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[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。
[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。
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。
(四)信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求,信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息,并对其进行相应的处理、运算和决策,以对产品的运行施以按照要求的控制,实现控制功能。机电一体化产品中,信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。
(五)执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作,实现产品的主功能。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件,常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者,其性能好坏决定着整个产品的性能,因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调,共同完成所规定的目的功能。在结构上,各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起,构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。
1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚,20世纪80年代初,原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作,此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统(如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200),在部分煤矿中应用;在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,研制出KJ2,KJ4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来,紧跟世界监测监控系统的发展潮流,我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统,如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等,它们的主要特点是:测控分站的智能化水平进一步提高;具有网络连接功能;系统软件采用了Windows操作系统。同时,在“以风定产,先抽后采,监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下,规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此,大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现,不仅为各煤矿提供了更多的选择机会,且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明,安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。
对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价,煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4,KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。
1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备,全数字化,交、直流提升机。特别是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一个整体,大大简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠,具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能,以及简单而快速的通信功能;它采用总线方式,大大简化电气安装;硬件配置简单,互相兼容,零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。
在我国“九五”计划期间,国产全数字化直流提升机已成为各煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。除此之外,我国还用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。2000年11月,该系统在焦作古汉山矿投入运行,情况良好。提升机由于采用了计算机技术,其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是:采用两台计算机装置,每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作,互相检测,互为备用,对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式,对两者进行比较、校正,实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测,实现故障记忆,因此极大地提高了提升机安全性能。
1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,极大地提高了带式输送机的技术水平,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器,目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。
2结束语
随着煤矿生产不断向深部水平发展,对控制水平和规模的要求越来越高,从而又加速了机电一体化技术的发展和进步,目前各种高新技术的发展,如网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中,使机电一体化产品功能更强大、性能更优越,使机电一体化产品功能越来越强,智能化程度也越来越高,因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿,能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益,这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。
摘要:机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。它是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。本文对煤矿机电一体化技术在我国的应用进行阐述。
关键词:煤矿机电一体化技术
参考文献:
[1]张莉.机电一体化技术在煤矿中的应用[J].山西煤炭干部管理学院学报.2007.(1):88.
[2]文广.机电一体化技术在钢铁企业的应用与展望[J].机械.2003.30(1):62~64.
(一)内涵
机电接口主要就是机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口,其是基于机电一体化而产生的。机电接口根据信息传输方向的不同,可以分为信息采集接口、输出接口[1]。在机电一体化产品中,传感器是一种较为常用的设备,在输出信号的时候,一般采用模拟量方式进行检测,时刻掌握发电机转速,并且检测差动变压器位置。然而,在输出控制量的时候,存在一个比较特殊的形式,就是数字系统。机电接口技术主要就是研究机电系统各项组成技术与子系统连接问题的综合技术,其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等,共同构成了一个综合系统,在实际应用中,实现了信息的交互与融合,在机电系统设计中发挥了至关重要的作用。机电接口主要是由硬件与软件共同构成,在机电系统运行中,与环境及操作者之间成立一种有效连接,在物理通道中展开信息与能量的输入、转换及传输。在信息转换的过程中,需要进行有效的交互与调整,实现机电一体化技术的协调与综合,保证各系统的有效运行,充分发挥系统功能,实现预期的工作目标。
(二)分类
目前,机电接口主要包括以下几种:智能接口、动力接口、机电接口、人机接口[2]。智能接口应用较为复杂,不同技术形式产生的信息形式也不同,并且在使用过程中,可以根据不同要求展开相应的改变。在各种信息转换与传输的过程中,智能接口可以确保不同技术与子系统的有机结合,构成一个完整系统。动力接口可以有效连接动力源与机电系统,之后给予机电系统相应的驱动动力。在机电系统中,动力类型有很多种,主要包括直流电、交流电、液压等,在系统中运用不同动力类型的时候,需要选用不同的接口形式,确保系统可以正常运行。机电接口的作用就是实现各种驱动系统的有效连接,并且将驱动信号转变成执行信号,在转变的过程中满足传感器运行要求。人机接口是机电系统与操作者之间存在的接口,通过这一接口,可以在操作者眼前呈现系统运行状态,并且有效监控系统运行,实现人性化操作目标。
二、机电一体化发展及其发展趋势
(一)机电接口技术对机电一体化发展的影响
近些年来,随着社会经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,对一些事物的要求也在明显提高。经济的快速发展离不开科学技术水平的提高,传统机械技术已经无法满足现代人们日益增长的技术需求,需要对其进行改进与完善。从而在此形势下,机电一体化技术应运而生,其主要包括电子技术、信息技术、机械技术等,充分满足了现代社会发展的技术要求。在机电一体化技术初始发展中,只是将电子技术与机械技术进行融合,接口十分简单、便捷[3]。然而,随着科学技术的不断发展与进步,机电一体化技术水平也在不断提升。目前,机电一体化技术不再是简单的机电一体化产品,逐渐形成了一个复杂的系统,其系统内部接口也日益复杂。现阶段,机电一体化技术研究越来越深入、成熟,然而,简单的技术研究已经无法满足系统的运行需求,需要充分重视其复杂性研究。针对机电一体化技术而言,其复杂性较强,如果只是单纯研究系统设计及其集成理论,根本无法充分实现系统的作用,为此,需要加深对机电接口技术的研究,在设计方面,加强对有关理论的融合,确保机电一体化系统的全面实施。在机电一体化技术发展过程中,越来越向智能化、系统化、微型化、网络化方向发展,其系统内部接口要求越来越高,不仅要确保接口技术与系统技术的有效融合,还要确保信息传输的顺畅。
(二)机电一体化发展历程及趋势
机电一体化发展主要经历3个阶段。一是,在20世纪50年代,电子技术发展越来越成熟,人们尝试在机械工业中应用电子技术,进而刺激了机械产品与电子技术的融合,初步产生机电一体化概念。二是,在20世纪80年代,机电一体化已经发展了30来年,不管是技术还是产品性能都得到了很大的提升,技术更加成熟,产品性能更加健全。三是,在20世纪90年代末,微细加工技术、电子通信技术、光学技术等得到了快速发展,并且逐渐融入发到了机电一体化当中,使得机电一体化技术越来越成熟。我国机电一体化起步比较晚,现今已经取得了一定的成绩,在机械工业中得到了广泛应用。随着信息技术的快速发展,人工智能机电一体化建设取得了很大的进步,在数控机床和机器人制造中得到了广泛运用,促进了机械工业的进一步发展。系统化发展使机械系统更加开放,为多子系统的协调发展与综合管理提供了可靠依据。同时,在绿色生产概念下,机械绿色化也是工业发展的必然趋势,是人类保护生态环境资源的重要手段[4]。
机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称,包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。
1)机械技术。是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。
