数控自动化技术范文

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关键词：数控技术 机械自动化 开放化

中图分类号：TS664 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0079-01

1 数控技术在机械自动化中的应用现状

数控技术在机械自动化中的应用呈现集成化和柔性化发展，这种发展趋势大大提高了机械自动化综合发展水平，成为机械自动化发展的基础，也成为机械自动化发展水平的核心标志。数控技术关系到机械自动化的发展前景，而机械自动化的发展又关系到我国制造业的发展方向。现国内数控技术长期依赖国外，不仅使得制造业成本增加，而且使的机械发展技术上显得极为脆弱，整个机械自动化发展水平处于发达国家之后。近几年来我国快速发展机械自动化领域的数控技术，针对机械自动化技术有针对性的对数控技术进行发展和研究，在一定程度上取得了长足的进步。

2 机械自动化中数控技术的理论基础

2.1 数控技术机械自动化应用的智能化和多维化

计算机应用的普及以及软件技术的发展，数控技术的智能化成为机械技术的发展趋势，智能化的内容包含数控系统的各个方面：机械自动化的精度控制、自适应控制、安全控制，以及提高编程水平等，在反应控制、机械参数的识别和运算，以及数控的模糊控制等方面都具有发展的空间。多维化是指机械自动化发展层次的多维，通过数控技术拓展机械自动化功能，采用多维的数控技术提高自动化水平，多维联动发挥更高的效益。但是多维数控技术在机械自动化中编程应用开发难度大，限数制控技术在机械自动化领域的发展。

2.2 数控技术机械自动化应用的精度化和高速化

在机械自动化的发展中其自动化水平通过速度和精度衡量，亦是其机械自动化发展追求的目标，在数控技术中采用高速CPU和多核CPU提高数控技术的处理速度，能够提高机械自动化中伺服系统的效率，改善机械静态和动态状况。随着计算机辅助制造系统的发展，充分应用到数据技术，使得机械自动化的控制精度达到微米级，可见机械自动化在高精度化和高速化上已经大大提高。

2.3 数控技术机械自动化应用的可靠性和网络性

机械自动化控制指标中数控技术的可靠性是重要内容，机械自动化要在控制中取得高性能、高效率和高精度的效果，取得很好的效益，就需要提高数控技术的可靠性。对现有的数控技术进行性能分析，寻求阻碍性能可靠性的原因，从而提高机械自动化控制水平。在此过程中要依靠可靠的管理和有效的组织，经过数控技术中数据的长期积累，并借助计算机技术建立优化的数据库提高数控技术水平。

网络化是机械自动化数控技术发展的热点。数控系统本身采用模块设计，功能强大，能够满足机械自动化功能的需求，数控技术的网络化能够依据不同的机械自动化控制要求，使用相应的信息进行数控流程进行调整从而很大限度的发挥数控技术网络化的效能。

3 数控技术在机械自动化中的结构和功能发展

3.1 数控技术在机械自动化中的结构发展

首先机械自动化中数控技术的集成化，采用高度集成的芯片和大规模可编程控制器（PLC）集成各种专用电路芯片，可以提高数控技术的软件和硬件的匹配效能，提高机械运行的速度和机械自动化的集成度，应用平面显示技术可以提高机械自动化控制显示功能；其次是体系结构的网络化，通过机械设备的联网，可以将不同的机械设备进行有效组合，对机械进行编程、运行、设定和操作，而且不同的机械设备可以显示在数控显示屏幕上，每个机械的自动控制设备可以高度的集成，实现远程控制和无人操作。

3.2 数控技术在机械自动化中的功能发展

首先是数控技术的可视化。将计算机技术和数控技术紧密联系，高效的处理机械自动控制中各种数据，是机械自动控制中的信息交流不仅仅在语言表达上，还可以通过图像、动作、图形进行可视化。其次在机械自动控制中，由于工艺的要求存在很多补偿和插补，补偿中如控制测距的补偿，间隙补偿。插补包含对象插补、垂直插补等。

4 数控技术在机械自动化技术的发展方向

4.1 数控技术在机械自动化的综合发展

随着电子技术、精密制造技术、计算机技术以及自动控制优化、监测技术的发展，机械自动化中数控技术性能日臻完善，数控的自动化应用领域日益扩大。

数控机床的出现是机械自动控制的基础，是先到机械控制和制造成为规模化和工业化的象征，同时给传统的机械控制带来翻天覆地的变化，对汽车加工、国防工业发展起到越来越重要的作用。机械自动化中的数控技术不断采用新的成果，朝着可靠化、智能化、高精度、高速度方向发展。智能化是新世纪机械控制技术的大的发展方向。作为机械自动化的控制部分，数控技术中的数控系统，引入了神经网络、模糊控制、自适应控制等机制，数控技术能在机械控制中具备学习功能，不断的储备控制数据，具有自适应、自补偿、自编程等功能。对于机械自动化运行故障可有进行伺服驱动的智能化识别、故障诊断的专家系统，通过这些数控手段可以优化调解参数。网络化发展进一步促进了其柔性的发展。这主要是指机械控制中通过数控系统与外部其他控制系统使用计算机进行网络控制和网络连接，能够在企业内部建立机械自动控制的局域网，实现企业内部控制或者远程控制。

4.2 数控技术在机械自动化中的开放化发展

数控系统的开放化是建立机械控制智能控制系统的结构框架。在机械控制中数控技术的全软型的控制系统开放性最好，但是在开发中涉及的项目太多，存在一定的困难，适合大型机械自动控制；专用的有PC及其和计算机综合数控技术（CNC）的开放性比较差；基于总线的数控系统控制实现机械自动化的性能比较好，但是总线性能并不能在智能数控是发挥很好的效用，还需要进一步开发研究。工业PC和机械运行控制卡的形式使得数控系统在机械控制中发挥很好的性能，具有很好的开放性，该类型的数控技术在机械自动化领域逐步扩大。

参考文献

[1] 邹俊华.机械自动化发展分析[J].科技博览，2009（6）.

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关键词：数控技术；自动化；机械制造；工业生产；汽车制造；煤矿机械 文献标识码：A

中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2016）14-0049-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.025

1 数控技术的含义及特点

1.1 数控技术的含义

数控技术即是结合数字、符号及文字等相关信息于一体的特殊信息符号，其是能对机械的运动及在产品制造过程中具有控制性的一种科学技术。数控技术能将计算机与机械制造、传感检测等各方面科学有效地结合，使其为我国大规模大范围的自动化机械制造提供有力的技术支持，从而促进自动化机械制造产业的持续发展。

1.2 数控技术的特点

1.2.1 数控技术具有高效性。数控技术在自动化机械制造中最显著的特点就是高效率、高时效。自动化操作模式与普通的人工操作相比，其实现了高难度的复杂零部件的加工与组装，能实现长时间的多层次、多工序的加工操作。不仅节约了大量的人力操作，还极大地缩短了生产时间，降低了生产成本。从人工方面来说，机械制造实现自动化使工厂制造业的安全性提高，降低了许多人为事故和人身伤害事故的发生率。

1.2.2 数控技术具有便捷性。现代机械制造业运用数控自动化技术是其发展的必然趋势及生存之道。数控自动化机械制造与传统的机械制造相比，自动化机械制造的便捷化的特点表现得更加明显，其主要由计算机掌控加工程序和机械操作流程，大大减少了制造工艺的程序，如产品从加工到产成品再到封袋出售等整个操作过程都能经流水线一次性完成，使得加工过程中出现错误的现象极少，为生产加工带来了极大的方便。

2 自动化机械制造的发展现状

2.1 自动化机械制造技术总体偏低

虽然自动化机械制造在近几年来得到普遍发展，并且运用范围不断扩大，受到许多制造企业的青睐，但与国外先进的自动化机械制造技术相比较，其运用技术和机械的自动化程度仍比较落后。以刮板输送机为例，以国外先进的自动化技术制造加工重型刮板输送机的水平比我国自动化制造水平提前10年以上。我国目前刮板输送机出现的问题主要有事故出现频率高、加工工艺粗糙、机械使用寿命短、电机功率有限、输送机运量不抵国外一半的水平等，以上问题足以证明我国的自动化整体水平较发达国家而言落后程度较大，加之对自动化机械制造出现问题的后续处理技术不到位等原因导致我国的自动化水平一直处于低水平状态。

2.2 机械制造行业自动化趋势明显

目前，在工业企业快速发展时期，机械制造实现自动化是时代所趋。生产工艺成熟，传统的机械制造已不能满足大批量的市场需求，自动化机械制造技术能实现统一的大批量的流水线作业，是符合我国国情发展的一种技术和发展模式。自动化机械制造主要注重产品的制造和技术的运用，对提高产品的质量、丰富产品的制造体系具有重要作用。自从自动化机械制造代替了传统的机械制造以后，产品系列日益丰富，如产品的包装多样化、色彩丰富化、样式多彩化、设计多元化等，能够更好地满足市场消费的各种需求，并且大批量、流水线生产是自动机械制造的最大优势，数控自动化技术满足了机械制造业的广泛需求，同时还使得机械制造整体水平得到了提高，故而被广大生产商或消费者接受与认可。

