摘要：在現(xiàn)代科學技術(shù)不斷進步的大環(huán)境下，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)受高新技術(shù)的影響，獲得了進一步的優(yōu)化發(fā)展。在這種環(huán)境的影響下，機械工作這個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也慢慢開展了一場大規(guī)模的機電一體化技術(shù)改革。因為電子計算機技術(shù)、電子電力技術(shù)、傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，各國的機電一體化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。運動控制技術(shù)是機電一體化中的重要構(gòu)成部分，其在當前也獲得了較好的發(fā)展。文章重點介紹了計算機控制器技術(shù)、全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)、直線電機驅(qū)動技術(shù)以及運動控制卡技術(shù)多項極具象征性的新技術(shù)，而后對今后的發(fā)展方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：機電一體化;機械工業(yè)自動化;運動控制技術(shù)

中圖分類號：TH-39? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）04-0000-00

0 引言

由于受到高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的影響，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)獲得新的革新發(fā)展機遇。機械工業(yè)作為一個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，新技術(shù)的應用令其產(chǎn)品結(jié)合和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)了巨大改變。微計算機技術(shù)與微電子技術(shù)的進一步發(fā)展，加快了機械工業(yè)實現(xiàn)自動化發(fā)展的速度。機電一體化技術(shù)持續(xù)性的改革，讓機電一體化產(chǎn)品在一定時間段都會有全新進展。在現(xiàn)代生活與生產(chǎn)中，機電一體化技術(shù)起到了非常重要的作業(yè)，進一步提高了人們的生活水平和工作效率，減少了材料消耗，提高了企業(yè)的核心競爭力。

1 機械自動化技術(shù)分析

伴隨著數(shù)控技術(shù)與工業(yè)自動化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，隨之衍生了運動控制技術(shù)，其是通過對機械運動部件的速度與位置等進行實時管控，讓機械設(shè)備根據(jù)既定的運動參數(shù)，實現(xiàn)運動任務。運動控制器最初形態(tài)是可獨立運作的專用控制器，具有能夠獨立完成運動控制功能、人機交互功能以及工藝技術(shù)要求等諸多功能。

國內(nèi)工業(yè)的迅猛發(fā)展離不開現(xiàn)代機械研發(fā)與制造領(lǐng)域發(fā)展，通過在工業(yè)領(lǐng)域中運用各項新技術(shù)與新型機械設(shè)備，實現(xiàn)了推進我國工業(yè)進一步發(fā)展改革的效果。各項新型技術(shù)與新型機械設(shè)備的推廣程度與應用效果，成為了一種衡量相關(guān)企業(yè)發(fā)展情況的標準。從某種角度上來說，在機械工業(yè)領(lǐng)域中，機械自動化的高效運用已經(jīng)成為了重要的發(fā)展目標之一。

從一定程度上來說，應用機械自動化技術(shù)令機械生產(chǎn)過程實現(xiàn)了自動化與智能化，從而有效減少了生產(chǎn)過程中的人力成本和物力成本，同時提高了生產(chǎn)效率以及對資源的利用率，可以較好的推進企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。不僅如此，企業(yè)生產(chǎn)中運用機械自動化技術(shù)，在投入同等的生產(chǎn)資料的情況下，可以具有更高的產(chǎn)出，有效提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，并且還可以確保機械設(shè)備在智能化控制系統(tǒng)的管理下，實現(xiàn)自動化運作。而且智能化監(jiān)管系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控機械設(shè)備的運行狀態(tài)，可以在第一時間發(fā)現(xiàn)隱藏的機械故障，并及時進行修復，以此為機械設(shè)備的穩(wěn)定、高效運行提供保障[1]。此外，從國內(nèi)機械工業(yè)總體來看，傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)模式是一種粗放式生產(chǎn)模式，只能通過數(shù)量來彌補質(zhì)量上的不足。如此一來，企業(yè)生產(chǎn)就容易出現(xiàn)資源與能源浪費情況，從而降低經(jīng)濟效益。機械自動化技術(shù)運用于生產(chǎn)中，有助于創(chuàng)新并改進傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，從而在投入相同的資源與能源情況下，大幅提高工業(yè)產(chǎn)出，并有效節(jié)約資源。

