打印机电机毕业论文

1 中国计算机业的发展状况 九十年代以来计算机市场的高速成长及其结构特点 1）以硬件为主的计算机市场规模迅速扩大。 中国计算机市场规模迅速扩大，市场销售额从1990年的亿元上升到1997年的约1300亿元，8年市场销售额规模增长30多倍， 年增长率90年代以后一般高于40％。中国计算机市场以硬件为主，到1997年硬件销售额仍占计算机市场的80％，软件、服务业的规模份额分别只有8. 7％和％。市场规模迅速扩大，但硬件为主的结构基本未变，这说明中国计算机的应用水平较低，此外还与中国软件、服务业的发展环境较差有关。 表1 中国微型计算机销量及销售额 年份1986 七五 销量(万台) 37 1 10 25 45 72 115 增长率(%) 18 150 80 60 60 国产机占有率(%) 70 42 39 33 44 销售额(%) 111 169 增长率(%) 69 占硬件市场比例(%) 37 占计算机市场比例(%) 年份1996 1997 销量(万台) 210 350 增长率(%) 83 国产机占有率(%) 56 67 销售额(%) 248 415 增长率(%) 47 占硬件市场比例(%) 占计算机市场比例(%) 2）中国的硬件市场以计算机主机，特别是微机为主， 外部设备比例较高。 根据信息产业部的数据，中国1997年硬件市场各类产品的份额为：计算机整机43％，外部设备26％，耗材和零配件17％，应用产品10％，网络产品4％；计算机整机的主体是微机。1997年微机的销售额达415亿元，占硬件的比例高达％，估计微机约占中国计算机整机市场的份额接近90％。微机市场的高份额源于90年代以来中国微机市场的迅速扩大，如表3所示，整个“七五”期间中国仅销了37万台微机，1991 年销10万台，而到1997年销量达350万台，而到1997年销量达350万台，销售额达415亿元，1992年以来销售额年增长率一般大于60％。 表2 1997年若干外设和零部件业的数据 产品 销售额(亿元) 产量(万台) 出口比例(%) 打印机 54 908 86% 显示器 49 1313 76% 驱动器(软、硬、光) 102 4015 83% 主板42 800 50%以上[C] UPS 32 180 终端11 3184 键盘/鼠标 5 12875 96% ATM/POS 30 51 MODEM 80 产品 前4名企业及有关情况 打印机 HP、EPSON、佳能、Stnr 显示器 冠捷、长城b、主体为外商 驱动器(软、硬、光) 三星、新进、华强三洋、信华、三菱电机 主板 联想a、伟易达、长城、东莞联讯 UPS 主体为合资企业 终端 实达、湘计算、常国光、 键盘/鼠标 罗技、外资占74% ATM/POS 外资占70%以上 MODEM 外资企业为主 说明：a 为中国人控股的或民族品牌企业，余为外商或港澳台资企业。b 仅按硬驱、光驱计算，光驱计算，软驱出口比例也很高。C 为估计数。 表3 中国计算机产业销售额集中度 单位：％ 类别 1993 1994 集中度CR[,4] 集中度CR[,2] 类别 集中度CR[,4] 集中度CR[,2] 说明：计算方法：电子百强中最大的4家或8家计算机企业的销售额＋全国销售额*100％ 中国计算机硬件市场以微机为中心高速增长的特点和国际上的情况基本一致。只是中国微机市场迅速扩张的时期大概比美国晚5—10年。此外计算机市场中微机所占比例中国高于美、日约70％。 3）中国计算机市场已和国际市场连通，贸易额急速增加， 贸易由逆差转为顺差，目前进出口的主体都是零部件和外部设备。 中国计算机类产品进出口总额1991年仅亿美元，1997 年已急增至亿美元，从1993年以后贸易由逆差转为顺差，1993年顺差亿美元，1997年顺差已增至43亿美元；目前进出口的主体是外部设备和零部件产品，导致贸易迅速增加及形成目前这种贸易结构的主要原因是，中国计算机市场的迅速扩大、包括外资企业在内的国内计算机产业的迅速成长以及由于国内计算机零部件业技术落后许多零部件必须进口。 4）中国计算机市场的需求结构 根据原电子部的数据，1996年中国计算机及相关产品的市场份额，金融保险和制造业各为18％，服务业9％，交通和通信各为8％，教育科研为7％，能源和政府机构为6％，家庭为4％。但PC 机市场中家庭份额更高并呈上升趋势，根据电子部的数据和预测，PC 机中家用PC 机份额1997年为％，到2000年将上升到30％以上。 