关键词：高速公路工程，机电一体化，施工机械，模块化作业
中图分类号： TH-39 TH-39文献标识码： A 文章编号：
1 公路工程机电一体化
机电一体化从字面上理解就是电气和机械统一在一个系统上的新型的工业生产模式。随着计算机控制技术和电气控制技术的结合，机电一体化已经从传统即“机械自动化”模式中走出，进入了智能化、电子自动化的时代。这种机电一体化是建立在智能化控制系统基础上的工业生产流速的改进，将原有的人工化的加工过程交给了“无人”生产线，并利用计算机的强大计算能力，以网络信息传递和集成化的电子终端实现了动态化的控制，以此形成了一种新型的机电一体化的系统，即自动化的生产线。
高速公路的建设是一项复杂工程，而高速公路的最突出特点就是作业的强度大、环境影响大、人为因素对质量影响大等。而机电一体化的发展使得流程化的作业技术推广到了工程机械上，利用机电一体化的技术移植，将多种作业功能不同设备组合在一起，从而构建公路施工的移动的“流水线”，这也是机电一体化在工程施工方面的重要贡献。
2 高速公路中的机电一体化
高速公路工程中的机电一体化实现的主要方式就是利用工程机械制造和电子控制系统相融合的思路，打造可在施工中自行作业、自行检测的智能化施工机械。从某个方面看，高速公路的机电一体化更像是对工程机械的自动化改造，并将某个施工工艺结合在一起，使之利用一组工程机械完成某些施工工艺。因此，高速公路的机电一体化技术的应用就是将工程机械的控制由原来的人工操作改为自动化控制，如给料、高度调整、铺设质量检测等都由计算机控制的终端设备进行自动化智能控制，这也是机电一体化对公路施工的最大贡献。同时随着控制模块、微处理器技术的提高，尤其是一些工程机械的控制方式的电子化智能化转变，推动了机电一体化在工程作业机械中的结合，使之成为适应公路施工的自动化，智能化机械，以此实现了施工的机电一体化。下面就施工机械机电一体化的应用作简要介绍：
1)电子控制系统实现机械自检。机电一体化的一个突出优势就是可以实现机械设备的自我检测，这就给工程机械的运行带来动态化的监控模式，并以此实现对工程机械的合理操作，提前发现问题并予以解决。突出的功能就是在设备运行中对设备的发动机、传动系统、液压系统、电子系统等进行全面的动态化监控，这里要的是电子技术中数据传感的原理，这也是机电一体化在工程机械中应用的最佳实例。这个监控系统由监控和信息处理、报警系统组成，一旦工程机械在作业中发生机械性工作或者工作异常就会向控制人员发出警报，并指明故障位置，帮助检修人员进行核实和调整，避免更大的事故出现而影响施工作业。
2)机电一体化的应用提高了作业的精度。随着高速公路的等级不断提高，对质量的要求也不断提高，因此一些施工工艺在人为的操作下很难满足设计的高标准，而利用仪器反复检测也相当的耗费人力和物力，因此需要一种技术提高作业的精度，还可以随时检测问题。这时机电一体化就成功的解决了这样的问题，首先，机电一体技术可以设定机械的作业模式，而且这种模式一旦确定，在各自机械的配合下，就会形成一个固定的作业顺序和标准，而且不会轻易的发生变化，这样保证了公路施工的精确性。
另外，在施工中利用传感器与电子控制技术的结合，可以在施工的同时对施工的成果进行及时的检测，这样既可以确保施工成果的质量，而且一旦出现问题也可以就地解决，而无需等待后期检测的结果出来后再进行补救，提高了施工的效率。
3)机电一体化可以降低工程施工的能源消耗。传统的工程机械在使用中往往是通过人的操作来调整工作的输出功率，而这种调整是粗犷性的调整，就简单的换挡或者转速变化，可以选择的变换工况很少，这样就制约了对能源消耗的控制。在这样的基础上，一些机械生产厂商利用电子控制技术有效的提高了挖掘机的工作效率，使其工作中的燃油使用效率提高了一倍还多，所以机电一体化对降低能源消耗和提高工作效率是行之有效的。
4)机电一体化可实现施工的自动化。机电一体化在工程中的应用不仅仅局限在对某种机械的改造和工艺精度的提高上，而是向着某一施工工艺的自动化作业方向发展。即利用一台机械的电子化控制来实现对一组机械的电子化控制，并使得这一组机械有机的结合起来，来完成某些施工作业，类似铁路自动化铺装设备的组合型机械设备也逐步出现在公路施工中，这就使机电一体化给公路工程带来更多的帮助。
3 机电一体化技术在公路施工中的应用前景
1)系统的智能化程度将提高。所谓智能化就是机械可以在不同的情况下利用预先设计好的工况分析系统对当前的工况进行评估，并作出简单的运行模式的变化，这就是智能化的基本需求。而随着模拟智能、模糊数学、计算机技术、传感技术等学科的发展和结合，将推动机电一体化向智能化迈进，最终是对机械设备的智能化改造，并使之在施工中利用简单的运行动作调整适应复杂工况作业。
