王全喜

（唐山開灤集團設備管理中心，河北 唐山 064002）

1.機電一體化概述及由來

按學科的分類來說，機電一體化又稱機械電子工程學科,是一門跨學科的綜合性高技術，是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合的一門獨立的交叉學科?？v觀它的發(fā)展，機電一體化技術是從70年代中期開始在國外機械上得到應用，80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起，推動了機械制造技術的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術等的發(fā)展及其在機械上的應用，極大促進了煤礦機電產(chǎn)品的性能。

2.煤礦機械中機電一體化特點

上面我們說了機電一體化它的特點，那么在煤礦機械中，機電一體化又賦予了什么樣的特點呢，總結(jié)幾點如下：

2.1 它能實現(xiàn)在線監(jiān)控和自動報警及故障的自身檢查。具體說來，它的這種功能是對煤礦機械中的電動機、傳動系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)的監(jiān)控，出現(xiàn)故障能報警并準確地指出故障的部位，從而改善操作員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作等。如煤礦中采煤機上變頻器如采用PLC控制，可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診，還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。

2.2 它的自動化半自動化程度較高。實際生產(chǎn)中煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，并減少因操作者的經(jīng)驗不足，對作業(yè)精度的影響。舉例來說，某能源黃沙礦投入使用的一整套薄煤綜采設備，由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，也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。

2.3 它能提高節(jié)能降耗，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的不斷提高。例如我們井下使用的膠帶輸送機、通風機等，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，很受廣大的煤礦企業(yè)采用。

3.煤礦機械中機電一體化設計應用

3.1 它在帶式輸送機中應用。根據(jù)帶式輸送機具有長距離連續(xù)輸送、輸送量大、效率高和易于實現(xiàn)自動化等諸多特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統(tǒng)的主要運輸設備。因此在我國大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了皮帶化生產(chǎn)。另外計算機控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，但是從發(fā)展的角度來看，這是好事。據(jù)筆者所知，目前我國直徑在兩米以上的提升機有1700多臺，其中90%為交流提升機，并且均是采用轉(zhuǎn)差功率消耗型的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，電控系統(tǒng)部分絕大多數(shù)仍采用繼電器--接觸器系統(tǒng)，只有一小部分采用可控制編程器。而PLC可編程控制器使用比較簡單，程序設計起來也比較容易，不需要一些復雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強，因此，它能在環(huán)境比較惡劣的情況下進行長時間工作。

3.2 它在礦井提升機中的應用。在采煤中，礦井提升機是一種實現(xiàn)機電一體化較好的礦山大型設備，全數(shù)字化，交、直流提升機。特別是內(nèi)裝式提升機，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動合為一個整體，大大簡化了機械結(jié)構(gòu)，是典型的機電一體化設備，充分體現(xiàn)了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數(shù)字提升機高度可靠，具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能，以及簡單而快速的通信功能；它采用總線方式，大大簡化電氣安裝；硬件配置簡單，互相兼容，零備件少；可以方便地實現(xiàn)軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。

3.3 它在支護設備中的應用。液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設備，目前正向電液控制方向發(fā)展，將計算機技術與液壓控制有機結(jié)合，實現(xiàn)定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產(chǎn)生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用的電液控制的支架，移架速度為6～8s/架，最快的移架速度達3s，架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態(tài)。

乳化液泵站是為液壓支護設備提供高壓液體的裝置。要求其具有高壓、大流量的供液能力。并能根據(jù)工作面液壓支護設備的用液量自動調(diào)節(jié)供液量。我國生產(chǎn)的智能型乳化液泵站系統(tǒng)由智能型乳化液泵站自動配液系統(tǒng)和智能型乳化液泵站供液系統(tǒng)兩部分組成。具有自動檢測油箱油位高度，自動配液，高、低液位自動控制，在線檢測乳化液濃度，自動校正乳化液濃度(可選定1.5度～5度)，當濃度達不到設定值時聲、光報警，定時自動反沖洗，能夠監(jiān)控實際用液量，具有遠距離傳輸功能，采用液晶顯示器，具有實時顯示乳化液濃度、液位、油位、流量計量、自動配液狀態(tài)功能。

4.煤礦機械中機電一體化發(fā)展趨勢

在文章的開頭部分筆者從時間的演變順序淺析了機電一體化的發(fā)展過程。但隨著我國目前科學技術的闊步發(fā)展和煤礦企業(yè)自身需求的增加，這就促使著我國的煤礦機械機電一體化的快速發(fā)展，以便更好推動煤礦企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展。在此筆者根據(jù)工作經(jīng)驗所得，展望了煤礦機械機電一體化未來的發(fā)展趨勢。

4.1 向網(wǎng)絡化方向發(fā)展?；厥?0世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)等等都帶來了巨大的變革。煤礦機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

4.2 向智能化方向發(fā)展。我們都知道，智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的主要方向。這里所說的"智能化"是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學等新思想、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。

4.3 向綠色化方向發(fā)展?？v觀我們工業(yè)的發(fā)展它給人們生活帶來了巨大變化。假如我們能設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，那么在不久的將來會具有發(fā)展前景。我們所說的機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。這是因為綠色產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。

隨著計算機和傳感器技術的推廣應用，新材料、新工藝的不斷發(fā)展，煤礦機械一體化將向著網(wǎng)絡化、智能化、綠色化的方向發(fā)展。高新技術是煤礦機械的發(fā)展趨勢，技術創(chuàng)新是煤礦機械的生命。面對煤礦現(xiàn)代化、科學化生產(chǎn)的需要，煤礦機械將實現(xiàn)電子化、自動化成為計算機控制，傳感系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的機電液一體化系統(tǒng)。隨著科學技術水平的進步和國家對煤礦機械設備研發(fā)能力的投入的增大，煤礦機械設備一體化的發(fā)展必將走上科學化的發(fā)展之路。

［1］唐玉峰.淺談新時期機電一體化技術[J].中國高新技術企業(yè)，2010年04期.

［2］楊丹;煤炭機械工業(yè)迎來諸多發(fā)展機遇[N].中國礦業(yè)報.2010年.

［3］成麗萍.加強煤礦機電設備管理促進煤礦安全生產(chǎn)[N].呂梁日報.2010年.

［4］張念超.我國煤礦機電一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀淺析［J］，學術探討，2008，（8）.