运动控制技术在机械自动化中的应用

运动控制技术在机械自动化中的应用

刘飞 肖波 朱子安

东莞市恒鼎自动化设备有限公司 广东省东莞市 523000

摘要：随着我国现代科学技术的飞速发展，机械自动化技术发展水平也得到了提升，在多个领域中得到推广与应用。机械自动化的运用很大程度上提高了机械生产效率，减少生产过程中存在的误差，有效解决了人工成本，对加快机械行业发展有至关重要的作用。在机械自动化技术应用过程中，将运动控制技术与之相结合，可以提高机械自动化技术的应用成效。本文以机械自动化技术为切入点，探讨运动控制技术的应用要点，仅供参考。

关键词：运动控制技术；机械自动化技术；机械工程

引言：在信息时代背景下，许多新兴高科技技术已逐渐应用于传统产业中，这使得传统产业发生了一系列的变化。在机械自动化领域中，利用运动控制技术与机械自动化技术相结合的方式，能够挖掘机械自动化技术潜力，促进机械工业技术改革。

一、机械自动化概述

机械自动化是指将自动化技术应用至机械制造领域中，进而实现被加工对象的连续、自动、稳定生产，使生产企业的生产速度得到明显的提升，从而使生产过程加快，生产效率大幅上升，实现生产环节的优化与完善。现阶段，随着我国计算机技术、传感器技术的发展，在传统行业中，多种新型技术逐渐得到了一定的应用与普及，这也促进了传统产业的改革。在新时代背景下，作为我国传统产业之一，机械工业发展也面临着新的机遇。目前，机械工业领域正处于技术变革时期，将运动控制技术与机械自动化技术相结合，已成为我国社会所关注的重点内容，将二者相结合不但能够降低能源损耗与材料损耗，还能够提升生产效率，充分发挥出机械自动化技术的积极作用。

二、机械自动化技术特征

（一）提高产品质量及生产效率

与传统人工操作相比，利用机械自动化技术能够解决人工操作效率低下、人工误操作的问题，进而提高产品质量与生产效率。

（二）安全性较强

由于机械自动化技术具有一定的安全性，应用此项技术能够避免机械在生产过程中出现故障问题，使各项生产环节安全有序，各环节之间互不影响。此外，由于机械自动化技术具有一定的监督与报警功能，当生产过程中出现安全事故时，机械自动化技术能够及时采取有效的措施，降低事故影响，避免更加严重的事故发生。

（三）减轻人工劳动

利用机械自动化技术能够降低人工压力，提高生产效率。此外，由于机械自动化技术具有适用面较广的优势，因此能够确保各项生产环节稳定有序。利用机械自动化技术还能够对生产环节的各项参数加以调整，避免人工操作行为的出现，导致生产环节过于繁琐复杂。

三、机械自动化中运动控制技术的应用

当前，机械自动化技术逐步完善，在冶金行业、化工行业、机械制造业等领域发挥重要的作用。将运动控制技术与机械自动化相结合，能够在提高机械自动化技术功能性的同时，促进其优化与完善，因此技术人员应充分掌握机械自动化技术与运动控制技术的结合要点。

（一）可编程计算机控制器技术

在利用传统可编程控制器处理程序逻辑运算指令过程中，大多为单任务时钟扫面或监控程序，随后再刷新处理。这就会使可编程控制器的控制速度受程序影响，进而造成I/O通道的实时性需求难以得到保障。而编程计算机控制器与大型计算机分时多任务操作系统相类似，具备丰富的应用软件设计功能，可通过分时多任务机制，构建应用软件运行平台。通过这种方式能够使操作系统循环周期直接决定应用程序的运行周期，与程序的长短毫无关联，所以通过程序扫描周期与外部控制周期，能够满足实时控制需求。此项技术在工业控制领域应用相对较为广泛，由于其具有众多优势，因此其未来前景广阔，发展潜力巨大。

（二）交流伺服驱动技术

部分机电一体化设备对定位精度的要求较高，这就使交流伺服驱动技术得到了广泛的应用。在交流伺服驱动技术中，数字式交流伺候服务技术是一项重要构成部分，调试过程与使用过程较为便捷，并且能够满足定位精度数字化控制模式的标准。交流伺服驱动技术系统驱动器为数字信号处理器，可利用光电编码器对位置加以采样，并在驱动器与电机间形成位置与速度的闭环控制系统。在交流伺服驱动技术应用过程中，数字是一项重要的组成部分，在监控系统内，可利用数字信号处理器的准确、高效的运算能力，对系统进行调节及变化跟踪。但在数字式交流伺服驱动技术应用过程中，大多为半闭环控制系统，这就会导致此种控制效果存在着相应的不足。在操作过程中，此种控制技术的编码器不但需要做速度环，还应做位置环，这就会使传动链间隙与误差问题难以得到解决。因此，国外地区已经研制了精度较高，并且能够弥补半闭式缺陷的新型自动化设备，被称为全闭环数字式伺服系统。应用此项技术能够避免半闭环控制系统在运行过程中所存在的不足，在全闭式伺候驱动器应用过程中，可将其安装在最后一级运动部件上方的元件上，并形成位置环，电机上方的编码器仅作为速度环，通过这种方式能够避免传统机械系统存在间隙问题。此外，传统机械控制系统在运行过程中所存在的误差也能够被解决，因此其精准度较高，优势与功能性较强。

（三）直线电机驱动技术

现阶段，在机械自动化机床系统中，直线电机驱动技术应用较为广泛。将直线电机驱动技术应用至机床系统中具有众多优势，与传统旋转电机相比，直线电机能够避免电机到工作台之间的机械转动环节，这就使机床传动链的长度大大降低，所以这种传动方式也叫零传动方式。由于机床传动链长度大大降低，其性能指标较为优越，这是传统电机驱动不可能做到的。在直线电机驱动技术中，响应时间较长的机械传动件被移除，这使得闭环控制系统的响应能力大大增加，部件的反应灵敏性大大提升。利用直线位置检测反馈控制能够提高机床定位的准确性，传统直线电机驱动技术为直接驱动，其传动刚度较高。零传动响应速度较快，加速度较大，加速度与减速度过程较短，生产效率较高。在应用直线电机驱动技术时，避免了部件出现机械摩擦问题，导轨可利用无接触磁悬浮导轨，因此在电机运行过程中，噪音量相对较小，避免了中间传动过程，机械摩擦能耗大大降低，传动效率明显提升。由于具有上述众多特点，因此直线电机驱动技术已成为我国科研部门所研究的重点内容，这能够促进此项技术的优化与完善。

结语：

综上所述，利用运动控制技术能够大大降低机械设备的故障发生率，这不但能够减少企业经营成本，还能够提升企业的综合效益。将机械自动化技术与运动控制技术相结合，提高技术融合度，发挥其积极作用。通过这种方式能够使企业在激烈的市场竞争中占据有利位置，并促进我国机械工程事业的发展与技术创新改革。

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作者简介：刘飞（1982—），供职于东莞市恒鼎自动化设备有限公司，工程师，主要从事自动化控制工作。