智能化數(shù)控系統(tǒng)范文

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隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。

2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1性能發(fā)展方向

(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。

(4)實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。

2.2功能發(fā)展方向

(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。

(2)科學(xué)計算可視化科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>

(4)內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇藴蔖LC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。

2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

(2)模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

(3)網(wǎng)絡(luò)化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

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關(guān)鍵詞 智能控制技術(shù) 機電一體化 應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

智能控制指的是不需要人來進行操作和控制，只需要利用智能機器設(shè)備就可以促使自動化控制得以實現(xiàn)。上個世紀以來，世界上就開始在研究自動化控制，經(jīng)過近些年的發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于諸多的領(lǐng)域內(nèi)。機電一體化是在工業(yè)化水平不斷提高的過程中發(fā)展起來的，將其有機結(jié)合到智能控制技術(shù)，可以促使系統(tǒng)運行效率得到有效提高。

1智能控制系統(tǒng)類別形式

從實質(zhì)上來講，智能控制包括了諸多控制技術(shù)，只有不同的智能控制系統(tǒng)互相合作，構(gòu)建專門的控制系統(tǒng)，才可以順利運行智能控制。具體來講，目前的智能控制系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容：

（1）分級控制系統(tǒng)：只有依靠自適應(yīng)控制，并且借助于自組織控制，才可以有效實現(xiàn)分級控制系統(tǒng)的正常運行；通常情況下，包括三個組成部分，分別是組織級、協(xié)調(diào)級以及執(zhí)行級，它們互相協(xié)調(diào)和配合。

（2）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)：指通過辨別、認知和調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來對信號進行循環(huán)輸入，處理數(shù)據(jù)來促使系統(tǒng)更好的運行。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)在自動控制方面，主要是利用非預(yù)知信息來實現(xiàn)的。

（3）專家控制系統(tǒng)：指在計算機系統(tǒng)中融入人的經(jīng)驗、知識和技能等，結(jié)合設(shè)定的一些程序指令，來進行正確的操作。為了保證智能系統(tǒng)的正常運行，需要將諸多理論知識應(yīng)用起來，那么就可以更高質(zhì)量的處理相關(guān)問題。

（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：通過大量的調(diào)查研究表明，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是人們運用最多的智能控制技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有機結(jié)合了神經(jīng)細胞以及人工神經(jīng)元等，在本系統(tǒng)中，主要的功能除了智能控制之外，還具有模仿真人的功能。

2機床運行中運用到的智能控制技術(shù)

（1）在提高精度方面：在數(shù)控機床的運行中，要充分考慮產(chǎn)品的質(zhì)量；那么要想衡量機電一體化制造技術(shù)，非常重要的一個指標就是精度。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，因為沒有將智能技術(shù)運用于傳統(tǒng)的數(shù)控機床中，那么就沒有足夠的精度，這樣加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保證。而應(yīng)用智能控制技術(shù)，因為具備高速CPU芯片以及多CPU控制系統(tǒng)等，機床精度就可以得到有效的提高。

（2）在效能優(yōu)化方面：具體來講，通常將模塊化設(shè)計的方式應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計過程中，它有著十分廣泛的功能涉及面，裁剪性能也比較的優(yōu)越，可以適應(yīng)于諸多類型的機電一體化生產(chǎn)。另外，如果是要控制群控系統(tǒng)的效果，就可以結(jié)合相關(guān)的操作流程來應(yīng)用于相同的群控系統(tǒng)中，以此來更好的進行系統(tǒng)調(diào)整。

（3）在改進加工方面：通過大量的實踐研究表明，在機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)，操作加工可以得到有效改進，不僅加工時間可以得到有效地縮減，操作流程也可以得到較大的優(yōu)化。同時，復(fù)合加工效果也可以有效實現(xiàn)，從而促使數(shù)控機床的多軸多控制需求得到滿足。在具體的操作過程中，人工操作可以得到大幅度縮減，可以一次性加工操作多道工藝。

（4）在程序控制方面：在系統(tǒng)運行中，非常重要的一個方面就是操作程序，為了促使產(chǎn)品加工質(zhì)量符合相關(guān)需求，需要在程序編制過程中，充分結(jié)合加工產(chǎn)品的尺寸和精度來進行。如果是普通車床，那么就需要人工來控制操作流程，這樣就對操作工人提出了很高的要求。但是在數(shù)控車床中，加工只需要結(jié)合編制的程序即可，有效的實現(xiàn)了智能化。

3設(shè)備裝置的智能器件

將智能控制技術(shù)應(yīng)用到機電一體化系統(tǒng)中，系統(tǒng)的自動控制可以得以實現(xiàn)，還可以有效調(diào)整系統(tǒng)的控制方式。在機電一體化中，非常典型的就是數(shù)控機床，那么智能控制的具體作用就可以通過其在元器件的控制中體現(xiàn)出來。

（1）在顯示裝置方面：在數(shù)控機床中，基本裝置就是平面顯示器，通過將程序指令等內(nèi)容顯示出來，操作人員就是對機床的具體運行情況進行充分的了解和掌握。在不斷革新機床技術(shù)的時候，智能器件種類也日趨豐富，如FPD平板顯示技術(shù)，就可以促使智能操作有效實現(xiàn)。

（2）在硬件裝置方面：通過硬件模塊，可以促使數(shù)控機床達到相關(guān)的標準。將智能技術(shù)應(yīng)用到智能器件中，可以提高模塊結(jié)構(gòu)的性能，比如存儲器、CPU等，在具體的操作過程中，可以結(jié)合需求來相應(yīng)的刪減或者增加模塊形式，豐富模塊的性能。

4結(jié)語

通過上文的敘述分析我們可以得知，在機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢，不僅加工效率可以得到有效的提高，產(chǎn)品質(zhì)量也可以得到保證；經(jīng)過近些年的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)逐漸被智能控制技術(shù)所取代。并且隨著時代的發(fā)展，智能控制技術(shù)將會獲得更快的發(fā)展，將會更加廣泛地應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)中。

參考文獻

[1] 董勇，謝士敏.機電一體化系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用體會[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，2（10）.