3 数控技术在自动化机械制造中的运用

3.1 数控技术自动化运用于工业生产

在现代的工业化生产中，确保生产安全是首要考虑因素。工业生产中的自动化操作是以计算机为主要控制源，再结合控制单元、驱动单元和执行机构共同作用形成一个自动化体系，其主要运用于机器生产的流水线上和人类劳动难以承受的恶劣环境下（金属冶炼、造纸印刷、食品加工等）的作业，完成人类无法完成的复杂度较高的工作。它不仅能达到信息技能和规范操作的要求，而且最主要的是能确保安全生产，提高工作效率，达到实现最终生产的目的。

控制单元与数控自动化制造技术能实现人机分离，通过编制的有效程序和操作流程的要求能帮助人类实现预期的生产效果，甚至达到预料之外的生产效益。数控自动化机械制造一旦发生事故或者短路的现象，系统就自动通过传感系统、检测系统传到控制单元，控制单元将立马采取保护预警措施，发出警报信号，使工业生产的危险性和损失降到最低。总之，数控技术自动化机械制造运用于工业生产不仅节约了大量人财物力的支出，还在实际的工业生产中确保了加工人员的安全。

3.2 数控技术自动化运用于汽车制造

近几年来，经济发展迅速，汽车的需求市场变大，汽车生产的空间提升到了新的高度，数控技术在汽车生产中也得到了广泛运用，发展极其迅速，数控技术自动化在汽车零部件的加工与组装过程中的表现最为明显。数控自动化技术的出现使原先发展比较迅猛的汽车零部件生产企业获得了更快的发展速度，数控自动化控制机床生产的汽车零部件使先进的制造工艺得到了大力的推广，这不仅使汽车零部件生产量加大，满足了汽车制造的需要，还使零部件的生产质量得到了进一步提高。为满足当今激烈的汽车市场的需求，获得更高的有效利益，汽车的机械制造业必须将数控技术更多地运用于自动化机械制造中，以期实现短期投资、长期收益的良好发展目标。传统的汽车制造业主要注重生产的规模与效益，随着数控技术在自动化机械制造业中的广泛运用，彻底打破传统的制造生产理念，许多生产企业倾向于小规模、高效率、多元化的发展模式，获得了可观成效。除此之外，数控技术自动化机械制造还带动了计算机辅助技术和虚拟现实控制技术的发展，为汽车行业的快速发展带来了巨大动力。

3.3 数控技术自动化运用于煤矿机械

传统煤矿机械中使用的采煤机种类繁多，机械的更新换代快，并且在煤矿采掘过程中机械所承担的煤矿批量小，不能满足煤矿采掘业的需求，导致煤矿采掘成本高、效益低。随着数控技术的发展，自动化与信息化相结合使煤矿开采的地下作业变得既方便又快捷，而且安全系数也得到了提高。对此，不仅降低了煤矿开采成本，还使煤矿生产体系得到了极大的完善，使经济效益和生产效益得到同步增长。

随着数控技术在自动化机械制造中的广泛运用，使得数控自动化系统中的气割机械能更好地补偿切割工作，准确度也得到了大大提高，实现了高效益、低成本的发展目标。使用数控自动化机械，在地下作业时系统能自动地对某些破口进行切割工作，减少了因人工无法意识到的问题产生的不良影响。

4 如何让数控技术在自动化机械制造中更好地运用

4.1 引进国外先进技术，提高数控自动化水平

我国数控技术在自动化机械制造业中存在诸多不足之处，与国外先进技术理念相比较，我国数控技术水平落后近一半的水平。因此，我们必须端正态度，意识到我国自动化机械制造业不足的事实，才能从根本上解决技术落后的困境。国内必须加强数控技术成本的资金投入力度，同时引进国外先进技术，将其与我国企业的实际制造业和我国实际国情相结合，研制出更加先进的、对我国制造业有实效的数控自动化技术。

要实现数控自动化总体水平的提高，离不开其在机械制造的实际运用。如果一味地遵循本国发展理念和技术水平，将他国先进技术视而不见，没有超越意识，那么我国数控技术在自动化机械制造时代就不能取得突飞猛进的发展，将始终处于落后的成长阶段或者起步阶段，向成熟阶段发展将变得遥遥无期。所以，我们要不断加深对数控技术和自动化机械制造的认识，结合他国先进知识理念和先进的技术水平将数控自动化水平发展到最优化，在提高制造业的生产效率的同时也要在其中展现中国特色、中国元素，以更好地将数控自动化技术运用到我国机械制造业的发展中。

4.2 扩大数控实用范围，增强产业化经营效益

数控技术运用到自动化机械制造已经扩展到了一些制造企业中，但仍有许多企业安于现状，对自动化机械制造没有足够信心，其主要原因是我国目前自动化机械制造业还没有发展到成熟阶段，产业化水平低。对此我们应急切地解决现存问题，进行产业化改革，调整数控自动化技术的运用策略，将其扩展到各个生产领域，发挥其最大的作用：首先，应加强数控技术在自动化机械制造业中的运用效率，不管从人力、物力、财力，还是在产业成效上，数控自动化技术都不应该只是一个幌子，而是应该将其用到实处，发挥真正作用，提高产业效能；其次，应减少自动化技术水平被某个行业垄断的局面，将局部领域扩张到全部生产领域，使各个机械制造领域都能感受到先进科学技术给制造业带来的真正推动作用；最后，机械制造企业也应该积极主动接受先进科学技术的意识，不断学习先进技术，将数控自动化技术运用到产业生产中，提高产业整体化水平，为我国整体经济的提高做出重要贡献。

4.3 培育数控技术人才，加快自动化更新换代

培育专业的高级数控自动化人才是推动数控技术在自动化机械制造中得到有效运用的主要因素。在现代科技飞速发展的同时，数控自动化水平的提高已是刻不容缓的事情。为了适应科技发展需要：首先，应提高机械制造企业对数控技术的认识，培养符合科技发展需要的人才，定期进行培训、考核，使数控技术人员能达到高级数控技术水平；其次，加快数控技术在自动化机械制造中更新换代的步伐，一项先进技术只有不断更新，不断改变，才能使其发挥最大作用，适应生产力发展的需要；最后，不管是人才培育，还是自动化水平的更新换代都需要加大资金投入，利用先进的数控技术使我国生产力进入自动化模式，提高生产效率，降低成本，增强市场占有率，使我国制造产业真正具有竞争力，推动我国机械制造业整体水平的提高。

综上所述，我国数控技术在自动化机械制造中的运用具有远大的发展前景，只有充分认识到数控自动化技术目前存在的问题，彻底解决这些问题，将数控自动化技术真正为我国机械制造业所用，一定能促进数控技术在自动化机械制造中快速发展，取得可观成效。

参考文献

[1] 刘湃.浅谈数控技术的发展及其在机械制造中的应用[J].机电信息，2012，（3）.

[2] 张亮.数控技术在机械制造中应用及发展分析[J].科技创新与应用，2012，（26）.

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关键词：工业自动化仪表；自动化控制；技术

中图分类号： F407 文献标识码： A

引言

随着科技的发展，工业技术也取得了长足的进步，并且生产的过程智能化程度也在不断的提高，特别是在信息技术出现之后，自动化控制的理论以及各种自动化控制的办法也不断的出现，并且市场对其也愈加的认可。自动化控制技术以及工业自动化仪表也慢慢的成为了工业生产现代化的标志。企业在生产的过程中，也更加重视效率的提高、产能的提高、安全系数的提高以及能耗的降低。

1、简述自动化仪表

1.1．自动化仪表测试分类

自动化仪表在电气工程的应用过程中，具有不同的类型。不同的自动化仪表具有不同的特点，可以发挥不同的作用。其中，自动化仪表主要包括压力仪表、温度仪表、流量速仪表和物位仪表等。

1.1.1、温度仪表

电气工程的生产运行过程中，会产生不同的温度变化，需要监控生产过程中的温度。传统的温度监控，主要是通过热点偶或者是热电阻实现的。随着我国电子科技技术的不断发展和进步，目前电气生产过程中实施温度监控，应用的主要是具有较高智能化特点的温度控制系统。在微电脑控制芯片中，可以利用总线技术输入采集到的设备生产运行信息数据，并且对收集到的信息数据进行处理。

1.1.2、物位仪表

在电气工程中，对物位仪表的应用，主要是通过记录位置，以测量产品。例如，在化工生产过程中，可以测量试样高度；在输油管道中，可以测量油面的位置；在铁道电气化工程中，可应用激光测试距离等。这些都属于对物位仪表的应用范围。

1.1.3、压力仪表

一些生产过程中，为了实现生产需要，需要应用压力控制。压力测量的时候，传统的应用方法是利用压力计实现。连接压力计的时候，一般都是应用导压管道，可以观察生产过程中产生的压力变化。全面了解生产过程中出现的压力变化，才能及时采取相应的措施对一些问题进行处理，避免对生产设备造成损坏，危及人们的生命安全。

1.2、基本工作规律

工业自动化仪表的功能是基于生产场地无人操控的前提下实现自主检测、自主记载与自主管控的目的，且达成获得信息并将信息传递至长距离终端，最终完成终端信息处理。它的基本工作规律是以平衡原理为条件，涵括力平衡、力矩平衡与电平衡等方面的内容。工业自动化仪表的感知元件将现场所测得的温度、压力以及流量等指标，借助变送器转化，获取易于扩大的测量数量值，比方电压量值、电流量值以及机械量值等，之后再借助更深入的扩展。通过扩展的量值可以借助变送器传递至展示器件，历经反馈器件和测量量值的进一步比较，以实现平衡。

