智能化数控系统范文

导语：如何才能写好一篇智能化数控系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

2数控技术发展趋势

2.1性能发展方向

(1)高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

(3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。

(4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

2.2功能发展方向

(1)用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

(2)科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

(4)内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

2.3体系结构的发展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

(2)模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

(3)网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

(4)通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

3智能化新一代PCNC数控系统

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关键词 智能控制技术 机电一体化 应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A

智能控制指的是不需要人来进行操作和控制，只需要利用智能机器设备就可以促使自动化控制得以实现。上个世纪以来，世界上就开始在研究自动化控制，经过近些年的发展，已经被广泛应用于诸多的领域内。机电一体化是在工业化水平不断提高的过程中发展起来的，将其有机结合到智能控制技术，可以促使系统运行效率得到有效提高。

1智能控制系统类别形式

从实质上来讲，智能控制包括了诸多控制技术，只有不同的智能控制系统互相合作，构建专门的控制系统，才可以顺利运行智能控制。具体来讲，目前的智能控制系统主要包括以下内容：

（1）分级控制系统：只有依靠自适应控制，并且借助于自组织控制，才可以有效实现分级控制系统的正常运行；通常情况下，包括三个组成部分，分别是组织级、协调级以及执行级，它们互相协调和配合。

（2）学习控制系统：指通过辨别、认知和调整内部结构，来对信号进行循环输入，处理数据来促使系统更好的运行。学习控制系统在自动控制方面，主要是利用非预知信息来实现的。

（3）专家控制系统：指在计算机系统中融入人的经验、知识和技能等，结合设定的一些程序指令，来进行正确的操作。为了保证智能系统的正常运行，需要将诸多理论知识应用起来，那么就可以更高质量的处理相关问题。

（4）神经网络系统：通过大量的调查研究表明，人工神经网络控制系统是人们运用最多的智能控制技术，神经网络系统有机结合了神经细胞以及人工神经元等，在本系统中，主要的功能除了智能控制之外，还具有模仿真人的功能。

2机床运行中运用到的智能控制技术

（1）在提高精度方面：在数控机床的运行中，要充分考虑产品的质量；那么要想衡量机电一体化制造技术，非常重要的一个指标就是精度。通过调查分析发现，因为没有将智能技术运用于传统的数控机床中，那么就没有足够的精度，这样加工出来的产品质量也得不到保证。而应用智能控制技术，因为具备高速CPU芯片以及多CPU控制系统等，机床精度就可以得到有效的提高。

（2）在效能优化方面：具体来讲，通常将模块化设计的方式应用到数控系统的设计过程中，它有着十分广泛的功能涉及面，裁剪性能也比较的优越，可以适应于诸多类型的机电一体化生产。另外，如果是要控制群控系统的效果，就可以结合相关的操作流程来应用于相同的群控系统中，以此来更好的进行系统调整。

（3）在改进加工方面：通过大量的实践研究表明，在机电一体化系统中应用智能控制技术，操作加工可以得到有效改进，不仅加工时间可以得到有效地缩减，操作流程也可以得到较大的优化。同时，复合加工效果也可以有效实现，从而促使数控机床的多轴多控制需求得到满足。在具体的操作过程中，人工操作可以得到大幅度缩减，可以一次性加工操作多道工艺。

（4）在程序控制方面：在系统运行中，非常重要的一个方面就是操作程序，为了促使产品加工质量符合相关需求，需要在程序编制过程中，充分结合加工产品的尺寸和精度来进行。如果是普通车床，那么就需要人工来控制操作流程，这样就对操作工人提出了很高的要求。但是在数控车床中，加工只需要结合编制的程序即可，有效的实现了智能化。

3设备装置的智能器件

将智能控制技术应用到机电一体化系统中，系统的自动控制可以得以实现，还可以有效调整系统的控制方式。在机电一体化中，非常典型的就是数控机床，那么智能控制的具体作用就可以通过其在元器件的控制中体现出来。

（1）在显示装置方面：在数控机床中，基本装置就是平面显示器，通过将程序指令等内容显示出来，操作人员就是对机床的具体运行情况进行充分的了解和掌握。在不断革新机床技术的时候，智能器件种类也日趋丰富，如FPD平板显示技术，就可以促使智能操作有效实现。

（2）在硬件装置方面：通过硬件模块，可以促使数控机床达到相关的标准。将智能技术应用到智能器件中，可以提高模块结构的性能，比如存储器、CPU等，在具体的操作过程中，可以结合需求来相应的删减或者增加模块形式，丰富模块的性能。

4结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，在机电一体化系统中应用智能控制技术具有一系列的优势，不仅加工效率可以得到有效的提高，产品质量也可以得到保证；经过近些年的发展，传统的控制方法已经逐渐被智能控制技术所取代。并且随着时代的发展，智能控制技术将会获得更快的发展，将会更加广泛地应用于机电一体化系统中。

参考文献

[1] 董勇，谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用，2011，2（10）.