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關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；自動化；節(jié)能；控制技術(shù)

我國的供熱方式主要是城市集中供熱和區(qū)域鍋爐房供熱，在熱力供熱發(fā)展的進程中伴隨著技術(shù)進步。如過去因存在運行管理水平低和缺少有效的調(diào)控裝置而造成熱用戶冷熱不均，曾采用加大系統(tǒng)循環(huán)流量和提高供水溫度的辦法試圖加以解決，實際形成了“大流量、小溫差”的不合理運行，不僅不能從根本上解決問題，反而浪費了能源。現(xiàn)在普遍的問題仍是因過熱造成能源浪費，這是因為熱力供熱企業(yè)一般供到熱力站，而二次網(wǎng)和熱用戶終端是由單位自管，因此解決起來難度較大[1]。

1 供熱系統(tǒng)能耗的組成

1.1熱源部分

熱源能耗主要由兩部分組成：熱源消耗和輸配電耗，運行節(jié)能的目標就是要節(jié)約這兩部分的消耗。1）熱源消耗主要用于燃燒燃料（煤或天然氣），提高燃燒效率、增加熱量回收可以節(jié)能。2）電耗主要是用于循環(huán)水泵及鍋爐房鼓風(fēng)機、引風(fēng)機，其中以水泵耗電為主。如果系統(tǒng)處于大流量、小溫差的運行狀態(tài)下，其水泵電耗勢必大量增加并且浪費；如果系統(tǒng)阻力分配存在不合理，能量也會白白浪費在克服阻力上；如果系統(tǒng)阻力或流量因為末端調(diào)節(jié)而發(fā)生變化，水泵不能相應(yīng)地調(diào)節(jié)揚程或流量來改變出力，也會浪費能量。新標準規(guī)定，耗電輸熱比EHR值（設(shè)計條件下輸送單位熱量的耗電量）應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)[2]。

1.2建筑物部分

建筑耗熱量指標Qw是單位建筑面積在整個采暖季的平均能耗指標，與建筑熱負荷的大小直接相關(guān)。建筑熱負荷不是一個常量.其大小由以下幾個方面決定。

1）室外溫度變化。在采暖季里.隨著室外溫度的不斷變化，建筑熱負荷也不斷地發(fā)生變化，建筑熱負荷隨著室外溫度的升高而降低，隨著室外溫度的降低而增加。

2）室內(nèi)需求溫度變化。通常的室內(nèi)設(shè)計溫度是18℃，保證最低溫度是16℃，樓道、電梯和地下室等允許溫度較低，旅館和高檔建筑要求室溫較高；有些地區(qū)在夜間降低供暖出力，來降低室內(nèi)溫度常能；在房間長時間無人時，應(yīng)允許將室溫降低。實現(xiàn)經(jīng)濟運行，節(jié)約能量，只要保證不將水管冰凍即可。

3）建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫。門窗密閉性等傳熱特性。4）自由熱的補充。陽光入射、人體活動、炊事、電器等熱量稱為采暖自由熱，這部分熱量由于不確定性而沒有在設(shè)計運行中予以充分考慮[3]。

2供熱系統(tǒng)的自動化節(jié)能控制技術(shù)

集中供暖系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)、熱用戶3個主要部分，其中熱網(wǎng)是熱量（流量）分配控制的中樞環(huán)節(jié)，對這個系統(tǒng)的節(jié)能高效運行起到了關(guān)鍵性的作用。但是，由于流量控制手段和設(shè)備不到位，熱網(wǎng)普遍存在由于水力失調(diào)導(dǎo)致的冷熱不均現(xiàn)象。一方面前端用戶室溫過高導(dǎo)致開窗散熱。造成大量浪費。另一方面末端用戶得不到所需要的流量，室溫過低，導(dǎo)致用戶投訴增加甚至拒交供暖費。供熱單位為了提高末端用戶的室溫，只能加大流量（供熱量），不僅大幅增加了水泵電耗。同時，由于調(diào)控不力，無法根據(jù)氣候變化和用戶需求適時改變流量（供熱量），再次增加了能源的浪費。當前供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)存在的主要問題具體如下。

1）熱媒溫度控制問題

在運行過程中，特別是鍋爐供熱采用質(zhì)調(diào)節(jié)時，網(wǎng)路供回水溫度決定于鍋爐燃燒狀態(tài)和室外氣象條件。一般來說，鍋爐運行過程中瞬時供熱量經(jīng)常變化，管網(wǎng)供水溫度也隨之改變；即使鍋爐運行狀態(tài)調(diào)節(jié)得較好，燃料供應(yīng)量和風(fēng)量不變，但由于室外溫度變化的影響，要求網(wǎng)路供、回水溫度變化來適應(yīng)建筑熱負荷變化，供水溫度仍需不斷變化，所以供熱量只能大致在一個范圍[4]。