2)模块化作业。机电一体化在工程中的应用前景广阔还包括了其控制和操作模式的简化，即智能模块化控制的实现。这种模块化的操作和实施就是利用某些固定的程序化模块与特定机械设备组合相配合，以此进行特定工况下的作业，如：铺设沥青的工序采用联合沥青摊铺设备，在模块化控制的情况下，可根据不同的工程需求对摊铺设备进行模式设定，即在某个工段采用固定的速度、作业形式等。这样在该路段就可进行无干扰的作业，同时在自动检测系统的辅助下，可以将施工过程完全交给机械来完成。
3)对环保的贡献将不可估量。前面提到了利用机电一体化可以降低工程机械的能耗，在未来的机电一体发展中将进一步提高其对节能环保的贡献。机械的高度智能化将带来机械的多功能化，即利用较少数量的智能化施工机械就可以完成大量的工程量，这无疑是对资源的最大节约。同时高效的机械作业也减少了对环境的破坏，如减少机械存放的场地、减少人员生活对环境的影响等。
4 结语
本文对机电一体化以及其应用前景和机电一体化技术在公路工程方面的应用加以分析,简要的介绍了高速公路工程机电一体化的运用。
参考文献
关键词：机电一体化；施工机械；模块化作业
机电一体化就是将机械技术、电子技术有机地结合起来，应用到实际的工作中，机电一体化进程是我国现代社会发展的而必然要求，他对于提高工作效率，减轻能源消耗具有重要的作用。
1 机电一体化
从其字面上来看，它主要指的是将相应的电气以及机械进行一定程度上的结合，并将之统一于一个系统之中。目前状况下，计算机控制技术和电气控制技术已经有了一定程度上的结合，并且随着时代的发展，它们的结合程度会越来越高。与之相对应的，机电一体化也逐渐摆脱了传统的"机电自动化"的模式，并逐渐向智能化以及电子自动化的方向迅速发展。这种机电一体化主要是基于相应的智能化控制系统，在一定程度上完善了工业生产的流速。除此之外，改变了原来的人工化模式，逐渐趋于无人生产线。并有效的实现了对于计算机的引入，发挥其强大的计算能力，并最终实现动态化的控制，这主要是通过相应的网络信息传递以及集成化电子终端来完成的。这样一来，就形成了一个全新的机电一体化系统。
随着科学技术的高速发展，在机电领域已经有了一定程度上的应用，随着时展的需要它的应用领域会越来越广，机电一体化主要是通过智能化的控制系统来控制工业生产的流程，改变了传统的凡事都要通过人工控制的弊端，是工业生产的流程逐渐趋于无人化的管理模式，这样不仅提高了工作效率还节省了人力开支，建立一个全自动的机电一体化的工作流程模式。
2 高速公路中的机电一体化
随着机电一体化技术的发展，在高速公路的应用范围越来越广，在机电一体化条件下，工程建设的施工问题可以通过机械设备自行完成检测，这在很大程度上缩短了工程的工期，而且对于工程的技术上的要求也可以通过机电一体化来完成，使其微处理的技术不断完善，这在很大程度上推进了高速公路建设事业的发展。
2.1 电子控制系统实现机械检测
机电一体化一个最大的好处就是可以对机械设备进行自动检测，在工程施工中出现的任何问题都会被检测出来，对其出现的问题及时有效地采取有效的措施，避免事故的发生。机电一体化还有一个突出的优点，就是可以在系统运行中实施动态监测，主要是针对发动机、传动系统等，当这些系统在运行时出现问题，系统就会自动报警，便于管理人员的及时发现。
2.2 机电一体化提高了作业的精度
随着机电一体化技术在高速公路领域的应用，其发展速度十分迅速，同时也给高速公路的建设问题提出了跟高的要求。在传统的高速公路施工中，大多都是利用人为操作，由于人为的操作存在误差，在完工时还要进行人为检测，这无疑就耽误了工程建设的时间。而机电一体化的出现迎合了发展的需要，大大地提高了工程的施工效率，相比人工在施工时操作更加标准，而且可以实现自动检测，使工程作业在精准度上有了很大的提高，这样一来就可以持续性工作，对提高工程效率也有很大帮助。
2.3 机电一体化可以降低施工的能源消耗
传统的工程作业都是通过人为进行的，不可避免的在能源上会产生一些损耗，给工程施工带来很大的浪费。而机电一体化技术的出现很好地解决了这一问题，通过对设备的改进，提高了燃油的使用效率，降低了损耗，在很大程度上提高了工程施工的工作效率。
3 机电一体化技术在高速公路机电工程施工中的应用前景
3.1 系统的智能化程度将会在未来的发展过程之中有着明显的提高
之所以要提高机电一体化的程度，就是为了实现智能化的控制。也就是在一定程度上进行电子技术以及机械控制技术的利用，并基于此实现机械的智能化。对于智能化这一概念来说，它具体指的是：进行对于相应工况分析系统的预先设计，然后将之运用到不同的情况之下，并以此完成对于工况的评估。除此之外，能够随时改变运行模式。目前状况下，模拟智能、模糊数学、计算机技术以及传感技术不断发展，并且呈现出相互融合的趋势，这将在很大程度上促进机电一体化朝着智能化的方向发展。