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关键词：图书馆；智能化监控系统；建设

一、引言

图书馆是现代知识的文献信息中心，是存储和提供信息资源服务的地方，更是读书和借书的最佳场所。其中收藏了大量高价值的科研资料和珍贵的文献和史料，图书资源丰富，可以满足读者的诸多图书需求，很多图书馆不仅对外开放，而且充分利用现代信息技术，建立了电子图书馆，为读者提供了更加方便的阅读环境，读者可以24小时不间断地进行访问。但是，由于目前图书环境较为复杂，不够安全，大量珍贵资料和高价值图书缺乏安全保护措施，导致遗失和损毁的问题极为严重。再加上，图书馆广泛开展文献资源业务，数千人的阅读交流环境，给读者和工作人员的人身安全带来了隐患，图书馆的安全状态令人堪忧，急需要安防系统的保护，因此，有必要建立完善的监控系统，提高其智能化水平。图书馆监控系统的建立，包括视频、环境和信息安全三方面内容，是防范安全事件发生的主要手段，也是现代化图书馆建设与管理的重要组成部分。增强监控系统的智能化和数字化水平，进行全程全天候监控，可以有效保护图书馆的设施、珍贵文献和资料、人员的财产和人身安全等，有利于及时发现异常情况和突发事件，并采取积极有效的措施进行处理，进一步防止各种不安全事件的发生。

二、环境监控系统

（一）监控温度和湿度

图书馆的纸质书籍和资料，以及大量数字化信息设备，比如上百台计算机、服务器、存储设备、交换机等，都对温度和湿度有所要求，不仅温度要控制在保存温范围内，湿度也要达到标准要求，否则会发生书籍腐烂、变质、变色的现象，设备功能降低，使用寿命变短的现象。因此，在进行系统设计时，可以在重要区域安装若干个与主机通信设备相连的温度和湿度传感器，通过采集数据，及时发现异常状况，发出警报通知相关人员。也可以利用带有远程通信接口的中央空调，通过安装远程监控软件，方便进行远程控制与通信。对于温度正常，湿度较大的地区，只需安装独立的单体除湿器或者带远程唤醒与控制功能的除湿器即可。

（二）监控火灾

纸质图书和大量电子设备具有极强的可燃性，应注意防火。火灾监控系统的设计包括火灾预防和火灾处理两个部分，火灾的预防通过烟雾报警器实现，不仅弥补了人工巡查的缺陷，还可以进行统一管理，通过网络将声光信号传输给监控中心，于是在电子地图上显示具体的报警位置。火灾的处理通过自动水喷淋系统和气体灭火系统实现，在火灾监控系统中布置传感器，监控喷淋系统的状态，包括监测供水压力值、管路水压值、压力开关状态、水力警铃状态、水流指示器、报警阀状态、终端输出流量大小、报警和联动功能装置的状态等，监控气体灭火系统的状态，包括监控储存容器内气体压力值、输送管道状态、电磁驱动器、开关的状态、控制和报警信号的装置状态等，传感器将采集到的数据通过网络上传至监控计算机上，存储并显示出来，通过与标准值比较及时报警和提醒需进行检修与维护的设备，以保障火灾处理系统的正常状态。通过上述系统，可以及时发现火灾，及时采取救火方案，从而将损失降到最小限度内。

