等機(jī)構(gòu)，理事長由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院院長擔(dān)任，秘書處設(shè)于湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

集團(tuán)成立后，完成了兩項(xiàng)非常重要的工作：

一是組織了湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境調(diào)研。為全面了解和掌握湖南農(nóng)技人才及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)現(xiàn)狀，2008年10月，集團(tuán)組織三個調(diào)研小組，分別對湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)等方面的問題進(jìn)行了為期兩個月的專題調(diào)研。通過調(diào)研，我們認(rèn)為，湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育雖然發(fā)展迅速，在推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但現(xiàn)狀卻不容樂觀。存在著整體功能發(fā)揮不充分，社會地位不高，招生困難，農(nóng)業(yè)人才流失嚴(yán)重，發(fā)展條件相對落后等問題。必須進(jìn)一步加強(qiáng)政府的主導(dǎo)作用，努力優(yōu)化農(nóng)業(yè)職業(yè)教育結(jié)構(gòu)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在形成《湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境的調(diào)研報(bào)告》，并對調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，集團(tuán)向省委、省政府、省人大、省政協(xié)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、省教育廳、省農(nóng)業(yè)廳有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部分湖南“兩會”代表遞交了《建議免費(fèi)培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才的報(bào)告》。《報(bào)告》提出了三條建議：(1)實(shí)行免費(fèi)培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才政策，建議省政府借鑒教育部直屬師范院校學(xué)生學(xué)費(fèi)全免，中央將逐步對中等職業(yè)教育實(shí)行免費(fèi)教育的政策，由省財(cái)政出錢，每年安排高等職業(yè)院校純農(nóng)業(yè)專業(yè)免費(fèi)培養(yǎng)計(jì)劃5000人。(2)加大對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的扶持力度，對高職院校純農(nóng)專業(yè)實(shí)行單獨(dú)招生，以改變湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)院校農(nóng)業(yè)類專業(yè)招生困難，辦學(xué)規(guī)模小，與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求極不相適應(yīng)的現(xiàn)狀。建議省財(cái)政設(shè)立農(nóng)業(yè)職業(yè)教育專項(xiàng)基金，用于加強(qiáng)農(nóng)業(yè)職業(yè)院校的基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)訓(xùn)基地和教師隊(duì)伍建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。(3)發(fā)揮政府統(tǒng)籌作用，整合農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源，建議由省政府相關(guān)部門牽頭，對全省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育情況進(jìn)行一次全面調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源進(jìn)行科學(xué)合理的整合，充分發(fā)揮職業(yè)院校在農(nóng)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、培訓(xùn)方面的主渠道作用，推動湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育事業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

二是啟動了農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)項(xiàng)目。2009年8月，學(xué)院與袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司多次洽談后，決定聯(lián)合實(shí)施“農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)”項(xiàng)目。2009年9月，雙方各派一名專職人員和若干兼職人員，正式成立“農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)”項(xiàng)目部，項(xiàng)目部設(shè)于湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團(tuán)秘書處，由秘書處負(fù)責(zé)運(yùn)作。該項(xiàng)目擬在3年內(nèi)培養(yǎng)1000名農(nóng)業(yè)領(lǐng)域人才，打造國家援外農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和高端農(nóng)業(yè)國際化實(shí)用人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，為國家l4個援非中心及相關(guān)農(nóng)業(yè)企業(yè)儲備和輸送高素質(zhì)農(nóng)業(yè)按術(shù)人才。目前，項(xiàng)目部已經(jīng)完成了簽訂合作協(xié)議、管理制度制定、課程體系設(shè)置等系列工作。并從集團(tuán)內(nèi)部的湘西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院、懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院大三學(xué)生和相關(guān)企業(yè)員工中選拔學(xué)員，擬挑選30—40人進(jìn)行培訓(xùn)。