3.2 模块化作业
目前，机电一体化正朝着控制自动化、操作模式简单化的方向发展，也就是实现相应的智能模块化控制。这种模块化的操作以及实施主要是对于某些固定的程序化模块进行有效的利用，并将之与特定机械设备组合进行一定程度的配合，以此来进行特定工况下的作业。
3.3 机电一体化技术在高速公路施工中的应用将会为环保做出巨大的贡献
前文中，我们已经说明进行机电一体化的运用可以在很大程度上实现工程机械的能耗的降低。由此可见，随着机电一体化的不断应用于推广，它将对环保事业做出巨大的贡献。随着机械智能化程度越来越高，它可以利用较少数量的智能化施工机械实现对于较大工程量的完成，这样一来，就在一定程度上节约了相关的资源。
4 加强高速公路机电一体化系统维护管理措施
4.1 从源头确保机电系统品质，为维护管理奠定良好的基础
从源头确保高速公路机电系统工程品质，必须从工程建设招投标阶段起就要规范管理，挑选最优的承包单位，细化合同管理，为工程的建设营造最佳的条件。监理工作是工程的生命线，为确保高速公路机电系统工程建成后能发挥最大的投资效果，满足营运的需要，必须严格执行监理制度，对工程建设进行全过程的监控，为以后的维护管理打下良好的基础。
4.2 遵守行业法规，建立完善制度和操作规程，切实严格执行
高速公路机电系统的维护管理工作与电力、通信、消防、环保、水利、环卫、防雷等行业都有密切关系，必须注重相关的行业法规。建立完善的高速公路机电系统维护管理制度对高速公路的运行安全和整体服务水平是极其必要的。
4.3 明确维护组织体系与职责范围
在高速公路机电系统的维护制度中应明确维护的组织体系，提出相应的职责范围。其主要包括：执行与机电系统维护工作有关的各项规章制度；定期组织检查各系统的工作运行状况，消除潜在隐患，保障系统正常运行；对故障做出快速反应，及时恢复保证系统正常运行等。如果在施工维护管理期间，施工单位需安排技术人员加强系统的看护检查，对潜在的安全故障进行提前控制防范。
结束语
通过对机电一体化在高速公路工程施工的分析，看出机电一体化对于提高工程效率具有重要的作用，工作人员可以通过学习来把这项技术更好地运用到工作中去，推进高速公路建设事业的发展。
参考文献
关键词：高速公路机电工程；机电一体化；施工机械；模块化作业
中图分类号：U415.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0139-01
一、高速公路机电工程机电一体化
望文生义，从其字面上来看，它主要指的是将相应的电气以及机械进行一定程度上的结合，并将之统一于一个系统之中。目前状况下，计算机控制技术和电气控制技术已经有了一定程度上的结合，并且随着时代的发展，它们的结合程度会越来越高。与之相对应的，机电一体化也逐渐摆脱了传统的“机电自动化”的模式，并逐渐向智能化以及电子自动化的方向迅速发展。这种机电一体化主要是基于相应的智能化控制系统，在一定程度上完善了工业生产的流速。除此之外，改变了原来的人工化模式，逐渐趋于无人生产线。并有效的实现了对于计算机的引入，发挥其强大的计算能力，并最终实现动态化的控制，这主要是通过相应的网络信息传递以及集成化电子终端来完成的。这样一来，就形成了一个全新的机电一体化系统。
二、高速公路中的机电一体化
高速公路机电工程中机电一体化的作用与地位逐渐的显现出来，若想对其进行有效的实现，就必须将相应的工程机械制造以及电子控制系统有效的结合在一起。只有这样，才有可能促使其施工的机械能能够自行完成作业以及自行进行检测，并且在这一过程之中实现智能化。简单的说，高速公路的机电一体化其实就是进行相关工程机械的改造，使其具有自动化功能。并且实现对于施工工艺的结合，使得多种的施工工艺可以通过一组机械来完成。目前状况下，随着其控制模块以及微处理器技术的不断完善与提高，相关的工程作业机械对于工程施工的自动化以及智能化的适应能力也越强，这在很大程度上促进了机电一体化的实现。
（一）电子控制系统实现机械自检。对于机电一体化来说，它可以有效的进行对于机械设备的自我检测，这也成为了它一个十分突出的优势。因为它在一定程度上为相关的工程机械的运行提供了一个动态化的监控模式，并且基于此能够更为合理的对工程机械进行操作。除此之外，对于工程之中可能会出现的问题以及事故能够提前预知并采取合理有效的措施予以解决。电子控制系统有一个十分突出的功能，那就是当设备运行时，可以对其各个部分进行有效的动态监控，这些部分主要包括发动机、传动系统、液压系统以及相应的电子系统。这一监控系统主要存在两个组成部分，分别是监控和信息处理系统以及相应的报警系统。