中国计算机业基本形成，民族品牌发展很快， 但与国外公司相比仍有较大差距。 1）中国计算机产业初步形成 产业形成的基本标志是企业成长、开始形成体系，并且达到一定规模。到1990年中国计算机业原电子系统的企业仅有197家， 从业人员不到10 万人， 系统外企业也不多。 而根据第三次工业普查的数据， 到1995年计算机及其相关产品的开发、生产、销售、咨询服务的企事业单位已达15000家，从业人员30万人，其中制造业1000余家， 从业人员10万人，软件企业1000余家，从业人员8万人，营销、服务业13000家，从业人员12万人。 计算机产业的生产规模发展很快。如表2所示， 原电子部系统企业的规模在80年代中期以前基本反映中国计算机业的规模，其销售额1980年为亿元，按独立核算企业口径计算， 约占当时全国工业销售额的万分之七，1990年上升到亿元，约占全国工业销售额的千分之二，而到1997年，由于各类计算机企业的迅速成长，计算机业仅硬件销售额就已突破1000亿元，约占全国工业销售额的％。 此外，除计算机芯片、操作系统等基础产品外，计算机业各子行业都有较发展。 2）中国计算机产业在国际化的进程中成长 中国计算机产业由所有在中国注册的计算机企业组成的。90年代以来中国计算机产业的形成与中国计算机产业国际化程度日益提高密切相关。由于计算机产业是国际化程度很高的产业（两个主要标志，一是主要国家和地区在计算机业各领域各具特色，形成相应的国际分工和合作，二是主要国家和地区计算机产品都是大进大出的大宗贸易产品）；外国企业看好中国计算机市场的成长潜力；在中国生产可降低成本；中国鼓励外商投资等原因，90年代以来境外计算机业制造商纷纷来华投资。据JEEC估计，仅1991～1995年外商对中国计算机行业的投资总额已达12～13亿美元。90年代中期以后，包括风险投资在内的境外金融投资者也开始向中国计算机投资。 日益国际化表现之一是计算机业的产出以外资企业的产出为主。根据原电子部的数据，1997年计算机硬件企业中，合资、独资、中外合作企业的产值比例已分别高达％、％、和％， 其中包括一些境内投资到境外再返投到境内的企业。 日益国际化表现之二是国际市场已成为中国企业的重要市场。1997年中国计算机产品出口额已相当于国内企业销售额的60～ 70 ％（按硬件1000亿元计算为72％）。出口占销售额的比例，美国1995年为％，日本1997年为％（美、日差别主要源于日本高比例的零部件出口份额）；台湾1996年为％。日益国际化表现之三是民族企业逐步按国际标准组织生产和经营。这是因为国内计算机业的竞争实际上是国际竞争在国内的延伸。同时，整机厂的零部件主要靠进口和国内外资企业供货，也推动了各企业按国际标准组织生产和采购。 3）民族企业和民族品牌开始壮大 该文所说的中国民族企业是指企业终极股权（或出资产权）50％以上为中国机构（如政府或中科院等的事业机构）和中国个人所持有的企业。 中国民族计算机企业壮大的突出表现是微机市场上民族品牌已占主要份额。在“七五”（1986—1990年）时期，靠保护政策，以长城机为代表民族品牌的市场占有率曾高达70％，进入90年代，随着中国计算机市场的扩大、放松进口管制，国产民族品牌机的市场份额急剧下降，到1998年已降到33％，以后国产民族品牌机份额再度上升，1995年份额超过50％，1997年达到67％。 在软件、计算机外设、零部件行业，民族企业份额还较小，唱主角的是外资企业。如表2 示大数外设和零部件位居前位的企业都为外商及台商企业，尽管财务软件和排版系统软件中国产品牌占有80％以上的份额，但软件市场份额份居前3位的企业分别是美国Oracle、微软、IBM在中国的子公司。 2 中国计算机业的产业组织：以市场结构为重点的初步考察 产业组织即企业的市场关系的总和。本节以市场结构为重点，对中国计算机业的产业组织状况进行初步考察。 市场结构 1）一般集中度 一般集中度用产业的产值、销售额或资产中最大的数家企业所占的份额表示，它反映业内主要大企业对产业或市场的综合影响能力。由于缺乏系统资料，正确计算我国计算机市场或产业的一般集中度相当困难。我们仅根据销售额对我国计算机业的一般集中度作些初步估算。我们的初步结论是：1.如表3所示，到1997年， 最大4 大企业的份额大约为1/4，最大8企业立份额大约为1/3。 