論計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應用論文
論文關(guān)鍵詞： 計算機技術(shù) 機電一體化 生產(chǎn)應用
論文摘 要： 概括說(shuō)明機械電子控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況，重點(diǎn)介紹計算機技術(shù)在機械電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及工業(yè)生產(chǎn)制造和人們日常生活中的廣泛應用。
0 引言
現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù).隨著(zhù)各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域將給工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來(lái)更多的實(shí)際應用。
1 計算機技術(shù)與機電控制技術(shù)的發(fā)展概。
1.1 計算機控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展
忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環(huán)節離散化，則整個(gè)系統又可看成由不同的離散系統構成.計算機控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術(shù)中，使計算機控制系統有了初步發(fā)展.對于結構復雜、時(shí)變的非線(xiàn)性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業(yè)過(guò)程控制系統的一個(gè)新方向。
自世界第一臺電子計算機問(wèn)世后，計算機首先被用來(lái)自動(dòng)檢測化工生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程參量并進(jìn)行相關(guān)的數據處理，同時(shí)也研究了計算機的開(kāi)環(huán)控制.到二十世紀六十年代，出現了用于過(guò)程控制的計算機，實(shí)現了直接數字控制.后經(jīng)集中式計算機控制系統發(fā)展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過(guò)計算機對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監視、操作和管理控制等.伴隨著(zhù)計算機處理器等技術(shù)的發(fā)展，計算機控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應的變革，最終應用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。
1.2 機械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現狀
在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進(jìn)行控制.在二十世紀三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài).最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機械控制實(shí)踐.隨著(zhù)電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機控制系統的出現，直接實(shí)現了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過(guò)程的數字控制.計算機的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機械、電子、計算機技術(shù)和控制技術(shù)有機結合的機電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來(lái)越被廣泛的應用到各生產(chǎn)領(lǐng)域.目前主要形成并應用的機電控制技術(shù)主要有PID控制，PID是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢，形成了自適應PID和非線(xiàn)性PID等更利于控制的變種PID控制器.另外還有模糊控制（FLC）、變結構控制等，均隨著(zhù)計算機領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。
2 機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡(jiǎn)介和生產(chǎn)應用
機電一體化是指在機構的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來(lái)所構成的系統總稱(chēng)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過(guò)程進(jìn)行監督操作.它主要應用領(lǐng)域有數控機床，通過(guò)相應的數控技術(shù)，在工業(yè)操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高.采用多CPU和多主線(xiàn)的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產(chǎn)效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術(shù)和制造系統在機電控制工業(yè)的應用，是計算機化的制造系統.它主要由計算機、數控機床、自動(dòng)化倉庫等組成.在工業(yè)上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門(mén)的要求，生產(chǎn)其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產(chǎn).
交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著(zhù)電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業(yè)中，使復雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現，無(wú)論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實(shí)現可逆滑調速.也使交流傳動(dòng)系統在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應用.
可編程控制器（PLC）是集計算機技術(shù)和自動(dòng)控制化技術(shù)于一體的新型控制系統.這一系統解決了工業(yè)控制系統中大量開(kāi)關(guān)控制的問(wèn)題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統.隨著(zhù)PLC技術(shù)的進(jìn)步，其應用領(lǐng)域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進(jìn)行監控.PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制.這種過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應用.此外，隨著(zhù)工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化的發(fā)展，PLC可實(shí)現通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過(guò)程的監控.如今，PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保以及文化娛樂(lè )等各行各業(yè)。
2.2 計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應用實(shí)例
計算機技術(shù)和機械電子控制技術(shù)一體化的有機結合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應用到更多的領(lǐng)域中去，這些應用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來(lái)介紹計算機技術(shù)和機電控制相結合的實(shí)際應用。
PLC實(shí)現了機械手移動(dòng)工件的控制過(guò)程.隨著(zhù)世界經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)活動(dòng)的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會(huì )生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴展，并從制造領(lǐng)域轉向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現.隨著(zhù)機器人的生產(chǎn)和大量應用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱(chēng)機械手）來(lái)完成.工業(yè)機器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義.與計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)相結合應用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著(zhù)人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。
農業(yè)方面，機械作業(yè)過(guò)程中駕駛室內的儀表盤(pán)正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過(guò)渡，以此來(lái)改善人機交互界面.這種智能化顯示終端又被稱(chēng)為虛擬化儀器顯示終端（Virtual Display Terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向.它可通過(guò)屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語(yǔ)音等多媒體信息.另外，還可以將數據信息動(dòng)態(tài)存入類(lèi)似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業(yè)作業(yè)過(guò)程的數據信息通過(guò)智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進(jìn)行處理.也可以將管理者的決策和操作指令通過(guò)智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實(shí)現自動(dòng)控制農機的操作。
PLC在自動(dòng)售貨機中的應用.自動(dòng)售貨機通過(guò)顧客選擇商品開(kāi)關(guān)，投入的硬幣值由PLC驅動(dòng)數碼管顯示，經(jīng)過(guò)光傳感器識別，通過(guò)判斷，進(jìn)行下一步操作，經(jīng)過(guò)PLC的系統控制和信號輸出完成售賣(mài)過(guò)程.計算機技術(shù)和機電自動(dòng)控制在自動(dòng)售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使PLC的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實(shí)例.通過(guò)主要應用PLC技術(shù)控制十字路口的信號燈動(dòng)作.準確無(wú)誤的完成信號燈的變燈動(dòng)作來(lái)控制時(shí)間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行.
電腦橫機中計算機技術(shù)的應用給機械編織行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革.現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復雜系統.電腦橫機的編織是一個(gè)極其復雜的過(guò)程，最初的橫機是手動(dòng)橫機，只能勝任比較簡(jiǎn)單的編織過(guò)程.隨著(zhù)計算機技術(shù)應用到電腦橫機中，通過(guò)電腦的自動(dòng)控制，設計人員可對編織花型進(jìn)行數字化設計，通過(guò)計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動(dòng)作，由計算機指令控制系統完成整個(gè)設計的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來(lái)越明顯，以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
3 總結
在機械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融入發(fā)展，機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革.通過(guò)不斷發(fā)展的計算機技術(shù)，使機電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。
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