2、工业自动化仪表控制系统的技术

2.1、自动化控制系统简介

工业的自动化设备是由自动化控制系统统一控制的，自动化控制仪表就是这一总体调度系统的核心。自动化控制仪表是由自动化控制功能原件构成的，可以为控制系统对设备的运行状态实施监控，对设备的运行参数进行调整，具有较为完善的自动化功能。经典的自动化控制仪表是由控制、自动报警、记录、显示等功能模块构成的，可用于电力、石化、冶金、科研、国防等领域，在这些领域中以数控仪表、温度控制仪表、压力控制仪表、流量控制仪表等形式出现，自动化控制系统围绕这些仪器构建而成，可对信号的时间和频率进行表达，并实现数字信号和模拟信号的转换与调试。

自动化生产自动化生产的目的就是将自动控制系统、电气以及机械设备节能型有效的结合，这就是自动化控制主要的目的。在早期工业生产设备还是比较传统机械设备，自动化设备就是比较单一的自动生产线路，所使用的电气也只是比较单一的自动化，随着网络的应用，电脑的普及，数控机床等设计也不断的出现在工业生产中，工业自动化技术也处于不断完善的状态，提高了工业生产效率。

2.2、网络控制系统

嵌入式操作系统核心软件与微处理核心硬件系统在测控仪器中使用的较为广泛，它们能够使仪器仪表与计算机间的数据传输与控制更加紧密，仪表设备上的局域网络接口、打印机接口、USB接口等更加增强了测控仪器的通用性。通过与计算机的连接，设备在操作时更加简便，与计算机的操作类似，这样能够使智能化设备与控制设备的操作具有更强的开放性与实用性。

2.3、分布式控制系统

继集中式控制系统后，分布式控制系统逐渐引领了设备智能化测控的控制方式，以集中式控制系统为基础，综合了现代图形显示技术、现代控制技术、现代化计算机技术、现代通信技术等，做到了对设备参数的灵活配置和分级管理，充分发挥了其优越性。

2.4、自动化控制的运用

2.4.1、过程智能化

借助智能化管控完成流体、粉体的整体化学处理，其全面的过程等管控系统通常包含三大构成部分，即测量仪表、调节装置与电脑，借此完成加热炉、精馏塔乃至全套工业生产程序的最佳管控。同时，其管控方式大致包含三类，即反馈管控、前馈管控与最佳管控。

2.4.2、机械制造智能化

机械、电气和智能管控有机融合就形成了机械制造智能化，主要运用于处理离散元件。在一开始，机械制造智能化是极其粗略的智能生产线，仅是借助机械或者电气元件的单机智能化。自从跨入上个世纪六十年代之后，由于信息化技术的普遍运用，使得数控机床、机器人、加工单位等等智能化装置一一产生。同时有利于多类品种以及小规模生产的柔性生产制作体系应运而生。所以，智能化车间就是借助电脑与生产制作体系有机联系在一起所形成的工业生产智能化管控体系，其前提条件是柔性制作生产体系，此外又于信息管控与生产管控中同时达到了智能化。

2.4.3、管理智能化

对公司机构的各类管理，比如人力资源管理、财务管理、物料管理、生产管理乃至办公管理，完成智能化管控，即是管理智能化。它是一种全面性技术，其核心是信息处理，且借助了电子计算机、通信体系和管控等理论。一般而言，它必须借助多台具备高速运转速率、而且可以处理许多数据性能的电脑与多种终端设备一起构成局域性网络。就现代管理智能化而言，已经依据管理信息体系这一前提研发出了决策支撑体系，能够给决策的下达供应多种方案，对于高层管理领导而言是极佳帮手。

2.5、工业自动化仪表控制系统的相关技术

工业的自动化技术包含了三层结构：PCS、MES、ERP。PCS层，主要负责控制过程，对生产工艺的水平和精确度进行严格把关，确保产出产品的质量，以保持和扩大市场占有率。在这一层中，可以实现对工艺参数的更新与优化，通过此途径来实现对生产工艺过程的控制。MES层，主要任务是优化管理与控制，对控制过程与管理过程进行协调，以保障资源配置的最优化，是自动化控制系统的中枢。ERP层，是企业的资源管理系统，主要是以信息技术为通信基础，以其提供的参考信息为根据进行决策分析，并将其运用到企业运作中。管理是ERP层的核心内容，在财务管理中其对管理效率的提高作用体现的尤为明显。这三个层次体系的集成综合，实现了自动化体系结构的完善。工业仪表主要使用的是工业生产过程的参数，通过对生产过程的控制与监测，可以实现对产品质量的保障。智能化工业仪表，其特点是功能强大、软件丰富、对产品质量的监控具有很强的实用性。

3、结语

综上所述，在具体生产实践中，采用智能化管控技术能够大大增强劳动生产率。尽管前期投入的设备体系成本较高，不过后期进入正常工作状态后，便能够高效地节约各类资源与成本，并且所获效益也将远大于之前的成本投入。现在工业化智能管控体系广泛运用于我国多个领域，并且技术亦日臻完善。由于市场竞争日益激烈，导致工业生产所需性能与质量越来越高，生产工艺亦日益繁复，工业自动化仪表与自动化控制技术的效用将越来越突出。

参考文献

[1]秦海珊.浅析工业自动化仪表与自动化控制技术[J].轻工科技,2013,05:99-100.

[2]于杰.工业自动化仪表与自动化的控制技术[J].科技资讯,2013,26:88.

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关键词：工业自动化控制；计算机控制技术；应用路径；网络技术

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1674-098X(2015)10(a)-0132-02

作者简介：吴高杰（1991,4—）,男，江苏江阴人，本科，学员，研究方向：计算机控制其他机器工作

在市场经济快速发展的今天，工业企业面临着巨大的市场竞争，因此，对于工业制造企业而言，如何在确保产品质量的基础上，最大限度提高企业生产效率，已经逐渐成为了工业制造企业所普遍面临的难题。工业自化已经成为了行业发展的趋势，而计算机控制技术则在其中发挥着重要的作用，NC、PLC等先进技术的使用成为了计算机控制系统在工业自动化控制中应用的键，其自身的发展也逐渐向着精密化、灵活化、开放化的方向发展。

1工业自动化技术概述

石油、石化、建材、冶金等都属于工业生产，它所涵盖的范围广泛，可以是指一台生产的设备或是一条生产线，也可以指一间厂或是一家企业。在工业制造行业中，工业自动化技术指的是一项综合性技术，它强调的是在综合利用计算机技术、电子设备、控制理论以及相关的仪器仪表的基础上，实现对工业生产制造全过程的动态化、智能化监测和控制。在这个过程中，实现对生产工艺的优化、生产资料的合理配置，并为决策者的决策行动提供参考，其最终目的是提高产品质量和生产效率，降低生产消耗和成本，减少对环境的污染。总体而言，工业自动化技术包含了三个部分，分别是硬件系统、软件系统和系统技术。硬件系统中包含了各项控制设备和仪器，以及执行命令的执行器等。系统技术则包含了各项集成技术，具体包括硬件集成技术、软件集成技术、软件和硬件集成技术等。而各类软件则属于软件系统，在工业自动化系统中，包括了管理软件、控制软件和测量软件等。这三个部分的内司其职，又相互配合，共同实现了工业的自动化生产和控制。将自动化技术应用于工业生产制造行业，对提高企业员工素质、提高企业生产制造能力具有重要意义，同时，这也是优化工业行业产业结构，避免“三高”的重要举措。

2计算机控制技术概述

计算机控制技术质是以计算机技术为核心的一项技术，其主要的目标是采集和控制生产过程中的各项参数，并以计算机硬件系统为依托，利用相应的控制软件，实现对工业生产过程的自动化控制。换而言之，工业自动化控制系统的实现需要以计算机控制系统为基础。计算机控制系统由软件控制算法、硬件系统和上位机操控软件三个部分构成。在这个系统中，计算机拥有高速的计算能力和数据处理能力，因此被运用于各项命令的执行，通过对被控对象的控制，达到工业自动化控制的目的。事实上，从很大程度上来说，对计算机的控制也需要借助一些辅助部件。上位机操控软件的主要作用是现人机的交互，其最大的作用在于实现程序和数据的输入和输出，同时承担数据库构建的任务，以便于实现对工业生产过程的控制，在发现异常状况时能够发出警报。在辅助工业控制系统运行过程中，计算机控制系统需要进行经常性的信息交互，通常情况下，信息交互能够采用有线通讯和无线通讯两种方式。总而言之，计算机控制系统的要目的一方面在于实现对运动过程的控制；另一方面是实现控对象的优化。

3计算机控制系统的工作原理

硬件系统和软件系统是计算机控制系统两个重要组成部分，要想实现计算机控制系统的控制功能，需要采取专门的数字、模拟转换设备。在实际工业自动化控制过程中，通常会采用实时控制方式，大多数控制过程计算机运行的可靠性要求较高，但是对其运算速度并无硬性要求，只强调其必须能够响应及时。计算机控制系统实现工业自动化控制的工作原理主要分为三个步骤：第一，数据采集。通过对被控制目标的瞬时值进行检测，实现对相关数据的收集，随后将相关数据传输至工业自动化控制计算机中。第二，实时决策。通过计算机中的特定软件，对所采集到的数据的状态进行计算和分析，根据预定的控制规则，执行下一步控制计划。第三，完成控制任务。计算机所做出的决策会发送给控制系统，控制系统以控制信号为依据，对相关任务进行分配，并执行相关的控制动作，完成自动化控制的任务。在实际控制工作中，三个控制过程不断重复循环，确保系统能够按照相应的要求进行工作，且能够处理一些设备自身和控制对象的异常情况。