年代以来计算机业的销售额集中度经过了一个先降后略升的过程，4企业和8企业集中度1990年分别高达％和％，1992年降到谷底为％和％，以后再度有所上升（1990、1991年的数计算口径较小可能高估集中度值，但根据这两年的数，可以认为集中度下降趋势是存在的）。这种变化似乎表明业内主要大企业由于技术，经营能力、资金筹措能力较强已加快发展。3.与美国CR4 40％强和CR8 60％（1996年分别为 ％和％）、 日本1997年CR4 70—80％（估计数）相比，中国计算机业的一般集中度明显较低，即中国的大型计算机公司实力仍然有限。 另一个值得注意的是：尽管中国计算机业一般集中度还不高，但位居前面的企业的销售额都增加很快。1997年最大的4 家集团公司及其销售额分别为联想（125亿元，集团销售额，后同）、四通（ 亿元）、方正（亿元）长城（亿元），而在1992年这4 个集团的销售额仅分别为、、和亿元，仅5年4家公司销售客分别增长约12倍、15倍、19倍和5倍。 表4 几种产品的销售集中度（1997年） 单位：％ PC机 万台 软件 (亿元) 打印机 联想 Oracle Epson 31 BM 微软 3 Canon 康柏 IBM HP 同创 Sybasc Star 惠普 方正 2 OK1 方正 Infarmix 实达 AST 东大阿尔派 富士通 EDC 8 Novell NEC CR[,4] CR[,8] 2）不同产品市场的集中度 表4为三种产品的市场销售集中度和位居前8位的企业名单。数据表明不同市场集中度差距较大，大致地看：软件市场相当分散，这主要为软件品种多所致，实际上在PC机操作系统、汉字排版系统、数据库管理系统，微软、方正、Oracle公司的市场份额很高；PC机市场集中程度中等，1997年CR4仅30％左右，CR8也仅40％强；打印机的集中程度相当高，市场结构是寡占竞争型的，这种情况与打印市场主要被几家跨国供应商控制有关。 表5 中国PC（按品牌）销售集中度 单位：％ 类别 集中度CR4 集中度CRS 集中度CR8 在急速发展且产品批量较大的PC市场，90年代中国后期出现集中度上升的趋势，但仍明显低于美日等国。如表5所示，根据IDC数据计算的PC（按品牌）集中度，CR41995年为％，1997年上升到％，CR6从95年的％升到97年的％，但是，与美国CR4 ％以上（为1997年数）相比，中国PC机市场集中度仍然明显较低，这可能与中国主要PC机企业规模小，中国PC机市场尚处于初步发阶段等有关。 国外IT业大公司都在中国建厂，民族品牌企业在计算机软件硬件各细分市场上也正在发展，竞争十分激烈。总的看中国各细分市场的集中度不算太高，在充分开放而中国企业基础又弱的情况下，集中度高可能意味外国厂商对中国市场的控制。 3）产品差别和进入障碍 产品差别又称产品差别程度，是指买者因产品不具有完全的代替性而对产品产生的偏好差别。从总体上看，计算机业是产品差别较大的产业，计算机器件及外设的产品差别主要是技术性的。微机使用标准元器件进生装配，其产品差别主要表现在总体设计和设计组装的性能质量差别上。软件和信息服务业的产品差别更大。 其次是营销和服务方面差别较明显。许多人认为，Dell与其它计算机厂商差别在快速服务上。目前中国国内优秀企业在销售网络、售后服务、新产品的推广及营销等方面，在中国本土市场上，已有一定的优势。 第三，买方对产品知识程度的差别。 进入障碍是指行业内现有企业相对于企图进入该行业的企业（潜在竞争者）的优势。进入障碍对市场垄断和竞争的关系有较大影响，是决定市场结构的主要因素：经济规模障碍；必要投资规模障碍；产品差别进入障碍；政策法规进入障碍（见表6） 表6 计算机业进入障碍 经济规模 必要投资 产品差别 PC机 小到中等 小到中等 大(主要基于品牌和服务) 外设和主要零部件 大 中等到大 大(主要基于技术、质量) 系统软件 大 中等到大 大 应用软件 小 小到中等 大 政策法规 PC机 小 外设和主要零部件 小 系统软件 小 应用软件 小 市场行为和市场绩效 1）价格行为和非价格行为 计算机产品的产品差别较明显，市场竞争激烈，企业很难搞价格卡特尔，中国计算机业和国外一样，厂商非常注意通过价格竞争扩大市场份额。价格竞争激烈的原因，一与计算机芯片等零部件降价或价格变动较快有关，二是随着市场扩大，需求不断增长，而新的潜在需求者对价格变化更敏感。 非价格的竞争行为首先表现在产品开发领域。