當前工業(yè)領(lǐng)域中，主要應用到了各種機械制造技術(shù)，同時在生產(chǎn)方面促使相關(guān)機械設(shè)備逐漸實現(xiàn)了自動化，進而讓工業(yè)生產(chǎn)制造實現(xiàn)了連續(xù)化，讓工業(yè)生產(chǎn)效率始終保持在較高水平。隨著計算機技術(shù)與相關(guān)的傳感技術(shù)進一步的融合發(fā)展，不僅為機械自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的運用提供了強大動力，讓工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)實現(xiàn)了有效的監(jiān)管與控制，還令此項技術(shù)獲得了進一步的創(chuàng)新與優(yōu)化，讓其的實用性獲得加強[2]。特別是此項技術(shù)使用發(fā)展過程中和更多科技深度結(jié)合后，獲得了更加廣闊的發(fā)展空間，讓傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)巨大變革，并且在機械自動化技術(shù)的推進下獲得了更好的發(fā)展。

但盡管自動化技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，并且因為在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛運用，促使工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了自動化、智能化及便捷化，但也正因為此，致使我國工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)過度依賴自動化技術(shù)，加之受內(nèi)外部各方面因素的影響。除此之外，也有一些企業(yè)生產(chǎn)并不熱衷于自動化技術(shù)，在生產(chǎn)中較少運用自動化技術(shù)，使自動化技術(shù)的有效運用受到限制。因此，企業(yè)需要加強重視自身自動化技術(shù)的運用和發(fā)展動因，從而采取對應的措施來消除不利因素帶來的影響，進而促使社會生產(chǎn)實現(xiàn)自動化。當然，自動化技術(shù)并不是完全成熟的，還存在些許不足，無法完全代替人工生產(chǎn)。因此，工業(yè)領(lǐng)域在重視自動化技術(shù)的運用同時，同樣需要重視人工生產(chǎn)，把自動化技術(shù)與人工生產(chǎn)相結(jié)合，進一步提高社會生產(chǎn)能力。

2 機械自動化中運動控制新技術(shù)的應用

機械自動化技術(shù)在不斷的發(fā)展，相關(guān)的機電一體化在化工機械、冶金機械等行業(yè)中的重視度也日益提高。但是運動控制技術(shù)在機電一體化技術(shù)中，又屬重要構(gòu)成部分，在機械自動化技術(shù)中運用該項技術(shù)，可以促使運動控制技術(shù)實現(xiàn)多元化發(fā)展。

2.1 計算機控制技術(shù)的應用

可編程計算機控制技術(shù)在我國歷經(jīng)了三十多年的發(fā)展歷程，并慢慢變成了一種比較完善的技術(shù)，同時隨著和計算機技術(shù)與微電子的結(jié)合，演變成了更為新型的可編程序計算機控制器技術(shù)。相對比傳統(tǒng)控制器技術(shù)，這種技術(shù)可以更好的實現(xiàn)多重任務分時與即時操作、應用軟件多樣化設(shè)計。不再是以往單任務分別以時鐘掃描、監(jiān)控程序為基礎(chǔ)處理自身和外部指令、信號狀態(tài)采集的過程，可編程計算機控制器技術(shù)大幅度提高了處理速度，符合信號出入通道實時性要求。依靠多任務分時處理運行平臺，程序長短將不是運行周期受影響的主控因素，而更多是循環(huán)周期，可以更好的體現(xiàn)實時性要求[3]。因此說，可編程計算機控制器技術(shù)對行業(yè)工程應用軟件開發(fā)有著較大幫助，在如數(shù)據(jù)采集和實時通信等方面具有快速、高效、相互獨立的優(yōu)勢。

2.2 全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)的應用

應用數(shù)字式交流伺服驅(qū)動技術(shù)能夠讓精準度顯著提高，從而更加符合數(shù)字化控制模式的發(fā)展形勢。全閉環(huán)伺服驅(qū)動技術(shù)按照實現(xiàn)的手段和方式可以分為兩大類：