三、视频监控系统

视频监控系统可以用来震慑盗窃行为，不仅可以防止设备和书籍被损毁，还可以规范人员行为，为破案提供线索和证据。一般设置在进出口、公共走廊、阅览室、书库、机房等人流较多的场所中，由前端数据采集层、数据传输层、控制管理层、视频应用层四个部分组成，包括采集图像的摄像机、信号传输、系统控制软硬件、存储设备、显示单元等，实现对设定区域的内进行视频监控和信息记录。当入侵报警系统前端的双鉴探测器或红外对射探测到报警信号后，系统通过报警联动模块将把开关量信号传给监控系统的硬盘录像机，集中管理平台做出联动动作，把对应于本报警区域的摄像机画面切换到显示屏上从而及时发现非法入侵者，显示具置并报警。其中，图像采集前端设备一般采用720P和1080P的枪机、半球和球机，光线不佳的地方可采用红外一体机。传输设备根据距离远近采用不同的线缆，在100米内和采用超5类线和6类线，超过一百米可采用多模光纤，更远距离可采用单模光纤。存储一般用NVR或IPSAN的模式通过网络传输到存储设备，存储时间在30天以上。

四、信息安全监控系统

（一）监控地址

系统主要通过网络在服务器端获取终端用户的IP，MAC地址，利用相关技术在服务器中生成地址匹配表。在终端用户机器开启或地址发生改变时，系统自动获取本机的LP ，MAC地址，并上传给预警中心服务器，对比生成的地址匹配表库，判断该终端状态是否正常以及用户是否合法，服务器发出相应的指令，控制或者禁止不合理的上网行为，同时给用户发送相关的指令，进行日志记录，实现上网用户合法性的监控目标。

（二）监控攻击行为

图书馆的攻击行为和其他网络一样，主要利用TCP/IP协议的弱点和系统漏洞，通过拒绝服务（DOS）与分布式拒绝服务（ODOS）对网络带宽的流量和服务器某特定服务进行攻击，会严重影响网络设备的CPU利用率端口包转发率端口流量带宽网络连接分布等参数。攻击的主要方式包括伪造IP和MAC地址实现地址解析协议（ARP）欺骗，发送伪造的ARP包冒充网关或盗用他人IP地址造成冲突，欺骗路由和服务器等成为合法的用户，大量发送正常的ARP请求造成主机不能及时处理，从而造成网络设备拒绝服务。因此，在监控攻击行为时，可以通过在网络关键位置布置防火墙、IDS，VPN、流量控制设备等安全控制设备，抓取数据包，整合、分析IP，TCP，ICMP数据报头，强化网络管理系统的感知控制取证和告知能力，抓取主机的IP地址和试图与本地主机连接的端口列表所提供的相关信息等方式，实时检测数据包实现包括漏洞扫描探测、检测端口扫描、远程登录探测、远程桌面连接探测等网络的常见攻击行为或可疑行为。监视具有特定行为特征如ARP攻击、DOS攻击、蠕虫病毒爆发等活动，发现网络中不安全行为对自己的探测和攻击并立即禁止，迅速定位网络故障。达到高效、全面的事件统计分析，保证网络稳定安全地运行。

（三）监控非法进程

实时监控网络终端用户的进程需要利用专门的监控软件。根据进程名、进程创建的窗口名来判断非法进程，还可以通过对操作系统的系统快照访问获得循环冗余校验码（CRC32）值，通过进程的执行文件大小获得加载到内存的当前进程列表信息，对病毒、流氓软件中一部份随机生成的文件名适用。预警中心服务器通过对比分析每个网络终端的进程与自身列表中通用进程特征，检测出危险进程，实时提供所有线路应用流速趋势、连接监控信息、流量管理状态如应用流量及用户流量排名等。

总结

总之，图书馆监控系统实行智能化，不仅降低了人力成本和劳动强度，还节省了运行维护费用，并且对文献资料、书籍和设备起到保护作用，提高了人员的财产和人身安全系数，为读者营造了一个舒适安全的读书环境。建立智能化监控系统，就应该充分利用现代科学技术，整合多种系统的功能，进行多方位多层次的监控，提高监控效率，便于统一管理多台设备，维护图书馆的公共秩序，进一步防止不安全事件的发生。

参考文献

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[关键词]电力系统；调控；一体化；智能；监控；技术

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0242-01

引言

调控一体化主要是指将电网调度同设备运行监控两个相对独立的工种进行综合，进而使电网调度与设备监控工作能够在同一场所内进行相关工作。通过调控一体化的建设不仅能够在很大程度上所见工作程序，更能够提升电网的运行管理效率，有效提升电网调度以及设备监控的工作效率与质量，当存在故障的时候能够予以及时的解决，保障我国的用电稳定性。

