機械工業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學校，江蘇 鎮江 212200）

0 引言

工業領域要發展進步，就不能固步自封，一成不變。在國外，有專門獨立的行業在從事著運動控制技術的創新和研究。最近幾年，隨著我國經濟實力的不斷提高，工業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技術產業朝著高水平行業穩步推進。在保證經濟效益和產業效率的情況下，還大大增強了產業的市場競爭力，奠定了堅實的經濟基礎。

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，一些傳統行業也逐漸認識到實現全自動化的重要性，正把自動化技術作為其主要發展方向。機械工業就是其中之一。在不斷發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品。就當前來看，運動控制技術在這一類機電一體化產品中占主導地位，并且該技術已經在國外的自動化設備中得到了普遍運用，國內經過不斷的實踐，也取得了良好的效果。不僅增強了企業競爭力以及工作效率，還使企業的產品生產成本大幅降低。由機械自動化發展而來的運動控制技術，其主要是通過調用服務器來實現對設備的全自動有效控制，只需輸入相應的數據，設備便能在規定的速度下實時運行。目前，這一技術普遍使用在數控機床等設備中，并且這些設備與運轉比較簡單的傳統機器相比，通過網絡和數據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周期和產品設計進行監測，是的生產效率大幅提高，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勢

實現生產過程自動化。人工輸入指令，控制操作自動化，這種基于數字化計算機的生產過程現在已經普遍替代了傳統的基于模擬算法的模擬控制方案，并廣泛使用在工業生產領域。同時，使用在機械自動化領域的還有基于工業以太網等的計算機技術。傳統的人工集中控制模式已經被這種技術所替代，由這種技術所帶來的不僅是生產效率的提升，還有產品質量的提升，不僅彌補了企業在安排人工生產方面的某些不足，企業的生產也更具靈活性。實現監控過程自動化。生產過程中的關鍵參數和能源使用情況等在現代計算機技術的加持下變得更加清晰明了，不管是生產時的安全性還是規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，生產過程中的大量數據的存儲位置都在計算機中，例如生產質量的檢測數據以及產品安全的信息數據等，多數企業甚至設有信息系統來對生產進行管理。通常，這些信息不僅大量節省了企業的人力成本，同時還在企業做出決策時發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 封閉式交流伺服驅動技術

對于一些精度要求較高的機械設備，數字式交流伺服系統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得青睞，因為它們都能較好的滿足企業得某些要求，所以被普遍使用在很多機電產品中。封閉式交流伺服驅動技術就是利用數字式交流伺服系統技術通過數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，再利用處理器的高速運轉來增加自動控制系統的效益，通過驅動高轉傅立葉來消除機械運轉所產生的共振。理論上，將這項技術使用在機械運轉過程中，機械精密控制度會不斷提高。因為該閉環交流伺服系統能夠由數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，同時還為傳輸系統等提供了保障。但是，由于全閉環控制系統和半閉環控制系統存在一定差距，且全閉環控制系統不能對實際工作進行有效的優化和調節，況且半閉環技術系統對于編碼器等要求過于苛刻，所以，對于兩種技術的相對優劣評判一直沒有定論，還需要相關專家對這兩個系統進行深入探究。

3.2 可編程計算機的程序控制器技術

單一任務的監控模式是傳統應用于機械自動化的可編程控制器的主要特點，它在執行自身命令時，無論是監控命令還是掃描命令，都不能在同一時間內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行自身的命令的。現如今，隨著計算機可編程控制技術的發展，計算機的分時操作能力得到了充分的發揮。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。可編程控制器的工作效率和運行速度之所以能夠大幅度提高，是由于操作系統對I/O通道運用科學計算模式進行實時監控，從而決定任務執行速度和數據刷新頻率，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據得到有效控制，還實現了操作系統的多線程化，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據，將數據在CPU中進行存儲等。保證不同模塊數據分離性的同時還保證了操作系統的高效性。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，所以這項技術已經能夠按照行業標準，滿足實時控制的要求。在未來的機械工業自動化生產過程中，其發展潛力還需要進一步發掘、完善[2]。

3.3 直線電機驅動技術

經過近幾年機械自動化技術的高速發展，直線電機驅動技術現已廣泛應用于機床發展整體系統中。傳統的機床驅動系統是旋轉式電機系統，相較于西歐這些工業發達國家的國家來說，他們更加青睞直線電機驅動技術，因為傳統的旋轉式電機系統具有很大的局限性，在后續的性能提升度也不高，所以行業人員目前需要加快研發直線電機驅動技術。直線驅動技術在機床行業的應用主要是簡化進給流程，傳統的機床在電機和工作臺之間的傳動是靠機械裝置來實現的，但是這種傳動控件的響應非常大，且控制系統的動態反應較為緩慢，因此，運用直線電機驅動技術非常有必要。直線驅動技術是將傳統的控制系統轉換為直流電機，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“零傳動”。去除了多余的傳動部件，使整個系統的動態響應更加靈活迅速，除此之外，驅動器也能夠通過直接收發數據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有所降低，不僅有效降低了機械運作所產生的噪音，還進一步使生產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的產生。

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，國外機械工業因為行業的發展需要，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，而且對于環境的適應性也很強，即使運動控制場所發生改變，它也能通過工業PC機實現整體單元對速度的有效控制。運用運動控制卡技術實現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，系統監控由PC機負責管理，而運動控制中的其他細節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數據庫也是保障機械自動化高效且穩定運行的原因之一。當前，運動控制卡技術廣泛適用于軍事，醫療以及工業設備制造等領域。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展趨勢分析

4.1 虛擬化

近幾年來，隨著我國的網絡通訊技術等的不斷創新發展，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，降低了企業的人工成本。運用網絡技術傳遞信息數據對操作交流過程進行模擬也正在成為行業趨勢，機械自動化控制技術的水平正是在這種一次又一次的創新中得到發展的[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潮流。運用控制技術的機電一體化就是這一趨勢的體現。運用機械自動控制技術需要和網絡技術等相結合，找到適合行業的技術。既要保證機械控制系統的整體性能，還要著眼行業在多個方面的發展狀況和整體質量。就促進機械自動控制技術發展來說，需要用到的不僅有智能系統和專家系統等技術，還要有多種新知識，新理論與之相結合。此外，專業人才的儲備也不能忽視，機械行業正是在這中傳承中得以延續，這樣才能充分發揮機械自動控制技術的作用[5]。

5 結語

機械自動化的發展推動了國內社會經濟實力的穩固提升，這也是國內科學技術質一般飛躍的體現，國內工業行業在計算機技術等的推進下，朝著實現全面自動化推進，不僅提高了企業的經濟效益，還使產品的生產效率得到了提高。以上所探討的直線電機驅動技術等先進技術對傳統工業技術行業的影響巨大，國內應該大力推廣，提高企業效能，促進整個行業的發展。綜上所述，以上內容就是關于機械工業自動化中運動控制技術運用的論述。