機械工業(yè)自動化中運動控制技術的運用探究

周加鳳

（江蘇省揚中中等專業(yè)學校，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

0 引言

工業(yè)領域要發(fā)展進步，就不能固步自封，一成不變。在國外，有專門獨立的行業(yè)在從事著運動控制技術的創(chuàng)新和研究。最近幾年，隨著我國經(jīng)濟實力的不斷提高，工業(yè)技術方面也取得了不小的進步。尤其是在計算機技術等方面，有效的使我國的工業(yè)技術產(chǎn)業(yè)朝著高水平行業(yè)穩(wěn)步推進。在保證經(jīng)濟效益和產(chǎn)業(yè)效率的情況下，還大大增強了產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，奠定了堅實的經(jīng)濟基礎。

1 關于運動控制技術的概括和分析

由于一些高新技術的引導，一些傳統(tǒng)行業(yè)也逐漸認識到實現(xiàn)全自動化的重要性，正把自動化技術作為其主要發(fā)展方向。機械工業(yè)就是其中之一。在不斷發(fā)展的電子電力技術等的刺激下，催生出眾多的機電一體化產(chǎn)品。就當前來看，運動控制技術在這一類機電一體化產(chǎn)品中占主導地位，并且該技術已經(jīng)在國外的自動化設備中得到了普遍運用，國內(nèi)經(jīng)過不斷的實踐，也取得了良好的效果。不僅增強了企業(yè)競爭力以及工作效率，還使企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅降低。由機械自動化發(fā)展而來的運動控制技術，其主要是通過調(diào)用服務器來實現(xiàn)對設備的全自動有效控制，只需輸入相應的數(shù)據(jù)，設備便能在規(guī)定的速度下實時運行。目前，這一技術普遍使用在數(shù)控機床等設備中，并且這些設備與運轉(zhuǎn)比較簡單的傳統(tǒng)機器相比，通過網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)終端進行實時的全自動化運動控制，該種控制模式可以更為精準的對整個生產(chǎn)周期和產(chǎn)品設計進行監(jiān)測，是的生產(chǎn)效率大幅提高，相應的成本也有所降低。速度控制是運動控制的關鍵，其計算通常是基于一個運動的速度曲線和三角的曲線，這種運用多種計算方法來計算一個運動軌跡的方法能夠使運動控制進行點位控制[1]。

2 機械自動化技術的優(yōu)勢

實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。人工輸入指令，控制操作自動化，這種基于數(shù)字化計算機的生產(chǎn)過程現(xiàn)在已經(jīng)普遍替代了傳統(tǒng)的基于模擬算法的模擬控制方案，并廣泛使用在工業(yè)生產(chǎn)領域。同時，使用在機械自動化領域的還有基于工業(yè)以太網(wǎng)等的計算機技術。傳統(tǒng)的人工集中控制模式已經(jīng)被這種技術所替代，由這種技術所帶來的不僅是生產(chǎn)效率的提升，還有產(chǎn)品質(zhì)量的提升，不僅彌補了企業(yè)在安排人工生產(chǎn)方面的某些不足，企業(yè)的生產(chǎn)也更具靈活性。實現(xiàn)監(jiān)控過程自動化。生產(chǎn)過程中的關鍵參數(shù)和能源使用情況等在現(xiàn)代計算機技術的加持下變得更加清晰明了，不管是生產(chǎn)時的安全性還是規(guī)范性都得到了有效保障。信息掌握程度較高。信息技術是機械自動化的根本，生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù)的存儲位置都在計算機中，例如生產(chǎn)質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品安全的信息數(shù)據(jù)等，多數(shù)企業(yè)甚至設有信息系統(tǒng)來對生產(chǎn)進行管理。通常，這些信息不僅大量節(jié)省了企業(yè)的人力成本，同時還在企業(yè)做出決策時發(fā)揮著至關重要的作用。

