我国机械自动化控制技术探析

庄重

【摘 要】随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展， 各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。在机电一体化技术迅速发展的同时，控制技术作为其关键组成部分， 也得到前所未有的大发展， 国内外各个厂家相继推出控制的新技术、新产品。本文主要对我国机械自动化控制的若干新技术以及技术要点进行了探析，机械自动化控制技术的发展与广泛的应用，对我国科教强国与国民经济的增长影响深远。

【关键词】自动化 高新技术 控制技术

【中图分类号】U416【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0063-01

1.引言

近年来，经济的发展推动了科技的进步。信息时代的高新技术流向传统产业， 引起后者的深刻变革。作为国民经济发展的支柱性传统产业之一的机械制造业在在这场新技术革命冲击下，在我国也实现了大范围的自动化，将科技成果进行广泛的应用，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变， 微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合， 促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命，不仅加快了机械自动化的发展水平，同时也促进了我国科学技术的商品化进程。

机械自动化指的就是在机械制造的过程中广泛的进行自动化技术的推广和应用，以此达到使加工对象实现连续自动生产的目标，进而实现生产过程和生产效率的优化，加快原材料的加工和流动速度，这也必将促进我国的机电一体化技术水平不断提高。

2. 机械自动化控制若干新技术

计算机技术和微电子技术的快速发展， 推动着工业运动控制技术不断进步， 出现了诸如全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术， 为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。

2.1新技术探析

2.1.1全闭环交流伺服驱动技术

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中， 交流伺服系统的应用越来越广泛， 这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（ Digit al Signal Processor， DSP） ， 可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样， 在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统， 并充分发挥 DSP的高速运算能力， 自动完成整个伺服系统的增益调节， 甚至可以跟踪负载变化， 实时调节系统增益； 有的驱动器还具有快速傅立叶变换（ FFT） 的功能， 测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

2.1.2 直线电机驱动技术

在机床进给系统中， 采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（ 拖板） 之间的机械传动环节， 把机床进给传动链的长度缩短为零， 因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式， 带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。高速响应，精度高，动刚度高，行程长度不受限制，运动安静、噪音低，效率高。

2.1.3 计算机控制器技术

自 20 世纪60 年代美国第一台可编程序控制器（ Programming Logical Controller， PLC） 问世以来， PLC 控制技术已走过了 30 年的发展历程， 尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展， 它已在软硬件技术方面远远走出了当初的“顺序控制”的雏形阶段。可编程计算机控制器（ PCC） 就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。PCC 最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。PCC 的系统软件采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台， 这样应用程序的运行周期由操作系统的循环周期决定。PCC的应用程序由多任务模块构成， 这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求， 如运动控制、数据采集、报警、PlD 调节运算、通信控制等， 分别编制出控制程序模块（ 任务） ， 这些模块既独立运行， 数据间又保持一定的相互关联。这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至 PCC 的 CPU 中， 在多任务操作系统的调度管理下并行运行， 共同实现项目的控制要求，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。

2.1.4运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业 PC 机、用于各种运动控制场合（ 包括位移、速度、加速度等） 的上位控制单元。它的出现主要满足了新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求，也满足了各种工业设备（ 如包装机械、印刷机械等） 、国防装备（ 如跟踪定位系统等） 、智医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中， 急需一个运动控制模块的硬件平台，且PC机在各种工业现场的广泛应用， 也促使配备相应的控制卡以充分发挥 PC机的强大功能。

3. 机械自动化控制技术发展中的要点

要将实用型的机械自动化控制技术作为主要的方向。通过对机械制造工业发展的整体情况来看，机械自动化的发展是一个由浅入深、由简单到复杂的工程，在这个过程中，人工操作逐渐被自动化的控制器进行控制，生产方式也逐渐由传统的人工方式转变为素质化和自动化，这是人类社会的巨大进步，也是科技发展的重要成果。针对我国的具体国情，发展机械自动化技术，应该以企业的生产和发展的实际需要以及市场需求为基本导向，以“科技是第一生产力”为指导，大力发展科技创新，加大技术投资，优化产业链为首要任务，做到效率和质量的有机统一，充分考虑市场经济下的物资平衡，才是我们发展机械自动化技术所要达到的目标。

机械自动化控制技术的自我研发，立足于中国的具体国情。发展机械自动化控制技术时，应将原有设备作为基础，合理调整机床布局，通过添置少量的数控设备，充分发挥电子计算机自动化管理的优势，充分发挥人的创造性，共同创造一个以人为中心、以信息自动化为先导，建立自主的单元化生产系统。立足于自我研发，然后配套国外先进技术的引进，共同来完成技术的升级和改造，重视降低能源消耗，并减少污染物的排放，走一条低成本的机械自动化发展之路。目前在我国， 在数量较大的同类产品连续流水作业的切削加工生产中， 自动化设备仍以半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零部件加工自动线等为主。针对品种较多的成品生产， 应该采用可快速重新调整的设备组成成组工段或者流水线、可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元，从而实现成组自动化。

坚持机械自动化控制技术的发展走向。目前，机械制造自动化控制技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的核心，是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果，这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深， 实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。

4.结论

机械自动化控制技术的发展与广泛的应用，是机械制造业一个巨大的飞跃，也是机械制造业发展的主流趋势。机械自动化水平的发展程度，不仅影响本国机械制造业的整体发展，同时也能直接显示出一个国家的工业发展水平和国民经济的提高程度。我国作为发展中国家，必然要在机械制造业上投入大量的人力与物力，促进我国机械制造自动化控制技术的不断发展与更新，使我国早日踏上科技强国的道路。

参考文献

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