（二）机电一体化的应用提高了作业的精度。随着我国经济的迅速发展以及科学技术水平的进步，高速公路的等级也随之上升，这就给高速公路的质量提出了更高的要求。所以对于施工工艺的实施如果还只是停留在人为操作之上是不能适应其发展的，不仅如此，如果只是利用相关的仪器对其进行检测的话，需要多次反复检测，这就带来了相当大的工作量，对于人力以及物力也有着较大的消耗。因此，实现对于作业精度以及检测及时性的提高势在必行。而机电一体化可以进行对于这些问题的有效解决，适应了发展的需要。首先，机电一体技术能够实现对于作业模式的设定，使之形成一定的作业顺序以及作业标准，并具有一定的固定性。这样一来，就可以对高速公路机电工程施工的精确程度进行一定程度的保证。不仅如此，因为相关的机械自动作业能够同参数的调整来实现对于施工精度的提高，而对于精度的设定过程是开放的，这样一来，就能够进行高精度持续作业的实现。
（三）机电一体化可以降低机电工程施工的能源消耗。传统的施工操作中，进行对于工作输出功率的调整都是人为的。但是这种调整往往过于僵化，且精确程度不高。它仅仅是做出简单的换挡以及变换转速的操作，这为进行对于能源消耗的控制制造了很大的麻烦，受到的制约较多。面对这种情况，一些厂商采取的措施是：引入相应的电子控制技术，并基于此实现对于挖掘机工作效率的有效降低，这样一来，在工作中就在很大程度上提高了燃油使用的效率。因此，机电一体化能够在很大程度上实现对于能源消耗的降低以及工作效率的提高，且效果明显。
三、机电一体化技术在高速公路机电工程施工中的应用前景
（一）系统的智能化程度将会在未来的发展过程之中有着明显的提高。之所以要提高机电一体化的程度，就是为了实现智能化的控制。也就是在一定程度上进行电子技术以及机械控制技术的利用，并基于此实现机械的智能化。对于智能化这一概念来说，它具体指的是：进行对于相应工况分析系统的预先设计，然后将之运用到不同的情况之下，并以此完成对于工况的评估。除此之外，能够随时改变运行模式。目前状况下，模拟智能、模糊数学、计算机技术以及传感技术不断发展，并且呈现出相互融合的趋势，这将在很大程度上促进机电一体化朝着智能化的方向发展。
（二）模块化作业。目前，机电一体化正朝着控制自动化、操作模式简单化的方向发展，也就是实现相应的智能模块化控制。这种模块化的操作以及实施主要是对于某些固定的程序化模块进行有效的利用，并将之与特定机械设备组合进行一定程度的配合，以此来进行特定工况下的作业。
（三）机电一体化技术在高速公路施工中的应用将会为环保做出巨大的贡献。前文中，我们已经说明进行机电一体化的运用可以在很大程度上实现工程机械的能耗的降低。由此可见，随着机电一体化的不断应用于推广，它将对环保事业做出巨大的贡献。随着机械智能化程度越来越高，它可以利用较少数量的智能化施工机械实现对于较大工程量的完成，这样一来，就在一定程度上节约了相关的资源。
四、结束语
我们主要对机电一体化进行了简要的介绍，然后对机电一体化的应用前景和机电一体化技术在高速公路机电工程方面的应用进行重点分析。希望我们的研究能够使得人们对于高速公路机电工程机电一体化有更深层次的理解，同时，还为业内人士提供了一定的参考。
参考文献：
[1]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京:化学工业出版社,2003
【关键词】电力拖动；一体化教学；社会生产实践；基本技能技巧
《电力拖动控制线路与技能训练》是中等职业学校电工电子专业的一门重要专业课。它的应用性和实践性很强，但是，传统的教学模式是将这门课分为理论和实践两部分来教学。学生先进行电力拖动理论部分的学习，然后由实习教师带着进行操作的技能训练。这样的学习方法很容易使理论和技能训练相脱节，要么理论知识滞后于实践操作，要么理论知识太超前与操作技能，最终会造成学生不能全面、系统地掌握线路的工作原理，只能照葫芦画瓢配盘接线，根本不懂电路的工作过程，甚至不认识电路元器件，更做不到触类旁通。近几年提倡的“一体化”的教学模式，其核心是理论教学与实践教学相结合，也就是学完理论知识，接着动手训练，坚持理论指导实践，实践深化理论，坚持以能力为主，重视实践能力及综合能力的培养。
在职业技术教育中，培养适应社会需求的技能型人才是专业教师面前的重要课题。理实一体化的教学方法是行之有效的教学方法。因此，作为新时代职业教育的教师，我们更应该与时俱进，用更科学的手段，高效圆满地完成教学任务。结合本人这几年《电力拖动控制线路与技能训练》的一体化教学经历，谈一谈其一体化的教学过程。
《电力拖动控制线路与技能训练》是以研究电力拖动控制线路的基本工作原理及其在生产机械上的应用为主。讲述了电动机的基本控制线路及其安装、调试与维修，常用生产机械的电气控制线路及其安装、调试与维修，以及变频调速系统等内容，一体化教学的具体过程是这样的。