4工业自动化控制中计算机控制技术的运用

工业生产过程中，计算机控制技术在自动化控制系统中的应用路径可从数字控制、可编程逻辑控制器、分布式控制系统、计算机传感器等五个方面进行分析。

4.1数字控制

数字控制（NC）是自动化方法的一种，指的是借助符号和数字等对工业生产过程进行编程控制，因此，也简称为“数控”。要实现数字控制，需借助专门的计算机设备，将操作命令以数字的状态发送给设备，使得设备能够依据原先设计好的程序运行。在数字控制系统中软件技术是核心和关键所在，对设备的自动化控制具有重要影响，良好的数字控制技术是提高设备自动化运行能力的重点。在诊断设备故障和设备维修的过程中，数字控制能够诊断出AI故障，运用计算机网络技术，还可实现远程诊断和远程监控。另外，通过已建立的数据库功能，还可对系统进行检修和维护，修复相关故障，并在漏洞扩大之前实现零件的更换，最大限度提高数控系统的安全性、可靠性和稳定性。

4.2可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器（PLC）从本质上而言是一台计算机，其主要是为工业生产而专门研发的。数字运算操作是其基础性工作，而编程存储器则是其核心，模型和数字是其输入或输出的主要方式，通过这种数字或模型的输入和输出实现对工业生产过程和机械设备的自动化控制。可编程逻辑控制器在被运用于工业生产制造后，其工作内容也被分为个部分，主要是数据采集和输入、命令程序的执行、结果的输出和刷新，这三部分的工作内容共同形成了一个扫描周期。可编程逻辑控制器工业自动化控制中的使用较为广泛，归根结底是因为其自身在性能方面拥有诸多优势。首先，它具有使用便捷、操作简单的特点。其次，它的功能较为强大，设施设备齐全，表现出良好的性价比。再次，它的运行可靠性高，能够适应各种不同的生产制造环境，且抗干扰能力强。最后，它具有维护和检修方便的特点，能够实现相关程序的在线修改。

4.3分布式控制系统

工业自动化控制系统中分布式控制系统从本质和功能上来讲，就是一个中型的计算机控制系统。这个分布式的控制系统，能够通过计算机技术实现对生产过程中相关数据的收集、处理和分析，进而实现对生产过程的控制。这种多级计算机控制系统的运用是以计算机运行速度的提高和微型计算机的使用为基础的，它的出现使得自动化技术中计算机控制技术的使用更加科学可靠，其出现和发展与计算机技术的发展有着密不可分的联系。集散型计算机控制系统的主要工作则是实现对自动化生产工程中相关数据的分析，并将分析所得信息反馈给计算机，在这个分析和反馈的过程中，中央计算机只负责系统的集中管理和分散控制工作，使得工业自动化控制系统工作的可靠性大大增强。场控器是分布式控制系统的基础，通常情况下场控器中包含了I/0部件，通过该部件分布式控制系统可实现对数据的采集和控制、执行，再经由人机接口，实现执行命令的，再通过网络通讯设备，实现对数据信息的传递。在现场控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相关算法预先存储于运行内存中，在实际操作中，能够依据自动控制需求，进行组态。

4.4计算机传感器

在工业自动化控制中计算机控制技术的运用和实现需要依赖于网络通信技术、软件技术和传感设备的支持，在这其中传感设备发挥了至关重要的作用，它是实现工业自动化控制中自动化监测的重要条件。传感设备具有数字化、智能化、系统化和精密化的特点，其相关性能从某种程度上来说决定着工业企业自动化生产的产品的品质。计算机控制系统通过传感器的使用，实现对相关数据信息的收集和整理，进而获取设备运行的状态信息，实现对设备各项参数的动态化监测和控制，确保自动化控制设备运行状态安全，最终达到提高工业产品质量的目的。现阶段，计算机传感器的使用正处于发展阶段，在未来的发展过程中，其运行的可靠性和精确性都将得到有效的提高，最终向着更高级的智能化和更低的能源消耗方向发展，其综合性能将得到大大提升。

4.5自动化生产中的现场总线应用

现场总线指的是数字化通信的检测和控制系统，其被广泛运用于工业自动化制造行业中。现场总线拥有专门的处理器，将这个处理器与测量控制器连接后，可实现计算和通信的能力。它使用双绞线作为通信的媒介，能够实现计算机网络与测量控制器的多个对等连接，自动化生产的现场总线能够将分散的测量控制器变成网络探测的节点，实现联机式的自动控制。现场总线的使用为自动控制设备和系统之间的信息交互和数据分析提供了保障，再通过计算机网络的作用，能够第一时间发现设备运行的异常状况，并实现异常状况的及时排除，使得工业企业的自动化生产过程中信息沟通更加便捷。现场总线在信息交互、数据更新和信息显示等方面都表现出了强大的优势，因此，在自动化技术未来的发展中，现场总线技术的使用是其必然的发展趋势。

5计算机控制系统的应用特点

计算机控制技术在工业生产领域使用广泛，其运用涉及到网络通讯技术、传感技术、控制软件、自动控制技术等。近些年来，伴随着计算机技术和工业产业的发展，工业自动化控制中计算机控制技术的应用水平越来越高，其科技含量也越来越高，有效加快了企业的现代化进程，其应用的优势主要表现在以下几个方面：

（1）开放性特点。相对而言计算机自动化控制系统具有公开性和开放性的特点，其开放性特点主要表现在能够实现所有设备和系统的连接，确保各项设备正常运转。在实际操作中，工业企业可根据自身的实际需求，选择接入的系统和设备，表现出极大的灵活性和便捷性。

（2）交互性和可操作性特点。计算机控制系统中的各项设备能够相互连接，共同构成一个数据传递的系统，因此，在这个系统中各项设备是可以相互替换和代替的。

（3）智能化特点。计算机控制下的自动化系统的总线具有智能化的特点，现场总线通过传感设备，能够实现对现场各设备的分析和监控，并在此基础上，实现对设备的自动化控制，确保其能够实时监测设备运行状态，及时处理系统故障。

（4）精确性高。相对于一般调节器而言，计算机控制系统具有超强的数值运算能力，能够最大限度缩小和控制偏差，确保其控制精度不会受到元件老化、噪音等因素的影响。

6结语

总之，工业企业的自动化生产是一个复杂的过程，尤其是在这其中还掺杂了许多大型设备和先进技术的使用，大大增加了自动控制的难度。计算机技术在工业自动化控制中的使用，为其提供了强有力的技术支持，为其进步和发展奠定了基础，也为企业进一步降低生产成本，提高生产效率提供了可能。在未来的发展过程中，必须加强对计算机控制技术的研究，除了不断完善现有的技术之外，还应该加强对新技术的研发，使计算机控制技术能够更好地服务于工业自动化控制技术，促使我国工业产业健康、稳定、可持续发展。

参考文献

[1]张维东.工业自动化控制中计算机控制技术的应用路径思考[J].科技与创新，2015(16)：138.

[2]杨雷忠,胡石.当代工业自动化控制中微机控制技术的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2012(8).

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[9]甘能.基于PLC控制技术在工业自动化中的应用研究[J].电子技术与软件工程,2015(6):159-160.

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关键词：机械设备;机械制造;自动化控制技术;应用

前言：

自动化控制技术是指通过自动控制系统来进行某种任务的控制工作，它在机械设备生产制造过程中的应用和推广极大的提高了机械制造业的生产效率，因此我们应该对自动化控制技术在机械设备制造中的应用加以重视，并在实际操作中总结经验教训，为自动化控制技术在机械设备方面的应用营造良好氛围。

1.机械设备制造自动化

计算机辅助机械设备的设计和制造是自动化控制技术在机械设备中的首要应用。计算机辅助设计简称CAD，包括优化设计、仿真、辅助绘图及过程管理等多方面内容。在计算机辅助制造即CAM中，狭义的概念是指由计算机根据设定程序辅助机械设计，并在设备的制造过程中进行自动化控制。随着当今制造业的快速发展，CAM可以缩略为一种数控编程，CAPP为其专门独立的一个系统。

自动化控制技术除了辅助机械设备的设计和制造之外，还可以辅助设计工艺并进行数据管理。计算机辅助设计工艺是自动化技术应用于机械设备制造中的重要内容，也是连接CAD和CAM的桥梁。CAPP在机械设备工艺设计中的应用不仅可以优化设计工艺，同时还能使编程效率增强，规范手工工艺，从而保证机械设备在设计制造过程中的精准度。从数据管理方面来看，自动化控制技术的应用使得机械设备在制造过程中可以根据设计需要分析设备设计制造时需要的数据，并能对设计制造时产出的信息进行系统管理。总之自动化控制技术的应用保证了设备制造流程的规范化，使生产效益得到优化，成为了未来机械设备制造业的主要发展手段。

2.机械设备加工系统自动化

自动化在机械设备设计阶段的应用可以有效保证机械的精准，在机械设备的生产加工过程中也发挥着至关重要的作用。首先，机械设备的加工工作任务量巨大，而且存在着不少重复性的劳动，这些劳动如果由人力来完成，耗费时间，影响生产效率。其次，部分机械设备的加工工作难度系数较高，人力加工容易造成设备误差，而且有些机械加工工作存在着一定危险性，人力操作很容易造成工人生命财产安全的损失。

