淺談機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)(參考版)
2024-11-07 11:17本頁(yè)面
【正文】 此外，為了適應(yīng)新的工業(yè)控制要求， I/O 模 塊也越來(lái)越豐富，如通信模塊、數(shù)控模塊、位置控制模塊等，進(jìn)一步提高了 PLC 的性能。 （ 5）接口模塊豐富 PLC 除了具有 CPU 和存儲(chǔ)器以外，還有豐富的 I/O 接口模塊。 （ 4）安裝簡(jiǎn)單，維修方便 PLC 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接安裝運(yùn)行，使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種輸入 /輸出設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端連接，系統(tǒng)便可以投入運(yùn)行。 （ 3）采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 （ 2）編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖語(yǔ)言。 ⑤ 對(duì)器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 ③ 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 機(jī)電一體化生產(chǎn)線中主要用到 PLC 可編程控制器其主要特點(diǎn)有： （ 1）可靠性高 ① 所有的輸入 /輸出接口電路均采用光電耦合器進(jìn)行隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外部電路與 PLC 內(nèi)部電路之間 在電氣上隔離。我國(guó)的自動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)線產(chǎn)品的水平，比 10 多年前躍升了一大步，其技術(shù)水平已達(dá)到或超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家上一世紀(jì) 80 年代后期的水平。如： 2020～ 80000 瓶 /h的啤酒自動(dòng)生產(chǎn)線； 18000～ 120200 瓶 /h 的易拉罐灌裝生產(chǎn)線；各種高速香煙生產(chǎn)線；各種印刷包裝生產(chǎn)線；郵政信函自動(dòng)分撿處理生產(chǎn)線；易拉罐自動(dòng)生產(chǎn)線；FEBOPP 型三層共擠雙向拉伸 聚丙烯薄膜生產(chǎn)線等等，這些自動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)。因此，計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，這必然成為 21 世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。 5．?dāng)?shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理。如內(nèi)冷轉(zhuǎn)頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉(zhuǎn)頭切削刃和排除切屑，在轉(zhuǎn)深孔時(shí)大大提高效率。 同時(shí)派生出各種新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括 6 軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)絞鏈機(jī)床等，采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。 3．復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的 ～ 提高到 左右；亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到 左右；納米級(jí)機(jī)床達(dá)到 ～ ；最小分辨率為 1nm（ ）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已問(wèn)世。車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速有 3000～ 4000r/min 提高到 8000～ 10000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由 4000～ 8000r/min 提高到 12020～ 40000r/min 以上；快速移動(dòng)速度由過(guò)去的10～ 20m/min 提高到 48m/min， 60m/mni， 80m/min， 120m/min；在提高速度的同時(shí)要求提高運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度，由過(guò)去一般機(jī)床的 （重力加速度）提高到 ～ 2G，最高可達(dá) 15G；直線電機(jī)在機(jī)床上開(kāi)始使用 ，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。 1．高速化。 機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品 數(shù)控機(jī)床 目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近 320 萬(wàn)臺(tái)），但數(shù)控機(jī)床只占約 5％且大多數(shù)是普通數(shù)控（發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控機(jī)床占 10％）。這就是真正意義上的 EIC 三電一體化。 90 年代后期進(jìn)入了第四階段。雖然微加工方法尚未成熟，但 將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。 通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化，機(jī)器可像機(jī)器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電一體化日益普及。 隨著 PLC 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61131 的正式頒布，推動(dòng)了 PLC 在技術(shù)上發(fā)生新的突破：在系統(tǒng)體結(jié)構(gòu)上，從傳統(tǒng)的單機(jī)向多 CPU 和分布式及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)展；在編程語(yǔ)言上，文本化和圖形化的語(yǔ)言多樣性，創(chuàng)造了更具表達(dá)控制要求、文字處理、通信能力的編程環(huán)境。此外，光學(xué)也進(jìn)入了機(jī)電一體化，產(chǎn)生了 “光機(jī)電一體化 ”的新領(lǐng)域。 信息技術(shù)驅(qū)使機(jī)械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫(kù)，連洗衣機(jī)和其他消費(fèi)品也用上了數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。微處理機(jī)的性能提高，為更高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品所采用，典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和汽車(chē)的電子控制系統(tǒng)等。 80 年代是它走向成熟，全面采用微電子及微處理器技術(shù)。 （ PLC）的應(yīng)用于工業(yè)：上世紀(jì) 60 年代后期，美國(guó)汽車(chē)制 34 造業(yè)開(kāi)發(fā)一種 Modular DigitalController（ MODICON）取代繼電控制盤(pán)。進(jìn)入信息化社會(huì)，集成電路成為武器的一個(gè)組成單元，電子戰(zhàn)、智能武器應(yīng)運(yùn)而生。 ：我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)起步于 1965 年，經(jīng)過(guò) 30 多年發(fā)展，已初步形成包括設(shè)計(jì)、制造、包裝業(yè)共同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 機(jī)電一體化的 發(fā)展歷程 ：自從 1952 年美國(guó)第 1 臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已 50 個(gè)年頭。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。 ：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。 ：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是 機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。只是，機(jī)電一 體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。典型的機(jī)電一體化元、部件有 :電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)和基礎(chǔ)元、部件兩大類(lèi)。 機(jī)電一體化是指?jìng)鹘y(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品采用電子技術(shù) ,將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。 ?機(jī)電一體化技術(shù)?是機(jī)械、微電子和信息三項(xiàng)技術(shù)相互融合、交叉
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