一、理论上掌握线路的工作原理，同时认清线路上的电器元件
读懂线路原理图是最基础的要求，是实践操作的窍门砖。因为图纸是工程技术的语言，所有电气原理都是通过规定的图形符号按照工作的先后过程连接而成的。只有掌握了这一技术语言，才能了解工作的内容及要求，所以学生必须先从识图的基本工做起，从读懂原理图到绘出接线图。对读电气原理图，电气接线图一定要找规律，寻窍门。一般情况是这样的：电气原理图分主电路和控制电路，主电路接电动机，控制电路由各类低压电器元件组成，控制主电路，电源都接在三相电源上。主电路较简单，主要是控制电路。如快速读懂电路需掌握一些规律：一是认清线路中每个图形符号是什么元件，处于何种状态具有什么功能；二是区别按钮和手动电器的动作顺序谁先谁后；三是确定各种继电器如接触器、电压和电流继电器等线圈的得电顺序；四是弄清楚各个继电器触头动作的先后顺序；五是复合按钮或继电器，在动作时常闭触头先分断，常开触头后闭合的规律，如有若干个触头同事被通断时，观察它们控制哪些电路，引起哪些反应，为哪条电路准备创造了条件；七是怎么能从工作原理图过渡到实物接线图，为动手接线打好基础，这一步是理论到实践的关键，尤为重要。
二、独立绘制实物接线图，正确配置电气控制线路，掌握基本技能技巧
做好这一步很关键，是理论实践一体化的重要体现。它完成了从图形符号到实际电路的过渡，也就是实践技能训练的过渡。这里的学习顺序是按照由浅入深，由较简单的电路到较复杂的电路。如先是手动、点动到自动，再到安全自动。可以让学生掌握控制路线的三种关系。一是通断关系，一个控制电器，通电即吸合，断电即释放，如点动线路；二是先后关系，即动作的先与后，如正反转控制线路；三是条件关系，如自锁、联锁。通过认识三种关系，真正了解控制线路图中每元件的作用以及不同的连接方式所反映出来的不同的动作过程，从而能从根本上学会每一种控制原理，做到触类旁通。根据电路所要求的各种功能去读懂或设计出相应的电气控制线路，真正掌握电气控制线路的精髓所在。
为了使学生在掌握了按正确安装线路的基础上，逐渐对线路故障的产生有直观的了解和感性认识，为下一步处理线路故障打下基础。要在配置线路阶段提出电路中的一些元件不能工作时，电路可能出现了不正常的状况，即所谓的故障。比如在安装按钮双重联锁控制线路中，利用接触器常闭触头，按钮常闭触头分别动作，使正转控制线路工作时，反转控制线路绝对不能工作的相互制约的性能，以及对线路所起的双重锁联的保护作用，然后让学生自己分析如果线路失去了联锁作用将产生何种故障，接着用万用表测出实际出现的电路故障情况。
三、结合生产实际，综合分析各种电气控制线路
这一阶段的学习是基础技能与社会生产实践的有机结合。在前面学习的基础上，带领学生到车间参观一些机床的电气控制线路，让学生用眼看实际的电路，用手亲自把线路拆掉，最后独立再把线路接好。这一过程的训练并非是学生轻而易举能完成的。在做的过程中会出现很多疑点，有的可能是前边的学习中没见到的，但鼓励学生不要怕，告诉他们任何机床工作都不是只有主车电动机在工作，同时，辅助的电动机同时也在工作。下面以CA6140车床为例来说一说。
主电路分析。将钥匙开关SB向右旋转，再合上断路器。QF将机电源接入，主轴电动机M1接接触器器，KM控制，继电器FR作过载保护，熔断器FU短路保护。冷却泵电动机M2由中间继电器KA控制，热继电器FR2工作过载保护，刀架快速移动电动机由中间继电器采用点动控制。
控制电路分析。主轴电动机M1的控制，按下SB2，KM线圈得电，KM辅助触头自锁闭合，主触头闭合。KM常开辅助闭合为KA，得电准备主轴电动机M1，启动运转，冷却泵电机M2只有在主轴电机M1启动后，即KM常开触头闭合后，合上按钮开关SB4才能工作；M1停止，M2自动停止。刀架快速移动电动机M3的控制，由SB3通过控制中间继电器KA2组成点动电路，故而不需要过载保护。
总之，如主轴要求按下启动按钮SB2即可运行并要自锁，直到按下蘑菇型停止按钮SB1，后才停机；冷却泵电动机只有在主轴电动机启动后才有可能启动，而当主轴电动机停止时，冷却泵电动机将自动停止，刀架移动电动机要求由按钮SB3点动控制。
参观完后，根据这些要求，分别让学生设计出主轴电动机，冷却泵电动机，刀架移动电动的控制线路图。最后将这些单个的控制线路组合起来，构成CA6140机床的电气控制线路图。
综上所述，采用理实一体化的教学模式，能让学生很快的由理论的抽象转化成实践操作的具体化，整个过程中学生成为了学习的主体，大大地提高了学生的学习兴趣和解决问题的能力，再结合工作中的机床实际工作电路，扩大了同学们的视野，做到了学校学到的知识和工厂的实际工作应用的很好对接，毕业后很快地适应工作岗位的要求，还能帮助学生形成自学和思考的良好习惯。