2）“間歇”運行的熱量控制問題

大部分供暖系統(tǒng)由于鍋爐設(shè)備容量大，用戶負荷小，運行過程中常常“間歇”運行，有的系統(tǒng)按3班制運行，每天停火若干次，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)供回水溫度總在不斷變化。所以，按間歇調(diào)節(jié)方式來控制鍋爐運行時間和供水溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)熱用戶時冷時熱、冷熱不均，鍋爐起火和壓火過程中供熱量無法估計，造成不必要的浪費。

3）循環(huán)水量調(diào)控問題

盡管人們普遍認為分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟合理，即室外氣溫較低時運行大泵或多臺泵，室外氣溫較高時運行小泵或減少泵臺數(shù)，但由于多數(shù)管網(wǎng)失調(diào)比較嚴重，如果管網(wǎng)實際流量按設(shè)計流量運行，則會出現(xiàn)嚴重的熱力失調(diào)，導(dǎo)致實際上的大流量小溫差運行[5]。

上述不同供熱調(diào)節(jié)方式的目的是通過控制網(wǎng)路供、回水溫度、流量、運行時間來調(diào)節(jié)供熱量，以適應(yīng)熱用戶負荷的變化，其條件是系統(tǒng)必須連續(xù)、穩(wěn)定運行，且設(shè)計負荷、循環(huán)水量應(yīng)與實際值一致，而系統(tǒng)實際運行過程與現(xiàn)狀卻難以實現(xiàn)。針對上述問題，采用熱量調(diào)節(jié)法來實現(xiàn)供熱負荷的調(diào)節(jié)，通過在系統(tǒng)中安裝流量計、供回水溫度計和熱量監(jiān)測儀，在運行過程中根據(jù)室外氣象條件，可以給定每天的供熱負荷、累計供熱量和系統(tǒng)運行時間，實現(xiàn)按需調(diào)節(jié)[6]。

3 結(jié)論

綜上，自動控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了集中供熱系統(tǒng)的各個組成部分。例如：熱源的自動運行，熱網(wǎng)、熱力站與中繼泵站的監(jiān)控及供熱系統(tǒng)末端用戶的監(jiān)控等等。越來越多的從事集中供熱領(lǐng)域的工作人員認識到：不了解用戶的“冷暖”，就不能對供熱系統(tǒng)的運行參數(shù)進行合理準確的預(yù)判與確定，從而不能根據(jù)用戶的需求提供經(jīng)濟合理的運行參數(shù)，勢必造成系統(tǒng)的耗能、耗電、耗水的增加。若沒有自控設(shè)備的幫助，就無法掌握系統(tǒng)的水力失調(diào)、熱力失調(diào)的工作狀態(tài)，也談不上對其的消除與及時調(diào)整。

參考文獻：

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篇4

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)；調(diào)控；一體化；智能；監(jiān)控；技術(shù)

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）45-0242-01

引言

調(diào)控一體化主要是指將電網(wǎng)調(diào)度同設(shè)備運行監(jiān)控兩個相對獨立的工種進行綜合，進而使電網(wǎng)調(diào)度與設(shè)備監(jiān)控工作能夠在同一場所內(nèi)進行相關(guān)工作。通過調(diào)控一體化的建設(shè)不僅能夠在很大程度上所見工作程序，更能夠提升電網(wǎng)的運行管理效率，有效提升電網(wǎng)調(diào)度以及設(shè)備監(jiān)控的工作效率與質(zhì)量，當存在故障的時候能夠予以及時的解決，保障我國的用電穩(wěn)定性。