在这种情况下，自动化控制机械设备的加工流程成为了最好的选择，通过计算机技术建立起一个自动化控制的加工系统，保证机械生产加工程序实现全自动化控制，整个过程只留技术人员进行自动化控制操作，这样大大减少了机械生产加工作人类活动的参与量，既能节省劳动时间又能增加机械制造的精度。不仅有利于提高产品加工的工作效率和产品合格率，同时还可以降低生产过程中由于人为操作失误等原因而出现安全事故的几率。自动化控制机械加工系统使人类得以摆脱繁重的机械生产工作，从根本上提高了机械设备生产的社会经济效益。

3.物流供输系统自动化

机械设备的生产和制造需要消耗大量的原材料及其它相关产品，因此想要保证生产机械设备的工作效率就要注意做好材料的供给和运输工作。物流供输作为机械设备生产制造的重要组成部分，负责将用于机械制造工作的各种物料运输到加工地点，同时还要负责好成品的运出工作。因此只有保证生产材料可以源源不断的运进生产场地、保证产出设备及时从生产场地运走，才能确保机械设备的生产工作合理有序的进行。

物流的供输系统主要包括自动输送、FMS物料传输以及单机自动系统，单机装置由输料设施、上料设施、隔料设施、储料器和定位设施等构成，负责完成机械制造的上下料工作。这一系统采用自动化控制技术，整个物流供输过程从材料进场到设备运出都由计算机执行操作命令来进行自动化控制，这可以有效保证运输系统的运输效率，确保上下料工作可以及时、准确的进行，也就保证机械在加工与制造过程的整体连续性。

4.机械设备装配过程自动化

机械设备通常结构复杂、体积庞大，需要若干零部件按照一定的顺序采用一定的技术手段进行组合，大型机械设备的装配工作人力很难完成，而人力可操作的装配工作又存在人工装配的问题和弊端，如部件咬合不到位或丢装、落装螺丝等。而自动化控制机械设备的装配环节可以很好的避免这些问题，它是在相关技术操作的基础之上，通过调整、连接、伴送等规程将机械的各个零件按照程序设定进行组建和配套，从而合成一个全新的机械结构，这也是机械生产工作的关键环节和制造工艺的核心。

为了保证机械设备的质量，在装配过程中必须严格根据安装规定来进行整合。自动化控制下的机械装配取代传统人工操作可以避免重复操作和操作失误现象的发生，同时它可以执行人工很难做到的复杂装配操作，因此对于保证机械生产的效率和质量具有重要意义。

5.机械设备检测过程自动化

在投入市场之前，对已经出场的机械设备进行检测工作对于强化设备质量具有重要作用。也是保证机械设备质量和使用安全的最后一道关卡。高新技术的发展推动机械设备生产的发展，同时也加大了对机械设备生产精度的要求，特别是高精密度的机械部件的发明和使用，更是加大了机械设备检测工作的难度。

传统的检测方式多为人工检测，这种检测方式简单、直观，已经无法满足高精密度机械部件的检测需要，这种情况之下保证并提高机械加工精准度、确保检测工作的准确性便成为了至关重要的问题。借助自动化控制技术，自动检测系统很好的解决了这一问题。同时现代化制造业的发展、各种新型材料、工具及加工设施的使用也有利于检测工作的加强。此外根据不同设备的不同需求，越来越多的识别技术和检测技术也应运而生。如基于电源信号的磨损检测、神经系统诊断和智能检测等。

6.小结

综上所述，自动化控制技术应用于机械设备制造领域的各个环节。随着未来机械设备的创新和研制，我们要努力将目光放在机械设备制造领域的发展前景中去，加大自动化控制技术的应用，带动机械设备制造领域向更好的方向发展。

参考文献：

[1]韩忠山.机械自动化发展的探析[J].China’s Foreign Trade，2010（12）

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计算机与微电子技术的快速发展，带动了工业运动控制技术的提高，出现了直线电机驱动技术、全闭环交流伺服驱动技术、计算机控制技术、运动控制卡等控制新技术。这些技术为我国工业水平的提高与机电一体化水平的进步发挥了比较大的作用。本文就机械工业自动化中的运动控制新技术进行浅显的分析。

关键词：机械工业；自动化；运动控制新技术

一、引言

传统产业在高新技术产业的发展冲击下，不断革新，这也为传统产业的发展带来了机会。机械工业是传统产业之一。新技术的革新使其产品结构与生产系统的结构都发生了重大变化。微电子技术、微计算机技术的快速发展，促进了机械工业自动化的进程。机电一体化不断的技术改革，使得机电一体化的产品比如汽车、家用电器、冶金机械、工业机器人、包装机械等，每隔一段时间都会有新的进展。机电一体化技术在现代生活、生产中发挥着比较重要的作用，提高了人民的生活水平与工作效率，降低了材料的消耗，增强了企业发展当中的竞争力。机电一体化迅速发展的同时，运动控制技术也得到不断发展。机械工业自动化中的运动控制新技术得到大大发展，出现了全闭环交流伺服驱动技术(Full ClosedAC Servo)、直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)、可编程序计算机控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和运动控制卡(Motion Con-trolling Board)等新技术。

二、机械工业自动化当中的几种运动控制新技术

（一）全闭环交流伺服驱动技术

机电一体化产品的定位精度与动态响应若要求比较高，通常会用到交流伺服系统，其中的数字交流伺服系统更合适数电控制。数字交流伺服系统采用了数字信号处理器的驱动器，可以对机械电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，电机与驱动器之间就构成了位置与速度的闭环控制系统。这种闭环交流伺服驱动系统具有高速的运算控制能力，能够自动完成整个伺服系统的增益调节，对于机械中负载的变化也可以跟踪到，能够根据负载情况实时地调节系统的增益，甚至有的驱动器还具有快速傅立叶变换的功能，能把机械共振点测算出来，还通过陷波滤波方式能消除机械共振。通常情况下，此类数字交流伺服系统一般工作在半闭环的控制方式中，这种控制方式在传动链上会有间隙，误差得不到补偿。如果想得到更高精度的控制，需要在最终的运动部分安装比较高精度的电子检测元器件比如光电编码器等，这样就实现了全闭环的控制。这种运动控制新技术与传统的全闭环控制的方法相比而言，伺服系统只能接受速度指令，对速度环进行控制，对位置环的控制则由上位控制器来工作实现。这样导致在很大程度上增加了上位控制器的难度，抑制了伺服系统的推广。目前，国外已经出现了一种更加完善、可实现更加高精度的全闭环数字式伺服系统，让机械实现更高精度的自动化水平越来越容易。这种国外的全闭环数字式控制伺服系统就避免了上述的半毕环控制系统的不足，伺服驱动器可以直接采样装载最后一级机械运动部件上的位置反馈元件，来作为置环，而电机上的编码器反馈此时只当做速度环，此伺服系统可以消除机械传动上出现的齿轮间隙等，同时补偿了机械传动件的制造误差，获得真正的全闭环位置控制功能，得到的定位精度也非常高。这种机械工业自动化中的全闭环控制都由驱动器来实现，不需要增加上位控制器的负担，使得它的应该越来越普遍。

(二)直线电机驱动技术

直线电机驱动技术也是机械工业自动化中的运动控制新技术。直线电机在机床行业当中的应用越来越被受到重视，尤其在西欧等工业发达国家对直线电机应用非常看好。在机床的进给系统当中，使用直线电动机代替原旋转电动机的驱动的最大的区别是取消了电机到工作台之间的机械传动环节，使得机床进给传动链的长度被缩减为零，此种传动也被称为“零传动”。领传动方式的性能远远超过了原来的旋转电机驱动。直线电机驱动技术具有一系列的特点。直线电机驱动技术当中取消了一些响应时间常数比较大的机械传动零器件比如丝杠等，这样让整个闭环控制系统的动态效应得到了很大程度的提高，机器反应也非常的灵敏；同时机械产生的传动间隙与误差也大大地降低，通过直线检测反馈控制，在很大程度上提高了机床的定位精度。直线电机驱动因驱动是“直接驱动”，免去了启动、换向时中间传动环节的弹性变形、反向间隙所出现的运动滞后现象，从很多程度提高了传动的刚度。直线电动机还具有速度比较快、速度加与减的过程比较短、行程长度不受限制、机械运动比较安静、机械工作的噪音偏低等特点。此外，直线电动机省掉了一些中间环节，机械摩擦损耗就少了许多，这样传动效率就大大地得到提高。直线电动机的应用越来越多，尤其在机械的运动控制行业当中受到很大的重视。国外发达工业运动控制的企业的推广已经达到比较火爆的程度，比如日本三井精机公司、美国科尔摩根公司等应用了直线电机驱动技术。

