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浅析机械制造中的安全控制系统
摘要 目前,在机械制造系统中,安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据。本文在分析安全控制系统基本概念基础上,对于安全逻辑控制设备组成及特点进行详细分析,对于保证机械制造系统中的安全问题具有一定作用。
关键词 机械制造;安全控制系统;设备特点;安全继电器;PLC;安全总线
0 引言
机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据[1],本文对于相关问题进行分析。
1 安全控制系统
所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元[2]。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。
从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。
安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2) 采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4) 程序CRC 校验;5) 安全认证功能块。
常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置(安全门开关或联锁装置)、安全光电设备(安全光幕、安全光栅、安全扫描仪)。安全逻辑部分常采用安全继电器、安全PLC 和安全总线系统。
2 安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号,进行逻辑分析,可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中,安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC 和安全总线控制系统。
2.1 安全继电器
安全继电器,或者称为安全继电器模块,是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能,实现了对输出负载的可靠控制。
该模块的存在2 个安全输出触点,这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1 和K2 的常开触点串连而组成。当K1 出现故障的时候,K2 依然可以实现安全触点断开的功能。同时,安全继电器模块可以通过内部电路进行自检,检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2 安全可编程控制器
安全可编程控制器采用了多套中央处理器进行控制,并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC 与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后,完好的处理器依然执行安全功能,切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如,1oo2 系统(2 取1 的系统),一旦一个处理器出现故障,系统立刻进入故障安全状态;又如,2oo3 系统(3 取2 的系统),当一个处理器出现故障,系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2 重冗余系统,安全可靠性较高、可用性较低;后者我们通常成为3 重冗余系统,其安全可靠性和可用性较高,但相比前者成本高。
对于信号的采集、处理和输出的过程,安全PLC 都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC 后,分别进入多个输入寄存器,再通过对应的多个中央处理器的处理,最后进入多个输出寄存器。这样,安全PLC 就构成了多个冗余的通道。整个过程之中,信号状态、处理结果等可以通过安全PLC 内部的暂存装置进行相互比较,如果出现不一致,则可以根据不同的系统特性,进入故障安全状态或将故障检测出来。
输入回路可以采用双通道的方式,通过2 条物理接线进入安全PLC。安全PLC也可以提供安全测试脉冲,用以检测输入通道中的故障。安全PLC 的输出内部电路也采用了冗余、多样性的方式,对一个输出节点进行安全可靠控制。安全PLC 可以通过2 种不同的手段,即切断基极信号和切断集电极电源两种不同的方式,将输出信号由1 转变为0。无论那种方式出现故障,另外一种方式依然完好的执行安全功能。同时,安全PLC 提供了内部检测脉冲,以检测内部故障。
安全PLC 的扫描时间要求为每千条指令1ms 以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求,同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。
在软件方面,安全PLC 必须有可靠的编程环境、校验手段,以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz 的安全PLC,提供了通过认证的MBS 安全标准功能块,以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密,不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量,即可以完成对安全功能的编程。这些MBS 功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3 安全总线控制系统
安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上,安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3 结论
安全控制系统是一个静态的系统,其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间,安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发,安全控制系统立刻夺去系统的控制权,根据其内部逻辑,对输出设备进行安全控制,从而保证了整个系统的安全。安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域,常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合,这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
参考文献
[1]孙清泉,徐卫国,康健.冷轧机自动化安全控制系统[J]. 设备管理与维修,2008,1.
[2]陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表, 2007,28(1).