（1）通過電機實現(xiàn)全閉環(huán)控制。使用通訊型伺服驅(qū)動器和絕對值型伺服電機來實現(xiàn)全閉環(huán)自動運行，PLC或運動控制器通過通訊的方式控制驅(qū)動器指令讓電機運行至預設(shè)的位置，驅(qū)動器通過通訊反饋及負反饋確定電機的實時位置。缺點是僅僅能夠保障電機運行到預設(shè)定位的位置，而機械結(jié)構(gòu)和傳動機構(gòu)實際有沒有到位不能夠保證，而且由于機械結(jié)構(gòu)和傳動機構(gòu)的加工和運行誤差問題，不能確保實現(xiàn)高精度定位[4]。

（2）通過機械實現(xiàn)全閉環(huán)控制。通過在電機負載側(cè)的移動機構(gòu)上加裝絕對值編碼器（圓周運動機構(gòu)）或位移傳感器（直線運動機構(gòu)），通過應用PLC技術(shù)或運動控制器技術(shù)選擇PID算法及控制器的方式，對伺服驅(qū)動器采用速度模式控制，并由外部的絕對值編碼器或位移傳感器反饋負反饋機械結(jié)構(gòu)當前的實際位置來實現(xiàn)全閉環(huán)的方式。這種方式可以更加準確的實現(xiàn)全閉環(huán)，提高運行精度和效率，不受加工精度和傳動機構(gòu)運行精度的影響，更加準確控制預設(shè)的運動位置。因為在調(diào)試時不斷的要對PID參數(shù)進行修正和調(diào)整，調(diào)試過程相對繁瑣，但其定位精度較高，可以實現(xiàn)更高的定位精度。

2.3 直線電機驅(qū)動技術(shù)應用

近些年來，數(shù)字化加工中心和數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中普遍應用了直線電機驅(qū)動技術(shù)，同時獲得機電行業(yè)的認同。尤其是在西歐發(fā)達國家工業(yè)領(lǐng)域中，掀起了一場“直線電機熱”。對比以往的旋轉(zhuǎn)電機傳動而言，數(shù)字化加工中心與數(shù)控機床進給系統(tǒng)設(shè)計中采用了直線電機用于直接驅(qū)動，具有的最大優(yōu)勢就是消除了由電機旋轉(zhuǎn)動力通過絲杠等傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)換成工作臺進給直線運動環(huán)節(jié)，直線電機能夠?qū)㈦娏χ苯愚D(zhuǎn)換作為進給直線運動的動力，這種傳動方式也因此稱作“零傳動”[5]。這種方式的運用，讓機床創(chuàng)新獲得了原本旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動形式難以具備的優(yōu)勢與功能。而所具備的優(yōu)勢與功能主要體現(xiàn)在幾方面：

（1）快速反應。因為伺服系統(tǒng)中不再具有部分反應時間比較久的機械傳動件，這大幅度提高了全閉環(huán)控制系統(tǒng)整體的效率，更加直接且快速;

（2）高精度。直線電機驅(qū)動不再具有因為絲杠傳動系統(tǒng)制造與裝配精度問題而導致出現(xiàn)加工誤差與間隙問題，插補運動中因傳動系統(tǒng)而可能出現(xiàn)的跟蹤誤差被減少，通過直線定位檢測反饋控制方式，使機床的進給精度大幅度提升;

（3）高傳動剛度。因為采取直接驅(qū)動方式在進行氣動、變速、換向過程中，不會由于絲杠過細過長引起變形，絲杠絲母長期運行產(chǎn)生磨損導致間隙過大而出現(xiàn)進給精度下降的情況，有效提高了傳動系統(tǒng)的剛性;

（4）行程長度不再受限。導軌采用串聯(lián)直線電機，能夠不受限制的延長導軌的行程長度，具備了以往間接驅(qū)動系統(tǒng)不能比較的優(yōu)越性;

（5）噪音小。機床運行中產(chǎn)生的噪音必須遠小于國家有關(guān)部門發(fā)布的最大分貝要求，最大程度的保護操作工人的身體健康。采取直接電機驅(qū)動系統(tǒng)因為消除了絲杠運行中產(chǎn)生的機械噪音，并且其導軌也采取滾動導軌與磁懸浮導軌，所以在一定程度上減少了運動中的噪音;