主要PC机厂商都重视及时推出装有新芯片、操作系统的PC机或其它有关产品，重视根据市场需求迅速开发新产品，如PC机场上适应不同的细分市场的要求开发出商用和家用电脑。此地外各厂商都重视通过广告宣传、各种促销活动进行市场竞争，估计一些主要PC机场上的年广告宣传费已占年销售额的3～5％。 2）投资购并 实力逐渐雄厚的主要计算机厂商都重视通过兼并收购扩张。 仅1998年就发生多起重要的收购兼并事件。这些事件可分为四大类， ①垂直一体化为主要特征的投资和收购，如联想注资金山软件成为第一大股东，实达控股收购北京朗新进入软件业，同创参股从事跨省互联网联网服务业务的深圳讯业集团，以及浪潮与华光的强强联合。②旨在水平扩张的收购，如联想投资生产服务器的公司，实达收购广东海达进入广东广场。③非IT业企业旨在进入IT业投资收购，如海尔与北航合作成立软件公司、宝钢入股东大阿派。④与股票市场活动有关的收购，如方正收购延中股份，成为第一大股东，主要目的之一是获得资本市场的“壳”资源，以利企业扩张。 3）市场绩效：规模结构水平与技术进步能力 市场绩效是指在一定的市场结构下，通过一定的市场行为产业在价格、产量、费用、利润、产品的质量和品种、以及技术进步等到方面所达到的现实状态。市场绩效反映市场运行的效率。限于资料，本文仅从规模结构效率、资源配置效率、技术进步能力三方面对计算机业的市场绩效略评论。 规模结构效率反映产业的规模经济效益实现程度。产业规模经济效益实现程度，可用达到或接近经济规模的企业的产量占整个产业产量的比例表示。按信息产业部的中国计算机产业中微机合理经济规模为50万台的标准，中国计算机业规模结构效率尚低。因为1997年中国微机市场中排名第一的联想公司销售量也只有万台，1998年才达到近80万台，其它中国厂商产量更小。美国学者贝恩认为规模结构效率较高的市场中，产品由达到经济规模的企业提供的比例在70—80％左右或更高。中国计算机规模结构效率低可能与中国计算机产业尚处于成长期有关。 表7 计算机业的企业类型比例和产值、企业数 1980 1985 计算机 整机 外设 计算机 整机 外设 国有% 集体% 外资% 其它% 大中企业 产值比例% 产值(亿元) 企业数(个) 132 72 60 1995 计算机 整机 外设 国有% 集体% 外资% 其它% 大中企业 产值比例% 产值(亿元) 企业数(个) 604 225 379 说明：（1）本表计算机史包括整机和外设两个行业， 均为独立核算企业数。（2）1980、1985年的国有指全民所有制企业。（3）其它，1980、1985数含国有和集体联营，1998年含乡镇企业，1995年“其它”的比例用100％扣减国有、集体、外资的比例计算。 资源配置效率是同时从消费者效用和生产者生产效率角度考察资源利用状态，可以用利润率分布的情况反映产业的资源配效率。我们没有利润指标的详细数据，很难作相应分析，总的感觉是中国计算机业利润率较低且利润丰厚的供应链上游主要被外商控制有关。 进入九十年代以后，计算机业竞争激烈、市场变化大，目前主要企业计算机技术进步的重点是形成能与市场变化相适应的快速开发能力。具备从笔记本PC机到服务器、工作站全系列产品的开发能力、具有同期安装最新的系统软件和MPU的能力，技术进步较快。 3.中国计算机业企业的一些情况 企业数量、规模及所有制结构 中国计算机企业数，按原电子部系统口经统计，在计算机业刚刚起步的1960年时只有3家，1980年增加到87家，1990年增加到191家， 到1997年有234家。按工业普查的独立核算企业口径，计算机制造业企业数1985年为132家，1995年上升到604家，如果加上各种计算机器件及零配件生产厂，制造业企业有约1000家。 计算机业企业规模扩大。按独立核算企业口径计算，1985年企业平均的当年价产值为742万元，1995年上升到5353万元。 一些优秀企业如联想、方正、长城、实达更是急剧成长。 90年代以来中国计算机业的急剧扩张是与非国有经济的成长，特别是外商的进入联系在一起的。此外一引起国有企业由于改制和吸收外资也转成为非国有企业。表7反映计算机业（整机和外设）1980 年以来各类企产值份额的变化。直到80年代中期，计算机业的国有企业的份额已还在70～80％以上，而到1990年其份额降至已10～20％左右，在外设业比例仅有％，而外资企业份额高达％分析。 分析表明外资企业的资本中中方占％，洪澳台占％，外国资本占％；此外整机业中外国资本比例高达％，而在台商投资较多的外设业中港澳台占％，外国资本占％。