二、加強(qiáng)校企合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

(一)校企合作一體化

企業(yè)主動向?qū)W校投資和提供技術(shù)設(shè)備，在校園里建設(shè)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。2008年9月3日，都市花鄉(xiāng)有限公司與湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院進(jìn)一步合作，正式成立“都市花鄉(xiāng)湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地”，將花卉生產(chǎn)基地搬進(jìn)學(xué)校。企業(yè)、教師、學(xué)生共同參與花卉生產(chǎn)。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)院抓住契機(jī)，從園林技術(shù)、園藝技術(shù)兩個專業(yè)著手，啟動項(xiàng)目承包教學(xué)方案，教師帶領(lǐng)學(xué)生生產(chǎn)水仙花1．5萬盆。這一舉措，不僅幫助都市花鄉(xiāng)有限公司完成生產(chǎn)任務(wù)，及時把花卉產(chǎn)品投放春節(jié)市場，同時又鍛煉了教師，提高了學(xué)生實(shí)際操作能力。2008年11月3—6日，由湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院幫助策劃都市花鄉(xiāng)有限公司承辦的“中國一長沙花藝國際交流會”在長沙成功舉辦，來自日本、韓國、荷蘭、臺灣等十多個國家和地區(qū)的花藝大師出席了會議。在大會組織的插花大賽中，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林技術(shù)、園藝技術(shù)專業(yè)學(xué)生向竹君、王鑒、朱嬌榮獲一、二、三等獎。2009年學(xué)院再次與深圳百通通訊設(shè)備有限公司達(dá)成初步協(xié)議，該公司擬投資400萬元，在湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)工廠，作為校企合作培養(yǎng)人才的生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。同時學(xué)院還把自辦產(chǎn)業(yè)實(shí)體基本都剝離出來與專業(yè)系捆綁，建立系企一體化運(yùn)行機(jī)制，每個專業(yè)系至少負(fù)責(zé)一個產(chǎn)業(yè)實(shí)體的經(jīng)營管理，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和教學(xué)效益雙重目標(biāo)。

(二)專業(yè)創(chuàng)造性地對接產(chǎn)業(yè)

各專業(yè)系與合作企業(yè)創(chuàng)造性地建立了一系列各具特色的校企合作人才培養(yǎng)模式。歸納起來主要有以下三種模式：一是“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。在湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開辦的十幾個訂單培養(yǎng)班級的教學(xué)中，企業(yè)參與人才培養(yǎng)的全過程，融入了行業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料和企業(yè)文化，學(xué)生前兩年半在校內(nèi)完成專業(yè)基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)，最后一個學(xué)期在校企合作企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，形成了“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。二是“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式。植科系廣泛開展校企合作，加大人才培養(yǎng)的力度，以“專業(yè)+公司(基地)+師生員工”的專業(yè)建設(shè)模式為平臺，創(chuàng)立了“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，特色突出。即以長沙小康園藝園林有限公司(基地)、產(chǎn)學(xué)研示范場和校外園藝企業(yè)為依托，將學(xué)生在校三年的學(xué)習(xí)全過程劃分為三個時段，2個學(xué)期在校內(nèi)進(jìn)行專業(yè)基本素質(zhì)培養(yǎng)，3個學(xué)期在系辦公司、實(shí)訓(xùn)基地和學(xué)院示范場進(jìn)行職業(yè)技能訓(xùn)練，1個學(xué)期在校外園藝企業(yè)進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。打破了常規(guī)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)方法，采取“師傅帶徒弟”、“項(xiàng)目經(jīng)理帶員工”的實(shí)訓(xùn)方法，使學(xué)生完全融人生產(chǎn)實(shí)踐中去，提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，了解了企業(yè)的生產(chǎn)管理方式，為實(shí)現(xiàn)“零距離”上崗打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三是“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式。動科系按照畜牧獸醫(yī)工作任務(wù)領(lǐng)域，課程教學(xué)計(jì)劃按模塊安排，專業(yè)課程分專門技術(shù)和專業(yè)方向兩大模塊，其中專門技術(shù)叉分為種畜、營養(yǎng)、畜牧管理、動物疾病防治、獸藥和畜牧環(huán)境與畜場規(guī)劃六個小模塊，專業(yè)方向分繁育、養(yǎng)殖、獸醫(yī)、檢疫、營銷5個方向，創(chuàng)立了“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式，即五天課堂教學(xué)，早中晚三個時間段在校內(nèi)企業(yè)和生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地實(shí)訓(xùn)，周末兩天集中進(jìn)行生產(chǎn)性實(shí)踐。目的在于培養(yǎng)具備“強(qiáng)技能、能管理、會服務(wù)、懂經(jīng)營”的高素質(zhì)技能型應(yīng)用性畜牧獸醫(yī)人才。

