柔性制造系统研究目的论文

计算机控制技术论文

在日常学习、工作生活中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。你写论文时总是无从下笔？以下是我为大家收集的计算机控制技术论文，欢迎阅读与收藏。

摘要： 计算机控制技术是一门由微机原理、控制理论、通信原理、软硬件开发技术等多学科专业知识交叉形成的综合性科学技术，自动化生产线是由自动化设备组合而成的能够自动完成产品制造的生产系统。将计算机控制技术应用于自动化生产线中不仅能够提高产品制造的质量和效率，而且能够提高自动化生产线的管理水平。因此，研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用对于提高产品的制造管理水平有十分重要的意义。

关键词： 计算机控制技术；自动化生产线；自动化生产设备；自动控制系统；

1、 前言

随着计算机技术的不断发展和我国工业化进程的不断推进，制造装备的智能化水平不断提高，传统的制造行业正面临着新的发展机遇。将计算机控制技术应用于自动化生产线，提高了产品制造的自动化水平，不仅有利于提高产品的质量和制造效率，而且也有利于提高自动化生产线的管理水平。目前，为提高制造业的竞争力，世界各发达国家都越来越重视计算机控制技术在制造行业自动化生产线中的应用研究。针对这样的生产需求和技术现状，本文将主要研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用。

2、计算机控制技术及自动化技术的基本概念

计算机控制技术是一门由微机理论、经典控制理论、现代控制理论、硬件开发技术、软件开发技术、通信原理、网络技术、系统工程等多个专业门类组合形成的综合性的交叉学科。典型的计算机控制系统一般以ISA/PCI总线工控机或IBM—PC微机作为控制核心，以各种输入输出装置、外部存储装置为外围电路，借助各种检测传感器和伺服电机等执行装置，最终实现对被控对象的控制功能。控制单元和被控对象之间可以通过电缆等有线方式传输信号，也可以通过无线电、红外线等无线信号实现信息交互。软件是计算机控制系统的重要组成部分，由底层系统软件和上层用于完成各种具体功能的应用软件组成。根据控制方式的不同，以计算机为核心的自动控制系统分为闭环控制系统和半闭环控制系统。闭环的计算机控制系统连续不间断的采集被控对象的状态信号，并以一定的方式进行数据处理，最终输出控制信号达到全自动的控制目的；半闭环的计算机控制系统在完成所采集数据的初步分析之后向操作者提供控制信息，由操作者作出最终决策。

最初自动化的概念是使用机器来代替人的具体劳动自动地实现工业生产作业，目前自动化概念已更加广义化，不单单是使用机器机械的代替人简单的体力劳动，还承担代替人完成全部或一部分的脑力劳动，从而达到全自动的完成指定的生产作业任务。从制造的角度而言，自动化技术涵盖代替人完成机械劳动、代替人完成全部或部分的脑力劳动、自动管理并优化整个机械制造系统三个层次的内容。自动化生产线是制造领域的概念，由传送系统和控制系统两大部分组成，控制一系列机床或其他生产设备按照制定的工艺步骤完成产品的全自动或半自动生产。自动化生产线的传送系统分为上下料设备、传送设备、储料设备，根据具体的生产任务选用具体的设备类型，以机加工生产线为例，一般由工件自检装置、自动换刀装置、自动冷却装置等组成。自动化生产线的控制系统不仅负责控制组成生产线的各部分协调工作，而且负责生产线故障的监测和排除。

3、计算机控制系统的应用类型和发展趋势

根据控制需求的不同，计算机控制系统分为数据采集系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分级控制系统DCS、现场总线控制系统五种类型。数据采集系统是最初级的计算机控制系统，计算机在该系统中主要承担数据采集和数据处理任务，包括各种生产变量的实时检测、处理、记录和分析，并向操作者反馈处理结果，不承担生产线的自动控制功能。直接数字控制系统中的计算机直接控制被控对象，这种系统的特点是不直接处理模拟信号，而是将信号完成AD/DA转换后实现控制功能。监督控制系统在直接数字控制系统上集成了管理功能，是一种较高级的计算机控制系统。现场总线控制系统是一种分布式的控制系统，克服了以往分级控制系统DCS由于通信标准不统一而不能实现网络互连的问题。

