機(jī)電控制技術(shù)發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀課件

機(jī)電控制技術(shù)發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀1機(jī)電控制技術(shù)發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀1機(jī)電控制技術(shù)機(jī)電系統(tǒng)工程實(shí)質(zhì)上是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)電子器件和機(jī)械裝置進(jìn)行有機(jī)的組合與統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的整體優(yōu)化。

機(jī)電工程技術(shù)已不是機(jī)械與電子技術(shù)的簡單疊加，而是機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)、信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來而形成的一種新的高層次的綜合系統(tǒng)。2機(jī)電控制技術(shù)2機(jī)電控制技術(shù)的內(nèi)容

機(jī)電控制技術(shù)主要解決機(jī)電系統(tǒng)的控制問題，研究機(jī)電系統(tǒng)工程中控制部分的工程實(shí)現(xiàn)方法3機(jī)電控制技術(shù)的內(nèi)容

機(jī)電控制技術(shù)主要解決機(jī)電系統(tǒng)的控制問題，機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)工程及其相應(yīng)的理論、技術(shù)愈來愈呈現(xiàn)出兩個(gè)顯著的特性：

一、系統(tǒng)科學(xué)性即涉及系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程的方法越來越多；

二、學(xué)科綜合性或技術(shù)集成性即機(jī)電系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化技術(shù)絕非單一學(xué)科知識(shí)所能夠支撐，而是依賴于多門學(xué)科知識(shí)的有機(jī)結(jié)合。

機(jī)電控制的發(fā)展經(jīng)歷了：

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電控制技術(shù)將向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化方向發(fā)展。典型的系統(tǒng)如數(shù)控加工中心、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、物料自動(dòng)傳輸與識(shí)別系統(tǒng)等，以及以這些系統(tǒng)為基礎(chǔ)而組成的更大更復(fù)雜的系統(tǒng)如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等現(xiàn)代制造系統(tǒng)。4機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)工程及數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床

用途

本機(jī)床屬三座標(biāo)數(shù)控銑床，選配適用可靠數(shù)控系統(tǒng)，能完成銑、鏜、鉆等切削運(yùn)動(dòng)，可在沒有模具的情況下完成凸輪、樣板、模具等形狀復(fù)雜零件的加工。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、主軸采用無級(jí)調(diào)速。

2、進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3、滑動(dòng)面優(yōu)質(zhì)貼塑與淬硬磨削導(dǎo)軌配合，具有良好耐磨性及伺服性。

4、配有主軸快換螺母換刀裝置。

5、根據(jù)需要可加配第四軸。

5數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床

用途

本機(jī)床屬三座標(biāo)數(shù)控銑駐極體傳聲器自動(dòng)化組裝系統(tǒng)PP-R管材生產(chǎn)線6駐極體傳聲器自動(dòng)化組裝系統(tǒng)PP-R管材生產(chǎn)線6智能化控制技術(shù)(IC)由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。7智能化控制技術(shù)(IC)7分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。8分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)8開放式控制系統(tǒng)(OCS)開放控制系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。9開放式控制系統(tǒng)(OCS)9計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。10計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)10現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦieｄBusTechnology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。11現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)11交流傳動(dòng)技術(shù)傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。12交流傳動(dòng)技術(shù)12國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計(jì)劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然目前國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國家相比仍有一定差距[6]，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。

13國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀13

（1）數(shù)控技術(shù)方面。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在“九五”末期,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50%,配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10%。縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān),總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進(jìn)給裝置5000多套的生產(chǎn)能力。近十年來,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級(jí)加工中心則從3～5μm,提高到1～1.5μm,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)[7]。14

（1）數(shù)控技術(shù)方面。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在（2）工業(yè)機(jī)器人方面。我國1986年將機(jī)器人的研究開發(fā)列入國家科技計(jì)劃,現(xiàn)已掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件,并進(jìn)入實(shí)用化階段，開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機(jī)器人。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線（工作站）與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)?，F(xiàn)在，我國從事機(jī)器人研發(fā)的單位有200多家，專門從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場上總共擁有近萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，其中完全國產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人（行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右。15（2）工業(yè)機(jī)器人方面。我國1986年將機(jī)器人的研究開發(fā)列入國（3）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面。我國經(jīng)過多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備,CIMS已經(jīng)有了較快發(fā)展。目前,已在清華大學(xué)建成國家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究單位建立了7個(gè)CIMS單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和8個(gè)CIMS培訓(xùn)中心[9]。2000年,全國已有20多個(gè)省市、10多個(gè)行業(yè)、200多家不同規(guī)模和類型的企業(yè)通過實(shí)施CIMS應(yīng)用示范工程,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前,CIMS的進(jìn)一步試點(diǎn)推廣應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、紡織、冶金、石油化工等諸多領(lǐng)域,正得到各行各業(yè)越來越多的關(guān)注和投入。16（3）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)方面。我國經(jīng)過多年的理論和技術(shù)準(zhǔn)備,機(jī)器人錄像17機(jī)器人錄像17機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)室18機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)室18數(shù)控編程19數(shù)控編程19機(jī)電一體化的應(yīng)用前景和新認(rèn)識(shí)上述機(jī)電一體化發(fā)展趨勢表明,機(jī)電一體的應(yīng)用前景十分廣泛。研究機(jī)電一體化,可望在以下方面取得成果。(1)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的智能化、自動(dòng)化和快速化,提高產(chǎn)品開發(fā)能力。(2)開展機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使機(jī)械設(shè)備具有更高的柔性。20機(jī)電一體化的應(yīng)用前景和新認(rèn)識(shí)20(3)設(shè)計(jì)和研制各種性能優(yōu)良、穩(wěn)定高效的機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備,實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和各種作業(yè)的柔性化和自動(dòng)化。(4)創(chuàng)造適合各種特殊場合及工作條件的機(jī)電一體化設(shè)備。機(jī)電一體化的發(fā)展,使人們對(duì)于機(jī)械工業(yè)有了新的認(rèn)識(shí),認(rèn)為機(jī)電一體化設(shè)備和傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備有幾點(diǎn)明顯區(qū)別:由于增加了信息處理和控制的計(jì)算機(jī),機(jī)電集成和融合成了新一代機(jī)器的重要標(biāo)志;在整體上使機(jī)器更具有系統(tǒng)性、柔性、日趨智能化;在技術(shù)上是融合多種技術(shù)為一體的一門新興交叉學(xué)科。21(3)設(shè)計(jì)和研制各種性能優(yōu)良、穩(wěn)定高效的機(jī)器21結(jié)語機(jī)電一體化已經(jīng)從單純研究機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)等發(fā)展成為一門有機(jī)融合各項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)整體。機(jī)電一體化是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科,必將有力促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā),在高科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起重要作用。22結(jié)語22機(jī)電控制技術(shù)發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀23機(jī)電控制技術(shù)發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀1機(jī)電控制技術(shù)機(jī)電系統(tǒng)工程實(shí)質(zhì)上是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)電子器件和機(jī)械裝置進(jìn)行有機(jī)的組合與統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的整體優(yōu)化。