三、建設(shè)農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程。幫助農(nóng)民脫貧致富

根據(jù)國務(wù)院“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村教育工作的決定”精神，2003年l0月，學(xué)院主動與省扶貧辦等有關(guān)部門聯(lián)系并簽訂了協(xié)議，從2004年開始，每年舉辦3期農(nóng)民科技骨干培訓(xùn)班，每期培訓(xùn)學(xué)員150—200人，培訓(xùn)時間兩個月，為全省每個貧困村培訓(xùn)2—3名有一定種養(yǎng)規(guī)模和經(jīng)驗(yàn)的科技骨干。學(xué)院黨委和行政非常重視農(nóng)民培訓(xùn)班工作，成立了以院長為組長的農(nóng)民科技培訓(xùn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選派了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，業(yè)務(wù)水平高、工作責(zé)任心強(qiáng)的教師擔(dān)任教學(xué)任務(wù)，教師們經(jīng)過廣泛調(diào)查，周密制訂了教學(xué)計(jì)劃，并根據(jù)培訓(xùn)班的要求和農(nóng)民學(xué)員的具體情況，精心組織編寫了種植技術(shù)和養(yǎng)殖技術(shù)兩套培訓(xùn)教材，共計(jì)80多萬字。目前培訓(xùn)班已成功地舉辦了15期，培訓(xùn)學(xué)員3000余人。2006年以來，學(xué)院舉辦為貧困地區(qū)搭建科技平臺，“養(yǎng)殖業(yè)”“食品加工”“種植業(yè)”科技興村項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)班10余期，培訓(xùn)學(xué)員600余人，舉辦草食動物品改員培訓(xùn)班14期，培訓(xùn)草食動物品改員1000人。學(xué)員們通過培訓(xùn)，將所學(xué)知識帶回家鄉(xiāng)，致富一家?guī)右环?，發(fā)揮了科技帶頭人的作用。

四、產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合．致力振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)

(一)積極推廣科研成果

近幾年來，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后有10個科研項(xiàng)目和成果廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，進(jìn)入直接服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。動科系歐陽敘向教授自2002年開始研究推廣湘東黑山羊生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)先后在瀏陽、醴陵等四縣推廣，初步估算可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益2000余萬元。植科系肖君澤教授主持的“外源DNA導(dǎo)入水稻育種研究”科研課題，成功地選育了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種“長晚秈1號”和高蛋白水稻新品種“長早秈9號”兩個水稻新品種，兩年來通過學(xué)院“長沙小康園林園藝有限公司”這個橋梁，在湖南省長沙、益陽、株洲、湘潭、岳陽等10多個縣市推廣，推廣面積達(dá)150多萬畝，為廣大農(nóng)民帶來了極大實(shí)惠。

(二)送科技下鄉(xiāng)，幫農(nóng)民致富

為了貫徹落實(shí)湖南省“科教興村富民工程計(jì)劃”和“扶貧支教工程計(jì)劃”，幫助農(nóng)民脫貧增收，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后派出30余名中青年骨干教師下鄉(xiāng)扶貧支教。2001—2005年，作為技術(shù)依托單位，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院對口支持長沙縣黃興鎮(zhèn)新沖子村。學(xué)院派出了9位教師組成的專家智囊團(tuán)，指導(dǎo)該村制訂村級發(fā)展規(guī)劃，舉辦種養(yǎng)技術(shù)培訓(xùn)班，培訓(xùn)農(nóng)戶科技骨干，指導(dǎo)調(diào)整該村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，一年半時間，該村村民人均年收入增至4260元，比專家組進(jìn)村前人均年增純收入1500多元。2008年湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)長沙市科技局和市委組織部要求，向望城縣靖港漁業(yè)合作社派遣科技特派員董益生老師。兩年來，董益生老師與漁業(yè)合作社農(nóng)民打成一片，重點(diǎn)幫助漁業(yè)社解決了淡水魚深加工問題，使該漁業(yè)合作社共獲得了100多萬元的收益增值。2001年以來，按省委、省政府的統(tǒng)一部署，湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后選派了13位青年骨干教師到湘西自治州9個市縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展扶貧支教工作，深受當(dāng)?shù)卮迕駳g迎。