2)计算机与信息技术。信息交换、存取、运算、判断与决策,人工智能技术,专家系统技术,神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3)系统技术。即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
4)自动控制技术。其范围很广,在控制理论指导下进行系统设计,设计后的系统仿真、现场调试、控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5)传感检测技术。是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程度就越高。
6)伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件,对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、机电一体化技术的主要发展趋势
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,未来机电一体化技术将朝着智能化、高性能化、网络化、微型化、模块化、绿色化等多方向发展。
2.1智能化
人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着制造自动化程度的不断提高,将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动,并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如,在智能化房屋建设上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.2高性能化
高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU结构,以多总线连接,进行高速数据传递,采有精简指令集机,实时多任务操作系统并进行处理。设置多重缓冲器,故障诊断,自动检错、纠错,系统自动恢复等技术保证该机电一体化产品具有高性能。
2.3模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事情。例如,研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品,也可以扩大生产规模。这就需要制定各项标准,以便各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业,还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子(MEMS)技术的飞速发展,各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块,可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。
2.4网络化
网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片,企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到、质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势,利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(eolnputerintegratedappliancesystem,ClAS),使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。
2.5微型化
微型机电一体化产品向微米、纳米级发展,体积小、耗能小、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优越性。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
2.6人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。未来的机电一体化将会加速它们与生命机体的相似性,更加注重产品与人的关系(人一机的协调)并与人共生(人一系统一一体化),更关注适宜人的使用与操作、人的可靠性及安个性问题。
2.7绿色化
工业的发达给人们生活带来了巨大变化,同时资源减少、生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源,回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生并成为时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品具有远大的发展前途。绿色化成了时代的趋势,产品的绿色化更成为适应未来发展的一大特色。
关键词:机电一体化技术煤矿应用发展趋势
一、概述
机电一体化技术就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术,是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律,显示了强大的生命力。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标,而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择。机电一体化将机械与电子技术融为一体,使物流、能流、信息流融为一体。
二、机电一体化技术在煤矿中的主要应用
2.1机电一体化技术在提升机中的应用矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备,全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一体,机械结构大大简化,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠,采用总线方式,大大简化了电器安装,此外,硬件配置简单,互相兼容。“九五”期间,国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机,其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统,其性能先进、操作简便、准确可靠。此外,我国还应用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前,最大装机容量已达到5000kW,主、副井提升机可做到全自动化,不需要专门的绞车司机。
2.2机电一体化技术在采煤机中的应用电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比,它具有一下特点:①良好的牵引特性:可以在采煤机前进时提供牵引力,使其克服阻力移动,也可以在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层:牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6~2.0倍,所以电牵引采煤机可用在40°~50°倾角的煤层,而不需要其它防滑装置。③运行可靠,使用寿命长,电牵引和液压牵引不同,前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外,其它元件均无磨损,因此工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。④反应灵敏,动态特性好:电控系统能及时调整各种参数,防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高:电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻,电能转换为机械能只做一次转换,效率可达99%,而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。
1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作,研制成功我国第一台采用交流变频调速MG344-PWD型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机以来,我国的电牵引采煤机有了较快的发展。国内上海天地公司、太原矿山机械厂、西安煤机厂、鸡西煤机厂等都生产交流变频和直流电牵引采煤机,而且得到了广泛的应用。经过近20年的研制开发,我国的电牵引采煤机一逐步走向成熟,为煤矿生产技术的进步起到了积极的推动作用。
2.3机电一体化技术在带式输送机中的应用带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点,已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此,成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷,如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术,我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多,一般为3点驱动,这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且,输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低,和发达国家相比存在显着的差距。
2.4其他煤矿机电一体化装置液压支架则向电液控制方向发展,将计算机技术与液压控制有机结合,实现定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架,移架速度为6~8s/架,最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。
煤矿供电的特点是供电要可靠,质量要高,能满足大功率设备的要求。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小,使用寿命长的真空开关。采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数,减少供电系统无功电流,减少无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备网络功能,可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。
三、煤矿机电一体化技术应用的发展趋势
我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。这些设备在煤炭生产中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力,创造了巨大的经济效益和社会效益。但是,我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比,还有一定的差距,因此还有很多的工作需要继续研究,其未来的发展趋势是:①开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,研究具有自主知识产权的核心装置;②增加产品的通信功能,以适应综合自动化的需要;③开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等;④煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一。
四、结束语
近年来,随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展,信息流成为机电一体化的主要特色。其产品实现自动化、数字化、智能化,在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此,机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。
参考文献:
机电一体化实用手册[M].北京:科学出版社.2007.