機(jī)電工程技術(shù)已不是機(jī)械與電子技術(shù)的簡單疊加，而是機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)、信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來而形成的一種新的高層次的綜合系統(tǒng)。24機(jī)電控制技術(shù)2機(jī)電控制技術(shù)的內(nèi)容

機(jī)電控制技術(shù)主要解決機(jī)電系統(tǒng)的控制問題，研究機(jī)電系統(tǒng)工程中控制部分的工程實(shí)現(xiàn)方法25機(jī)電控制技術(shù)的內(nèi)容

機(jī)電控制技術(shù)主要解決機(jī)電系統(tǒng)的控制問題，機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)工程及其相應(yīng)的理論、技術(shù)愈來愈呈現(xiàn)出兩個(gè)顯著的特性：

一、系統(tǒng)科學(xué)性即涉及系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程的方法越來越多；

二、學(xué)科綜合性或技術(shù)集成性即機(jī)電系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化技術(shù)絕非單一學(xué)科知識(shí)所能夠支撐，而是依賴于多門學(xué)科知識(shí)的有機(jī)結(jié)合。

機(jī)電控制的發(fā)展經(jīng)歷了：

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電控制技術(shù)將向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化方向發(fā)展。典型的系統(tǒng)如數(shù)控加工中心、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、物料自動(dòng)傳輸與識(shí)別系統(tǒng)等，以及以這些系統(tǒng)為基礎(chǔ)而組成的更大更復(fù)雜的系統(tǒng)如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等現(xiàn)代制造系統(tǒng)。26機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)工程及數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床

用途

本機(jī)床屬三座標(biāo)數(shù)控銑床，選配適用可靠數(shù)控系統(tǒng)，能完成銑、鏜、鉆等切削運(yùn)動(dòng)，可在沒有模具的情況下完成凸輪、樣板、模具等形狀復(fù)雜零件的加工。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、主軸采用無級(jí)調(diào)速。

2、進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3、滑動(dòng)面優(yōu)質(zhì)貼塑與淬硬磨削導(dǎo)軌配合，具有良好耐磨性及伺服性。

4、配有主軸快換螺母換刀裝置。

5、根據(jù)需要可加配第四軸。

27數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床

用途

本機(jī)床屬三座標(biāo)數(shù)控銑駐極體傳聲器自動(dòng)化組裝系統(tǒng)PP-R管材生產(chǎn)線28駐極體傳聲器自動(dòng)化組裝系統(tǒng)PP-R管材生產(chǎn)線6智能化控制技術(shù)(IC)由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。29智能化控制技術(shù)(IC)7分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。30分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)8開放式控制系統(tǒng)(OCS)開放控制系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。31開放式控制系統(tǒng)(OCS)9計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。32計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)10現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦieｄBusTechnology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號(hào)連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。33現(xiàn)場總線技術(shù)(ＦBT)11交流傳動(dòng)技術(shù)傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。34交流傳動(dòng)技術(shù)12國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將其列為“863計(jì)劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然目前國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐美等先進(jìn)國家相比仍有一定差距[6]，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機(jī)電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，并取得了一定的成績。

35國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀13

（1）數(shù)控技術(shù)方面。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在“九五”末期,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50%,配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10%?？v觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān),總體來看取得了很好成績。目前,已具有年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)3000多套、主軸與進(jìn)給裝置5000多套的生產(chǎn)能力。近十年來,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級(jí)加工中心則從3～5μm,提高到1～1.5μm,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)[7]。36

（1）數(shù)控技術(shù)方面。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，在（2）工業(yè)機(jī)器人方面。我國1986年將機(jī)器人的研究開發(fā)列入國家科技計(jì)劃,現(xiàn)已掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和軟件編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人的關(guān)鍵元器件,并進(jìn)入實(shí)用化階段，開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓及能前后行走、爬墻、水下作業(yè)的多種機(jī)器人。目前，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化制造技術(shù)，解決了工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線（工作站）與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)。現(xiàn)在，我國從事機(jī)器人研發(fā)的單位有200多家，專門從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)有50家以上，中國市場上總共擁有近萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，其中完全國產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人（行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右。37（2）工業(yè)機(jī)器人方面。我國1986年將機(jī)器人的研究開發(fā)列入國（3