3 運動控制技術在機械自動化中的運用

3.1 封閉式交流伺服驅(qū)動技術

對于一些精度要求較高的機械設備，數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)技術常常由于其高度的精密化和便捷實用性而得到廣大企業(yè)得青睞，因為它們都能較好的滿足企業(yè)得某些要求，所以被普遍使用在很多機電產(chǎn)品中。封閉式交流伺服驅(qū)動技術就是利用數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)技術通過數(shù)字信號獲取到采樣光電編碼器的位置，使其與速度形成控制閉環(huán)，再利用處理器的高速運轉(zhuǎn)來增加自動控制系統(tǒng)的效益，通過驅(qū)動高轉(zhuǎn)傅立葉來消除機械運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的共振。理論上，將這項技術使用在機械運轉(zhuǎn)過程中，機械精密控制度會不斷提高。因為該閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)能夠由數(shù)字的信號反映來對主體進行有效控制，所以其精準的運算能力也能夠更好的體現(xiàn)，同時還為傳輸系統(tǒng)等提供了保障。但是，由于全閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)存在一定差距，且全閉環(huán)控制系統(tǒng)不能對實際工作進行有效的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，況且半閉環(huán)技術系統(tǒng)對于編碼器等要求過于苛刻，所以，對于兩種技術的相對優(yōu)劣評判一直沒有定論，還需要相關專家對這兩個系統(tǒng)進行深入探究。

3.2 可編程計算機的程序控制器技術

單一任務的監(jiān)控模式是傳統(tǒng)應用于機械自動化的可編程控制器的主要特點，它在執(zhí)行自身命令時，無論是監(jiān)控命令還是掃描命令，都不能在同一時間內(nèi)完成多種模式的管理，因為該種可編程控制器是通過單一任務時鐘掃射的方式來執(zhí)行自身的命令的。現(xiàn)如今，隨著計算機可編程控制技術的發(fā)展，計算機的分時操作能力得到了充分的發(fā)揮。這主要是由于應用程序成為了可編程控制器控制速度的關鍵，而I/O通道的實時能力將不用再考慮?？删幊炭刂破鞯墓ぷ餍屎瓦\行速度之所以能夠大幅度提高，是由于操作系統(tǒng)對I/O通道運用科學計算模式進行實時監(jiān)控，從而決定任務執(zhí)行速度和數(shù)據(jù)刷新頻率，進而使可編程控制器的運行速度和工作效率得到大幅度提高。先進的計算機技術的合理使用不僅使計算機可編程技術對控制器中的各類任務數(shù)據(jù)得到有效控制，還實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的多線程化，使得應用軟件的存儲空間得到了擴充。不同模塊有了專門針對其自身的控制措施，例如可以下載好打包的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)在CPU中進行存儲等。保證不同模塊數(shù)據(jù)分離性的同時還保證了操作系統(tǒng)的高效性。況且，控制器對外輸出控制指令的周期與頻率和應用程序運行的周期與頻率沒有實際上的關聯(lián)，所以這項技術已經(jīng)能夠按照行業(yè)標準，滿足實時控制的要求。在未來的機械工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，其發(fā)展?jié)摿€需要進一步發(fā)掘、完善[2]。

3.3 直線電機驅(qū)動技術

經(jīng)過近幾年機械自動化技術的高速發(fā)展，直線電機驅(qū)動技術現(xiàn)已廣泛應用于機床發(fā)展整體系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的機床驅(qū)動系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)式電機系統(tǒng)，相較于西歐這些工業(yè)發(fā)達國家的國家來說，他們更加青睞直線電機驅(qū)動技術，因為傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式電機系統(tǒng)具有很大的局限性，在后續(xù)的性能提升度也不高，所以行業(yè)人員目前需要加快研發(fā)直線電機驅(qū)動技術。直線驅(qū)動技術在機床行業(yè)的應用主要是簡化進給流程，傳統(tǒng)的機床在電機和工作臺之間的傳動是靠機械裝置來實現(xiàn)的，但是這種傳動控件的響應非常大，且控制系統(tǒng)的動態(tài)反應較為緩慢，因此，運用直線電機驅(qū)動技術非常有必要。直線驅(qū)動技術是將傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為直流電機，用以消除電機與傳動臺之間的傳動鏈，使其盡可能的達到電機與傳動臺零距離，實現(xiàn)“零傳動”。去除了多余的傳動部件，使整個系統(tǒng)的動態(tài)響應更加靈活迅速，除此之外，驅(qū)動器也能夠通過直接收發(fā)數(shù)據(jù)使整個機床的精度得到全面提升。傳動部件傳動方式的改變也使得原有的機械結構的摩擦度數(shù)有所降低，不僅有效降低了機械運作所產(chǎn)生的噪音，還進一步使生產(chǎn)性能得到了大大提升，提高了能源利用的效率。間接減少了二氧化碳和廢水以及其他有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