谭得健,徐希康.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用[J].工况自动化.2003.
由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:
(1)行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;
(2)抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;
(3)进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行器,达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。
3、开关信号通道接口。机电一体化系统的控制系统中,需要经常处理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括:开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的一个状态,此状态作为控制依据。
(1)输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入通道(DI)。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或数字信号“1”和“0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和地址译码电路等组成。
(2)输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行器(如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑的是内部与外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。
二、人机接口
人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。
1、输入接口。
(1)拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。
(2)键盘输入接口。键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。常用的键盘有:
1)编码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII码或二进制码);
2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断(“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便于设计。
2、输出接口。在机电一体化系统中,发光二极管显示器(LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。
结语:
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结合在一起,形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要;同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
参考文献:
[1]费仁元,张慧慧,郑刚。机电接口技术的内涵和发展。北京工业大学学报。2003.(4)
[2]佘明辉。基于机电一体化系统接口技术的研究。江西电力职业技术学院学报。2006.(4)
1机电接口在机电一体化系统中的运用
首先,机电接口被应用在机电一体化系统中能够作为模拟信号的输入接口而存在,通常在机电一体化系统的运行过程中,对于机械系统的运行状态信号的传递是由传感器或者变送器负责,而接收并且模拟机械系统的输出信号的则是机电接口。其原因是由于运行状态的信号多为模拟的电压或者电流信号,而电子系统对这些信号无法做到有效的识别和控制,只有通过机电接口对这些信号进行接收以及模拟,才能通过电子系统对这些信号进行有效的分辨,达到将机械系统和电子系统两者有效结合形成一个整体的目的。其次,机电接口被应用在机电一体化系统中能够作为模拟信号的输出接口而存在,在机电一体化系统的正常运行过程中,不仅电子系统对于机械系统的输出信号无法有效的识别和控制,机械系统对于直接由电子系统的输出信号也无法做到有效的识别和控制,智能有机电接口来实现两者之间的有效连接,机电接口能够对计算机的输出信号转换成机械系统能够识别的模拟电压信号或者模拟电流信号,帮助电子系统实现对机械系统的智能化和信息化控制,完成机电一体化系统正常运行的目的。最后,机电接口能够作为机电一体化系统中的开关信号通道接口而存在。在机电一体化系统的有效运转过程中,不仅要对机械系统和电子系统的实时连接做好接口设置工作,还有许多需要需要处理的开关闭合和断开信号、指示灯的显示与熄灭信号、继电器和接触器的吸合与释放信号等等需要处理,这些信号的模拟、输入以及输出同样需要用到机电接口。因此机电接口也能够作为保证机电一体化系统中的开关信号的正常运转的开关信号通道接口而存在。
2人机接口在机电一体化系统中的运用
人机接口在机电一体化系统中的作用主要是负责将技术人员的指令翻译成相关的信号输送到机电系统中,进行控制指令与动作指令之间的信息交换,保证机电一体化系统能够在工作人员的控制和管理下正常运转。因此人机接口在机电一体化系统中的运用主要是作为拔盘输入接口、键盘输入接口以及键盘输出接口而存在。其中拨盘输入接口的功能主要是负责机电一体化系统中系统参数的修正与控制作用,能够帮助工作人员对机电一体化系统中的诸多参数信息完成相关的调整工作,而键盘输入接口则是作为向电子技系统中的计算机键盘输入和输出接口而存在,其能够帮助电子系统中计算机与键盘之间的有效连接,其中电子系统的键盘又可以分为编码键盘和非编码键盘,两者分别具有不同的优势和劣势,然而总体都能够满足电子系统中计算机正常运转的诸多功能上的要求。