一.電力調(diào)控一體化的主要內(nèi)容

通常情況下，電力調(diào)控一體化主要就是指將電力調(diào)控與監(jiān)控進行合二為一，借助于先進的科學(xué)技術(shù)來達到智能化以及自動化的工作目的。從性質(zhì)上來說，這種手段屬于一種變電站無人值班，運維操作站少人值班以及監(jiān)控中心二十四小時值班的工作模式。一般來說，調(diào)控一體化的工作劃分主要分為兩部分，其一是調(diào)控，在專門人員的負責(zé)下進行相關(guān)工作，主要針對于設(shè)備監(jiān)控以及遙控操作等相關(guān)工作的進行。其二就是運維，在專門工作人員的操作下對設(shè)備巡視工作以及檢查工作和作業(yè)應(yīng)急處置等相關(guān)工作予以履行。電力調(diào)控一體化屬于智能電網(wǎng)的試點項目，從某種程度上來說是對電力體系的監(jiān)控和調(diào)控，對于電力調(diào)控一體化的建設(shè)以及電力調(diào)控智能化和信息化建設(shè)來說具有重要的現(xiàn)實意義，還能夠在很大程度上實現(xiàn)對電網(wǎng)監(jiān)控與維護的管理體系。在過去的很長一段時間內(nèi)，我國的電網(wǎng)調(diào)度中心主要負責(zé)進行電網(wǎng)調(diào)度以及監(jiān)控和運行維護等相關(guān)工作，工作的內(nèi)容比較繁雜，缺少一定的系統(tǒng)性。并且在責(zé)任的劃分上缺少明確性，這種現(xiàn)象嚴重影響到了工作人員的工作效率和工作熱情，對于我國電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展來說具有重要消極作用。伴隨著我國電網(wǎng)事業(yè)的不斷改革和創(chuàng)新，電網(wǎng)事業(yè)取得了巨大的進步和發(fā)展，對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也進行了重新的調(diào)整，這使得相關(guān)工作的難度得到了一定程度上的增加，在這樣的條件下企業(yè)要想提升自身的服務(wù)質(zhì)量，切實滿足人們對于電力的需求就應(yīng)當加快調(diào)控一體化的建設(shè)力度，更加注重對工作任務(wù)的區(qū)分。事實上，電網(wǎng)調(diào)度中心所承擔(dān)的工作任務(wù)與傳統(tǒng)的管理模式之間其實并沒有存在較大差異，只不過是同時運行維護站點，對調(diào)度指令的分解和執(zhí)行予以負責(zé)，將工作任務(wù)予以明確細分，確保調(diào)度中心的管理能夠?qū)崿F(xiàn)集中化、智能化，對各類資源予以有效地利用，最大限度上提升電網(wǎng)工作效率，減輕人員的工作壓力與負擔(dān)，推進社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。從特點上來看，電力調(diào)控一體化主要具有如下幾個特點：首先，電力調(diào)控一體化能夠為地區(qū)智能電網(wǎng)的發(fā)展提供一定借鑒和參考，作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其是根據(jù)設(shè)計水平年標準進行制定的，各項指標都能夠達到國家的相關(guān)標準和規(guī)范，在位智能電網(wǎng)發(fā)展提供參考的同時也為電網(wǎng)發(fā)的持續(xù)發(fā)展提供了一定空間。其二，電力調(diào)控一體化在安全性能上具有較高水準，在很大程度上實現(xiàn)了科學(xué)設(shè)計以及智能化和信息化等要求，能夠在很大程度上保障數(shù)據(jù)的傳輸安全，能夠集調(diào)度、集控以及計量和配電等為一體，最大限度上提升電網(wǎng)的工作效率。

二.智能監(jiān)控技術(shù)體系構(gòu)建過程中所面的問題

在社會科學(xué)技術(shù)大發(fā)展的背景下，當前很多城市的配電網(wǎng)都處在了從架空線向電纜轉(zhuǎn)變的時期，逐漸完成配網(wǎng)線路電纜化。在這種環(huán)境下，電網(wǎng)管理將會涉及到架空線、電纜以及開關(guān)站等各個部門，這在很大程度上加大了電網(wǎng)管理的難度，對于智能監(jiān)控技術(shù)體系的構(gòu)建來說也起到了重要的阻礙作用。為了能夠切實強化職能監(jiān)控技術(shù)體系的構(gòu)建，解決電力調(diào)度中所存在的問題我們應(yīng)當對舊的管理制度進行完善和發(fā)展，對電力調(diào)度一體化以及上層建筑的管理機制和工作流程等相關(guān)手段進行有效整合，促使電網(wǎng)管理實現(xiàn)集約化和效率化。另一方面，就我國現(xiàn)實情況來看，在許多城市的配網(wǎng)維護部門都存在分散的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在一定程度上影響到了相關(guān)數(shù)據(jù)的保存，極易造成數(shù)據(jù)資料管理混亂的局面。此外，由于我國電力事業(yè)長期受到人力調(diào)控模式的影響，這種分散式的管理體系對于智能化管理模式來說在無形之中加大了難度，造成電力系統(tǒng)中普遍存在盲目調(diào)控的問題。就我國目前的情況而言，在日常的調(diào)控操作中仍然有很大一部分工作依賴于過去的經(jīng)驗和傳統(tǒng)方式來進行當前的管理，這并不符合電網(wǎng)智能化、信息化要求。這也直接導(dǎo)致電網(wǎng)智能化的持續(xù)發(fā)展很難得到實現(xiàn)，并且在配網(wǎng)架空線路的開關(guān)變更和分網(wǎng)環(huán)境下很有可能因為現(xiàn)場情況而產(chǎn)生各種意外情況，這些問題很有可能超出了控制范圍，加大了調(diào)控難度。針對于當前電力系統(tǒng)調(diào)控一體化的智能監(jiān)控技術(shù)體系來說，要想做好構(gòu)建工作，使其作用和影響得以充分發(fā)揮就必須解決當前存在的各種問題。

三.關(guān)于電力系統(tǒng)調(diào)控一體化的智能監(jiān)控技術(shù)體系構(gòu)建

針對于智能監(jiān)控技術(shù)體系的構(gòu)建來說，要想使其能夠適應(yīng)于社會的發(fā)展需要就應(yīng)當對管理模式上的問題予以解決，強化電網(wǎng)管理模式，實行以GIS為基礎(chǔ)的調(diào)控體系。在智能監(jiān)控技術(shù)體系環(huán)境下，GIS平臺中的配網(wǎng)調(diào)控能夠在很大程度上沖破傳統(tǒng)管理模式的束縛和阻礙，連接上配網(wǎng)自動化的信息就能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控與調(diào)控的有效結(jié)合。與此同時，在進行技術(shù)管理與應(yīng)用的同時還應(yīng)當注重電力企業(yè)管理團隊的建設(shè)和發(fā)展，大多數(shù)情況下好的團隊都能夠更好的將工作人員的積極性調(diào)動起來，進而使個人的作用和價值得到最大限度的發(fā)揮。而針對于電力調(diào)控中盲目調(diào)控的現(xiàn)象來說，我們還應(yīng)當在自動化的設(shè)備商應(yīng)當先進的SCADA系統(tǒng)，更好的實現(xiàn)智能化調(diào)控。從一體化的角度上來分析，SCADA系統(tǒng)的技術(shù)升級就相當于電力調(diào)控的一體化，各系統(tǒng)和調(diào)控平臺數(shù)據(jù)還應(yīng)當以數(shù)據(jù)為中心，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。除了軟件方面的發(fā)展和完善外，還應(yīng)當注重設(shè)備的維護，對遠動、一次設(shè)備以及變電站安防等多種系統(tǒng)進行更新和改造，保證電力系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)信息能夠得到及時的傳輸。