计算机控制技术首先起源于上世纪四十年代美国福特公司未描述发动机工作的自动化需求，随着上世纪五六十年代经典控制理论和现代控制理论的发展，依次出现了以单变量和多变量为控制对象的自动控制系统，后来随着计算机技术、通信技术的发展，在以往自动控制系统的基础上形成了高级的计算机控制系统，能够完成生产过程的最优控制功能。现阶段，微机技术和电子技术仍然保持着高速发展态势，计算机的控制性能每两年就能增加一个数量级。目前的计算机控制技术正在向智能化、网络化和高度集成化方向发展，低成本的工控机将成为工业领域计算机控制系统的核心，DCS系统将向小型化、多样化的方向发展，现场总线仍将是计算机控制系统在将来一段时间内最有前途的发展方向之一。

4、计算机控制技术在自动化生产线中的应用

在机械制造领域，将计算机控制技术应用于自动化生产线中形成柔性制造系统。柔性制造系统是基于机械自动化和计算机控制技术发展而来的一种自动化程度很高的机械制造系统，与一般的自动化生产线类似，也由上层控制单元、物料搬运单元、与生产相关的数控加工装置构成，是机械自动化技术在机械制造领域的一种应用。柔性制造系统的突出的优点是可以根据外部生产环境的变化实现有针对性的自动调整，此外，也能根据客户的独特需求灵活调整生产线各部分的组成，以达到为客户提供个性化产品制造服务的目的。柔性制造系统特别适合用于机械产品的多品种、小批量生产。柔性自动生产线是柔性制造系统的'一种具体形式，不仅包括普通的数控机床和CNC加工中心，还包括专用机床和自动运输装置。

现场总线是近些年来发展起来的一种计算机控制技术，在自动化生产线中承担数据通信功能，是当今自动化生产线广泛采用的一种通信形式。现场总线技术在自动化生产线的各测量仪器仪表中植入微型处理器，利用双绞线或无线电将所有设备连接形成网络系统，每个设备作为整个通信网络的一个节点，所有生产设备遵循统一的通信协议，实现数据的实时采集和处理。现场总线在各设备之间的通信和信息实时显示方面具有较大的优势，便于实现分散控制，具有灵活性和开放性，能将新加入到生产线中的设备通过预留的通信接口集成到整个通信网络之中。现场总线也有很强的互用性，来自不同制造商的性能相似的生产设备能够互相替换。此外，现场总线还具备很强的功能自治性，在现场总线的作用下，计算机能够实时预测和分析自动化生产线的故障，并及时做出具有针对性的应对决策。

在计算机集成制造系统CIMS方面，计算机控制技术不仅具备一般自动化生产线的技术功能，还具备经营功能。计算机集成制造系统CIMS将信息管理技术融入到柔性制造系统之中，不仅包括传统的自动制造单元、数据通讯单元，还集成了信息管理单元、工程设计单元、质量保证单元和数据库单元。计算机集成制造系统是一种高级的自动化生产线，把整个产品制造流程视为一个统一的整体，把产品制造所涉及的生产者、制造技术、经营理念三个要素和信息流和物质流相统一，最终实现提高产品质量、降低制造投入、提高制造效率的目的。计算机集成制造系统CIMS实现了生产过程控制和生产管理的有机结合，实现了生产制造的精密化、设备管理的信息化和生产制造的自动化，有利于实现工厂和企业的全面自动化管理，是一种十分有发展潜力的自动化生产线。

5、结论与展望

综上所述，将计算机控制技术应用在自动化生产线中有助于提高我国制造业的生产管理水平。本文在介绍计算机控制技术及自动化技术的基本概念，概述了计算机控制系统的应用类型，并简要介绍了计算机控制技术的发展趋势，最后以柔性制造系统、计算机集成制造系统和现场总线为例重点介绍了计算机控制技术在自动化生产线中的具体应用，对计算机控制技术在制造业中的进一步普及和自动化生产线自动化水平的提高可以起到一定的促进作用。

参考文献

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摘要： 计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这篇文章的首要意图即是在剖析计算机控制技术原理的一起，对计算机控制体系的展开趋势进行描述。

关键字 ：规划进程；计算机控制技术；技术关键

导言

计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这一改造，改动了自动控制体系的构造，也导致对这类体系的剖析和规划发作较多的改动。在开端介绍计算机控制体系之后，别离介绍计算机控制技术的特色和底子规划进程。