3结语
1.1有效提高煤矿生产的安全系数
在没有引进机电一体化生产时媒矿工人需要深入幽暗潮湿的矿井进行日常作业并下所有的工作都需要人工完成,人工作强度大几乎是超负荷运转。长此以往不仅会对矿工的健康造成影响复杂多变的井下环境与突如其来的透水事故、瓦斯爆炸事故还会威胁到广大矿工的人身安全。
1.2有效提高煤炭生产的效率
在煤炭开采过程中应用一体化的机电技术从根本上改变了煤炭企业的生产方式用机械取代人工将人力从繁重的机械劳动中解放出来实现人力资源的合理优化配置。不仅如此人力不同于机器人会有疲累感超时的高负荷工作会降低工人的生产效率不利于煤炭产量的提升。用机械取代人工后,只要定期对其进行养护维修机械就能长时间保持高强度劳动降低了不确定因素对生产造成的影响肩效提高了煤炭生产效率。
1.3有效提高煤矿企业的经济效益
在煤矿生产中运用机电一体化技术,能够有效节省人力开支8降低了生产成本还提高了煤炭产量,为企业创造了更多的经济价值使煤炭开采企业的经济效益得到大幅提升。企业盈利增长员工的福利待遇自然水涨船高这在一定程度上改善了煤矿井下作业人员的生活质量起到了“双赢”的效果。
2煤矿机电技术一体化应用的具体体现
2.1带式输送机
带式输送机是煤炭企业机电一体化的重要组成部分,能帮助井下作业人员将已开采的煤炭运往地面,是煤炭生产不可或缺的帮手。在煤矿机电一体化的摸索过程中我国自行生产了多代带式输送机但大多都存在运输容量小、运程距离短、运行效率低、易出现机械故障、稳定性得不到保障等问题对进一步提升采煤效率造成了阻碍。为了解决这一系列的问题我国科研机构充分考虑到矿井井下复杂多变的环境运用机电一体化技术将我国多年研究带式运输机的丰富经验与煤矿运输的实际需求结合起来研发了多种软启动、制动装置肩效克服了传统带式运输机的不足之处迎合了时展的需求。新型运输机加大了运输容量、增加了运程距离、提高了运行效率、降低了机械故障的发生几率为确保煤矿开采工作顺利进行打下了坚实的基础。
2.2采煤机
将机电一体化技术运用于采煤机中庄要是通过改变采煤机牵引方式的方法达到延长设备使用寿命、增加安全性的目的。机电一体化技术能促使采煤机由老旧的液压牵引方式向新型的电牵引式方向发展充分发挥其实际优势提升采煤效率提高煤炭开采量。使用电牵引的新型采煤机能将运输过程产生的阻力降到最低涅合制动发电装置共同运作河以提高资源的合理利用效率尽量避免不必要的资源浪费。不仅如此机电一体化技术还能克服煤层坡度大且陡的不便通过在采煤机电动机加装防滑装置的方法崖面提升采煤机传动轴的荷载能力。零件损耗是制约煤炭开采效率的重要原因液压牵引方式会加快采煤机内各组成零件的损耗速度施工人员要通过不断更换零部件或直接更换采煤机的方式确保煤炭开采效率无形中增加了开采成本不利于企业获得经济效益最大化。在采用机电一体化技术后,电动牵引方式完美解决了零件磨损的问题通过调节电控系统实现灵活简便的操作不仅有效延长了采煤机的实际使用寿命节省了成本开支还提升了采煤安全系数保障了采矿人员的人身安全。除此之外,电动牵引式的采煤机还具有适用领域广、小巧轻便、结构简单等优势能够最大程度上将电能转化为实际生产力为煤炭企业提高产量打下了坚实的基础。
2.3提升机
矿井提升机是当前煤炭生产过程中涉及到的所有机械设备中自动化水平最高的一个,已经实现了全数字化,内装式提升机是机电一体化技术的典型代表,将驱动装置与滚筒装置整合在一起后,机械结构得到了极大简化。在提升机中运用机电一体化技术后提升机能自主查询机体故障来源定期进行“体检”并自动记录检测结果为机械的维修、养护工作提供了必要的依据,同时也节省了人力成本。在其检测到系统出现故障时会通过声音提示的方式通知相关工作人员对其进行及时修护,以此确保提升机的正常运行。不仅如此全数字化的矿井提升机相对于传统型号的提升机而言具有更简单的硬件配置兼容性强皮全系数高所需的易损零部件较少,能瞬间提升加速度更灵活易控实际操作性更强。全数字化提升机具备良好的使用性能充分发挥出了计算机技术的优势,能进一步完善系统检测、自保工作,已经成为多地煤矿施工提升机的首选类型。
2.4电控液压支架
由于我国电控液压支架发展历史较短肖前推行的国产电控液压支架所用的控制系统较简单应用范围局限性过强远不如其他国家研发的电控液压支架性能优越。将液压控制与计算机技术有机结合在一起,能将支架与顶板之间的距离控制在一个合理的范围内肩效避免因反复摩擦造成的零部件磨损,以此达到延长电控液压支架使用寿命的目的。
3结束语
在时间上融为一体在中职机电专业教学活动中,采用理论与实践课同步或穿行讲授的教学模式。具体指的是在教师在进行教学时,教授完理论知识后便组织学生进行相应的实际操作。也可以在教学过程中,教师在讲授理论知识的同时进行实际操作演示,然后再让学生跟着教师动手操作。例如在《装配钳工》的教学时,将教学活动放到实训车间中,教师在进行理论知识讲授的同时进行实际操作演示,然后再组织学生进行实践操作。在实际操作过程中,学生发现问题时可随时向老师提问,教师手把手指导学生处理问题。这样的教学活动不仅给学生提供了更多的动手操作机会,同时可以拉近师生距离,增强师生感情。
2整合教学目标,促进理论知识与实践操作融为一体
打破传统重视理论知识教授的教学模式,重新对课堂教学目标进行定位,确立以职业岗位能力要求作为主要导向,将知识、能力、态度三个目标进行融合的课堂教学目标。例如在“订单”培训中,教学活动以企业的人才类型需要、人才知识技能、人才规格等要求作为实施教学活动的目标。根据教学目标对课程设置进行调整,并确定相应的教学效果评估方法。这种教学模式根据就业岗位需要着重对学生的知识应用能力进行培养。在教学活动中制定明确的教学目标,可使学生在学习过程中明确学习目标,然后进行有针对性加强学习。根据具体的学习目标,学生可明确自己的学习方向,然后对学习资源进行寻找,提高学生学习的主动性和积极性。同时,在这样的学习过程中,学生更容易发现问题,激发起探索知识的求知欲。在教学过程中,教师需要密切联系技能训练与实际生产间存在的联系,提高学生实际生产能力,促进学生毕业后能尽快顺利进行相应的工作。
3整合教师队伍,促进教学任务融为一体