(三)拓寬社會服務(wù)領(lǐng)域，提升服務(wù)能力

動物科技系承辦學(xué)院的“獸醫(yī)院”，獸醫(yī)院老師為了解決附近地區(qū)農(nóng)民家禽家畜診治問題，每年出診達(dá)1000余次。何德肆副教授有12年的獸醫(yī)服務(wù)經(jīng)歷，成為遠(yuǎn)近聞名的獸醫(yī)專家。他為湖南省數(shù)百家養(yǎng)殖專業(yè)戶提供獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)，診治疾病，近幾年為這些養(yǎng)殖專業(yè)戶挽回經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬之巨。他還擔(dān)任長沙偉嘉集團(tuán)、湖南五指峰生化有限公司等企業(yè)的技術(shù)顧問，與合作企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品。湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德長沙現(xiàn)代食品技術(shù)研究所，早已成為德國BCS有機(jī)保證有限公司在中國唯一授權(quán)的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)，根據(jù)歐盟、美國、日本的授權(quán)，可分別開展歐盟EU2092／91、美國NOP和日本FAS的有機(jī)認(rèn)證。認(rèn)證涉及的農(nóng)產(chǎn)品眾多，認(rèn)證項(xiàng)目分布30多個省市(區(qū))，為推動中國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和貿(mào)易的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

農(nóng)業(yè)高職院校，主動走出校園、面向社會和市場開放辦學(xué)，大力發(fā)展與推進(jìn)校校合作和校企合作之路，依靠企業(yè)的支持和參與，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型農(nóng)業(yè)人才服務(wù)，為企業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)服務(wù)，同時也是做大做強(qiáng)湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

摘 要 討論了機(jī)電一體化技術(shù)對于改變整個機(jī)械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 技術(shù) 應(yīng)用

1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

1.2 智能化

即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

1.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5 人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

1.6 微型化

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機(jī)以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。

1.8 帶源化

是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

1.9 綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機(jī)自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

【摘 要】煤礦機(jī)械正處在一個向機(jī)電一體化方向發(fā)展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視,煤礦設(shè)備投入的不斷增加,煤礦機(jī)械也處在一個更新?lián)Q代的時期。數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動化的關(guān)鍵，以數(shù)控技術(shù)為核心的機(jī)械設(shè)備廣泛采用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)。

【關(guān)鍵詞】 煤炭機(jī)械 機(jī)械制造 機(jī)電一體化 數(shù)控技術(shù)

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在這一時期顯得尤為重要,它使機(jī)械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合,極大地提高了煤礦機(jī)械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護(hù)等。中國論文聯(lián)盟

煤礦生產(chǎn)中,煤礦機(jī)械的性能自動化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運(yùn)行。而煤礦機(jī)械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機(jī)械的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機(jī)械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及對煤礦機(jī)電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強(qiáng),應(yīng)用范圍也將越來越廣,而其復(fù)雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護(hù)這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機(jī)械具有以下性能:皮實(shí)耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟(jì)性,即高的技術(shù)價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強(qiáng)度低,操作員的工作條件好;具有在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報(bào)警功能,能及時準(zhǔn)確地指出故障部位,減少停機(jī)維修時間。

一、機(jī)電一體化是一項(xiàng)新興的技術(shù),將其引入到煤礦機(jī)械中,必將會給煤礦機(jī)械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。目前機(jī)械的電子(微機(jī))控制系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)如下功能:

（1）在線監(jiān)控、自動報(bào)警及故障自診,即對煤礦機(jī)械的電動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機(jī)器的工作效率,簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作,降低使用維修費(fèi)用,縮短停機(jī)維修時間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機(jī)上變頻器就采用plc控制,可實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

（2）節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等,使用變頻起動、plc控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時生產(chǎn)效率也大大提高。

（3）自動化或半自動化程度的提高

煤礦機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國marco公司合作生產(chǎn)的pm31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工作面無人操作。

二、機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

1、煤礦機(jī)械

現(xiàn)代采煤機(jī)開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機(jī)殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C(jī)葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。同時，數(shù)控氣割機(jī)裝有自動可調(diào)的切縫補(bǔ)償裝置。它允許對構(gòu)件的實(shí)際輪廓進(jìn)行程序控制，好比數(shù)控機(jī)床上對銑刀的半徑補(bǔ)償一樣。這樣可以通過調(diào)節(jié)切縫的補(bǔ)償值來精確的控制毛坯件的加工余量。中國論文聯(lián)盟

2、機(jī)床設(shè)備

機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)為機(jī)械制造業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力，即把計(jì)算機(jī)控制裝置運(yùn)用到機(jī)床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機(jī)床的加工實(shí)施控制，這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床。它是以代碼實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動加工出所需零件。