結(jié)束語：伴隨電力行業(yè)的繁榮發(fā)展，相關(guān)技術(shù)手段也得到了更多的應(yīng)用，當前我國大多數(shù)地區(qū)都已經(jīng)基本實現(xiàn)了電力自動化。而電力調(diào)控一體化正是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要項目之一，雖然其目前的發(fā)展尚不成熟，但是我們應(yīng)當及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，借助于科學(xué)技術(shù)來予以解決，促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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篇5

關(guān)鍵詞 攝像頭；智能車；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2012）33-0054-03

1 智能車與智能車導(dǎo)航系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對高質(zhì)量生活的不斷追求，眾多與人們生活密切相關(guān)的智能化控制設(shè)備應(yīng)運而生。智能汽車是近幾年來交通領(lǐng)域研究的一個熱點。人們希望將計算機、傳感器、信息通信、人工智能及自動控制等技術(shù)應(yīng)用于汽車制造之中，設(shè)計制造一種集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動駕駛等功能于一體的智能化汽車。為了促進此項研究的開展，世界著名的制造公司開始與高等院校合作，吸引具有探索與創(chuàng)新精神的大學(xué)生參與智能汽車模型的設(shè)計與制作，并舉行了一系列智能汽車設(shè)計競賽。

2007年11月，美國第三屆智能汽車大賽在加州維克托維爾舉行。參賽汽車根據(jù)車頂上可旋轉(zhuǎn)的激光器和車兩邊可轉(zhuǎn)動的攝像機檢測路況信息，利用衛(wèi)星導(dǎo)航為汽車定位，用人工智能系統(tǒng)判斷出汽車的位置和去向，用自動化控制系統(tǒng)控制車輛運行的姿態(tài)。車輛在整個運行過程中絲毫不受人為的干涉。此次競賽最長行程達到100多千米。

2005年11月，飛思卡爾半導(dǎo)體公司與中國教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)指導(dǎo)分委員會簽署雙方長期合作協(xié)議書，協(xié)議書規(guī)定從2006年起，飛思卡爾將協(xié)辦“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車邀請賽。該競賽以汽車電子為背景，要求學(xué)生組成團隊，協(xié)同工作，在規(guī)范標準的硬軟件技術(shù)平臺上，設(shè)計制作出一臺以直流電為能源，以單片機為核心控制單元，以攝像頭、光電傳感器或電磁傳感器為道路監(jiān)測單元，能在規(guī)定賽道上快速行駛的智能小車。時至2012年，該項競賽已成功舉辦7屆。

智能車能否正常行駛，導(dǎo)航系統(tǒng)是關(guān)鍵，智能車導(dǎo)航系統(tǒng)由路況監(jiān)測系統(tǒng)、車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)、行駛路線預(yù)設(shè)系統(tǒng)等三大部分構(gòu)成。本文討論的是如何利用數(shù)字化攝像頭監(jiān)測車輛在行進中的路況信息，最終通過控制系統(tǒng)控制車輛在規(guī)定道路上行駛的方法。

2 數(shù)字化攝像頭OV7620

OV7620是一款高分辨率CMOS數(shù)字化圖像傳感器，內(nèi)置10位雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，輸出8位圖像數(shù)據(jù)；具有自動增益和自動白平衡控制，能進行亮度、對比度、飽和度、γ校正等多種調(diào)節(jié)功能，其視頻時序產(chǎn)生電路可產(chǎn)生行同步、場同步、混合視頻同步等多種同步信號，普遍被用于動態(tài)圖像采集系統(tǒng)。用OV7620芯片生產(chǎn)的數(shù)字化攝像頭具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、體積小等特點。

用OV7620制作的攝像頭典型接口如圖1所示。其中，第1、2端口為5 V電源供電端；第3、4端口為I2C通信端；第5端口為模擬視頻信號輸出端；第6端口為視頻信號行同步輸出端；第7、8端口為可選擇的視頻信號場同步輸出端；第9端口為圖像像素時鐘輸出端；第10端口為復(fù)位端；第11～18端口為數(shù)字視頻信號輸出端。

3 基于數(shù)字化攝像頭智能車控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

數(shù)字化攝像頭是智能車的“眼睛”，在智能車控制系統(tǒng)中主要用于道路路況探測。在智能車行進過程中，它源源不斷地將視野范圍內(nèi)的路況圖像信息傳送給智能車控制單元CCU，CCU對攝像頭傳遞來的路況圖像信息進行分析，計算出智能車在道路中具置數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)與系統(tǒng)所規(guī)定的智能車位置的標準數(shù)據(jù)進行比較，如果兩者數(shù)據(jù)存在差異，CCU就會輸出矯正數(shù)據(jù)給控制驅(qū)動電路，控制驅(qū)動電路對智能車當前行駛狀態(tài)進行修正，從而保證智能車沿著規(guī)定路徑行駛。智能車控制典型硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

