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       1、前言

　　機械制造業正在發生巨大變化。自2009年中國超越德國成為世界上最大的機械制造國以來，雖然我們可以說中國是一個大機器制造國，但不能說它是一個機械制造大國。然而，中國的機械制造業正在緊跟全球機械行業的發展速度，它有自己的特色，并不斷被引進，吸收甚至“復制”。中國的機械制造業正在走向過渡時期，這意味著巨大的挑戰，也是機遇。我們從自動化的角度衡量機械制造業的進步，并期待機械制造技術的未來發展和變化。 。

　　1 PLC和機器控制領域專用控制器的發展歷史

　　PLC的出現使機器的控制更加可靠和標準化。它取代了傳統的繼電器回路控制，為工業自動化帶來了革命性的變化。經過很長一段時間，它自20世紀70年代開始發展。由于價格昂貴，所使用的制造商仍然相對較小。隨著20世紀80年代電子和半導體技術的發展，PLC的價格一直在下降。很快，它逐漸成為工業控制的主流，甚至某種。在某種程度上，它與工業領域的“消費品”一樣受歡迎。如SIEMENS S7-200/1200，Mitsubshi FX2N。

　　同時，由于PLC不能滿足復雜控制響應的要求，或者不能滿足復雜的圖形設計，還設計并應用了許多特殊系統，如：Eltromat色彩控制系統，Ulst特殊梳理，繪圖框架調平系統經編機的電子經線系統，中興儀器，Delem彎曲控制器以及包括CNC和機器人的控制系統也使用專用系統。特殊控制系統通常非常昂貴。

　　2、 IT技術促進了自動化技術的發展

　　IT和通信技術正在改變自動化，越來越多的IT技術成果正在迅速應用于自動化設備以滿足機器控制的需求，這主要體現在以下幾個方面：

　?。?）芯片技術和存儲技術

　　過去，當人們談到PLC說它具有強大的處理能力和多少kB的存儲容量時，現在像B＆R這樣的PLC已經擁有Intel x86 650MHz處理芯片和128MB SDRAM，并且很容易擴展到數量上。 GB，DSP，CPLD和FPGA使得實現需要復雜設計和制造的芯片變得容易，這使得今天的處理能力無法與過去相媲美。（2）通信技術

　　在經歷了低速現場總線技術之后，以太網已經開始走上舞臺。這種已廣泛應用于IT行業的通信技術已迅速占用每個控制器組件的連接接口。同時，為了解決以太網無法滿足實時通信要求的問題。以太網POWERLINK技術，Profinet，SERCOSIII和以太網/IP技術等技術也在迅速發展并投入使用。

　?。?）視覺和圖像處理技術

　　現在，更多的機器視覺技術可以監控設備的每一個變化，例如CCD檢測和光電檢測技術，以檢測紡紗過程中的紗線斷裂，印刷過程中的文字和圖像質量。

　?。?）傳感器技術

　　隨著傳感器技術和微處理器技術的發展，傳感器可以更容易地在機器上傳輸各種信號，如張力，位置，速度，扭矩，壓力，溫度，液位，密度等，使機器更容易監控。下。

　?。?）工業無線技術和物聯網

　　近年來，無線識別，無線測量技術和工業無線網絡已逐步應用于各行業的工業無線監控系統并得到推廣；基于RFID，互聯網和無線網絡的物聯網也在蓬勃發展。

　　3、最終消費者市場需求的變化

　　對市場的需求不斷變化。市場經濟的大潮已經引起了終端消費市場的變化，即追求更高的質量和對更低價格的苛刻要求，所有這些都給機械制造業帶來了巨大的設計變革。這種需求正在傳遞給控制系統提供商，這也使得需求不斷升級，這促進了自動化技術的快速發展。與此同時，IT技術的快速發展也為自動化技術的發展提供了基礎，以滿足機械工業的發展。

　?。?）質量

　　人們對產品質量有更高的要求，這對生產的精度和速度提出了更高的要求。

　?。?）靈活性

　　生產已從最初的推動市場轉向消費者驅動的市場，個性化需求使生產系統更加靈活。

　?。?）應用現代管理工具

　　現代管理理念滲透到生產中，需要更多的過程數據收集以進行過程分析和質量可追溯性，其中包括使用管理工具，如成本分析，在線質量優化和統計過程分析。

　?。?）安全環保

　　人們開始關注的不僅是生產過程中產品的質量，還關注環境污染和人身安全。

　　4、機器控制技術變得越來越復雜

　　上面提出的不斷要求使機器控制變得更加復雜。復雜控制相對于傳統的PLC控制或專用系統，因為機器控制不僅滿足PLC的邏輯控制。

        4.1機器從簡單控制到復雜控制

　　在石油化工等過程工業中，人們會認為系統非常龐大。然而，在由機器控制的小型機器上，我們越來越多地看到定位控制，安全，液壓，顯示任務，管理任務，維護。 ，模擬任務等，傳統的PLC邏輯控制只是其中最簡單的部分。

　　為了實現更優化的控制，檢測到更多導致質量的系統變量并將其輸入到系統中，并且將更復雜的控制算法應用于控制過程，這對算法設計能力提出了要求，而傳統的PLC就在此方面。它很薄弱，而今天的面向對象編程技術可以提供快速便捷的實現。在過程工業中，它主要控制液位，壓力，溫度和壓力這四個參數，而在機器上則控制。變量更復雜，位置，速度，壓力，安全信息，張力，視覺信息，光電開關，響應要求均高于mS和S的過程。 PID閉環要求的響應速度通常達到uS水平。例如，位置閉環控制甚至達到100uS。