在機(jī)械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來越受到重視。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)為主流的現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展和市場產(chǎn)品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)很難滿足現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產(chǎn)比重的加大，產(chǎn)品交貨質(zhì)量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的制造技術(shù)具有很高的柔性。如何能增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)對外界因素的適應(yīng)能力以及產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)。

機(jī)電技術(shù)論文:淺析傳感器技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用

摘要:文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展,探討傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用,并分析我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:傳感器技術(shù);機(jī)電一體化;應(yīng)用

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官,能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn),是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。如缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對信息精確而可靠的自動檢測,系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實(shí)現(xiàn)。

一、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,主要用于檢測機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強(qiáng),相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無所不在。

從20世紀(jì)80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進(jìn)工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。

二、傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器是左右機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種自動化產(chǎn)品之中:

1.機(jī)器人用傳感器。工業(yè)機(jī)器人之所以能夠準(zhǔn)確操作,是因?yàn)樗軌蛲ㄟ^各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),包括:其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實(shí)現(xiàn),這個過程非常重要,足以為機(jī)器人控制提供反饋信息。

2.機(jī)械加工過程的傳感檢測技術(shù)。

(1)切削過程和機(jī)床運(yùn)行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等,而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機(jī)的功率等。對于機(jī)床的運(yùn)行來講,主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等,其傳感參數(shù)有機(jī)床的故障停機(jī)時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機(jī)床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。

(2)工件的過程傳感。與刀具和機(jī)床的過程監(jiān)視技術(shù)相比,工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來,工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講,工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件識別是辨識送入機(jī)床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器,如基于tv或ccd的機(jī)器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。

(3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時,稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計(jì)證明,刀具失效是引起機(jī)床故障停機(jī)的首要因素,由其引起的停機(jī)時間占nc類機(jī)床的總停機(jī)時間的1/5-1/3.此外,它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故,甚至是重大事故。

3.汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)代化汽車工業(yè)進(jìn)入了全新時期。汽車的機(jī)電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機(jī)械式控制部件,這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機(jī)上,為更全面地改善汽車性能,增加人性化服務(wù)功能,降低油耗,減少排氣污染,提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性,先進(jìn)的檢測和控制技術(shù)已擴(kuò)大到汽車全身。在其所有重點(diǎn)控制系統(tǒng)中,必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。

三、我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向

傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一,其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能;其水平越高,系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)中,如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號,我們所需要的用于系

統(tǒng)控制的信息就無法獲得,進(jìn)而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。

我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),始于20世紀(jì)80年代,與國外先進(jìn)技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現(xiàn)在:

(1)先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法;

(2)先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備;

(3)先進(jìn)的封裝技術(shù)與設(shè)備;

(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此,必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備,以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面:

1.加速開發(fā)新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科,各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器。

2.向高精度發(fā)展:研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。

3.向微型化發(fā)展:通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。

4.向微功耗及無源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。

5.向智能化數(shù)字化發(fā)展:隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個單一的模擬信號(如0-10mv),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號,有點(diǎn)甚至帶有控制功能,即智能傳感器。

機(jī)電技術(shù)論文:機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘 要:機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。此簡述機(jī)電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景,綜述國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機(jī)電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護(hù)等。也就是說,機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起到了積極的作用。那時,研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀(jì)70—80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點(diǎn)是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面,對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的

學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時,人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進(jìn)國家相比,仍有相當(dāng)差距。

3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面:

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。為了達(dá)到以上目的,還需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè),還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,cias),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(mems),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運(yùn)動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 環(huán)?；?

工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其

設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)。一般除rs232外,還有rs485等智能化通信接口。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化;另一層是模仿生物機(jī)理,研制出各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。

綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。

機(jī)電技術(shù)論文:淺談機(jī)電一體化中的接口技術(shù)

摘要:接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。文章以機(jī)電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將接口分為人機(jī)接口與機(jī)電接口兩大類進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;接口技術(shù);人機(jī)接口;機(jī)電接口

機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為機(jī)械和微電子系統(tǒng)兩大部分,各部分連接須具備一定條件,這個聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素(子系統(tǒng))組成。本文以機(jī)電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將接口分為人機(jī)與機(jī)電接口兩大類。

一、機(jī)電接口

由于機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別,兩者間的聯(lián)系須通過機(jī)電接口進(jìn)行調(diào)整、匹配、緩沖,因此機(jī)電接口起著非常重要的作用:

(1)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機(jī)的i/o芯片都是ttl電平,而控制設(shè)備則不一定,因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換;另外,在大負(fù)載時還需要進(jìn)行功率放大;

(2)抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機(jī)系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離;

(3)進(jìn)行a/d或d/a轉(zhuǎn)換。當(dāng)被控對象的檢測和控制信號為模擬量時,必須在微機(jī)系統(tǒng)和被控對象之間設(shè)置a/d和d/a轉(zhuǎn)換電路,以保證微機(jī)所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。

1、模擬信號輸入接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,反映被控對象運(yùn)行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號,通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號(如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機(jī)等)計(jì)算機(jī)要對被控對象進(jìn)行控制,必須獲得反映系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)信號,而計(jì)算機(jī)只能接受數(shù)字信號,要達(dá)到獲取信息的目的,就應(yīng)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口——模擬信號輸入接口。

2、模擬信號輸出接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號,如交流電動機(jī)變頻調(diào)速、直流電動機(jī)調(diào)速器、滑差電動機(jī)調(diào)速器等。而計(jì)算機(jī)只能輸出數(shù)字信號,并通過運(yùn)算產(chǎn)生控制信號,達(dá)到控制生產(chǎn)過程的目的,應(yīng)有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號,以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器,達(dá)到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。

3、開關(guān)信號通道接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號,即數(shù)字量(開關(guān)量)信號包括:開關(guān)的閉合與斷開;指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放;電動機(jī)的啟動與停止;閥門的打開與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進(jìn)制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中,對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài),此狀態(tài)作為控制依據(jù)。

(1)輸入通道接口。開關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來自控制過程的開關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)信號傳送給計(jì)算機(jī)。這些信號實(shí)質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號,所以開關(guān)信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道(di)。由于開關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“on”和“off”或數(shù)字信號“1”和“0”,但是其電平一般與計(jì)算機(jī)的數(shù)字電平不相同,與計(jì)算機(jī)連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設(shè)計(jì)問題,它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。

(2)輸出通道接口。開關(guān)信號輸出通道的作用是將計(jì)算機(jī)通過邏輯運(yùn)算處理后的開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器(如繼電器或報(bào)警指示器)。它實(shí)質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道,又稱為數(shù)字輸出通道(do)。do通道接口設(shè)計(jì)主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關(guān)執(zhí)行器的功率。開關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。

二、人機(jī)接口

人機(jī)接口是操作者與機(jī)電系統(tǒng)(主要是控制微機(jī))之間進(jìn)行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向,可以分為輸入與輸出接口兩大類。機(jī)電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及結(jié)果等信息;另一方面,操作者通過輸入接口向機(jī)電系統(tǒng)輸入各種控制命令,干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)所要求的功能。

1、輸入接口。

(1)撥盤輸入接口。撥盤是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設(shè)備,若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù),如修正系數(shù)、控制目標(biāo)等,采用撥盤較為方便,這種方式具有保持性。撥盤的種類很多,作為人機(jī)接口使用最方便的是十進(jìn)制輸入、bcd碼輸出的bcd碼撥盤。bcd碼撥盤可直接與控制微機(jī)的并行口或擴(kuò)展口相連,以bcd碼形式輸入信息。

(2)鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合,向計(jì)算機(jī)提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有:

1)編碼鍵盤,自動提供被按鍵的編碼(如ascii碼或二進(jìn)制碼);

2)非編碼鍵盤,僅僅簡單地提供按鍵的通或斷(“0”或“1”電位),而按鍵的掃描和識別,則由設(shè)計(jì)的鍵盤程序來實(shí)現(xiàn)。前者使用方便,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高;后者電路簡單,便于設(shè)計(jì)。

2、輸出接口。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中,發(fā)光二極管顯示器(led)是典型的輸出設(shè)備,由于led顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜,因此使用廣泛。常用的led顯示器有7段發(fā)光二極管和點(diǎn)陣式led顯示器。7段led顯示器原理很簡單,是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同字形的。點(diǎn)陣式led顯示器一般用來顯示復(fù)雜符號、字母及表格等,在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。

結(jié)語:

接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機(jī)地結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要;同時接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。從某種意義上講,機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì),就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進(jìn)行的接口設(shè)計(jì)。接口的好與壞直接影響到機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制性能,以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,因此接口技術(shù)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。