一.电力调控一体化的主要内容

通常情况下，电力调控一体化主要就是指将电力调控与监控进行合二为一，借助于先进的科学技术来达到智能化以及自动化的工作目的。从性质上来说，这种手段属于一种变电站无人值班，运维操作站少人值班以及监控中心二十四小时值班的工作模式。一般来说，调控一体化的工作划分主要分为两部分，其一是调控，在专门人员的负责下进行相关工作，主要针对于设备监控以及遥控操作等相关工作的进行。其二就是运维，在专门工作人员的操作下对设备巡视工作以及检查工作和作业应急处置等相关工作予以履行。电力调控一体化属于智能电网的试点项目，从某种程度上来说是对电力体系的监控和调控，对于电力调控一体化的建设以及电力调控智能化和信息化建设来说具有重要的现实意义，还能够在很大程度上实现对电网监控与维护的管理体系。在过去的很长一段时间内，我国的电网调度中心主要负责进行电网调度以及监控和运行维护等相关工作，工作的内容比较繁杂，缺少一定的系统性。并且在责任的划分上缺少明确性，这种现象严重影响到了工作人员的工作效率和工作热情，对于我国电网事业的发展来说具有重要消极作用。伴随着我国电网事业的不断改革和创新，电网事业取得了巨大的进步和发展，对于电网结构也进行了重新的调整，这使得相关工作的难度得到了一定程度上的增加，在这样的条件下企业要想提升自身的服务质量，切实满足人们对于电力的需求就应当加快调控一体化的建设力度，更加注重对工作任务的区分。事实上，电网调度中心所承担的工作任务与传统的管理模式之间其实并没有存在较大差异，只不过是同时运行维护站点，对调度指令的分解和执行予以负责，将工作任务予以明确细分，确保调度中心的管理能够实现集中化、智能化，对各类资源予以有效地利用，最大限度上提升电网工作效率，减轻人员的工作压力与负担，推进社会经济的持续发展。从特点上来看，电力调控一体化主要具有如下几个特点：首先，电力调控一体化能够为地区智能电网的发展提供一定借鉴和参考，作为智能电网的重要组成部分，其是根据设计水平年标准进行制定的，各项指标都能够达到国家的相关标准和规范，在位智能电网发展提供参考的同时也为电网发的持续发展提供了一定空间。其二，电力调控一体化在安全性能上具有较高水准，在很大程度上实现了科学设计以及智能化和信息化等要求，能够在很大程度上保障数据的传输安全，能够集调度、集控以及计量和配电等为一体，最大限度上提升电网的工作效率。

二.智能监控技术体系构建过程中所面的问题

在社会科学技术大发展的背景下，当前很多城市的配电网都处在了从架空线向电缆转变的时期，逐渐完成配网线路电缆化。在这种环境下，电网管理将会涉及到架空线、电缆以及开关站等各个部门，这在很大程度上加大了电网管理的难度，对于智能监控技术体系的构建来说也起到了重要的阻碍作用。为了能够切实强化职能监控技术体系的构建，解决电力调度中所存在的问题我们应当对旧的管理制度进行完善和发展，对电力调度一体化以及上层建筑的管理机制和工作流程等相关手段进行有效整合，促使电网管理实现集约化和效率化。另一方面，就我国现实情况来看，在许多城市的配网维护部门都存在分散的现象，这种现象在一定程度上影响到了相关数据的保存，极易造成数据资料管理混乱的局面。此外，由于我国电力事业长期受到人力调控模式的影响，这种分散式的管理体系对于智能化管理模式来说在无形之中加大了难度，造成电力系统中普遍存在盲目调控的问题。就我国目前的情况而言，在日常的调控操作中仍然有很大一部分工作依赖于过去的经验和传统方式来进行当前的管理，这并不符合电网智能化、信息化要求。这也直接导致电网智能化的持续发展很难得到实现，并且在配网架空线路的开关变更和分网环境下很有可能因为现场情况而产生各种意外情况，这些问题很有可能超出了控制范围，加大了调控难度。针对于当前电力系统调控一体化的智能监控技术体系来说，要想做好构建工作，使其作用和影响得以充分发挥就必须解决当前存在的各种问题。