在传统中职教学活动中,专业课程通常分为理论与实践教学两大部分。在任课教师的分配上也存在理论课教师和实践课教师之分。理论课教师和实践课教师在进行教学活动时各种有相应教育体系,二者几乎完全独立,不存在任何联系。这种教学模式的存在导致理论知识和实际操作的教学与学生相互脱节,严重制约教师的教学效果,进而影响到学生的学习质量。因此,在机电专业教学中,必须对教师队伍进行整合,将理论知识教学与实际操作教学密切结合起来,使学生在学习过程中真正能够做到理论与实践密切结合。例如将《电工技术基础》、《电工技能》、《电子技术基础》、《电子技能》四门基础课程整合成《电工技能与实训》、《电子技能与实训》两门课程。将分离开的电工及电子技术理论基础与电工、电子技术实际操作相融合进行教学。教学过程中安排一个任课老师同时教授理论知识与操作实习。这样的教学活动可更好的实现理论与实践相互结合进行教学,更有利与学生对知识的掌握和运用。摘要:在中职院校的教学活动中,实践教学是核心内容。中职教育的主要目的是为社会提供技术型人才。因此,在教学活动中必须高度重视理论与实践相结合,在提高学生理论知识的同时促进学生的实际操作能力。就中职机电技术应用专业项目一体化教学模式进行分析,旨在为项目一体化教学的有效进行提高可靠参考依据。关键词:中职;机电技术应用专业;项目一体化;教学模式。
4整合教学与实习,促进学生理论知识与操作技能融为一体
在机电专业教学中,应高度重视理论与实践相结合,只有充分将理论知识与实际操作结合进行教学,才能真正提高学生的技术应用水平。经过理论教学后,及时让学生到相应的工作岗位进行实习,让学生更加深刻的理解理论知识,熟悉应用相关技能。在实习过程中,学生可将课堂上学生的理论知识充分应用到工作过程中,进而获取更高等的操作技能。同时,应用课堂上所学到的理论知识,学生可在实践中更加有效的探索实际问题,积极思考解决问题的有效方法,促进自身能力得到全面提高。在一体化教学中,教师应及时发现学生存在的问题,并在课堂上对学生进行巡回指导,引导学生探索问题、解决问题,指导学生形成独立思考问题、处理问题的能力。教学过程中的巡回指导与教学结束时的结束性指导,对教学质量的提高具有重要意义,这个过程中均涉及到理论知识和实践。例如在《电力拖动》教学过程中,可将理论知识与实际操作结合进行教学,具体教学设计如表1所示。
5结束语
理实一体化教学的关键在于理论与实际相互融合,在教学过程中需要对录像、投影、挂图、实物拆卸、板书、讲述等材料进行较为合理的计划与安排,进而达到一体化教学的要求。下面以电力系统自动化专业的电工技术课程为例谈谈理实一体化教学方法及过程的具体设计:
1.教学过程可遵循的思路
理实一体化教学过程中在完成项目的同时需要对理论知识进行讲解,并且适时要有示范性操作。这就需要对教学过程有严密合理的设计思路。应综合考虑以下几点:
(1)教学目的:必须掌握哪些基本知识和技能;
(2)该项目的重点、难点;
(3)所需设备和场地;
(4)教学过程编排;
(5)学生分组,设备配置;
(6)安全注意事项;
(7)考点。只有构思好课堂教学的全过程,才能有的放矢地组织好教
2.理实一体化教学教案应注重项目实施的方案设计
项目实施的方案设计主要包括讲授和操作示范、学生分组、操作训练、巡回指导、技术纠正及安全事项等。这一部分是教案的核心内容,要充分体现教师的主导作用和学生的主体作用。教案应重视项目实施的方案设计,避免在教案中罗列大量的教学内容。
3.项目实施
以电工技术中三相异步电动机降压启动一节为例。将理论教材中“三相异步电动机降压启动”一节与实习教材中“三相异步电动机星三角降压启动”合为一个课题。具体的教学步骤如下:
(1)拿出三相异步电动机实物,先向学生展示电动机外形,介绍电动机的作用,让学生直观地认识电动机。
(2)教师现场集中指导学生。一般2~3名学生共用一台电动机;教师进行讲解连接电路原理;由教师借助挂图、投影、示教等工具对照实物,讲解电动机的主要结构特点、作用及工作原理。讲解星三角换接启动的原理及过程,以此让学生认识电动机及其零部件的名称及其作用;放电视录像(电路安装的全过程);强调安装时的注意事项。
(3)在教师的指导下,学生随教师一起安装电路。
(4)学生以小组为单位练习安装,并对照项目方案,仔细研究涉及的相关理论知识。
(5)当堂进行课程测评。测评方法包括:口试,教师提问学生口答。如教师问三相异步电动机为什么要进行降压启动?主要有哪几种启动方式?笔试,教师发给学生提前打印好的实训报告。如测试之一:星三角降压启动的启动电流分别是多少?控制电路的各部件的作用是什么?学生答完试卷后,当堂交试卷,教师批阅后马上讲解。现场操作技能测试。教师指定每组由一位学生按教师讲述演示电路的安装顺序及其启动原理,完成后由当时在场观看的学生和教师共同打分。讲知识、教方法、练能力是理实一体化教学的实质。教师应该将理论知识贯穿到各个实际应用的项目和任务中,让学生在训练技能的同时,主动去学习理论知识,通过理论来合理地指导实践,这样在实际操作时不易走弯路。
二、培养学生的主观能动性
在教学过程中,必须充分调动学生的学习主动性、积极性,发挥其主观能动性。主观性愈强,其求知欲、自信心、刻苦性、探索性和创造性就愈强,学习效果也就越好。所以,在理实一体化教学过程中,由于直观的刺激作用,激发了学生的兴趣,他们能运用所学的知识自觉地、积极地参与教学活动。采用理实一体化教学后,大大提高了学生的积极性和能动性。分析学情可知,职业学校学生有一个共同的特点,就是形象思维比较好,实际动手能力比较强。基于这点,我校坚持从以人为本的思想出发,一方面尊重学生学习的主观能动性,加强对学生的正面引导;另一方面加大实践教学的力度,采用实物示范教学的方法,尽可能地把教学内容形象化,引导学生,激发其学习的兴趣。通过形象化教学,使他们由原来的知道是什么升级为知道为什么。理实一体化教学从学生的共同特点出发,使他们从根本上得到发展和完善。课堂上以学生为主体,让学生充分发展个性,提出自己的独到见解,并运用到实践中加以验证,在不断的实践过程中增强学生的主体意识,培养开拓精神和创新才能。
三、组建理实一体化教学团队