4 基于數(shù)字化攝像頭智能車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4.1 智能車控制系統(tǒng)軟件設(shè)計需要考慮的兩個主要問題

問題1：如何規(guī)范智能車行駛的道路路面？

目前，等級公路的路面一般由砂石材料及瀝青混合鋪就，路面呈黑褐色，路基邊緣涂刷一定寬度的白色標記，這種路面與道路邊緣強烈的亮度反差可以讓駕駛員非常方便地辨別出自己車輛在道路中的位置。智能車依靠攝像頭獲取道路信息，對路面區(qū)域色彩或亮度反差要求更為苛刻。路面標記信息的污染和大面積殘缺，都會造成攝像頭拾取的道路信息不完整，從而影響智能車的正常行駛。所以，智能車運行的路面中心線、路面邊緣線必須與路面的其他部分保持顯著的色彩或亮度差異。

問題2：如何傳遞攝像頭拍攝的畫面信息。

OV7620是一款數(shù)字化攝像頭，它支持I2C串行數(shù)據(jù)傳輸，也支持8位并行數(shù)據(jù)傳輸；它既可以輸出彩色信號，也可輸出黑白信號。考慮到等級公路路面與路邊緣標記的色彩反差較大，所以在對攝像頭進行設(shè)置時，可讓攝像頭工作在黑白圖像輸出狀態(tài)。為提高信息傳遞的速率，可將攝像頭信號輸出方式設(shè)定為并行數(shù)據(jù)傳輸。如果需要動態(tài)監(jiān)視視頻圖像，可考慮使用串行數(shù)據(jù)通信。

4.2 智能車控制軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制算法

智能車控制軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)讀取與存儲部分、數(shù)據(jù)二值化部分、數(shù)據(jù)分析部分、數(shù)據(jù)比較部分、誤差計算部分和控制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換輸出部分等六部分組成，具體結(jié)構(gòu)見圖3。

智能車控制算法：系統(tǒng)在檢測到中央控制單元時鐘穩(wěn)定后，啟動攝像頭進入工作狀態(tài)，中央控制單元的數(shù)據(jù)捕捉模塊讀取攝像頭輸出的圖像信號并存儲；數(shù)據(jù)二值化部分對存儲器內(nèi)存儲的圖像數(shù)據(jù)進行分析，動態(tài)生成二值化閥值，并自動完成圖像數(shù)據(jù)二值化；數(shù)據(jù)分析部分對二值化后的數(shù)據(jù)分布情況進行統(tǒng)計與分析，在數(shù)據(jù)庫中標記出道路邊緣與道路中心的所在位置；數(shù)據(jù)比較和誤差計算部分根據(jù)數(shù)據(jù)庫中道路標記信息，計算出車輛目前在道路中所處的位置，如果車輛位置符合位置預(yù)設(shè)，則誤差輸出為零，車輛保持目前狀態(tài)繼續(xù)行駛，如果車輛位置偏離預(yù)設(shè)位置，則誤差輸出數(shù)據(jù)隨偏角大小而變化；控制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換部分會將誤差輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有一定功率的控制信號，改變車輛當前運行的狀態(tài)，直至車輛運行狀態(tài)符合預(yù)設(shè)要求。

5 結(jié)語

由OV7620芯片制作的數(shù)字化攝像頭，內(nèi)置10 Bit A/D轉(zhuǎn)換單元，具有8 Bit圖像數(shù)據(jù)輸出接口，極易與常用的汽車控制芯片組成結(jié)構(gòu)簡潔的車輛控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)與模擬攝像頭構(gòu)成的智能車控制系統(tǒng)相比，具有硬件結(jié)構(gòu)簡潔、軟件程序編寫容易的特點，是構(gòu)成智能車控制系統(tǒng)的首選。

參考文獻

篇6

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為我們國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

2.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

2.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢

盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

2.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。

目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

3.結(jié)束語

隨著人們對數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡要陳述當前的發(fā)展趨勢，另外數(shù)控技術(shù)的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。

【論文關(guān)鍵詞】：數(shù)控技術(shù);趨勢;智能

【論文摘要】：隨著計算機業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也發(fā)生了根本性的變革，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)，文章結(jié)合國內(nèi)外情況，分析了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞：建筑工程；設(shè)備；電氣自動化

前言

目前，生態(tài)環(huán)境惡化問題日益加劇，能源也逐漸呈現(xiàn)了短缺的形式，因此人們的環(huán)境保護意識也在不斷增強。而建筑行業(yè)作為能源消耗量的大戶，加快向生態(tài)化方向轉(zhuǎn)變已經(jīng)是勢在必行。因此，各大建筑企業(yè)紛紛將發(fā)展眼光集中于節(jié)能控制方面，主要是對建筑設(shè)備中電氣自動化系統(tǒng)進行了節(jié)能設(shè)計，逐漸取代了傳統(tǒng)人工管理模式，大大提高了設(shè)備的運行效率和質(zhì)量，通過采用先進的節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料，建設(shè)出了綠色節(jié)能的建筑住宅，促使建筑物的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的和諧發(fā)展。以下本文就重點對建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能控制進行了探析。