三.关于电力系统调控一体化的智能监控技术体系构建

针对于智能监控技术体系的构建来说，要想使其能够适应于社会的发展需要就应当对管理模式上的问题予以解决，强化电网管理模式，实行以GIS为基础的调控体系。在智能监控技术体系环境下，GIS平台中的配网调控能够在很大程度上冲破传统管理模式的束缚和阻碍，连接上配网自动化的信息就能够实现监控与调控的有效结合。与此同时，在进行技术管理与应用的同时还应当注重电力企业管理团队的建设和发展，大多数情况下好的团队都能够更好的将工作人员的积极性调动起来，进而使个人的作用和价值得到最大限度的发挥。而针对于电力调控中盲目调控的现象来说，我们还应当在自动化的设备商应当先进的SCADA系统，更好的实现智能化调控。从一体化的角度上来分析，SCADA系统的技术升级就相当于电力调控的一体化，各系统和调控平台数据还应当以数据为中心，确保数据传输的安全性和稳定性。除了软件方面的发展和完善外，还应当注重设备的维护，对远动、一次设备以及变电站安防等多种系统进行更新和改造，保证电力系统所需要的数据信息能够得到及时的传输。

结束语：伴随电力行业的繁荣发展，相关技术手段也得到了更多的应用，当前我国大多数地区都已经基本实现了电力自动化。而电力调控一体化正是智能电网发展的重要项目之一，虽然其目前的发展尚不成熟，但是我们应当及时发现其中存在的问题，借助于科学技术来予以解决，促进电力行业的可持续发展。

参考文献：

[1] 吴小瑛. 电力系统调控一体化的智能监控技术[J]. 河南科技，2014，10：136.

[2] 吕洪波. 电网调控一体化运行管理模式研究[D].华北电力大学（北京），2011.

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关键词 摄像头；智能车；控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0054-03

1 智能车与智能车导航系统

随着科学技术的发展和人们对高质量生活的不断追求，众多与人们生活密切相关的智能化控制设备应运而生。智能汽车是近几年来交通领域研究的一个热点。人们希望将计算机、传感器、信息通信、人工智能及自动控制等技术应用于汽车制造之中，设计制造一种集环境感知、规划决策、自动驾驶等功能于一体的智能化汽车。为了促进此项研究的开展，世界著名的制造公司开始与高等院校合作，吸引具有探索与创新精神的大学生参与智能汽车模型的设计与制作，并举行了一系列智能汽车设计竞赛。

2007年11月，美国第三届智能汽车大赛在加州维克托维尔举行。参赛汽车根据车顶上可旋转的激光器和车两边可转动的摄像机检测路况信息，利用卫星导航为汽车定位，用人工智能系统判断出汽车的位置和去向，用自动化控制系统控制车辆运行的姿态。车辆在整个运行过程中丝毫不受人为的干涉。此次竞赛最长行程达到100多千米。

2005年11月，飞思卡尔半导体公司与中国教育部高等学校自动化专业指导分委员会签署双方长期合作协议书，协议书规定从2006年起，飞思卡尔将协办“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛。该竞赛以汽车电子为背景，要求学生组成团队，协同工作，在规范标准的硬软件技术平台上，设计制作出一台以直流电为能源，以单片机为核心控制单元，以摄像头、光电传感器或电磁传感器为道路监测单元，能在规定赛道上快速行驶的智能小车。时至2012年，该项竞赛已成功举办7届。

智能车能否正常行驶，导航系统是关键，智能车导航系统由路况监测系统、车辆卫星定位系统、行驶路线预设系统等三大部分构成。本文讨论的是如何利用数字化摄像头监测车辆在行进中的路况信息，最终通过控制系统控制车辆在规定道路上行驶的方法。

2 数字化摄像头OV7620

OV7620是一款高分辨率CMOS数字化图像传感器，内置10位双通道A/D转换器，输出8位图像数据；具有自动增益和自动白平衡控制，能进行亮度、对比度、饱和度、γ校正等多种调节功能，其视频时序产生电路可产生行同步、场同步、混合视频同步等多种同步信号，普遍被用于动态图像采集系统。用OV7620芯片生产的数字化摄像头具有灵敏度高、稳定性好、体积小等特点。

用OV7620制作的摄像头典型接口如图1所示。其中，第1、2端口为5 V电源供电端；第3、4端口为I2C通信端；第5端口为模拟视频信号输出端；第6端口为视频信号行同步输出端；第7、8端口为可选择的视频信号场同步输出端；第9端口为图像像素时钟输出端；第10端口为复位端；第11～18端口为数字视频信号输出端。

