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0.3　机床电气控制技术的发展概况

0.3.3　电气控制技术的发展历程

　　在机床调速技术发展的同时，电气控制技术也逐步向自动控制方向发展。其经历的发展阶段如下：

手动控制 → 继电器、接触器控制 　　→　　 顺序控制器控制 → 可编程控制器控制
→ 数字控制 　　→　　 自适应控制 → 柔性制造系统(FMS) → 计算机集成制造系统

① 手动控制

　　采用一些手动电器（如刀开关、控制器等）来控制执行电器。这种控制方式仅适合那些容量小、动作单一、不需要频繁操作的场合。

② 继电器、接触器控制

　　采用继电器、接触器、位置开关、保护元件来实现对控制对象的启动、停车、调速、制动、自动循环以及保护等控制。这种控制方式出现于20世纪30年代。其优点是：控制器件结构简单、价格低廉，控制方式简单直接、工作可靠、易维护，因此在机床控制上得到了长期、广泛的应用。它的缺点是：接线固定，不能满足工艺程序经常变动、控制要求比较复杂的系统的需求；控制装置体积大、功耗大、控制速度慢；属于有触点控制，在控制复杂时可靠性低。

③ 顺序控制器控制

　　为解决复杂的和程序可变的控制对象的需要，20世纪60年代出现了顺序控制器。它是继电器和半导体元件综合应用的控制装置，通过编码、逻辑组合来改变程序，实现对程序经常变动的控制要求。具有通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等特点，广泛应用于组合机床、自动生产线上。

④ 可编程控制器控制

　　随着计算机技术的发展，又出现了以微型计算机为基础的，具有编程、存储、逻辑控制及数值运算功能的可编程控制器（PLC）。PLC的设计以工业控制为目标，接线简单、通用性强、编程容易、抗干扰能力强、工作可靠。它一问世即以强大的生命力大面积地占领了传统的控制领域。PLC的发展方向之一是微型、简易、价廉，以图取代传统的继电器控制；而它的另一个发展方向是大容量、高速、高性能、对大规模复杂控制系统能进行综合控制。

⑤ 数字控制（NC）

　　数字控制是机床电气自动控制发展的另一个重要方面。数控机床是数控技术用于机床的产物。是20世纪50年代初，为适应中小批量机械加工自动化的需要，应用电子技术、计算技术、现代控制理论、精密测量技术、伺服驱动技术等现代科学技术的成果。

　　数控机床具有专用机床生产率高的优点，又具有通用机床工艺范围广、使用灵活的特点，并且还具有能自动加工复杂成形表面、精度高的优点。数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身，成为当今机床自动化的理想形式。
　　数控机床的控制系统，最初由硬件逻辑电路组成数控装置，其灵活性差，可靠性也不高。随着价格低廉、工作可靠的微型计算机的发展，硬件逻辑电路组成的数控装置逐渐被计算机数控(CNC)所取代。
　　加工中心机床是工序高度集中的数控机床。具有刀库和换刀机械手是其显著特征。在加工中心机床上，工件可以通过一次装夹完成全部加工。
　　为发挥计算机运算速度快的特点，由一台计算机控制多台数控机床的计算机群控（DNC）系统（又称为“直接数控系统”）也一度得到较快的发展，但20世纪90年代以后，DNC 在不断消退，而由柔性制造系统取而代之。

⑥ 自适应控制

　　从现代控制理论中的“最优控制理论”出发，研制了自适应数控（AC）机床。它能自动适应毛坯裕量变化、硬度不均匀、刀具磨损等随机因素的变化，使刀具具有最佳的切削用量，从而始终保证有高的生产率和加工质量。

⑦ 柔性制造系统（FMS）

　　柔性制造系统（FMS）是由一台中心计算机控制的机械加工自动生产线，是由数控机床、工业机器人、自动搬运车、自动检测设备、自动化仓库组成的高技术产物。

⑧ 计算机集成制造系统

　　柔性制造系统加上计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助质量检查(CAQ)及计算机信息管理系统，就构成了计算机集成制造系统(CIMS)，它是当前机械加工自动化发展的最高形式。但随着电气自动控制技术的不断发展，机床电气自动化必将被不断推向新的高峰。