1、计算机控制体系的规划进程

计算机控制体系的软、硬件构造将依据不一样的目标有所不一样，但体系规划的进程大体上相同，通常包含以下几方面。

体系的整体计划规划

依据体系规划使命书进行整体计划规划。挑选体系的软、硬件构成方法依据体系的报价和时刻请求，挑选恰当的方法构成体系。在时刻请求比较紧的状况下，尽量选购现成的软、硬件体系进行组合；而在经费紧张的状况下可以思考自个规划电路模块。值得注意的是，软、硬件作业份额的区分也将对体系的报价和完结时刻产生首要的影响。体系的整体计划规划大约包含挑选微处理器、断定存储器容量、挑选外围接口电路、挑选传感器、挑选软件开发环境、硬件规划及调试六个底子内容。

断定控制使命

进行体系规划之前，首要要对控制目标进行深化调查、剖析，熟悉技术流程，了解详细的控制请求，断定体系所要完结的使命，包含体系要完结的功用、控制速度、控制精度、现场环境、完结规划的时刻请求等。依据这些使命写好规划使命说明书，作为全部控制体系规划的依据。

软件规划

软件规划要依据体系总的规划请求，断定软件所要完结的各种功用及完结这些功用的逻辑和时序联络，并用软件流程图表述出来。按软件流程图中不一样的功用，别离规划相应的软件功用模块。如模仿量输入模块、模仿量输出模块、数据处理模块、通讯模块和键盘处理模块等。每一种模块都可以单独进行调试，各种模块别离调试好后，再按流程图逻辑和时序联络将他们准确组合、衔接、调试。

现场装置调试

首要要按技术流程图将体系准确装置，然后对体系进行粗调和准确调试，依据实际目标断定各种控制参数，调整显现值或保留数据等。硬件调试和软件调试都可以在实验室环境下用对现场状况进行模仿的方法进行，并进行必要的联合调试作业，半什物仿真是体系调试的虽要根底，而终究的体系级调试要在现场完结。

2、概述计算机控制体系

计算机控制体系的构成是由硬件和软件两大有些构成。而一个完好的计算机控制体系应由下列几有些构成：被控目标、主机、外部设备、外围设备、自动化外表和软件体系。

硬件有些

硬件有些用于通常数值计算和信息处理的计算机称为通用计算机（简韵；通用机）。用于工业出产进程控制的计算机称为工业控制计算机（简称控制机）。通用机由主机和外部设备构成，主机包含运算器、控制器和主存贮器（俗称内存贮器）；外部设备包含输入设备、输出设备和外部存贮器，如键盘、CRT显现器、打印机、磁带和磁盘等，起着人机联络和拓展主机存贮才干的作用。它们是主机正常作业和大家运用主机所必需的设备。通用机首要是同运用机器的人交流信息，控制机除了同人交流信息外，要自动地控制出产进程，它还有必要与被控制的目标直接交流信息。这是控制机与通用机底子不一样的当地。为此，控制机有必要具有直接从出产进程获取信息，经过主机加工处理后，把控制信息馈送给出产进程的才干。这种才干表如今主机与被控目标之间直接进行信息的改换和传递上，具有这种才干的设备称为出产进程通道。相对于外部设备，通常把出产进程通道称为主机的外围设备。因而，可以简单地说，通用计算机由主机和外部设备构成；控制计算机由通用计算机与外围设备构成。

软件有些

软件体系是控制机不行缺少的首要构成有些。只要在恰当的软件体系支持下，控制视才干按规划的请求正常地作业。控制机的软件体系包含体系软件和使用软件两大类。体系软件是用于计算机体系内部的各种资源办理、信息处理对外进行联络及供给效劳的软件。例如操作体系、监控程序、言语加工体系和确诊程序等。使用软件是用来使被控目标正常运转的控制程序、控制战略及其相应的效劳程序。例如进程监督程序、进程控制程序和共用效劳程序等。使用软件是在体系软件的支持下编制完结的，它随被控目标的特性和控制请求不一样而异。通常使用软件由用户依据需要自行开发。跟着计算机进程控制技术的日趋成熟，使用软件正向规范化、模块化的方向展开。规范的底子控制模块由制作厂家供给给用户，用户只需依据控制的请求，经过简单的组态进程即可生成满意详细请求的专用使用软件，大大方便了用户，缩短了使用软件的开发周期。进步了使用软件的可靠性。

