周加鳳

（江蘇省揚(yáng)中中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

0 引言

工業(yè)領(lǐng)域要發(fā)展進(jìn)步，就不能固步自封，一成不變。在國外，有專門獨(dú)立的行業(yè)在從事著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的創(chuàng)新和研究。最近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提高，工業(yè)技術(shù)方面也取得了不小的進(jìn)步。尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面，有效的使我國的工業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)朝著高水平行業(yè)穩(wěn)步推進(jìn)。在保證經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)效率的情況下，還大大增強(qiáng)了產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，奠定了堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

1 關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的概括和分析

由于一些高新技術(shù)的引導(dǎo)，一些傳統(tǒng)行業(yè)也逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的重要性，正把自動(dòng)化技術(shù)作為其主要發(fā)展方向。機(jī)械工業(yè)就是其中之一。在不斷發(fā)展的電子電力技術(shù)等的刺激下，催生出眾多的機(jī)電一體化產(chǎn)品。就當(dāng)前來看，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在這一類機(jī)電一體化產(chǎn)品中占主導(dǎo)地位，并且該技術(shù)已經(jīng)在國外的自動(dòng)化設(shè)備中得到了普遍運(yùn)用，國內(nèi)經(jīng)過不斷的實(shí)踐，也取得了良好的效果。不僅增強(qiáng)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(jī)械自動(dòng)化發(fā)展而來的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，其主要是通過調(diào)用服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全自動(dòng)有效控制，只需輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，設(shè)備便能在規(guī)定的速度下實(shí)時(shí)運(yùn)行。目前，這一技術(shù)普遍使用在數(shù)控機(jī)床等設(shè)備中，并且這些設(shè)備與運(yùn)轉(zhuǎn)比較簡單的傳統(tǒng)機(jī)器相比，通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)的全自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制，該種控制模式可以更為精準(zhǔn)的對整個(gè)生產(chǎn)周期和產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，是的生產(chǎn)效率大幅提高，相應(yīng)的成本也有所降低。速度控制是運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵，其計(jì)算通常是基于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的速度曲線和三角的曲線，這種運(yùn)用多種計(jì)算方法來計(jì)算一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡的方法能夠使運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行點(diǎn)位控制[1]。

2 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。人工輸入指令，控制操作自動(dòng)化，這種基于數(shù)字化計(jì)算機(jī)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(lǐng)域。同時(shí)，使用在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的還有基于工業(yè)以太網(wǎng)等的計(jì)算機(jī)技術(shù)。傳統(tǒng)的人工集中控制模式已經(jīng)被這種技術(shù)所替代，由這種技術(shù)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(bǔ)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(shí)現(xiàn)監(jiān)控過程自動(dòng)化。生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)和能源使用情況等在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的加持下變得更加清晰明了，不管是生產(chǎn)時(shí)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(shù)是機(jī)械自動(dòng)化的根本，生產(chǎn)過程中的大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置都在計(jì)算機(jī)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(shè)有信息系統(tǒng)來對生產(chǎn)進(jìn)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(shí)還在企業(yè)做出決策時(shí)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中的運(yùn)用

3.1 封閉式交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

對于一些精度要求較高的機(jī)械設(shè)備，數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)技術(shù)常常由于其高度的精密化和便捷實(shí)用性而得到廣大企業(yè)得青睞，因?yàn)樗鼈兌寄茌^好的滿足企業(yè)得某些要求，所以被普遍使用在很多機(jī)電產(chǎn)品中。封閉式交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是利用數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)技術(shù)通過數(shù)字信號(hào)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(yùn)轉(zhuǎn)來增加自動(dòng)控制系統(tǒng)的效益，通過驅(qū)動(dòng)高轉(zhuǎn)傅立葉來消除機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的共振。理論上，將這項(xiàng)技術(shù)使用在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械精密控制度會(huì)不斷提高。因?yàn)樵撻]環(huán)交流伺服系統(tǒng)能夠由數(shù)字的信號(hào)反映來對主體進(jìn)行有效控制，所以其精準(zhǔn)的運(yùn)算能力也能夠更好的體現(xiàn)，同時(shí)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(shí)際工作進(jìn)行有效的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，況且半閉環(huán)技術(shù)系統(tǒng)對于編碼器等要求過于苛刻，所以，對于兩種技術(shù)的相對優(yōu)劣評(píng)判一直沒有定論，還需要相關(guān)專家對這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行深入探究。

3.2 可編程計(jì)算機(jī)的程序控制器技術(shù)