3 基于数字化摄像头智能车控制系统的硬件设计

数字化摄像头是智能车的“眼睛”，在智能车控制系统中主要用于道路路况探测。在智能车行进过程中，它源源不断地将视野范围内的路况图像信息传送给智能车控制单元CCU，CCU对摄像头传递来的路况图像信息进行分析，计算出智能车在道路中具置数据，再将此数据与系统所规定的智能车位置的标准数据进行比较，如果两者数据存在差异，CCU就会输出矫正数据给控制驱动电路，控制驱动电路对智能车当前行驶状态进行修正，从而保证智能车沿着规定路径行驶。智能车控制典型硬件系统结构框图见图2。

4 基于数字化摄像头智能车控制系统的软件设计

4.1 智能车控制系统软件设计需要考虑的两个主要问题

问题1：如何规范智能车行驶的道路路面？

目前，等级公路的路面一般由砂石材料及沥青混合铺就，路面呈黑褐色，路基边缘涂刷一定宽度的白色标记，这种路面与道路边缘强烈的亮度反差可以让驾驶员非常方便地辨别出自己车辆在道路中的位置。智能车依靠摄像头获取道路信息，对路面区域色彩或亮度反差要求更为苛刻。路面标记信息的污染和大面积残缺，都会造成摄像头拾取的道路信息不完整，从而影响智能车的正常行驶。所以，智能车运行的路面中心线、路面边缘线必须与路面的其他部分保持显著的色彩或亮度差异。

问题2：如何传递摄像头拍摄的画面信息。

OV7620是一款数字化摄像头，它支持I2C串行数据传输，也支持8位并行数据传输；它既可以输出彩色信号，也可输出黑白信号。考虑到等级公路路面与路边缘标记的色彩反差较大，所以在对摄像头进行设置时，可让摄像头工作在黑白图像输出状态。为提高信息传递的速率，可将摄像头信号输出方式设定为并行数据传输。如果需要动态监视视频图像，可考虑使用串行数据通信。

4.2 智能车控制软件系统结构与控制算法

智能车控制软件系统由数据读取与存储部分、数据二值化部分、数据分析部分、数据比较部分、误差计算部分和控制数据类型转换输出部分等六部分组成，具体结构见图3。

智能车控制算法：系统在检测到中央控制单元时钟稳定后，启动摄像头进入工作状态，中央控制单元的数据捕捉模块读取摄像头输出的图像信号并存储；数据二值化部分对存储器内存储的图像数据进行分析，动态生成二值化阀值，并自动完成图像数据二值化；数据分析部分对二值化后的数据分布情况进行统计与分析，在数据库中标记出道路边缘与道路中心的所在位置；数据比较和误差计算部分根据数据库中道路标记信息，计算出车辆目前在道路中所处的位置，如果车辆位置符合位置预设，则误差输出为零，车辆保持目前状态继续行驶，如果车辆位置偏离预设位置，则误差输出数据随偏角大小而变化；控制数据类型转换部分会将误差输出数据转化为具有一定功率的控制信号，改变车辆当前运行的状态，直至车辆运行状态符合预设要求。

5 结语

由OV7620芯片制作的数字化摄像头，内置10 Bit A/D转换单元，具有8 Bit图像数据输出接口，极易与常用的汽车控制芯片组成结构简洁的车辆控制系统。此系统与模拟摄像头构成的智能车控制系统相比，具有硬件结构简洁、软件程序编写容易的特点，是构成智能车控制系统的首选。

参考文献

篇6

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

2.数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

2.1高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

【论文关键词】：数控技术;趋势;智能

【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。

参考文献

[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.

[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.

篇7

关键词：建筑工程；设备；电气自动化

前言

目前，生态环境恶化问题日益加剧，能源也逐渐呈现了短缺的形式，因此人们的环境保护意识也在不断增强。而建筑行业作为能源消耗量的大户，加快向生态化方向转变已经是势在必行。因此，各大建筑企业纷纷将发展眼光集中于节能控制方面，主要是对建筑设备中电气自动化系统进行了节能设计，逐渐取代了传统人工管理模式，大大提高了设备的运行效率和质量，通过采用先进的节能技术和节能材料，建设出了绿色节能的建筑住宅，促使建筑物的经济效益和生态效益的和谐发展。以下本文就重点对建筑设备电气自动化系统的节能控制进行了探析。