表8为信息产业部的资料， 可以看到外商企业中独资企业的份额高达40％以上。 90年代以来已有一批计算机企业成为上市公司。生产计算机软磁盘的深华源1992年6月2日在深圳上市， 是计算机业最早的上市公司。 到1997年底已有14家生产或部份生产计算机产品（包括软件、硬件）的企业在沪深交易所上市。总的看计算机的上市公司成长性好、业绩较好，较受投资者青睐。此外联想、方正两家中国最重要的计算机公司已在香港上市。计算机企业上市增加了企业的融资渠道，有利于企业制度的改善和完善。 表8 硬件各所制企业的产值份额（％） 企业类型 国有 合资 独资 合作 其它 1996 18 36 40 5 1 1997 资料来源：信息产业部提供 若干计算机企业及其特点 计算机企业（企业集团）的特点： *都是在80年代以后成立的新企业； *发展快，10多年来一般都有几十倍、百倍、乃至千倍的增长； *起步是主要靠少数产品及有关服务起家， 目前主要业务围绕各类计算机产品展开，一般都同时生产硬软件； *受传统的所有制束缚较小； *多数或是上市公司或下面有上市公司， 企业制度与传统的全民所有制企业有所不同； *企业普遍重视与外商进行各种方式的合作， 近几年在有一定的业务、管理、实力基础后，开始重视通过参股购并扩张。 关于发展计算机业政策的若干设想 1）要继续加快改革，让企业真正建立现代企业制度， 建立充分公平竞争的市场秩序，改革宏观和行业管理体制，创造有利于企业发展的机制和环境。 2）要充分认识采取必要政策支持民族计算机业发展的意义。 从政治、经济、技术的任一层面看，民族的计算机业及相关产业的发展对中国国民经济持续发展的意义都不容置疑。由于民族计算机工业（特别是基础技术方面）太弱，根据美、日、韩等的经验，采取必要的政策支持是有意义的。 3 ）明确发展计算机业产业政策的基本思路和原则：①有效竞争的原则，国家的资源支持不能撤胡椒面，也不宜只给一家，要按兼得规模经济和竞争之利的有效竞争原则支持数家有优势的企业较快发展；②政策重点是帮助企业提高技术能力，③对于国内外企业技术差距过大但又极为重要需要发展的领域，国家可根据“经济租金”原则择优给予直接支持。 4 ）有利于民族计算机业发展的重要政策之一是支持计算机市场的扩大和升级。打破电信业的垄断体制，鼓励计算机业特别是计算机服务业与电讯业的融合，是扩大计算机市场也是扩大通信业市场最重要的政策之一。在国家订货、PC机的分期付款、大中小型机和服务器的卖方销售信货等方面都应采取必要的支持政策。 5）政策重点是鼓励企业提高技术开发水平， 需要研究及可采取的政策包括国家对企业的重大的技术开发项目给予包括资金在内的各种支持；进一步深化科技体制改革，鼓励发展更紧密的包括让科研机构进入企业在内的各种形式的科研机构和企业的合作；借鉴美、日、韩等的经验，鼓励存在竞争关系的中国企业在基础技术或重要样机的开发方面合作；联合开发可由信息产业部、中科院的研究所和企业共同进行。日本、美国企业的计算机、半导体的开发项目，许多重大的都曾得到政府支持。 6）加大政策力度支持计算机企业发展， 包括承认高新技术企业创业者的创业股或创业权益，产业政策不是根据企业的所有制成份，而是按适当向竞争优胜者倾斜的原则支持各种所有制企业的发展。 7）发展资本市场、风险投资事业， 支持计算机等高新技术企业成长。 8）由于计算机产业是高度国际化的产业， 在制定和执行上述政策时要注意与开放政策的有机结合、支持民族品牌企业发展不能成为狭隘民族主义和闭关锁国。

机电一体化技术的应用与发展前景摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域，并指出其发展趋势。 关键词：机械工业；机电一体化；数控；模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透，引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。 （一）机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。 （二）传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。 （三）信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 （四）驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 （五）接口技术 为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 （六）软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 （一）数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展，在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具体表现在： 1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。 2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。 3、WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强了CNC系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能，加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 （二）计算机集成制造系统（CIMS） CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 （三）柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

机电毕业论文-实现变频调速器多电机控制[摘要]本文介绍了一种plc与变频调速器构成的多分支通讯网络，阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性，给出了系统框图及plc程序。[关键词]plc变频调速器多电机控制网络通讯协议一、引言以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1所示。工作时操作人员通过控制机（可为plc或工业pc）设定比例运行参数，然后控制机通过d/a转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低；同时大量d/a转换模件使系统成本增加。为此我们提出了plc与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。二、系统硬件构成系统硬件结构如图2所示，主要由下列组件构成；1、fx0n—24mr为plc基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。2、fx0n—485adp为fx0n系统plc的通讯适配器，该模块的主要作用是在计算机—plc通讯系统中作为子站接受计算机发给plc的信息或在多plc构成n:n网络时作为网络适配器，一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上，将其作为通讯主站使用，完成变频调速器控制信号的发送。3、fr—cu03为fr—a044系列比例调速器的计算机连接单元，符合rs—422/rs—485通讯规范，用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器的网络接口。4、fr—a044变频调查器，实现电机调速。在1:n（本文中为1:3）多分支通讯网络中，每个变频器为一个子站，每个子站均有一个站号，事先由参数设定单元设定。工作过程中，plc通过fx0n—485adp发有关命令信息后，各个子站均收到该信息，然后每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息；若不一致则放弃该信息的处理，这样就保证了在网络上同时只有一个子站与主站交换信息。三、软件设计1、通讯协议fr—cu03规定计算机与变频器的通讯过程如图3所示，该过程最多分5个阶段。?、计算机发出通讯请求；?、变频器处理等待；?、变频器作出应答；?、计算机处理等待；?