一、電氣自動化系統(tǒng)節(jié)能控制思路分析

（1）配電設(shè)計優(yōu)化

對于電氣自動化系統(tǒng)來說，電力的組成系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的一部分，更是保證建筑物電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要保障。因此，設(shè)計人員在對其配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，必須充分考慮到電力系統(tǒng)適用性的原則。確保電力系統(tǒng)在實際運行過程中，保持良好的使用性。其次，還要充分保障用電設(shè)備的負荷容量，這也是滿足于節(jié)能控制中可靠性的要求。只有這樣，才能保證在配電過車中，可以對所有的用電設(shè)備和電氣自動化系統(tǒng)進行有效的控制，避免安全隱患的發(fā)生。

（2）安全性

無論是對用電設(shè)備，還是其他生產(chǎn)設(shè)備來說，安全問題都是至關(guān)重要的。而電力系統(tǒng)本身就存在著一定的危險性。因此，加強做好建筑設(shè)備中電氣自動化系統(tǒng)的安全管理工作是十分關(guān)鍵的。那么，怎樣才能提高電氣自動化系統(tǒng)的安全性，促使建筑設(shè)備的可靠運行呢？需要具體做到以下幾點：首先，確保導(dǎo)線具有較強的絕緣性，并始終處于良好的運行狀態(tài)。其次，施工人員在對線路進行鋪設(shè)時，要將導(dǎo)線與導(dǎo)致之間的距離留置出來。另外，一定要將導(dǎo)線動態(tài)穩(wěn)定性、負荷能力等方面的參數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)，以此來保障整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，施工單位在進行電力系統(tǒng)防雷、接地系統(tǒng)施工時，應(yīng)該對施工質(zhì)量進行嚴格的監(jiān)管控制，以免存在質(zhì)量問題，影響系統(tǒng)運行效率。

（3）優(yōu)化電氣系統(tǒng)的運行效率

通常情況下，大部分設(shè)計人與阿基諾在對電氣自動化系統(tǒng)進行設(shè)計時，一般都會采用先的節(jié)能設(shè)備，這樣設(shè)計的主要目的是為了提高電力系統(tǒng)的運行效率。并且，通過利用相關(guān)有效的節(jié)能方法，降低線路的損耗程度，進一步實現(xiàn)節(jié)能目的。在當前配電設(shè)計中，部分設(shè)計人員都會切實根據(jù)工程實際需要，選擇出合適的設(shè)計系數(shù)。通過上文的詳細敘述，我們已經(jīng)了解到，只有遵循這些基本設(shè)計原則和方法，才能有效提高電力能源的利用率，從而達到理想的節(jié)能效果。

三、電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)

（1）水、地源熱泵系統(tǒng)

水源和地源熱泵技術(shù) 水源熱泵和地源熱泵技術(shù)是基于夏冬兩季地球不同的淺層水源和地面建筑物溫度的關(guān)系來進行的。當夏季地球的淺層水源低于地面建筑物溫度時，熱泵技術(shù)就會通過空氣和水的載劑形式，利用熱泵降低建筑物內(nèi)部的溫度；反之，當冬季地球的淺層水源高于地面建筑物溫度，熱泵技術(shù)就能升高建筑物內(nèi)部溫度，實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)功能。水源和地緣熱泵技術(shù)由用戶終端系統(tǒng)、水源中央空調(diào)主機和水源水系統(tǒng)三大主要部分組成，使用起來不僅節(jié)能環(huán)保、運行高效，而且適用的范圍面積非常廣闊，具有穩(wěn)定舒適的特征。該技術(shù)系統(tǒng)通過直接數(shù)字控制器來采集信號，判斷熱泵的使用狀態(tài)和用水情況，一旦用水量狀態(tài)偏大或是偏小，水源和地源熱泵系統(tǒng)都會隨時智能調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)的輸送水量達到總需求的標準。

（2）減少電路中的傳輸損耗

電能在傳輸過程中出現(xiàn)有功功率損耗是不可避免的，因為一般情況下，傳輸導(dǎo)線上有電阻，必然會引起有功功率損耗，雖然這一損耗不能完全消除，但是在實際的電氣設(shè)計中，為了節(jié)能減耗，可以采取一定措施，有效地減少這一線路上的損耗。

在電能傳輸過程中，線路上的電流是一定的，不能進行隨意改變，這時，若要有效地減少傳輸線路上的有功功率損耗，只能采取措施減少傳輸線路上的電阻，而根據(jù)傳輸導(dǎo)線的傳輸特性可知，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的截面積成反比關(guān)系，與導(dǎo)線長度及電導(dǎo)的關(guān)系成正比，因此，若要減少導(dǎo)線電阻，可以采取下列的措施來進行：

1、增大導(dǎo)線的橫截面積，在不影響電路中其它電氣特性的前提下，可以適當?shù)卦黾訉?dǎo)線的橫截面積，有效地減少導(dǎo)線電阻，從而減少電路上的損耗，起到節(jié)能作用；