一、电气自动化系统节能控制思路分析

（1）配电设计优化

对于电气自动化系统来说，电力的组成系统是非常关键的一部分，更是保证建筑物电力系统安全稳定运行的重要保障。因此，设计人员在对其配电系统进行设计时，必须充分考虑到电力系统适用性的原则。确保电力系统在实际运行过程中，保持良好的使用性。其次，还要充分保障用电设备的负荷容量，这也是满足于节能控制中可靠性的要求。只有这样，才能保证在配电过车中，可以对所有的用电设备和电气自动化系统进行有效的控制，避免安全隐患的发生。

（2）安全性

无论是对用电设备，还是其他生产设备来说，安全问题都是至关重要的。而电力系统本身就存在着一定的危险性。因此，加强做好建筑设备中电气自动化系统的安全管理工作是十分关键的。那么，怎样才能提高电气自动化系统的安全性，促使建筑设备的可靠运行呢？需要具体做到以下几点：首先，确保导线具有较强的绝缘性，并始终处于良好的运行状态。其次，施工人员在对线路进行铺设时，要将导线与导致之间的距离留置出来。另外，一定要将导线动态稳定性、负荷能力等方面的参数控制在合理的范围内，以此来保障整个电力系统的稳定性。最后，施工单位在进行电力系统防雷、接地系统施工时，应该对施工质量进行严格的监管控制，以免存在质量问题，影响系统运行效率。

（3）优化电气系统的运行效率

通常情况下，大部分设计人与阿基诺在对电气自动化系统进行设计时，一般都会采用先的节能设备，这样设计的主要目的是为了提高电力系统的运行效率。并且，通过利用相关有效的节能方法，降低线路的损耗程度，进一步实现节能目的。在当前配电设计中，部分设计人员都会切实根据工程实际需要，选择出合适的设计系数。通过上文的详细叙述，我们已经了解到，只有遵循这些基本设计原则和方法，才能有效提高电力能源的利用率，从而达到理想的节能效果。

三、电气自动化系统的节能控制技术

（1）水、地源热泵系统

水源和地源热泵技术 水源热泵和地源热泵技术是基于夏冬两季地球不同的浅层水源和地面建筑物温度的关系来进行的。当夏季地球的浅层水源低于地面建筑物温度时，热泵技术就会通过空气和水的载剂形式，利用热泵降低建筑物内部的温度；反之，当冬季地球的浅层水源高于地面建筑物温度，热泵技术就能升高建筑物内部温度，实现温度的调节功能。水源和地缘热泵技术由用户终端系统、水源中央空调主机和水源水系统三大主要部分组成，使用起来不仅节能环保、运行高效，而且适用的范围面积非常广阔，具有稳定舒适的特征。该技术系统通过直接数字控制器来采集信号，判断热泵的使用状态和用水情况，一旦用水量状态偏大或是偏小，水源和地源热泵系统都会随时智能调节水泵转速，控制系统的输送水量达到总需求的标准。

（2）减少电路中的传输损耗

电能在传输过程中出现有功功率损耗是不可避免的，因为一般情况下，传输导线上有电阻，必然会引起有功功率损耗，虽然这一损耗不能完全消除，但是在实际的电气设计中，为了节能减耗，可以采取一定措施，有效地减少这一线路上的损耗。

在电能传输过程中，线路上的电流是一定的，不能进行随意改变，这时，若要有效地减少传输线路上的有功功率损耗，只能采取措施减少传输线路上的电阻，而根据传输导线的传输特性可知，导线的电阻与导线的截面积成反比关系，与导线长度及电导的关系成正比，因此，若要减少导线电阻，可以采取下列的措施来进行：