、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程，如写变频器启停控制命令时完成?~?三个过程；监视变频器运行频率时完成?~?五个过程。不论是写数据还是读数据，均有计算机发出请求，变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。图4分别为写变频器控制命令和变频器运行频率的数据格式。2、plc编程要实现对变频器的控制，必须对plc进行编程，通过程序实现plc与变频器信息交换的控制。plc程序应完成fx0n—485adp通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。plc梯形图程序（部分程序）如图5所示。程序中通讯发送缓冲区为d127~d149；接受缓冲区为d150~d160。电机1启动、停止分别由x0的上升、下降沿控制；电机2启动、停止分别由x1的上升、下降沿控制；电机3启动、停止分别由x2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲m8002初始化fx0n—485adp的通讯协议；然后进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例，x0的上升沿m50吸合，变频器1的站号送入d130，运行命令字送入d135，enq、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入d131、d132、d133；接着求校验和并送入d136、d137；最后置m8122允许rs指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息，此信息fx0n—485adp收到后置m8132，plc根据情况作出相应处理后结束程序。四、变频器制动的思路和新方法在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再生发电制动状态；或当电动机从高速到低速（含停车减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏，所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。在通用变频器中，对再生能量最常用的处理方式有两种：(1)、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态；(2)、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态）。还有一种制动方式，即直流制动，可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。在书籍、刊物上有许多专家谈论过有关变频器制动方面的设计与应用，尤其是近些时间有过许多关于“能量回馈制动”方面的文章。今天，笔者提供一种新型的制动方法，它具有“回馈制动”的四象限运转、运行效率高等优点，也具有“能耗制动”对电网无污染、可靠性高等好处。1、能耗制动利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。其优点是构造简单；对电网无污染（与回馈制动作比较），成本低廉；缺点是运行效率低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。一般在通用变频器中，小功率变频器（22kw以下）内置有了刹车单元，只需外加刹车电阻。大功率变频器（22kw以上）就需外置刹车单元、刹车电阻了。2、回馈制动实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它是采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。回馈制动的优点是能四象限运行,电能回馈提高了系统的效率。其缺点是：(1)、只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网电压波动不大于10%），才可以采用这种回馈制动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于2ms，则可能发生换相失败，损坏器件。