3、计算机控制体系的特色

由于计算机自身的特色，计算机控制体系与通常惯例的调理体系比较，具有以下特色。精度高：经过多字长的数值运算，可以完结惯例调理器难以到达的控制精度，而且不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。计算机具有分时处理才干。一台计算机（严厉说是一个CPU）可以对多个控制回路进行控制。

计算机具有很强的储存和逻辑判别才干，可以依据出产环境的改动，及时作出判别，挑选最合理的控制对策；可以完结杂乱的控制规则，以到达抱负的控制作用。运用方便灵敏。计算机的控制功用是经过硬件和软件一起完结的。在不添加硬件的状况下，可以经过修改软件来改动控制计划和控制机的功用。计算机除了能完结控制功用以外，还可以一起完结对出产进程的办理，如出产计划调度，经济计算等。

4、计算机控制体系的展开趋势

DCS和工业控制计算机技术正在彼此浸透展开，并扩展各自的使用领域。本来通常流程工业的控制多选用集散型控制体系（DCS），离散型制作业的控制多采用可编程控制器（PLC）。跟着DCS和PLC彼此浸透展开继而扩展自个的使用领域，将呈现DCS和PLC融合于一体的集成进程控制体系。工业控制网络将向有线和无线相联系的方向展开。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的联系，产生了根据无线技术的网络化智能传感器。这种根据无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据可以经过无线链路直接在网络上传输、发布和同享。工业控制软件己向组态化方向展开，工业控制软件首要包含人机界面软件、控制软件以及出产办理软件等。

结束语

跟着计算机技术的展开，计算机控制越来越深化地浸透于出产当中。因而，规划一个功能杰出的计算机控制体系是非常首要的。计算机控制体系包含硬件、软件和控制算法3个方面，一个完好的规划还需要思考体系的抗干扰功能，使体系能长时间有效地运转。在综述有些对计算机控制技术的展开方向进行展望。

这些年我国在控制规则、控制计划、施行技术以及大规模的集中控制方面，有必定数量的成功典型，经济效益也比较显著。这些年，还开端运用数学模型方法，探讨和推广现代控制理论在化工进程控制中的使用，联系微型计算机的推广使用，不少项目展开了计算机控制和调度办理的研讨，使出产的技术水平和经济效益都有较大的进步。

参考文献

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[3]顾德英.计算机控制技术与体系[M].北京：邮电大学出版社，2007.

摘要： 着重从计算机与自动控制理论各自发展及相互使用的角度，概括了计算机控制技术发展的背景，现状及发展。

1、计算机控制技术概述

计算机控制技术是在计算机技术和自动控制技术的大力发展基础上形成的，计算机控制的经典控制理论已经比较成熟，在农业生产、交通运输等各个领域中发挥了重要的作用。计算机控制系统的核心是实现生产过程的自动化控制，是以计算机技术为核心的自动控制系统。这种计算机控制系统具有独特的科技优势，可以完成许多采用常规控制技术无法实现的生产任务，获得日常控制技术无法完成的生产目标。一个完整的计算机控制技术，通常包括监控系统和过程对象两部分内容。计算机控制技术所依赖的监控系统主要由软硬件设备组成，硬件有主机、通讯设备等，而软件则是应用软件和系统软件。

以计算机控制技术所构成的计算机控制系统，通过包括操作指导型控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等内容。鉴于计算机的特殊特点，计算机控制系统与常规的调节系统有着明显的差异，主要表现在三个方面：一是控制的精度较高，比如计算机可以通过数值运算，完成常规调节器所无法完成的控制精度，而且这种精度是具有较小的偏差，不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。二是计算机的分时控制能力，比如计算机控制技术依靠计算机的强大存贮能力和判断能力，可以根据控制环境的变化，对各种情况进行及时分析和判断，做出最佳的控制决策，也可以实现复杂的控制规律，以达到理想的控制效果。最后是计算机控制技术的使用很方便，计算机控制技术依靠系统软件和应用软件来实现主要的控制目标，因此可以通过改变软件的编程，来实现对不同控制方案的调整。还可以根据生产环境的变化，对系统软件进行相应的设计和调整，来应对各种复杂多变的生产环境。但是，不可否认，计算机控制技术也有它的局限性，比如计算机控制技术完成比较复杂的控制系统时比较困难，尤其是需要采用复杂的计算法，而这在实现上就遇到了相当的困难，有些时候无法满足系统的运行要求。