(三) 可编程序计算机控制器

可编程控制器的发展已经有相当长的时间，到目前经过了三十多年的发展，技术趋于成熟，尤其加上这些年来微电子技术与计算机技术的不断发展，可编程控制器结合了这些先进技术的特点，形成了新一代的可编程控制器即可编程序计算机控制器。可编程计算机控制器和传统的控制器相比，它有一个比较大的优点，那就是它有着大型计算机分时多任务操作系统与多样化的应用软件的设计。传统的可编程控制器比较多地运用了单任务的时钟扫描或者监控程序来处理程序自身的逻辑运算指令与外部的进出通道信号状态的采集和刷新，采用这种方式就限制了可编程控制器的速度控制大小，与进出通道当中的高实时性控制相违背。可编程计算机控制器就比较完美地解决了传统可编程控制器的这一缺点。计算机控制器采用了分时多任务机制构筑了应用软件的运行平台，那么应用程序的运行周期就与程序的长度没有关系，只与循环周期有大的关系，这样达到了实时控制的要求。计算机可编程控制技术的操作系统帮助了工程应用软件的开发。计算机控制器的各个模块比如数据采集、通信控制等可以进行独立的运行，各个数据之间又保持着相互联系。各个模块经过独立编制与测试之后，可以同时下载到其中央处理器当中，能实现多任务操作下的并行运行，实现了对项目共同的控制。计算机可编程控制器在机械工业控制中体现了比较强大的功能优势。它的应用将越来越得到全面开发。

(四)运动控制卡

运动控制卡就是一种工业的PC机，它主要用作各种运动控制当中的上位控制单元。它作为机械工业自动化中的运动控制新技术，完全符合新型数控系统的各项标准与要求，满足了包装机械、国防装备、印刷机械等改造的硬件平台，达到了PC机借助运动控制卡强大的功能特点。运动控制卡一般都会采用专业运动控制芯片来作为运动控制的核心部分，通常情况下，运动控制卡和PC机会构成主从式控制结构。运动控制卡会有比较开放的DOS或Windows系统等来作为控制系统，PC机则管控着运动轨迹规划、键盘管理、鼠标管理等。运动控制卡正因有结构开放的特点，它能应用于制造机械工业自动化中比较多的领域。运动控制卡在国外的机械工业自动化设备的控制中比较流行。它也形成了一个独立的专门行业。在国内，运动控制卡应用于机械工业自动化中也相继已经有出现。

三、结束语

综上所述，机械工业自动化中的运动控制新技术的出现与现代科技技术的不断发展有着密切的关系，尤其是计算机技术与微电子技术的不断发展，加速了运动控制技术发展的进程。运动控制新技术的出现也加速了机电一体化新的进程，为机电一体化的在制造业等领域的应用带来福音。所以，全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等为代表的运动新技术的发展与应用将会越来越突出，为提高工业工作效率，降低损耗，得到更高的精度，实现强大的功能操作等方面发挥重要的作用。这些运动控制新技术在国外发达国家已经有相当程度的应用，取得了一些成绩，相信，在国内也会加大速度发展与推广这些运动控制新技术，为我国的机电一体化技术水平的提高做出应有的贡献。

参考文献：

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[4] 高龙．运动控制新技术探讨[J]河南科技, 2010(22)

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关键词：电子系统；自动化控制；技术；应用；开发

1 电子系统的概述及自动化控制技术的应用

1.1 电子系统与自动化控制技术

电子系统是利用电子信号来控制电子装置的系统，例如：收音机、计算机、电子游戏机、移动电话、掌上型电脑等。电子信号是电子系统的输入，它经处理后可以产生输出信号，从而控制多种输出装置的操作，例如：扬声器、液晶体显示器等。电子系统具有很多功能，例如：产生声音、传递信息、显示画面、测量、记忆、计算等。电子装置有许多种类，常用的包括半导体二极管、晶体管、电容器等，它们通常会被焊接在一块电子线路板上。自动化是现今工业快速发展下必要的竞争利器，而自动化的过程中，具备高度稳定性及一致性，且开发成本低廉的可程序控制器扮演着极为重要的角色，常被用来作为制造业自动化的主要工具。随着更可靠的感应器、处理器和驱动器发展，自动化技术逐渐取代人手操作员。当工序非常清晰、经常重复和可以由可靠的自动调节系统来操作时，采用自动控制技术便会较为合适。当微处理器和新的感应器出现后，人手控制系统也就更容易地被电脑控制系统所取代。

1.2 自动化控制技术的应用

自动化控制技术是整合电机、电子、感测、信息、控制等各项专业领域的知识与技术所构建组成的技术系统。由于信息产业的快速发展以及个人电脑具有的软硬件开放架构与开放环境，加上高市场普及性和各种应用蓬勃热络的优势，使得以电脑逐步成为为控制中心，附着于电子系统或技术上，运用其数值计算能力，进行一般或特殊自动化系统（或技术）的监测及控制，以确保电子系统完全机能的发挥。国内的技术状况，也在近十年间快速的进行着自动化控制技术的发展。其中，在控制核心组件技术发展方面，目前先后完成了ASIC-Based及DSP-Based的控制相关软硬件、轴向及主轴用伺服电机与驱动器、线型电机与驱动器的开发。为了追求小型、稳定、低成本的控制器，目前也完成了两袋高密度运动与输出入控制专用晶片。其中，应用第二代运动与输出入控制专用晶片EPCIO及EDIO所研发完成的多轴运动控制技术是各式各样技术控制器的共同性基础技术，也是控制各式各样技术的性能与精密度的核心元件。在多轴运动控制技术的基础上再加上不同技术类别在应用面的专业领域知识以及整合多项软硬件技术，便可构建出各式各样的技术控制器，如CNC工具机控制器、射出机控制器、线切割放电加工机控制器、雕刻机控制器、点胶机控制器、机器手臂控制器、绕线机控制器等。

2 应用于电子系统中的自动化控制技术开发

2.1 软件规划

系统规划是所有程序开发的必要前置动作，主要内容为确定系统整体动作顺序流程以及功能，再经由程序的开发予以实现。因此，在系统规划阶段，应按照硬件的配线设计图规划PLC 程序元件之间的相互连结，并根据系统动作的流程规划PLC 程序的动作顺序。在系统规划阶段，除了PLC 阶梯图程序以外，使用者界面的构思也是该阶段的一大重点，使用者界面的好坏，直接影响到使用者对于系统的操作便利性，因此，开发时应针对使用者所需求，配合PLC 程序的构造，进行使用者界面的相关设计。自动化控制系统对使用者而言，应具备全自动执行及手动执行的功能，并能按照使用者的需求输入不同的实验参数控制机构。因此，以上功能及其相关细节设定均需纳入使用者界面开发的考量中，并以简洁、实用、易懂为操作界面的设计原则，开发出人性化的使用者界面。而在内部PLC 程序的部分须使系统中的各装置相互配合，按照设定顺序及需求完成相应动作，并连结使用者界面，将机构动作相关信息回传至图控软件，使系统软硬件之间同步且流畅。

2.2 PLC 程序设计

可使用WinProLadder 阶梯图语言撰写PLC程序，程序构思主要分为两个部分：一是系统动作顺序部分。二是系统功能部分。其中，系统开发时，除了机器的动作外，尚需具备使用者在操作上可自行设定的功能，这些功能均须要通过参数的设定而完成，举例而言，使用者若将报警器的反应时间由实验预设的5秒缩减为2 秒，则时间即为设定的参数，而阶梯图程序则必须配置记忆置储存这些参数，再将这些参数输出至周边机器。因此，暂存器的配置以及暂存器编号，都须和使用者界面设计加以配合，才能正确的读取输出参数，达到使用者的需求。

2.3 （三）使用者界面设计

使用者界面（Human Machine Interface HMI），是一种智能型的触碰式图形显示屏幕，其主要功能是让使用者在开发后的界面上以图形式对话视窗的操作取代直接面对程序原始码修改各项参数以控制机器HMI 的开发，除了画片的编辑外，还需配合PLC阶梯图程序中所设计的系统动序规划、运算元、变数相关设定，将PLC 程序中的各个元件以图形式按钮取代，才能顺利与PLC 进行通讯，完成监控的功能，因此使用者界面的开发大致上可分为三个步骤：系统规划；操作界面开发；系统通讯。

参考文献

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[关键词]自动控制；机电一体化技术；生产

中图分类号：TP273；TH-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0332-01

中国属于世界上的制造大国之一，具有较高的生产水平，但高水平的生产力就要求机电应符合生产力的要求，制造业需要依靠自动化控制技术提高生产企业的生产效率。扩大生产规模，在制造行业中占据着较为主要的地位。有效的自动控制系统及技术、机电一体化技术在生产过程中显得尤为重要。

1.什么是自动控制技术及机电一体化技术？

1.1 自动控制技术

自动控制技术顾名思义就是在不需要用人来进行控制的情况下，使用先进的科学技术及机械设备让机器自身构成一个较为完整的系统进行正常工作及运转的一项技术，是机械设备或机器根据控制技术设置好的程序及预期的各项步骤进行生产的过程。自动控制技术的应用很大程度减少了不必要的劳动力消耗，减少大量劳动力的干预情况；自动控制技术的应用还能在生产过程中减少失误操作的发生，员工根据设定好的程序进行进行操作，生产的出错率有所降低，提高了生产效率[1]。

1.2 机电一体化技术

机电一体化技术属于一种较为全面及综合性的技术，机电一体化涵盖的方面主要包括信息传感器、电子工业、微电子及信号变换等，主要核心为硬件及软件技术，机电一体化技术很好的顺应了时代的发展，属于时展的产物，具有一定的智能化特点。机电一体化的构成中关键点在于信息处理技术，信息处理技术的应用效率促进了机电一体化，机械本体技术的应用效果与机械自身的材料存在着较为密切的关系，要想提升机械本体技术应严格把控机械原材料，将耗能降至最低。