（6）效率高。去除了機械中間環(huán)節(jié)，機械傳動摩擦發(fā)熱而出現(xiàn)能力損耗的情況不再出現(xiàn)，傳動效率大大提高。

2.4 運動控制卡技術(shù)應用

此項技術(shù)主要在各類運動控制中的上位控制單元方面獲得應用，其是機械工業(yè)自動化發(fā)展中的一種運動控制新技術(shù)，和新型數(shù)控系統(tǒng)的各種指標和規(guī)范相符，并滿足包裝機械裝備以及印刷設(shè)備這類硬件平臺的改造需求，實現(xiàn)了個人計算機憑借此項技術(shù)齊全的功能特征。此項技術(shù)通常是將專業(yè)運動控制芯片當做運動控制的重點，一般情況下，運動控制卡與個人計算機會形成主從式控制結(jié)構(gòu)。運動控制卡將相對開放的視窗操作系統(tǒng)或磁盤操作系統(tǒng)等當做控制系統(tǒng)，個人計算機就控制著運動軌跡規(guī)劃、鼠標管理以及鍵盤管理等。此項技術(shù)具有結(jié)構(gòu)開放優(yōu)勢，所以在機械制造工業(yè)自動化較多領(lǐng)域中獲得應用[6]。

3 今后的發(fā)展方向

3.1 大環(huán)境的影響

我國工業(yè)機械化程度已位于全球前幾，各大行業(yè)都在進行機械化轉(zhuǎn)型，逐步向著智能化前幾，在國家大環(huán)境作用下，國內(nèi)企業(yè)發(fā)展日新月異。運動控制技術(shù)有了更大的發(fā)展空間，有關(guān)專業(yè)人才開始從科班出來，且可以在企業(yè)環(huán)境下成長。運動控制技術(shù)在機械自動化中地位越發(fā)重要，運動控制將主要獲得以上幾方面的的發(fā)展。隨著今后科學技術(shù)的發(fā)展，將會出現(xiàn)更加精密、高效率的運動控制技術(shù)[7]。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)展的源動力

設(shè)備再精密、再先進也離不開人的設(shè)計和人的控制等，運動控制技術(shù)發(fā)展與應用都需要依靠人才。機械化實現(xiàn)從信息化向著智能化轉(zhuǎn)型，今后還將會有更加先進的層次出來，這都離不開人的發(fā)展和培養(yǎng)。發(fā)展的最直接方式就是創(chuàng)新，特別是技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，創(chuàng)新是技術(shù)持續(xù)領(lǐng)先的必要性方式。運動控制技術(shù)更加如此，需要加強創(chuàng)新，在提高精密度與效率的同時，增強整個配套的能力。

4 結(jié)語

總之，機械工業(yè)自動化就是把現(xiàn)代電子信息技術(shù)和智能化技術(shù)作為載體，從而讓企業(yè)機械制造可以獲得又一次技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)自動化處理，可以在大幅度節(jié)省人力成本的同時，讓機械設(shè)備的生產(chǎn)效率也隨之提高。機械自動化當中所運用的運動控制新技術(shù)，讓機械工業(yè)生產(chǎn)水平獲得進一步提高，且生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益都大幅度提升。運動控制技術(shù)的應用，是多項新型技術(shù)對傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的革新，讓企業(yè)的競爭力和科學性都獲得提高。在提升各行業(yè)生產(chǎn)效率，降低能源消耗方面，都有著重要作用，可以推進國內(nèi)機械制造行業(yè)朝著更好的方向前進。

參考文獻

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收稿日期：2021-02-10

作者簡介：王天宇，男，河北石家莊人，本科，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。

Application of Motion Control Technology in Automation of Machinery Industry

WANG Tianyu

（North China University of Technology，? Shijiazhuang? Hebei? 050031）

Abstract： In the context of the continuous advancement of modern science and technology， traditional industries have been further optimized and developed under the influence of high technology. Under the influence of this environment， the traditional industry of mechanical work has slowly carried out a large-scale technical reform of mechatronics. Because of the rapid development of electronic computer technology， electronic power technology， and sensor technology， mechatronics products in various countries continue to emerge. Motion control technology is an important part of mechatronics， and it has also achieved better development at present. The article focuses on the computer controller technology， the fully closed loop AC servo drive technology， the linear motor drive technology and the motion control card technology many symbolic new technologies， and then prospects for the future development direction.

Keywords：mechatronics; machinery industry automation; motion control technology