参考文献
【关键词】接线方式；配电网；故障；分析；单元结构；优化
1 事故简介
2013年1月份济钢集团发生了一起较大的停电事故，三降压变电所来110KV I母线电源失电、1号、2号主变35KV、10KV电源消失信号，确认是110KV历钢I线失电，造成三降压1、2号主变停电。气体公司当时运行2#、3#、4#制氧机机组，2#、3#制氧机主电源和辅助电源均出自上述两台变压器，4#制氧机机组的高压电源来自另一降压变电所，控制回路及高压冷却水系统却是由三降压1#、2#主变供电，三降压的停电事故，影响到全部制氧机组停运，氮气、氧气停产，从而造成整个公司的多道工序被迫停产。
2 事故原因分析
事故之前，4#大制氧机高压主供电源3322#来自五降压，基于检修及施工方便等原因，4#大制氧机的控制回路及高压冷却水系统取自离其最近的三降压S3101#及S3202#，由于三降压1、2号主变停电导致4#大制氧的控制回路及冷却水系统失电，冷却水停供，空压机停转，导致4#大制氧被迫停机。虽然主供电源没有影响，但是辅助系统的断电，还是导致制氧机组的停机。为了改进这种主供与辅助线路的相互交叉，彼此影响，导致设备被迫停机的情况发生，实现主、辅一条线路供电，既线路的模块化、单元结构优化，特提出以下方案。
3 基于供电可靠性的配网优化规划
3.1 配网优化规划思路、优化目标及原则
3.1.1 配网优化规划思路
结合济钢电力系统现状，确定远景高压配电网最终网架，并对近期高压配电网优化改造，使高压配电网处于最优化运行，调度灵活。
3.1.2 高压配电网优化目标及原则
1）在合理供电半径范围内，尽可能均衡各变电所的主变负载率，由此降低配网运行损耗、提高电压水平。
2）加强电网的联络，尽可能形成由不同变电所电源构成的双环网接线，以提高负荷转移能力。
3.2 馈线模块化、单元结构优化规划
3.2.1 线路模块化、单元结构优化的目标
馈线模块化、单元结构优化是指从主变电所进线到最终用户用电设备之间的高低馈电线路模块化、单元化，其内容可以归纳为二大方面：①正常情况下的用户检测、运行优化，杜绝高低压一条线停，而造成全线停电的情况；②事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制。
3.2.2 线路模块化、单元结构优化的规划原则
线路模块化、单元结构化是配电网优化结构的重要组成部分。要实现馈线自动化、单元化，需要合理的配电网结构，具备环网供电的条件；各环网开关、负荷开关和配电站内开关的操作机构必须具有远方操作功能。
3.2.3 线路模块化、单元结构优化的实现原则
线路的模块化、单元化，优点在于高、低供电，不会互相交叉断送电，一路全停，马上启用备用线路供电。
4 事故线路的模块化、单元结构优化
4.1 三降压变电所
事故前三降压的运行方式为历钢Ⅰ线供110kvⅠ母线带1#、2#主变，35kvⅠⅡ母线、10kvⅠⅡ母线分段运行；韩钢线供110kvⅡ母线带3#、4#主变，35kvⅢ Ⅳ母线、6kvⅠⅡⅢ Ⅳ母线分段运行；韩钢Ⅱ线处于热备。
针对上述运行方式的弊端，事故后三降压的运行方式更改为历钢Ⅰ线供110kvⅠ母线带1#、3#主变，35kvⅠⅢ母线、10kvⅠ、6kvⅠⅢ母线分段运行；韩钢线供110kvⅡ母线带2#、4#主变，35kvⅡ Ⅳ母线、10kvⅡ、6kvⅡ Ⅳ母线分段运行；韩钢Ⅱ线处于热备。
4.2 气体公司
气体公司自三降压6KV进线18条、10KV进线6条、35KV进线4条；自五降压35KV进线1条；随着十一五项目投产，进线有所增加。
4.2.1 十一五项目投产前，三降压保持现运行方式不变，110KV历钢1线带1#、3#变压器，110KV韩钢线带2#、4#变压器。气体公司线路：1#两万制氧机S3104（1#主变）带全所，S3205备用；2#两万制氧机S1133（1#主变）带全所，S1236备用；3#两万制氧机S3202（2#主变）带全所，S3101备用；4#两万制氧机五降压3322带全所，S3404备用；5#四万氮压机启动装置自本体低压室Ⅰ段引一路电源在开1#氮压机时使用。其他线路运行方式不变。
4.2.2 原3#、4#泵房（供3#、4#、5#制氧机）供电电源由3#两万制氧机本体水处理出线1、出线2提供改至4#两万制氧机本体提供，水处理2#出线由4#两万制氧机本体Ⅱ段由备用柜提供，水处理1#出线由4#两万制氧机本体Ⅰ段提供。
4.2.3 保安用电：自3#两万低压室Ⅱ段提供一路电源供1#两万液体蒸发泵作为备用，改造控制回路、主回路。自1#两万低压室Ⅰ段提供一路电源供3#两万液体蒸发泵作为备用，改造控制回路、主回路。
5 运行安全可靠性比较