理实一体化教学团队是实施理实一体化教学的资源保障。理实一体化教学要求教师在具备丰富的专业知识的基础上,必须有熟练的操作技能。因此,在派教师到企业进行专业技能培训的同时,也可以将企业的师傅和能工巧匠聘请到课堂,成为教师团队的一员,进而方便团队内部的合作和交流。让教师积极参与到应用课程的开发和研究,组织教师编写和制作多媒体课件,编写教材和制订课程的项目实施方案。将理论教师和实习教师合理配置,使其在教学实践中相互帮助,取长补短,共同提高。结合实际,采取一些行之有效的、形式多样的方法,来提高教师的专业水平。理实一体化的教学模式使教师的知识结构有了新的变化。逐步把教师全部“逼”上“双师型”轨道,使每位老师都要去钻研业务,深入企业和实践一线了解企业文化、岗位需求和每个岗位所涉及的知识点,从而设计出与之相适应的教学方案,来提高课堂教学质量。因此,“双师型”师资的培养也从机制上得到了保证。
四、改变考核方法,构建有效的评价机制
考核在检验教师教学效果和学生对知识的掌握情况的同时,也能合理引导学生培养良好的学习习惯和学习方法。开展理实一体化教学的目的就是将理论和实践相结合,体现直观性教学原则。评价教学效果应从基本技能的获得和基本知识的掌握程度两方面考虑。在理实一体化教学过程中,加大了实践的力度,强调基本技能的培养,即通过学习,学生能否获得初步的、准确的操作技能,而不是以技能是否“纯熟”作为衡量的标准。基于上述观点,在电力系统自动化专业的电工技术课程教学中,我校采用的是项目化教学方法,在每个项目完成后给予合理的成绩评定。学生成绩是由课内项目完成情况(75%)和项目报告成绩(25%)两部分构成。其中根据项目的考查侧重点的不同,应有各自的评分标准。考核将项目完成的情况作为考核能力目标、知识目标、拓展目标的主要内容,具体包括:完成项目的态度、项目报告质量、查阅资料的情况、问题解答、团队合作、应变能力、表述能力等,最后加权计入该门课程的结业成绩。让学生认真完成每一个项目,否则会影响期末成绩。这样有助于调动学生的学习积极性,而不是靠期末突击来完成课程的结业考试。日积月累地将知识形成一个完整的系统,不易于忘记。采用这种考核方法,提高了学生的学习积极性,取得了很好的教学效果。理实一体化教学模式使教学效果和教学质量得到了很大的提高,但要使学生掌握和提高操作技能还必须通过教学后期的综合实习来实现,这样更容易让所学的知识和技能融为一体,使其系统化、结构化。对于有一定操作性的课程采用理实一体化教学模式是一种行之有效的方法。在教学实施过程中需要合理地设计教学过程,以学生为主体、教师为主导,通过理实一体化教学,使学生逐步掌握应该具备的知识和技能。
关键词:移动电话;程控交换设备;出现的问题;维护技术
中图分类号:TP3-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2011) 23-0000-01
Mobile PBX Equipment Problems and Maintenance Technical
Yan Ting
(School of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou 730030,China)
Abstract:With the era of development,social progress,in the new historical conditions,particularly the rapid development of the telecommunications industry,labor services is far from able to meet the requirements of the development of telephone service and development speed.Therefore,the program-controlled switching technology came to the front of people,will be lagging behind the level of human services issues to give a good solution.Based on this,this paper analyzes the mobile PBX equipment problems,and related maintenance techniques to explore.
Keywords:Mobile phones;Program-controlled switching equipment;Problems;Maintenance technology
一、维护移动电话程控交换设备出现的问题
(一)维护控制设备的问题。无论是专业网管系统,还是多业务系统,对于问题的处理,不同系统之间都会出现程度不等的耦合性,这些程度不等的耦合性对控制系统来讲,即是负担,也会间接的影响到相关系统本身的处理能力和处理问题的灵活性,在某种程度上,还会对系统的复杂性和完整性产生不可估量的破坏。对于程控交换技术来讲,其核心和关键在于控制设备,对于这个设备的维护管理将直接的影响到整个系统的运作,所以在具体的维护管理过程中,要全面综合的考虑相关的问题。
(二)维护话路设备的问题。一般来讲,对于话路设备的维护,主要是分两路进行的,一路是关于交换网络的维护,一路是关于接口电路的维护。对于接口设备来讲,主要的问题表现在不统一的接口方面,因为借口是联系各专业系统与业务支撑系统之间的通道,在专业系统和业务系统之间,主要的对应关系为多对一,接口的不统一就会造成系统间衔接的困难。除此之外,在电路设备中还有很多地方都比较容易出现问题,比如网络驱动器、扫描器、中继器、用户电路等等,这些都应该成为进一步维护的对象。对于用户电路设备来讲,存在的主要问题就是设备和接线的稳定性,设置则是中继器设备面临的一个最主要的问题,对于中继器的设置,设置工作开展前,首先需要保证成功设置了设备本身,在此之后,正确选择与之对应的MAC地址及网络名称。对于扫描器来讲,一个常见的问题在于维护过程中遇到的诸多麻烦,这一麻烦的来源在于扫描器本身的工作模式,对于扫描器来说,他们的主要工作模式为黑盒模式,这样的工作模式使得源代码难以看到。网络驱动器,这个设备比较容易遇到的问题和麻烦在于匹配不一致。
二、维护技术