2、適當減耗導(dǎo)線長度，需要在進行導(dǎo)線布線時，對布線的路徑進行合理選擇，盡量避免在布線時走彎路，這樣可以有效地減少導(dǎo)線電阻。

3、為了有效地減少來回線路上的損失，在選擇導(dǎo)線時，盡量選擇電導(dǎo)率較小的材質(zhì)作為電路的導(dǎo)線。

（3）合理選擇無功補償設(shè)備

僅從書面定義也可以知道，所謂的無功補償設(shè)備就是對無功功率進行補償?shù)碾娔茉O(shè)施，在整個電力系統(tǒng)中，無功補償設(shè)備都占據(jù)著重要的地位。它可以使變壓器的輸電消耗減少，進而達到功率提高的目的，這種電能設(shè)備在節(jié)能方面和保證供電質(zhì)量方面都發(fā)揮著非常積極的作用。在進行無規(guī)律補償設(shè)備的采購工作時，一般要把握好以下四個關(guān)鍵點：首先，要以參數(shù)為依據(jù)開展選擇工作；進行無功補償設(shè)備的選擇工作時，要考慮到設(shè)備的各項具體參數(shù)，例如電壓的最大負荷和最大容量等。其次，要以電網(wǎng)的實際運行狀況為依據(jù)進行選擇。選擇無功補償設(shè)備時不僅要考慮到具體的參數(shù)，在這個過程中還要以電網(wǎng)的實際運行狀況為主要依據(jù)，所以，要熟練掌握各個補償線路，并對負荷狀況有一個清晰的認知，若電網(wǎng)的負荷較大時則使用動態(tài)補償設(shè)備。再次，要使用與實際狀況最相符的投切方法。開展無功補償設(shè)備的選擇工作時，不應(yīng)再使用之前落后、傳統(tǒng)的投切方法，為使補償效果得到更好的提高，必須要選擇適用性最強、準確程度最高的投切方式。最后，各個電氣設(shè)備都最好采取就地安裝方法，采取這種工作方式是為了促進補償作用很好的發(fā)揮，避免產(chǎn)生電能的浪費。

（4）照明設(shè)備的節(jié)能設(shè)計

在電氣自動化節(jié)能設(shè)計工作中，照明設(shè)計也是一項十分重要的內(nèi)容，所以為了達到節(jié)能的目的，就應(yīng)在實際設(shè)計中切實做好以下幾點工作：一是在照明光源選擇過程中，為了達到照明節(jié)能效果，一般應(yīng)選取具有高效能的光源，不僅發(fā)光效率高，而且能節(jié)約大量的能源，例如，樓梯和衛(wèi)生間，則應(yīng)以吸頂燈為主，在廠區(qū)選用鹵化燈，且為了滿足照明的需要，還可以采取混合光源，將多種光源聯(lián)合使用，還能在促進照明強度提升的同時將能耗降低；二是科學(xué)合理的選用節(jié)能鎮(zhèn)流器，例如在設(shè)計廠房照明時，主要選取節(jié)能低耗的光源電子附件，將節(jié)能鎮(zhèn)流器與鹵化燈、鈉燈等綜合使用，取得的效果更佳明顯；三是大力發(fā)展光伏設(shè)備，創(chuàng)新于電氣自動化節(jié)能設(shè)計中，一直以來，我國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展得非常好，無論是從品牌效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是技術(shù)創(chuàng)新上，都擁有非常強大的競爭實力，其增長速度已經(jīng)位于世界的前列，是最大的光伏設(shè)備基地。現(xiàn)階段，我國的光伏設(shè)備制造業(yè)已經(jīng)形成了一個更加完整地體系，而隨著人們的環(huán)境保護意識越來越強烈，相較于電能損耗大、污染嚴重的設(shè)備，光伏產(chǎn)業(yè)非常符合綠色發(fā)展的理念，在未來的發(fā)展中絕對會是主要的節(jié)能材料之一。在此基礎(chǔ)上應(yīng)大力發(fā)展光伏設(shè)備，并將其與電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)相結(jié)合，就能達到更好的節(jié)能減排效果，更好地堅持科技創(chuàng)新的理念，順利實現(xiàn)電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)與國際接軌的目標。

參考文獻

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篇8

【關(guān)鍵詞】數(shù)控；制造；技術(shù)

【中圖分類號】TU175【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3954（2011）02-0142-01

一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。

二、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢

1、性能發(fā)展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。（3）工藝復(fù)合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。

2、功能發(fā)展方向

（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。（2）科學(xué)計算可視化。科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。（3）多媒體技術(shù)應(yīng)用。多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。

3、體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）網(wǎng)絡(luò)化。機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環(huán)控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

三、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

當前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系。

參考文獻：

[1]陳伯時、陳敏遜，交流調(diào)速系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社，1997.

篇9

【關(guān)鍵字】機電，一體化，數(shù)控技術(shù)

目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。數(shù)控加工技術(shù)是一項能大幅度提高機械加工件精確度及其生產(chǎn)效率的先進制造技術(shù)，不僅能適應(yīng)單件、各種批量生產(chǎn)，還能加工傳統(tǒng)方法難加工的形狀復(fù)雜、精確度高的零件。因此，發(fā)展現(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)及其裝備、相關(guān)的加工工藝，是機械制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化及集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它將促進機械制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及管理體制發(fā)生深刻變化，更好地發(fā)揮數(shù)字技術(shù)及信息技術(shù)對提升制造水平的重大作用。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。

1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。

2智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。

數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標準化。

3對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10%。縱觀我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績：

（一）奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。

（二）初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。

（三）建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。

4對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

（一）戰(zhàn)略考慮。我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。

（二）發(fā)展策略。從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

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【論文摘要】：隨著計算機業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也發(fā)生了根本性的變革，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)，文章結(jié)合國內(nèi)外情況，分析了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1. 引言

數(shù)控技術(shù)是一門集計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、測量技術(shù)、現(xiàn)代機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。

2. 國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為我們國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

3. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

3.1 高精度、高速度的發(fā)展趨勢

盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

3.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。 轉(zhuǎn)貼于

3.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。

目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

4. 結(jié)束語

隨著人們對數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡要陳述當前的發(fā)展趨勢，另外數(shù)控技術(shù)的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

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