2.自动控制技术及机电一体化技术在生产中的应用

2.1 机电一体化技术在数控机床中的应用

数控机床应用机电一体化技术的现象最为常见，数控机床一定程度上反映了机电一体化发展的主要进程及形态，随着科学技术及职能化、自动化的不断发展与进步，数控机床的先进技术不断随之变化，目前的数控机床存在着知识扩展功能、感知环境功能、智能化模拟功能、智能编程功能及网络通讯功能等，在生产过程中一旦出现不能建模的现象，可以立即采用模糊系统进行加工，对加工过程中出现的故障进行诊断及调节，在最短的时间内恢复生产，减少因机器故障出现的生产力下降情况[2]。（见图1）

2.2 自动控制技术在工业生产中的应用

自动控制技术及机电一体化技术在工业制造业中运用较为常见，特别是机械的制造方面，在制造机械的生产过程中，采用自动控制的智能化技术能将生产过程中可能出现的一系列影响生产的问题进行避免及排除，自动控制技术主要通过神经网络与模糊系统相结合进行制造建模，采用自动控制技术中的反馈技术科学、有效及将生产进度把控好，自动控制技术能将突发的生产问题发生可能降至最低且及时处理突发问题。其主要采用机械故障智能诊断技术及智能传感器技术进行智能化的监控及处理，有效的减少了生产问题的出现，为生产提供了有力及坚实的基础。

2.3 自动控制技术及机电一体化技术在科技生产中的应用

自动化控制技术应用在机电微型计算机中主要是利用控制装备建立一个完善的数学模型，在计算机辅助功能的帮助下将生产程序进行相关控制。自动化控制技术有效的将自动控制及机电规律之间的关系进行了协调，有效促进了单元技术的融合效果，具有较大的生产价值，将产品的技术含量提升至一定高度，将产品的生产周期大幅度缩短，延长了机械设备的使用寿命，将企业的投入降至最低，提高了生产力。还一定程度上的激励了工程师不断开发研制新型便利的基点模型，将工作能力提高至一定程度。自动控制技术还一定程度上提高了微型计算机发现漏洞的功能，微型计算机能快速对危险进行预知，利用自动控制技术将机器进行控制后，避免危险的发生，为企业发展减少风险及损失。

2.4 自动控制技术在科学技术中的应用

将自动控制技术融入进机器人的制造中，通过利用神经网络技术对机器人进行智能化的控制，在合理应用自动控制技术后，机器人在原本具有的模仿及学习能力的基础上能更加智能化的自我判断外界的事物，对外界发生的事物作出最正确的选择及反应处理。急切人主要通过模拟人生的思维模式及行为进行相关活动，急切人需要有机向外界接收信息及控制参数等任务，若将自动控制技术与机器人进行结合将实现设备无人自主操作的境界[3]。

3.结语

随着我国生产力水平的不断发展及提高，其对机电制造行业的要求亦越来越高，C电等制造业的高要求不仅需要满足人们日益增长的机械需求，还应利用自动控制技术为企业提高生产效率。自动控制技术及机电一体化技术能有效提高企业生产效率，将智能化进程推进到一定层面，大力开发机电一体化产品，将自动化、信息化融入进去，带动企业经济模式的转型及发展，努力培养自动控制技术及机电一体化技术的人才。将生产系统与机电控制装备联合起来，及时对生产过程中存在的、潜在的问题进行解决及预防，以精密的计算程序代替人脑，以快速的生产效率代替人手，减少失误的出现，提高生产水平。

参考文献

[1] 秦冲.光机电一体化技术在煤炭输送控制系统设计中的应用[J].漯河职业技术学院学报，2016，15（5）：23-27.

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关键词：机电控制系统；自动控制技术；一体化设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.147

随着我国生产力的不断发展和科学水平的提高，自动化控制技术得到广泛的应用，已经成为人类社会发展不可缺少的重要部分。利用自动化生产控制技术，不仅有利于扩大生产规模，而且体现了技术上的先进性，对其进行深入研究和分析意义重大。机电一体化在我国制造业地位显著，具有卓越的创新思维，在产品上的应用也越来越完善。当然，不同类型的产品在进行设计的过程中需要采取不同的方法，根据实际情况选择最合理的方法才能确保产品制作过程的顺利。

1 机电控制系统和自动控制技术的介绍

1.1 机电控制系统

机电控制系统的核心元素是控制，它是指在无人参与和指导下，利用控制装置的作用使机器、设备或生产的过程能够自动按照设计好的方式运行，共同完成指定任务。机电控制通过一套完整的系统把控制器、控制对象和其他部件组合在一起，需要多种技术的共同配合来完成，例如微电子、信息处理、通信、自动控制等技术。所以，机电控制技术是一项综合性技术，主要包括检测传感、自动控制、信息处理、伺服传送这四种技术方式。随着计算机的发展和开发，机电控制系统出现之后便得到大力推广，现已经在生产制造、航空航天等领域被广泛的应用着，占据较为稳定的地位。

机电控制系统主要进行远程控制，管理人员可以通过异地拨号或者网络连接来远程控制异地的计算机，来完成相应的任务或指令。这种控制技术基于网络平台，可以对系统的每一个过程实时监督，保证人机之间可以随时建立联系。

1.2 自动控制技术

自动控制技术是指通过控制器使被控制的对象或过程能够自动按照预定的规律运行的一种技术方式。这一技术的理论基础是自动控制原理，通过协调机械、电器的各部件共同工作来有效完成动作过程，在机电控制系统中扮演着重要的角色。自动控制原理分为经典控制理论和现代控制理论，统称为传统控制理论。第一种理论的研究对象是针对单变量的线性时不变系统，这种理论要借助数学工具拉普拉斯变换，利用函数传递的方法在频率域进行系统分析。经典控制理论也叫自动调节原理，在负反馈闭环系统中，通过自动调节器的反馈作用来控制系统的中心环境。第二种理论的研究对象则是多变量、非线性和时变系统，借助的数学工具为矩阵论、线性代数和集合论等。它的研究内容主要是“四种控制”，分别是最优控制、自适应控制、随机控制和鲁棒控制，利用状态空间的方法在时间域内作系统分析，根据所处的状态或条件来分析下一步会出现的状态，然后用状态方程来描述整个系统过程。这两种理论存在的共同之处就是把被控制对象的精确数学模型作为基础，把控制对象和其他干扰因素都用严格的数学方程和函数来表示。但是随着时代的发展，21世纪的智能化进程更进一步，传统控制理论越来越显得有气无力，而新兴的智能控制系统则完全得心应手，表现出强大的功能和优势。智能控制是多个领域相互交叉的学科，目前发展也只是初步阶段，还需要根据实际情况不断补充和完善才能发挥出更加重要的作用和优势。

在机电控制技术中，自动控制技术非常重要，主要负责提高产品精度、加工效率、设备利用率等问题，技术的关键就是依据现代控制理论，表现出工程化和实用化的特点，优化控制模型，精确边界条件等。不过，任何技术要想在社会快速发展的今天不被淘汰或取代，就必须不断地进行改进和优化，全面适应发展需求。所以，自动控制技术也应该根据实际情况努力实现突破和创新。

2 机电一体化设计思想

根据调查，最早机电一体化是由日本的一家机械整形协会经济研究所提出的，他们设想将电子技术加入机构中的动力功能、主功能等加以控制和管理，实现电子设计、软件设计和接卸装置三者融合成一个统一的整体，非常具有创造性。后来随着社会经济的发展和科技的进步，机电一体化的思想越来越成熟，也逐步发展成一个较为完善的学科。在对产品进行设计工作时，机电一体化要求系统分析设计产品，反复审核，综合结果，不断进行修改和完善，从而达到最理想的效果。作为世界制造业的大国，我国出现并推广机电一体化思想是非常必要的，使产品表现出智能化、人性化、绿色化、微型化等先进理念，具有一定优越性。另外，机电一体化的产品有机融合了微电子技术、机械技术、自动控制技术等，系统的质量和性能都得到了进一步的提高，在特殊功能和任务的完成度上也有了良好的改善。

3 机电一体化产品的设计方法

3.1 整体法

这种方法就是将机械部分与电子部分进行有机整合，也就是

将机械技术与电子技术进行有机整合，从整体上开展设计。机电

（下转第228页）

（上接第167页）

一体化的设计，最关键的就是表现出创新性的产品设计理论，打破传统的设计模式，全面提高产品的质量和性能。整体法通过把电子技术和机械技术整合成为一个不可分割的有机整体，实现产品设计上的新颖和独特，也体现了一种创新的思维方式，具有一定的影响和价值。

3.2 取代法

这一设计方法就是用电子线路代替机械控制结构，一般用于电子化产品设计。机械控制结构在完成指定任务的运行过程中形式过于单一，这种情况在机电设计一体化中就得到了改变，也就是利用电子线路来控制机构。我们往往将电子线路控制分步骤进行，首先在控制器或微型计算机上编出相应的程序，用于把电子线路和机械控制结构有机地相结合；然后，开始取代工作，即用电子线路代替原有机械结构，用变速机构、凸轮等代替那些接触式控制器。这样一来，传统的机械结构得到简化，体现出机电一体化的设计思想，而且产品的质量和性能也能得到相应的提高。

3.3 组合法

组合法是功能模块的整合，就是把各种标准功能的模块组合成各个机电一体化系统。当简单的机械与电子的有机整合并不能完成指定任务时，我们往往采取组合法，将各个功能模块进行整合，形成一个一体化的多功能模块的综合系统，然后对系统进行设计来达到预期效果。现在组合法在数控机床上面的应用效果显著、优势明显，拓展了多种使用功能，极大地提高了产品质量。另外，这一设计方法周期短、质量高，还可以节约设备成本，在生产管理、使用和维修上都非常方便，今后也一定会得到进一步的发展和完善。

4 总结

机电控制系统融合多种技术，在人类社会生产生活中发挥着越来越重要的作用。而机电一体化是新时代下的产物，在带来显著的经济效益和社会效益的同时，为机械工业的发展注入新的生命力。关于机电一体化产品的设计方法，虽然目前主要总结出三种，但今后肯定会出现更多的具有创新性的设计理念，在产品的人性化服务和自身质量性能上作出更大的提高和进步。随着未来科学技术和社会经济的不断提高，各种技术呈现相互融合的发展趋势，不同学科相互渗透，因此，机电一体化发展前景一片光明，必将得到更优质的完善并发挥出更大的价值。

参考文献：

[1]李进生.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].通信电源技术，2013（01）：73-74.