2、 计算机控制技术的新发展

本文对计算机控制技术新发展的阐述主要有三个方向，一是分析集散控制系统（DCS）的新发展，二是总结可编程序控制器（PLC）的新发展，三是展望计算机控制系统的新趋势，具体内容阐述如下。

集散控制系统（DCS）的新发展

集散控制系统是以单片微机技术为载体，全面运用了数据通信、图像显示、计算机技术和过程控制等高科技技术，主要使用了分布式控制思路，重点解决了信息集中管理和生产过程分散控制的有机整合问题。在提高产量、保障质量、降低能耗和控制成本等方面发挥了重要的作用。国外许多大型综合控制系统都用了DCS，比如美国西屋公司生产的WDPFI型系统。集散控制系统的控制方法主要包括参数预估控制、解藕控制、非线性控制、自适应及自学习控制等。另一方面的应用是工厂综合自动化TFA。重点解决办公室自动化的网络构成系统，利用同轴电缆连接，使生产过程综合自动化的动态和静态指标长期在最佳状态下运行。此外还有一种新的发展方向是计算机综合生产系统CIM。

可编程序控制器（PLC）的新发展

可编程序控制器的核心是微处理器，是主要用于过程控制的专用微机系统，同时作为一种自动化装置，也可以用于生产过程控制。可编程序控制器在一定程度上替代了传统继电器来实现开关量的控制，比如有输入和输出，定时及计数等控制。所使用的控制信号既可以是按钮、无触点开关、行程开关或其它敏感元件等，也可以用于驱动电磁闷、步进电机等各种执行机构。由于CIM、工程自动化、过程控制等大系统和复杂系统的应用要求，可编程序控制器（PLC）的新发展主要有以下几个特点，一是大容量、高速度、高功能；二是网络化和具有通信功能；三是编程语言的多样化，也就是在重点发展SFC的基础上，更多地使用C、BASIC等高级语言编程及采用多种语言联合编程。

计算机控制系统的新趋势

集散控制系统和可编程序控制器的计算机控制技术不断丰富着自己的使用领域，同时也在一定程度上实现了相互渗透发展，提高了两者的整合特性。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。随着计算机技术的不断更新和发展，我们也在研究一些具有自主知识产权的计算机控制系统应用软件，建立先进的监控软件平台，优化现有的控制软件等。按照计算机技术在控制系统中的功能和目的分析，未来计算机控制系统的重点方向就包括操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、分级计算机控制系统等。