线路优化前：正常运行方式负载的高压供电与二次控制回路交叉供电，因一条线路故障跳闸，而造成负载被迫全面停机。主辅线路的相互独立，互相影响大，二者安全可靠性均大大降低。
线路优化后：主辅线路的单元化，大大提高了负载运行的安全可靠性。正常运行方式环形供电，主辅一条线，使变电所高压出线的平均负载率提高并消除了重载线路；变电所之间、变电所内主变之间的负荷分配合理均衡；通过优化规划可有效地提高济钢配电网供电能力，负载停机事故率几乎降为0，供电可靠性大大提高。
6 结论
1）此次故障的发生说明任何技术细节上的疏忽都可能酿成较大故障。需要在技术改造的时候，多考虑安全因素。
2）济钢供电电网线路以模块化、单元化为发展方向，通过配电网架接线方式的调整以及线路自动化、单元化的布局，降低了事故发生的概率；并可消除变配电站出线的并仓情况；使变电所高压出线的平均负载率提高并消除了重载线路；变电所之间、变电所内主变之间的负荷分配合理均衡；通过优化规划可有效地提高济钢配电网供电能力，减少故障停电时间，从而提高了配电网的供电可靠性。
【参考文献】
关键词：机电一体；选型设计；发展方向
中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。
一、控制系统各功能元件的选型与设计：
1、单片机 选用INTEL公司生产的8031单片机单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号。
2、三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3、智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。
4、位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5、电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。
6、通讯接口 为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。
7、时钟电路 时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。
8、液晶显示单元 为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。
9、程序出格自恢复电路 为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1． 0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
二、机电一体化的发展方向
机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。
关注六个发展方向:
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：
1、智能化：智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。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。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。
2、模块化：模块化是一项重要而艰巨的工程。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。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。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。
3、网络化：20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。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、教育及人们的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是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(computer integrated appliance system，CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
4、微型化：微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