3.4 運動控制卡技術的應用

運動控制卡技術最初在機械自動化領域的應用較為廣泛，但最近幾年，國外機械工業(yè)因為行業(yè)的發(fā)展需要，也逐步將運動控制卡技術運用到機械自動化領域。該項技術不僅可移植性好，而且對于環(huán)境的適應性也很強，即使運動控制場所發(fā)生改變，它也能通過工業(yè)PC機實現(xiàn)整體單元對速度的有效控制。運用運動控制卡技術實現(xiàn)對大部分步進電機的控制關鍵在于高速DSP的熟練運用[3]。一般情況下，系統(tǒng)監(jiān)控由PC機負責管理，而運動控制中的其他細節(jié)工作則由運動控制卡負責管理，除了這種明顯的從屬控制關系以外，運動控制卡的公開函數(shù)數(shù)據(jù)庫也是保障機械自動化高效且穩(wěn)定運行的原因之一。當前，運動控制卡技術廣泛適用于軍事，醫(yī)療以及工業(yè)設備制造等領域。運動控制卡技術正在成為計算機技術提高的必備要求。

4 未來機械自動控制技術的發(fā)展趨勢分析

4.1 虛擬化

近幾年來，隨著我國的網(wǎng)絡通訊技術等的不斷創(chuàng)新發(fā)展，虛擬技術正日趨成熟。運用電子計算機技術可以對大量工作進行操作模擬，降低了企業(yè)的人工成本。運用網(wǎng)絡技術傳遞信息數(shù)據(jù)對操作交流過程進行模擬也正在成為行業(yè)趨勢，機械自動化控制技術的水平正是在這種一次又一次的創(chuàng)新中得到發(fā)展的[4]。

4.2 集成化

除虛擬化正在成為趨勢之外，高度集成化也逐漸在機械自動控制技術中成為行業(yè)潮流。運用控制技術的機電一體化就是這一趨勢的體現(xiàn)。運用機械自動控制技術需要和網(wǎng)絡技術等相結合，找到適合行業(yè)的技術。既要保證機械控制系統(tǒng)的整體性能，還要著眼行業(yè)在多個方面的發(fā)展狀況和整體質(zhì)量。就促進機械自動控制技術發(fā)展來說，需要用到的不僅有智能系統(tǒng)和專家系統(tǒng)等技術，還要有多種新知識，新理論與之相結合。此外，專業(yè)人才的儲備也不能忽視，機械行業(yè)正是在這中傳承中得以延續(xù)，這樣才能充分發(fā)揮機械自動控制技術的作用[5]。

5 結語

機械自動化的發(fā)展推動了國內(nèi)社會經(jīng)濟實力的穩(wěn)固提升，這也是國內(nèi)科學技術質(zhì)一般飛躍的體現(xiàn)，國內(nèi)工業(yè)行業(yè)在計算機技術等的推進下，朝著實現(xiàn)全面自動化推進，不僅提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，還使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率得到了提高。以上所探討的直線電機驅(qū)動技術等先進技術對傳統(tǒng)工業(yè)技術行業(yè)的影響巨大，國內(nèi)應該大力推廣，提高企業(yè)效能，促進整個行業(yè)的發(fā)展。綜上所述，以上內(nèi)容就是關于機械工業(yè)自動化中運動控制技術運用的論述。