(一)维护设备技术及排除设备多发故障。(1)按照机型特点的不同,每个单独的程控机房需要不同的、内容详尽的设备维护流程图,这个图示能够引导维护人员在抢修过程中,最大可能的发挥自己的功效和作用,能够真正的独挡一面。如果值班人员在值班的过程中,发现了长途线路故障,这种情况下,就可以将信息及时的传递给最近维护机房的人员,有利于维护工作的及时有效开展。(2)出现系统维护故障的时候,一般的作业原则在于,将相关的信息上报至对应的负责人,比如故障显示、告警信息等等,方便负责人予以相关的研讨,对具体的故障进行处理的过程中,要遵循先局内再局外,先本局再外局的次序和原则,结合故障本身的复杂情况,对排除故障进行时间层面上的合理科学的安排,如果故障维修的过程中,时间上超出了设置,就需要上报处理;在具体的故障排除过程中,应该要保持用户正常的通话需求,完成修复之后,全面检测设备的各项性能,而后交付使用。(3)对维护人员的要求:维护人员首先必须经历了专业训练,具备专业的操作技巧、操作能力和知识水平。遇到交换设备出现故障的状况下,首先要排查本端交换系统,并对所有相关的排查工作予以全面的记录,按照故障问题的不同,派遣不同的维护人员进行作业,确保维护工作能够高水平、高质量的实现。
(二)维护移动电话程控交换设备以及具体的维护周期。通常需要从如下方面考量移动电话程控交换设备的维护周期和具体的维护工作。(1)报警系统每天都需要进行维护,报警系统的存在有助于相关检测工作的顺利完成和故障的及时发现。(2)设备终端清洁工作以及控制室内部的环境卫生,这个工作一般也要求每天都能够很好的开展,这个不但是设备工作环境的具体要求,也是工作环境的最根本的卫生层面的保证。机架表面清洁、机房环境卫生以及交换机中继线测试,这些的维护周期一般为每月一次。(3)测试用户交换机的连选功能,连选功能直接的影响并关系到畅通的通话目的的实现,对于这个功能的维护,一般要求精度很高,具体的维护周期多设定为半年一次。(4)检查电源端子的紧固情况,故障的发生,很多的时候,多是因为运行设备电源接线端的问题,这些问题的产生和存在造成了很多的麻烦,所以必须要对电源端子进行维护检查,相关的检查频率多设定为年度一次。(5)每三个月需要对局间中继线进行一次畅通测试。直接影响到移动电话用户使用线路畅通度问题的在于程控交换机工作地端子至联合接地间的电阻,对这个连接的维护检查也是很重要的,一般为年度一次。
三、结论
总而言之,发明程控交换技术的最重目的在于快捷、自动、方便的处理相关的业务数据,减少人工作业的失误,节约作业时间。伴随着不断发展壮大的电信事业,程控交换技术也得到了越来越广泛的应用。相比于以前,现在的业务量有了很大的增加,这一情形对于程控交换设备来讲,要求也就更多、更严,所以对于设备的维护也应该更好的开展。
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参考文献越多说明作者在论文的撰写过程当中查阅的文献资料就越多,这也说明了作者对论文的学术研究的重要意义,以下是学术参考网的小编整理的关于机电一体化论文参考文献,欢迎大家阅读借鉴。
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关键词: 机电一体化系统设计 考核方式 思路 改革
《机电一体化系统设计》是一门面向机械设计制造类专业所开设的专业综合特色课程,是集机械、电子等基础课程知识为一体的综合性专业课程,课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,并结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,阐明机电一体化技术原理。课程具有较强的实践性特征,因此,要求学生在学习过程中既重视和掌握基本概念、基本原理和基本方法,又重视相关理论的应用,加强实践环节的学习和运用[1-2]。针对该课程以上特点,如何开展课程的考核成为课程教学改革的关键,本文在综合分析课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,分析探讨了不同考核方式优缺点,提出课程考核方式改革的思路,为高校机械设计制造类专业《机电一体化系统设计》课程教学改革提供一定参考。
1.《机电一体化系统设计》课程特点
《机电一体化系统设计》课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科,在机制专业课程体系中占据重要地位,融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科,将机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术融于一体,体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则,具有综合性和应用性强的突出特点,课程对培养学生机电一体化设计能力具有重要作用。
课程在学生所学专业课的基础上,从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域,结合机电一体化典型设备,讲述相关系统产品的组成原理及工作过程,使学生了解机电一体化的组成及发展方向,掌握典型机电一体化系统及产品的基本工作原理,了解有关机电一体化仪器、设备的应用。通过该课程的学习,以期达到课程教学目标,即通过相关学科知识的学习和掌握,促进学生系统了解机电技术学科知识,掌握机电一体化产品系统设计方法,提高学生“机电有机结合”的实际应用能力[3-4]。
2.当前主要的考核方式及其特点
2.1试卷考试。
试卷考试主要通过期末考试评估学生对专业知识的掌握情况,主要有开卷考试、闭卷考试及半开卷考试等形式。试卷考试一定程度上反映了学生对于机电一体化系统设计课程知识点的学习水平,但是,学生突击背复习题应付考试现象较为普遍,而且结合《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,单纯采用试卷考试很难实现课程“提升学生机电有机结合的实际应用能力”的教学目标,而且课程考试一般在结课后一次性完成,无法完全反映学生对于课程的整体学习效果,缺乏对于课程的过程管理。