單一任務(wù)的監(jiān)控模式是傳統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械自動(dòng)化的可編程控制器的主要特點(diǎn)，它在執(zhí)行自身命令時(shí)，無論是監(jiān)控命令還是掃描命令，都不能在同一時(shí)間內(nèi)完成多種模式的管理，因?yàn)樵摲N可編程控制器是通過單一任務(wù)時(shí)鐘掃射的方式來執(zhí)行自身的命令的。現(xiàn)如今，隨著計(jì)算機(jī)可編程控制技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的分時(shí)操作能力得到了充分的發(fā)揮。這主要是由于應(yīng)用程序成為了可編程控制器控制速度的關(guān)鍵，而I/O通道的實(shí)時(shí)能力將不用再考慮。可編程控制器的工作效率和運(yùn)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(yùn)用科學(xué)計(jì)算模式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而決定任務(wù)執(zhí)行速度和數(shù)據(jù)刷新頻率，進(jìn)而使可編程控制器的運(yùn)行速度和工作效率得到大幅度提高。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理使用不僅使計(jì)算機(jī)可編程技術(shù)對控制器中的各類任務(wù)數(shù)據(jù)得到有效控制，還實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的多線程化，使得應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)空間得到了擴(kuò)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(jìn)行存儲(chǔ)等。保證不同模塊數(shù)據(jù)分離性的同時(shí)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(yīng)用程序運(yùn)行的周期與頻率沒有實(shí)際上的關(guān)聯(lián)，所以這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)能夠按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足實(shí)時(shí)控制的要求。在未來的機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，其發(fā)展?jié)摿€需要進(jìn)一步發(fā)掘、完善[2]。

3.3 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

經(jīng)過近幾年機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)床發(fā)展整體系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)式電機(jī)系統(tǒng)，相較于西歐這些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的國家來說，他們更加青睞直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用主要是簡化進(jìn)給流程，傳統(tǒng)的機(jī)床在電機(jī)和工作臺(tái)之間的傳動(dòng)是靠機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)的，但是這種傳動(dòng)控件的響應(yīng)非常大，且控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)較為緩慢，因此，運(yùn)用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)非常有必要。直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)是將傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為直流電機(jī)，用以消除電機(jī)與傳動(dòng)臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈，使其盡可能的達(dá)到電機(jī)與傳動(dòng)臺(tái)零距離，實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”。去除了多余的傳動(dòng)部件，使整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更加靈活迅速，除此之外，驅(qū)動(dòng)器也能夠通過直接收發(fā)數(shù)據(jù)使整個(gè)機(jī)床的精度得到全面提升。傳動(dòng)部件傳動(dòng)方式的改變也使得原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)的摩擦度數(shù)有所降低，不僅有效降低了機(jī)械運(yùn)作所產(chǎn)生的噪音，還進(jìn)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(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)的應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)最初在機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，但最近幾年，國外機(jī)械工業(yè)因?yàn)樾袠I(yè)的發(fā)展需要，也逐步將運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域。該項(xiàng)技術(shù)不僅可移植性好，而且對于環(huán)境的適應(yīng)性也很強(qiáng)，即使運(yùn)動(dòng)控制場所發(fā)生改變，它也能通過工業(yè)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)整體單元對速度的有效控制。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)對大部分步進(jìn)電機(jī)的控制關(guān)鍵在于高速DSP的熟練運(yùn)用[3]。一般情況下，系統(tǒng)監(jiān)控由PC機(jī)負(fù)責(zé)管理，而運(yùn)動(dòng)控制中的其他細(xì)節(jié)工作則由運(yùn)動(dòng)控制卡負(fù)責(zé)管理，除了這種明顯的從屬控制關(guān)系以外，運(yùn)動(dòng)控制卡的公開函數(shù)數(shù)據(jù)庫也是保障機(jī)械自動(dòng)化高效且穩(wěn)定運(yùn)行的原因之一。當(dāng)前，運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)廣泛適用于軍事，醫(yī)療以及工業(yè)設(shè)備制造等領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)控制卡技術(shù)正在成為計(jì)算機(jī)技術(shù)提高的必備要求。

4 未來機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)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(luò)通訊技術(shù)等的不斷創(chuàng)新發(fā)展，虛擬技術(shù)正日趨成熟。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對大量工作進(jìn)行操作模擬，降低了企業(yè)的人工成本。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳遞信息數(shù)據(jù)對操作交流過程進(jìn)行模擬也正在成為行業(yè)趨勢，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)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(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)中成為行業(yè)潮流。運(yùn)用控制技術(shù)的機(jī)電一體化就是這一趨勢的體現(xiàn)。運(yùn)用機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)需要和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相結(jié)合，找到適合行業(yè)的技術(shù)。既要保證機(jī)械控制系統(tǒng)的整體性能，還要著眼行業(yè)在多個(gè)方面的發(fā)展?fàn)顩r和整體質(zhì)量。就促進(jìn)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)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(shù)，還要有多種新知識(shí)，新理論與之相結(jié)合。此外，專業(yè)人才的儲(chǔ)備也不能忽視，機(jī)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(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的作用[5]。

5 結(jié)語

機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展推動(dòng)了國內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的穩(wěn)固提升，這也是國內(nèi)科學(xué)技術(shù)質(zhì)一般飛躍的體現(xiàn)，國內(nèi)工業(yè)行業(yè)在計(jì)算機(jī)技術(shù)等的推進(jìn)下，朝著實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化推進(jìn)，不僅提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)對傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)行業(yè)的影響巨大，國內(nèi)應(yīng)該大力推廣，提高企業(yè)效能，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。綜上所述，以上內(nèi)容就是關(guān)于機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化中運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)用的論述。