关键词：机电类；一体化；实训装置；应用
一、引言
目前，职业学校普遍存在着学生实践能力差的问题，这是由于在传统教育模式下，职业技校的理论与实践没有有机的结合在一起，导致理论教学与实践教学的脱节，学生在理论课中不能积极的投入，而老师的教学模式缺乏新意，导致学生在上课期间听不懂也听不下去，理论课达不到实际的效果。在实践课上，由于学生缺乏理论基础，对设备的结构设计、运行原理缺乏认知，只能盲目的操作。对于职业学校机电类的课程来说，在教学上需要有设备和理论作为基础，在此基础之上，教学老师还要想方设法的对教学内容创新，根据学生的实际情况，来设计教学的结构、内容、思路等，使教学达到学生能够学以致用的目的，因此就需要结合理论与实践的教学方法，使其有机的融合在一起，机电类课程结合了机械、PLC、传感等多项技术，在结构上大多是模块化，教学老师不仅要使学生熟练掌握设备操作，还要与《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程相结合，因此，只有引入机电一体化实训装置和模块化生产线等设备，并积极探索理实一体化教学模式，才能提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。
二、机电一体化实训装置的主要模块和基本构成
1、机电一体化实训装置的总体结构
机电一体化实训装置是职业学校根据学生的实际情况购进的机电一体化设备，来供学生实践课学习使用，提高学生的实践能力。机电一体化实训装置的结构一般包括电脑、PLC主机、变频器模块、电机模块、气动控制模块等，总体上来说是由硬件和软件构成，目前的机电一体化装置是模块化和开放式的结构，在教学的过程中，可以指导学生了解装置构造和拆卸、组装等技能的培训。
2、装置主要模块的基本组成
（1）PLC主机：采用了CPU226AC/DC/晶体管（24路数字量输入/16路晶体管输出）、两个RS-485通信口、EM222（8路数字量输出），在PLC的每个输入端均有开关，PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上，方便用户使用。
（2）变频器模块：“采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护，电机过热保护，短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。”
（3）电机模块：包括三相交流异步电动机，步进电机和步进电机驱动器等。
（4）低压电器模块：配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。
（5）气动模块：包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。
（6）传感器模块：具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器，可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。
（7）触摸屏与组态模块：配备了深圳步科EVIEWMT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。
三、机电一体化实训装置的功能和机电类课程教学中的应用
1、机电一体化教学课程设计
根据教学计划和现在对机电类人才的要求，目前职业学校内主要开设的课程有：《机电一体化设备安装与维护》、《检测与传感技术》等关于机电一体化装置运行原理和设备介绍与实际操作的课程。从课程设置上要与实际操作相结合，学生能够学以致用，并熟练的掌握机电一体化装置的操作。
2、《电气控制与PLC》理实一体化教学思路
首先根据教学要求和设备特点编写教学讲义、课件等。其次组织学生到学校内部训练中心参观，对机电一体化有一个基本的了解；同时，配齐学生在学习电气控制时所用的设备，根据学生不同的特点，对学生进行分类教学，因材施教，激发学生的兴趣；最后制定好考核标准。
四、结束语
在职业学校中，对学生的教育首先要根据人才的要求和学生的实际情况开展教学工作，对于机电类的课程，在引入机电一体化实训装置的基础之上，集合理论与实践，使课程变得丰富多彩，学生提高了浓厚的兴趣，才能全身心的投入到学习中，对于教师而言，对机电一体化实训装置做好必要的知识储备和教学内容上的创新，帮助学生解决各种问题。不仅能够促进学生提高创新与实践能力，还能够提高教师自身的能力。
参考文献:
[1]方贵盛孙平.光机电一体化实训装置在机电类课程教学中的应用.电脑知识与技术2010.07