论机电一体化技术的应用及其开展趋向摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术相互浸透的产物，是机电工业开展的必然趋向。本文简述了机电一体化技术的根本构造组成和主要应用范畴，并指出其开展趋向。关键词：机械工业机电一体化数控模块化 现代科学技术的开展极大地推进了不同窗科的穿插与浸透，惹起了工程范畴的技术改造与反动。在机械工程范畴，由于微电子技术和计算机技术的疾速开展及其向机械工业的浸透所构成的机电一体化，使机械工业的技术构造、产品机构、功用与构成、消费方式及管理体系发作了宏大变化，使工业消费由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的开展阶段。 一、机电一体化的中心技术 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、信息处置单元和驱动单元等局部组成。因而，为加速推进机电一体化的开展，必需从以下几方面着手： （一） 机械本体技术 机械本体必需从改善性能、减轻质量和进步精度等几方面思索。现代机械产品普通都是以钢铁资料为主，为了减轻质量除了在构造上加以改良，还应思索应用非金属复合资料。只要机械本体减轻了重量，才有可能完成驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量耗费，进步效率。 （二） 传感技术 传感器的问题集中在进步牢靠性、灵活度和准确度方面，进步牢靠性与防干扰有着直接的关系。为了防止电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋向。对外部信息传感器来说，目前主要开展非接触型检测技术。 （三） 信息处置技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处置设备（特别是微型计算机）的提高应用严密相连。为进一步开展机电一体化，必需进步信息处置设备的牢靠性，包括模/数转换设备的牢靠性和分时处置的输入输出的牢靠性，进而进步处置速度，并处理抗干扰及规范化问题。 （四） 驱动技术 电机作为驱动机构已被普遍采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极开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 为了与计算机停止通讯，必需使数据传送的格式规范化、规格化。接口采用同一规范规格不只有利于信息传送和维修，而且能够简化设计。目前，技术人员正努力于开发低本钱、高速串行的接口，来处理信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、规范化等问题。 （六） 软件技术 软件与硬件必需谐和分歧地开展。为了减少软件的研制本钱，进步消费维修的效率，要逐渐推行软件规范化，包括程序规范化、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范畴 （一） 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的开展，在构造、功用、操作和控制精度上都有疾速进步，详细表如今： 1、 总线式、模块化、紧凑型的构造，即采用多CPU、多主总线的体系构造。 2、 开放性设计，即硬件体系构造和功用模块具有层次性、兼容性、契合接口规范，能最大限度地进步用户的运用效益。 3、 WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和完成二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、含糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不只丰厚了数控功用，同时也增强了CNC系统的控制功用。 5、 能完成多过程、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才能，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、 系统的多级网络功用，增强了系统组合及构成复杂加工系统的才能。 7、 以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成构造紧凑的数控安装。 （二） 计算机集成制造系统（CIMS） CIMS的完成不是现有各分散系统的简单组合，而是全局动态最优综合。它突破原有部门之间的界限，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，完成从运营决策、产品开发、消费准备、消费实验到消费运营管理的有机分离。企业集成度的进步能够使各种消费要素之间的配置得到更好的优化，各种消费要素的潜力能够得到更大的发挥。 （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。它能够随机地、实时地、按量地依照装配部门的请求，消费其才能范围内的任何工件，特别适于多种类、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量消费。 （四） 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人，它们只能依据示教停止反复运动，对工作环境和作业对象的变化缺乏顺应性和灵敏性；第2代机器人带有各种先进的传感元件，能获取作业环境和操作对象的简单信息，经过计算机处置、剖析，做出一定的判别，对动作停止反应控制，表现出低级智能，已开端走向适用化；第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功用，可停止复杂的逻辑思想、判别和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系亲密。 三、机电一体化技术的开展前景 纵观国内外机电一体化的开展现状和高新技术的开展意向，机电一体化将朝着以下几个方向开展： （一） 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的开展方向。近几年，处置器速度的进步和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法发明了条件，有力地推进着机电一体化产品向智能化方向开展。智能机电一体化产品能够模仿人类智能，具有某种水平的判别推理、逻辑思想和自主决策才能，从而取代制造工程中人的局部脑力劳动。 （二） 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系构造进一步采用开放式和形式化的总线构造。系统能够灵敏组态，停止恣意的剪裁和组合，同时寻务实现多子系统谐和控制和综合管理。表现特征之二是通讯功用大大增强，普通除RS232等常用通讯方式外，完成远程及多系统通讯联网需求的部分网络正逐步被采用。将来的机电一体化愈加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可依据一些生物体优秀的结构研讨某种新型机体，使其向着生物系统化方向开展。 （三） 微型化 微型机电一体化系统高度交融了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的开展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸普通不超越1cm3，并正向微米、纳米级方向开展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵敏等特性，可进入普通机械无法进入的空间并易于停止精密操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等范畴，都有宽广的应用前景。目前，应用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 （四） 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个开展趋向，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产种类类和消费厂家繁多，研制和开发具有规范机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需求制定一系列规范，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品消费企业可应用规范单元疾速开发新产品，同时也能够不时扩展消费范围。 （五） 网络化 网络技术的飞速开展对机电一体化有严重影响，使其朝着网络化方向开展。机电一体化产品的品种很多，面向网络的方式也不同。由于网络的提高，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备自身就是机电一体化产品。 （六 ） 绿色化 工业的兴旺使人们物质丰厚、生活温馨的同时也使资源减少，生态环境遭到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时期的趋向，其目的是使产品从设计、制造、包装、运输、运用到报废处置的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源应用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指运用时不污染生态环境，报废时能回收应用。绿色制造业是现代制造业的可持续开展形式。 综上所述，机电一体化技术是众多科学技术开展的结晶，是社会消费力开展到一定阶段的必然请求。它促使机械工业发作战略性的革新，使传统的机械设计办法和设计概念发作着反动性的变化。鼎力开展新一代机电一体化产品，不只是改造传统机械设备的请求，而且是推进机械产品更新换代和开拓新范畴、开展与复兴机械工业的殊途同归。 【参考文献】： 1、 李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003. 2、 芮延年.机电一体化系统设计[M].北京机械工业出版社,2004. 3、 王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制综述[J].根底自动化,2006(6). 4、 章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的开展与应用[J].农机化研讨,2006(7). 5、梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的开展及应用[J].科技资讯,2007(9).