(2)、在回馈时，对电网有谐波污染。(3)、控制复杂，成本较高。3、新型制动方式（电容反馈制动）主回路原理整流部分采用普通的不可控整流桥进行整流，滤波回路采用通用的电解电容，延时回路采用接触器或可控硅都行。充电、反馈回路由功率模块igbt、充电、反馈电抗器l及大电解电容c（容量约零点几法，可根据变频器所在的工况系统决定）组成。逆变部分由功率模块igbt组成。保护回路，由igbt、功率电阻组成。(1)电动机发电运行状态cpu对输入的交流电压和直流回路电压νd的实时监控，决定向vt1是否发出充电信号，一旦νd比输入交流电压所对应的直流电压值（如380vac—530vdc）高到一定值时，cpu关断vt3，通过对vt1的脉冲导通实现对电解电容c的充电过程。此时的电抗器l与电解电容c分压，从而确保电解电容c工作在安全范围内。当电解电容c上的电压快到危险值（比如说370v），而系统仍处于发电状态，电能不断通过逆变部分回送到直流回路中时，安全回路发挥作用，实现能耗制动（电阻制动），控制vt3的关断与开通，从而实现电阻r消耗多余的能量，一般这种情况是不会出现的。(2)电动机电动运行状态当cpu发现系统不再充电时，则对vt3进行脉冲导通，使得在电抗器l上行成了一个瞬时左正右负的电压，再加上电解电容c上的电压就能实现从电容到直流回路的能量反馈过程。cpu通过对电解电容c上的电压和直流回路的电压的检测，控制vt3的开关频率以及占空比,从而控制反馈电流，确保直流回路电压νd不出现过高。系统难点(1)电抗器的选取(a)、我们考虑到工况的特殊性，假设系统出现某种故障，导致电机所载的位能负载自由加速下落，这时电机处于一种发电运行状态，再生能量通过六个续流二极管回送至直流回路，致使νd升高，很快使变频器处于充电状态，这时的电流会很大。所以所选取电抗器线径要大到能通过此时的电流。（b）、在反馈回路中，为了使电解电容在下次充电前把尽可能多的电能释放出来，选取普通的铁芯（硅钢片）是不能达到目的的，最好选用铁氧体材料制成的铁芯，再看看上述考虑的电流值如此大，可见这个铁芯有多大，素不知市面上有无这么大的铁氧体铁芯，即使有，其价格也肯定不会很低。所以笔者建议充电、反馈回路各采用一个电抗器。(2)控制上的难点（a）、变频器的直流回路中，电压νd一般都高于500vdc，而电解电容c的耐压才400vdc，可见这种充电过程的控制就不像能量制动（电阻制动）的控制方式了。其在电抗器上所产生的瞬时电压降为，电解电容c的瞬时充电电压为νc=νd-νl，为了确保电解电容工作在安全范围内（≤400v），就得有效的控制电抗器上的电压降νl，而电压降νl又取决于电感量和电流的瞬时变化率。（b）、在反馈过程中，还得防止电解电容c所放的电能通过电抗器造成直流回路电压过高，以致系统出现过压保护。主要应用场合及应用实例正是由于变频器的这种新型制动方式（电容反馈制动）所具有的优越性，近些来，不少用户结合其设备的特点，纷纷提出了要配备这种系统。由于技术上有一定的难度，国外还不知有无此制动方式？国内目前只有山东风光电子公司由以前采用回馈制动方式的变频器（仍有2台在正常运行中）改用了这种电容反馈制动方式的新型矿用提升机系列，到目前为止，这种电容反馈制动的变频器正长期正常运行在山东宁阳保安煤矿及山西太原等地，填补了国内这一空白。随着变频器应用领域的拓宽，这个应用技术将大有发展前途，具体来讲，主要用在矿井中的吊笼（载人或装料）、斜井矿车（单筒或双筒）、起重机械等行业。总之需要能量回馈装置的场合都可选用。五、结语1、实际使用表明，该方案能够实现plc通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。2、该系统最多可控制变频调速器32台，最大距离500m。3、控制多台变频器，成本明显低于d/a控制方式。4、随着变频器的增加，通讯延迟加大，系统响应速度低于d/a控制方式。参考文献1、韩安荣.通用变频器及其应用(第2版)[m].北京:机械工业出版社,2、刘文兵（1981—）男从事过变频器的应用工作，现在台州富凌机电制造有限公司,从事变频器的设计与制造。鸣谢在论文完成之际，我真心地感谢在设计之中给予我帮助的荀延龙老师和各位同事，使我如期完成毕业论文，并使我终生受益。在论文的完成过程中，系里的各位老师对我帮助很大。在此深表谢意！其他的同学也给予我许多关心和帮助，真诚地感谢他们。