[2]黎洪洲.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].信息系统工程，2013（08）：36-37.

[3]潘六寿.浅析机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].黑龙江科技信息，2015（01）：31.

篇10

[关键词]航空发动机； 装配 ； 工艺 ； 数字化

中图分类号： V263.2 文献标识码：A 文章编号：

0 概述

国内许多航空发动机企业至今仍然沿用传统的装配方式，即采用手工的、纸制的和人工的模式来进行发动机部件和整机的安装。这里手工的是指装配检验部门对装配过程进行检验还是通过手工确认的方式进行；纸制的是指装配工人在装配过程中必须查阅大量的纸制的信息以指导其进行正确的装配；而人工的是指整个装配的计划和任务是通过人工的方式以书面的形式进行下达和分发。此外，传统的装配方式不利于对装配信息的统一管理，装配过程中的经验得不到很好的积累.其它相关部门查看装配相关信息也比较困难。

通过分析，发现在发动机装配作业中存在以下问题：①由于航空发动机的装配主要是由手工完成的，因此制造工厂中的错装漏装现象时有发生；②在发动机的生产过程中，经常出现所有装配零件均为合格品（在指定的公差范围内），但装配性能却差异较大的情况，造成这种情况的原因是零件之间、结构之间的相对位置和运动件之间的配合关系虽然处于认可的范围内，但并不是处于最优的情况；③对于不同熟练程度的装配工人，装配同一台发动机，其性能也可能存在很大差异；④装配中容易出现质量问题的环节，缺乏警示提醒，没有充分利用已有的装配经验，造成质量问题可能重复出现。

本文针对目前装配过程中存在的不足和新的需求，提出了一套带有装配向导与管理的装配数字化系统实现方案，对其中的关键技术进行了研究，实现了发动机装配作业的数字化。

1 系统构建

由于装配系统涉及产品的许多关键性数据信息，如零件三维模型信息、装配工艺信息、零件测量信息和实际装配中的操作信息等，并且主要应用在企业内部的局域网中，因此，本系统采用了c/s模式的网络构架。

为了解决企业中存在的问题，对装配过程进行实时管理和控制，并实现整个装配过程的数字化，系统主要通过下面几个模块来实现，其模块之间的数据流向如图1所示。

（1）装配任务管理模块。由装配车间的调度员使用，其作用是根据计划部门生成的发动机生产计划，将发动机的各种不同部件的装配任务分配到各班组。

（2）装配工艺可视化模块。由工艺员根据装配工艺规程指定零件的装配顺序、装配路径，形成三维可视化的装配过程演示仿真，并输入一些关键的提示信息和警告信息。

（3）装配过程可视化与流程控制。由装配车间里装配班组长、操作员和检验员使用，装配班组长将装配任务包分解给各作业组，操作员就可以看到本作业组的任务和相关装配信息。操作员在工序/工步的提示下完成装配任务。完成工序后，在系统支持下提交检验。该模块的一个很重要的作用就是规范装配作业和检验流程。

（4）装配履历表管理模块。由质检部门进行履历表模板的定制和存储工作，同时可以为履历表进行固定信息的编辑、修改等操作和关键选配件的配料单管理。

（5）零件优选装配模块。由工艺员、配料员和系统管理员来调用，主要功能是根据关键尺寸对仓库中需要装配的零件进行优化分组，使得选配单元在满足装配配合尺寸的基础上，进一步减小实际配合尺寸与理论最佳配合尺寸之间的误差。

（6）通用查询模块。由有管理权限的人员来使用，提供了零件批次号查询、发动机号查询、装配进度查询和履历表信息查询的功能。

2 关键技术

2.1 优配模块

在装配车间对零件进行实际装配时可能发生如下情况：各个装配尺寸链的封闭环尺寸位于公差带的不同范围，不能达到最高的整体装配精度，即整批产品质量未达到最佳。因此，需要开发一个优配模块，在各零件按经济加工精度制造的情况下，通过计算机选择合适的零件进行匹配，找出一组最佳组合方式，从而实现稳定的高装配精度。为了达到上述要求，根据关键尺寸对库房中需要装配的零件进行分组，使零件的装配尺寸满足公差要求，并满足装配间隙离公差带中值距离最小的原则。

2.2装配工艺可视化

装配工人按照装配工艺卡上的要求进行装配，目前所用的纸质工艺卡片只是以文字和装配简图来说明装配过程和装配要求，这些静态的文字和简图虽然方便查看，但是无法实时地指导实际的装配生产过程。因此，本模块的目的是展示零部件装配顺序和对应的装配操作提示或警告信息，实时地指导装配工人的操作，另外本模块还可以用于新装配工人的培训。

要实现装配工艺的可视化，需要处理以下几种信息：①工艺规程信息，来自于CAPP的装配工艺信息，包括文字信息和二维的装配简图；②装配过程动画，以部件装配体模型为基础制作的装配过程动画；③提示信息和警告信息，对装配经验的总结与提炼。

2.3装配履历表管理

在装配过程中，每道工序都由一个装配小组完成，每道工序完成后由检验员确认签字后传送到下一工序，装配过程中形成的有关该台发动机信息的各种表格，统称为装配履历表。目前工厂中的装配履历表大多是手工填写的方式，不便于对填写的内容进行查询统计，不利于装配过程中的生产管理。为了解决上述问题，系统采用了电子化的履历表进行存储和管理。

对履历表结构进行分析，发现其具有明显的层次结构，如图2所示，其中每个样式由多个格网组成，每个格网又由多个列数组成。为样式添加模板数据，并为格网定制行数，形成表单模板，再在模板中添加实际数据就得到了实际表单。针对装配履历表的结构特征，系统建立了通用电子表格管理的数据结构，把装配履历表的信息转化为结构化数据，可以方便地进行查询统计，实现了装配履历表的电子化管理。其中结构对象及其之间的关系是用面向对象中类的组合L41来描述的。

（1）Column类。提供对Column的基本操作，其中包括了定制Column的属性，如名号、序号、数据类型（普通字符、特殊字符）等。

图2 表单结构图

（2）Grid类。提供于Grid的基本操作，其中包括了定制Grid的属性，如名字、序号、数据类型（普通字符、特殊字符）等。

（3）Sheet类。提供对Sheet的基本操作，中，Sheet是包含多个Grid的表单容器。

（4）Template类。提供对Templa操作，是有部分表单数据的Sheet类的扩展类。

（5）Document类。提供对Docume操作，是具有完整数据表单数据的Template类的扩展类。

（6）管理类。对前面的Column类、Grid类Sheet类、Template类、Document类分对于Grid类就需要一个Colmn管理类来管理行数的生成、销毁、删除、查找等操作。

（7）EngineResume类。是Docu航空发动机履历表上的具体应用，包括了一些具体约束和属性，如将某个Column类实例中的内容映射为发动机号，或者是装配图号等。

3 系统的实现

根据上述系统结构，针对航空发动机的装配特点，开发了一个装配数字化系统。调度员将任务下达后，首先，由工艺员通过系统平台输入选配信息，并将选配信息保存在选配模块数据库中，配料时只需要将选配信息和零件信息调出进行计算就可以得到零件分组信息表。然后，装配工艺员在系统平台上建立工艺信息，并在CAD平台上完成装配设计后将相关文件上传至服务器，装配工人在客户端选择某一工序后，将该工序相关的格式文件下载到客户端显示。最后，检验员实时地将装配过程中的检验信息提交给服务器，车间管理员通过局域网就可以了解装配进度和装配状况。并且，这些检验信息在完成装配后可自动生成装配履历表。

4 结论

本文开发的装配数字化系统，由于采用了可视化环境，工人在装配中更易于正确地理解装配过程，正确地按照装配顺序选择零件进行装配，并及时发现装配中的错误，反馈给工艺部门。另外，电子化履历表代替手工填写的履历表，不仅便于生产管理和查询统计，而且所采用的动态生成方式，使其应用更为广泛。

5 参考文献

【1】.樊波，并行环境下的DFA技术研究与实现，2001

【2】.李薇 ，数字化技术在飞机装配中的应用研究-航空制造技术2004（08）