2.2平时成绩与试卷考试相结合。
针对试卷考试存在的过程监控不足等弊端,许多院校在考核过程中引入平时成绩考核环节,平时成绩主要由期中考试测验、出勤、平时作业等组成,一般权重在20―40%。课程总评成绩最终由平时成绩和期末成绩两部分组成,期末成绩为试卷成绩。该种方式对课程的过程管理进行了监控,提高了学生平时学习的积极性,有助于学生在课堂上认真学习、积极思考,课下认真完成作业,但是该种考核方式对于课程考核权重及平时考核项目的设置要求较高,教师需对平时作业的布置、创新类实践项目设置等平时考核环节进行较好的把握。
2.3结课论文。
结课论文通过学生在课程结束后提交结课论文的方式完成课程考核,结课论文考核方式有助于培养学生的创新和初步的科研能力,有助于培养学生查阅文献的能力,对于课程论文,一般要求选题结合机电一体化系统设计方面的内容,原则上一人一题。
结课论文考核方式一定程度上调动了学生的学习主动性,但是在实施过程中,针对《机电一体化系统设计》实践性、应用性强的课程特点,要求学生在结课后期较短时间内完成质量较高的课程结课论文难度较大,易出现论文分析肤浅、运用课程理论知识点不足等问题。
2.4基于CDIO的“机电一体化系统设计”考核方式[5]。
基于传统考核方式存在的问题,相关人员提出CDIO考核方式,该方式以项目设计为导向,强调学习评估方法和学习成果相结合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具体做法是:在考核前一个月左右给学生布置一批应用性比较强的机电一体化系统设计方面的课题,学生在这段时间内有针对性地查阅有关资料,编制程序框架,调试程序并进行仿真,在考前一周,进一步强化学生的上机调试能力,适当缩小命题范围,减小难易程度,突出重点,命题采用分类随机抽签的方法,学生在上机考核过程中,规定时间,一人一机,分组进行,教师重点考核其对课程内容的掌握及实践技能,并进行答辩。答辩时,教师针对考题进行提问,考核成绩最终由平时、上机技能、答辩情况及调试结果综合评定,从而考核学生对课题的准备情况、理解程度及实践技能。对于动手能力较强的学生,鼓励成立兴趣小组,开展科技创新活动,明确职责,利用实验室的开放,对自己的课题设计一个机电一体化系统实物模型,通过当场演示,讲解分析,教师注重过程考核,根据学生的分工、设计、演示情况和答辩情况综合打分,得出本门课程成绩。这种考核方式的优点是引导学生平时注重学习,有的放矢,积极主动地配合教师的日常教学活动,上课互动性好,能有效地激发学生上课学习的积极性,提高学习效率。
2.5采用职业技术资格考试来代替传统考试[6]。
职业资格证书是反映劳动者具备某种职业所需要的专门知识和技能的证明,与学历文凭不同,职业资格证书更多地反映了特定职业的实际工作标准和规范,以及劳动者从事这种职业所达到的实际能力水平。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证,是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据,也是境外就业、对外劳务合作人员办理技能水平公证的有效证件。
职业技术资格证书涉及知识、技能、能力和素质等多个角度,并侧重于技能、能力和素质的提高。因此,在利用其取代传统考试的同时,需对照人才培养目标和课程教学目标的要求,从认知、操作技能与能力和职业素质等方面,全面系统地考察其可行性,并将其作为选择和确定结业考试内容的依据。目前,可参照“数控中级工”、“维修电工”等工种中的一类或多类项目进行考虑,学生通过取得相应职业资格证书后申请课程免考的方式进行。
3.课程考核方式改革思路
基于《机电一体化系统设计》课程实践性、应用性强的课程特点,结合机械类专业人才培养目标,考核过程中,可在充分论证的基础上,将简单的一次性考试考核向多种形式并重的方式转变,将理论考核向理论与实践相结合方向转变,将组织方式由学校组织向社会认可的职业资格考试方式转变,具体思路如下:
3.1丰富考试考核形式,强化其合理性。
为了提高考试考核的公平性与合理性,考试考核的形式不能仅仅局限于传统方式[7]。考核过程中,合理引入平时成绩考核,将现有的一次性考试考核转变为多次考核,通过综合课堂表现成绩、随堂测验成绩、平时作业成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的综合考核成绩,在此基础上,确立合理的评价指标体系,优化评价标准,合理分配考核指标权重,以期合理、公正地反映学生对于课程的学习效果。
3.2完善考核内容,强化考核过程管理。
为了使课程考核能够真实反映学生学校效果,课程组需在进一步分析课程教学目标的基础上,完善课程考核内容,形成理论考核与实践考核试题库,并结合机电一体化技术发展方向,及时更新完善考核内容,根据实际及时修正考试内容,提高考核内容更新效率。在平时考核环节,需进一步加强过程管理,完善平时考核方式方法,提高其可操作性。
3.3拓展考核组织方式,多渠道实现课程考核。
在考核组织方式上,突出国家职业资格鉴定考试,引入职业资格证书制度[8],通过课程学习,在合理分析人才培养目标及课程教学目标的基础上,确立适于课程考核要求的职业资格类别,建立与国家职业资格鉴定考试考核接轨的以职业综合能力(职业技能)和职业素质考核为主线、知识能力素质全面全程考核的考试考核体系,实现课程的多方式考核,使学生在实现课程教学目标的同时,达到国家职业资格考核要求,从而提高学生创新能力与应用能力。
4.结语
本文在综合分析《机电一体化系统设计》课程特点的基础上,论述了现有考核方式的特点,提出了课程考核方式改革的思路,然而课程考核改革是一个长期过程,要改变先前的考核模式,必须引导学生注重平时学习和技能训练,同时要求教师加强课程教学改革的研究,这对教师、对学生都将是一种挑战。因此,要想切实做好《机电一体化系统设计》课程考核方式改革,务必制定好长期策略,注重积累,保障落实,只有这样,才能建立科学、规范、合理的考核机制。
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