　　由于機器設計的模塊化要求，分布式控制變得更加廣泛，這也增強了通信任務在系統中的作用。以前的PLC只需要通過232電纜連接到上面的HMI，現在包括變頻，伺服，傳感器，專用設備等。

　　這里提到的更復雜的控制更多地是關于需要處理的變量類型的復雜性以及這些變量所產生的機器控制模型的復雜性。

　　4.2獨立驅動技術在機械控制中的應用

　　傳統的機器傳動采用機械長軸模式。大型電機驅動機械長軸。每個變速器通過蝸輪連接。該方法不僅會因機械磨損而影響傳動質量，還會影響機械性能。維護和過程切換期間的機械調整需要時間?，F在，通過為每個旋轉軸而不是該驅動器提供單獨的驅動器，電機后面的編碼器提供位置反饋，并且每個驅動軸通過驅動器的智能控制來實現。在傳動比或凸輪關系（電子凸輪技術）之間，傳動關系更加復雜。

　　該技術在各種工業中被賦予不同的名稱，例如印刷機械工業中的“無軸驅動技術”，或紡織機械工業中的“多電機驅動”技術，在平面絲網印刷中稱為“全伺服印刷”。 “技術”，注塑機和吹塑機被稱為“全電動注塑機”或“電子軸”技術，例如經編機中的電子，EBC，電子橫梁ELS。從過去機械控制技術的發展來看，該技術在各個領域得到了更廣泛的應用。這項技術在10年前仍然是非常昂貴的技術，但人們仍然帶來它的優勢被吸引并因此使用更多。無論名稱如何，我們都可以理解集中驅動已經變成了“獨立驅動”，這給機械制造業帶來了巨大的變化：

　?。?）生產變得更加靈活和高效

　　原始機械調整需要在切換訂單時進行機械調整，或更換機械部件（如刀輥，齒輪箱或重復調整機器）。例如，Tricot經編機需要調整重達2噸的原機。鏈塊和切割單元需要改變刀輥的齒數以適應切割尺寸的變化；訂書機調整機械儀表卡的位置，這些調整需要時間是一個方面，它取決于調整過程中的人。經驗，對生產質量的不確定性。

　?。?）質量更高

　　由于電子齒輪可以實現非常高的耦合，例如：貝加萊ACOPOS伺服驅動器的電子齒輪可以實現高達32位的分辨率，這幾乎相當于機械傳輸誤差的理想無誤差狀態這使得機器的生產精度得到了極大的提高，事實上，如果機械地實現相同的精度，則成本遠遠高于電子軸的成本。

　　4.3將單獨的機器連接到整個生產線

　　過去，個別機器正在生產中，然后半成品通過傳送系統進行再加工，甚至通過人工處理再到另一臺機器，這樣就可以通過多個工藝段生產產品，用于啤酒，飲料，乳制品，在大規模生產工廠中，這種生產方式效率極低，不能滿足市場快速擴張的需求。容量已成為企業發展的瓶頸。為了提高效率，需要將設備互連以提高效率。例如：

　　啤酒生產線：吹塑，清洗干燥，消毒，檢測，灌裝，打磨，貼標，熱膜包裝，碼垛，包裝，形成完整的生產線，并能快速滿足生產批次的需求調整轉換為另一個訂單。

　　粘合連接線：通過折疊，頁面，膠水，輸送和三面切割提高效率，實現連續生產。

　　其他如紡織機械行業的精梳和梳理；牛奶生產中的無菌包裝線也是這種需求的體現。

　　連接獨立機器并對控制系統提出新要求，主要體現在以下幾個方面：

　?。?）機器需要更開放的接口與第三方設備連接，因為不同的控制系統設備之間存在連接問題，否則不會構成完整的生產線。

　?。?）機器需要與上層管理級系統開放連接，例如，通過SCADA系統或MES，ERP等上位管理系統通過OPC Server訪問數據。

　?。?）機器需要提供開放的軟件界面：例如，支持ActiveX技術實現組件連接。

　?。?）系統適應無縫連接的能力：通常我們稱機器自動化為MA，工廠自動化為FA，連續過程生產為PA。將來，MA/FA/PA將實現更緊密的連接。例如，啤酒的正面糖化，發酵和儲存構成過程控制，而下游包裝廠的整個裝配線構成FA，獨立灌裝機和薄膜包機。然后機器控制MA?？刂葡到y的開放性是為了實現這些系統之間的無縫連接。5節能技術

　　5、由于能源成本上升，對能源消耗的需求現在要求更高。自動化技術在節能中的應用體現在以下幾個方面：

　?。?）控制技術

　　例如，在注塑機領域，越來越多的制造商使用伺服泵技術來調節液壓并流過整個生產過程中的所有步驟，而不是直接通過排放閥釋放能量。這使得能量在“按需”的情況下實現節能，并且通常實現40％至80％以上的節能。

　?。?）能量再生

　　對于傳動系統，制動能量可以通過公共直流母線技術反饋到直流母線，然后由轉換器處理，成為電動機的再生能源或反饋到電網，從而實現節能。

　?。?）整體能源優化

　　通過分析整個工廠和生產系統的啟動和停止操作過程，開發有效的能源優化解決方案。

　　6、結論

　　隨著自動化技術的發展，現代機械制造業正變得更加高效，更安全，更節能。隨著IT技術的發展，自動化技術不斷發展。自動化技術的核心在于與機器的結合，以及控制系統的設計。 IT技術為自動化技術的發展提供了主要的技術基礎。