柔性制造技术的现状与发展趋势 摘要:随着社会的发展与科技水平的提高，传统的制造技术已经不能满足人们日益增长的生活需求，许多人对产品的样式和功能都有了更高层次追求。在计算机技术、微电子技术、机械制造自动化技术与通信技术日趋成熟的今天，柔性制造技术已经在国内外得到了广泛的认可并有着良好的发展趋势。 关键词:柔性 制造 发展 引言：近年来，柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络，有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。 一、基本概念 1、柔性：所谓“柔性”，即灵活性，是一个柔性制造设备或系统应付各种可能变化或新情况的“应变”能力，可以表述为两个方面：第一个方面是系统适应外部环境变化的能力，可以用系统能够满足新产品要求的程度来衡量；第二个方面是系统适应内部变化的能力，可以用在有干扰(如机器出现故障)情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量，主要表现在:①生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换。②对加工产品的批量可根据需要迅速调整。③对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产。④可迅速而有效地综合应用新技术。⑤对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小的生产需求，战时能迅速扩大生产能力，而且产品质优价廉。 柔性主要包括：①机器柔性。当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。②工艺柔性。一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。③产品柔性。一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。④维护柔性。采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。⑤生产能力柔性。当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。⑥扩展柔性。当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。⑦运行柔性。利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。 2、柔性制造技术：柔性制造技术也称柔性集成制造技术，是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体，把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。 柔性制造技术的分类：柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和，按规模大小划分为以下6 种： （1）柔性制造模块（FMM），(FMM)是一台扩展了许多自动化功能（如托盘交换器、托盘库或料库、刀库、上下料机械手等）的数控加工设备。 （2） 柔性制造系统（FMS）：关于柔性制造系统的定义很多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件”。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。”简单地说，FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。FMS 包含2 台以上具有自动刀具交换和自动工件托盘交换装置的数控机床，以加工中心为核心设备，配有自动物料传递和管理系统，如有轨运输小车或自动导引运输小车，并在中央计算机统一控制和管理下，动态地平衡资源地有效利用，具有生产调度和对加工过程的实时监控能力，可动态地实现多种零件族的自动加工。目前，反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS，日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目，属于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。 （3） 柔性制造单元（FMC）:FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS 向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它由1～2 台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性，现已进入普及应用阶段。 （4） 柔性制造线（FML）:FML是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS) 为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，现已进入实用化阶段。 （5） 柔性制造工厂（FMF）：FMF是将多条FMS 连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统（CIMS）投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF 将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统（IMS）为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。 （6）柔性装配系统(FAS)：由控制计算机、若干工业机器人、专用装配机及自动传送线和线间运载装置(包括AGV、滚道式传送器)组成。用于印刷电路板插装电子器件或各种电动机、机械部件等的自动装配。 二、柔性制造系统的优点 1、设备利用率高。2、在制品减少80% 左右。3、生产能力相对别的生产技术来说更为稳定。4、产品质量高。5、运行灵活。6、在生产产品的过程中，机器的应变能力比较强。7、经济效果显著。柔性制造技术是一种技术复杂、高度自动化的技术，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。柔性制造技术中的工件输送系统与其他制造技术中的工件输送系统有很大区别，它不是按固定节拍将工件从某一工位输送到下一工位，而是既不按固定节拍又不按固定顺序输送工件，甚至有时是将几种工件混杂在一起输送。在这种系统中一般都设置储料库，以调节各个工位上所需加工时间的差异。 三、柔性制造所采用的关键技术 1、计算机辅助设计。未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。 2、模糊控制技术。模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起