1、增大导线的横截面积，在不影响电路中其它电气特性的前提下，可以适当地增加导线的横截面积，有效地减少导线电阻，从而减少电路上的损耗，起到节能作用；

2、适当减耗导线长度，需要在进行导线布线时，对布线的路径进行合理选择，尽量避免在布线时走弯路，这样可以有效地减少导线电阻。

3、为了有效地减少来回线路上的损失，在选择导线时，尽量选择电导率较小的材质作为电路的导线。

（3）合理选择无功补偿设备

仅从书面定义也可以知道，所谓的无功补偿设备就是对无功功率进行补偿的电能设施，在整个电力系统中，无功补偿设备都占据着重要的地位。它可以使变压器的输电消耗减少，进而达到功率提高的目的，这种电能设备在节能方面和保证供电质量方面都发挥着非常积极的作用。在进行无规律补偿设备的采购工作时，一般要把握好以下四个关键点：首先，要以参数为依据开展选择工作；进行无功补偿设备的选择工作时，要考虑到设备的各项具体参数，例如电压的最大负荷和最大容量等。其次，要以电网的实际运行状况为依据进行选择。选择无功补偿设备时不仅要考虑到具体的参数，在这个过程中还要以电网的实际运行状况为主要依据，所以，要熟练掌握各个补偿线路，并对负荷状况有一个清晰的认知，若电网的负荷较大时则使用动态补偿设备。再次，要使用与实际状况最相符的投切方法。开展无功补偿设备的选择工作时，不应再使用之前落后、传统的投切方法，为使补偿效果得到更好的提高，必须要选择适用性最强、准确程度最高的投切方式。最后，各个电气设备都最好采取就地安装方法，采取这种工作方式是为了促进补偿作用很好的发挥，避免产生电能的浪费。

（4）照明设备的节能设计

在电气自动化节能设计工作中，照明设计也是一项十分重要的内容，所以为了达到节能的目的，就应在实际设计中切实做好以下几点工作：一是在照明光源选择过程中，为了达到照明节能效果，一般应选取具有高效能的光源，不仅发光效率高，而且能节约大量的能源，例如，楼梯和卫生间，则应以吸顶灯为主，在厂区选用卤化灯，且为了满足照明的需要，还可以采取混合光源，将多种光源联合使用，还能在促进照明强度提升的同时将能耗降低；二是科学合理的选用节能镇流器，例如在设计厂房照明时，主要选取节能低耗的光源电子附件，将节能镇流器与卤化灯、钠灯等综合使用，取得的效果更佳明显；三是大力发展光伏设备，创新于电气自动化节能设计中，一直以来，我国的光伏产业发展得非常好，无论是从品牌效应、产业规模还是技术创新上，都拥有非常强大的竞争实力，其增长速度已经位于世界的前列，是最大的光伏设备基地。现阶段，我国的光伏设备制造业已经形成了一个更加完整地体系，而随着人们的环境保护意识越来越强烈，相较于电能损耗大、污染严重的设备，光伏产业非常符合绿色发展的理念，在未来的发展中绝对会是主要的节能材料之一。在此基础上应大力发展光伏设备，并将其与电气自动化节能设计技术相结合，就能达到更好的节能减排效果，更好地坚持科技创新的理念，顺利实现电气自动化节能设计技术与国际接轨的目标。

参考文献

[1]卢建兵.智能建筑设备电气自动化系统设计[J].太原城市职业技术学院学报，2012，04：138-139.

[2]宋瑞杰.浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用[J].科协论坛（下半月），2013，03：15-16.

篇8

【关键词】数控；制造；技术

【中图分类号】TU175【文献标识码】A【文章编号】1674-3954（2011）02-0142-01

一、数控技术的发展现状

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

二、数控技术发展趋势

1、性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。

2、功能发展方向

（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

3、体系结构的发展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

参考文献：

[1]陈伯时、陈敏逊，交流调速系统，机械工业出版社，1997.

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【关键字】机电，一体化，数控技术

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。数控加工技术是一项能大幅度提高机械加工件精确度及其生产效率的先进制造技术，不仅能适应单件、各种批量生产，还能加工传统方法难加工的形状复杂、精确度高的零件。因此，发展现代化的数控加工技术及其装备、相关的加工工艺，是机械制造业实现自动化、柔性化及集成化生产的基础，它将促进机械制造业产品结构、生产方式及管理体制发生深刻变化，更好地发挥数字技术及信息技术对提升制造水平的重大作用。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。

1数控技术的发展趋势。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。

2智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。

数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。

3对我国数控技术及其产业发展的基本估计。我国数控技术起步于1958年，发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50%，配国产数控系统（普及型）也达到了10%。纵观我国数控技术的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩：

（一）奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。

（二）初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。

（三）建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。

4对我国数控技术和产业化发展的战略思考

（一）战略考虑。我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

（二）发展策略。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

篇10

【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。

1. 引言

数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。

2. 国内外数控系统的发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

3. 数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

3.1 高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

3.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 转贴于

3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

4. 结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

参考文献

[1] 王立新. 浅谈数控技术的发展趋势[J]. 赤峰学院学报. 2007.

[2] 董淳. 数控系统技术发展的新趋势[J]. 可编程控制器与工厂自动化. 2006.