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《机械设计与制造》为月刊，1963年创刊，是中文核心期刊，中国期刊方阵双效期刊，美国《剑桥科学文摘》等收录检索期刊，国内外公开发行，月发行量2万余册，读者人数超过500万。几十年来，本刊多次受到国家机械部、中国机械工程学会、新闻出版局、科委等主管部门的表彰，是我国机械行业最有影响的专业刊物之一。
机械工程与技术、仪器与设备、动力系统与控制
机械类核心期刊有：《木工机床》、《轻工机械》、《机械工程与自动化》、《机械设计与研究》、《机械工程师》。
一、《木工机床》
（季刊）创刊于1979年，由福州木工机床研究所；中国机床工具工业协会；木工机床分会主办。《木工机床》本刊报道制材机械、木工刀具、家具和木制品设备的设计计算、工艺装备、改装维修、行业信息、技术讲座以及国内外新产品介绍和技术发展趋势等。
二、《轻工机械》
《轻工机械》（双月刊）曾用刊名：轻机通讯，1983年创刊，是全面介绍轻工机械（主要包括：设计、制造、维修、检测、控制、使用等方面的新设备、新技术、新成果、新经验，有关行业与企业信息、广告，为轻工业各行业、轻工机械制造行业及相关协作、配套、供应行业、企业和广大读者服务。
三、《机械工程与自动化》
本刊为山西省唯一的机械类技术刊物，面向全国发行，以促进技术交流、繁荣科技事业，推动科技进步，振兴机械工业为宗旨。其主要任务是宣传党和国家的科技方针、政策、传播科技信息，交流学术思想，促进科技成果商品化、专业化，为建设社会主义精神文明和物质文明服务。
四、《机械设计与研究》
（双月刊）创刊于1984年，由上海市机械工程学会、上海交通大学主办。1984-1987年4年内由上海交通大学出版社出版，每年6期，主编为黄步玉教授、编委会主任为沈珑教授。
五、《机械工程师》
（月刊）创刊于1969年，由黑龙江省机械科学研究院、黑龙江省机械工程学会主办。是我国制造业领域历史悠久、具有广泛影响力的国内外公开发行的大型综合性科技期刊，近年来整合了工业媒体与科技期刊的双重功能，系中国期刊方阵双效期刊，中国机械制造领域一等奖期刊，中国学术期刊全文收录期刊，万方数据全文收录期刊。
以实用技术为主，关注行业发展、捕捉市场需求，为制造业决策者提供有价值的市场信息，为工程师的实践探索提供参考坐标。
机械制图、机械原理、机械制造等相关专业别毕业了，把学的东西还给老师就行了
《机械工业信息与网络》、《机械工业标准化与质量》、《工程机械与维修》等。举例：1.《机械工业信息与网络》(双月刊)杂志以"推进企业信息化，服务机械制造业"为宗旨，扎根于现代制造业，沟通IT技术厂商，搭建畅通信息之桥，筑起合作与交流平台。杂志栏目设置：本刊报道、专家访谈、信息化论坛、调研、方案推介、应用与分析、网络·安全、电子商务、企业采风、政策、动态资讯等。杂志精心选题策划，深度报道解析，形成内容优势与特色;诠释机械制造业信息化建设的方方面面，以价值回馈读者。2.《机械工业标准化与质量》(月刊)创刊于1976年，由机械科学研究总院、中国机械工业标准化技术协会主办。本刊是机械行业唯一的在全国公开发行的标准化与质量方面的宣传媒体。办刊宗旨：宣传报导国家关于机械工业标准化与质量工作的方针政策及相关法规，介绍国内外标准化与质量管理的先进方法和经验，介绍最新标准，引导企业加强标准化，促进技术进步，提高产品质量，获取最佳经济效益，是深受标准化和质量工作者欢迎的科技期刊。
机械工程与技术、仪器与设备、动力系统与控制
第二阶段。投稿机械设计与制造期刊，要先经历初审，然后是作者修回，是第二阶段。《机械设计与制造》创刊于1963年，月刊，辽宁省机械研究院有限公司主管、主办的机械制造及自动化领域学术性期刊。
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浅谈机械自动化在机械制造中的应用
摘要：机械自动化，即机械自动化应用技术的简称。机械自动化在机械制造行业中占有举足轻重的地位，具有十分广泛的应用范围，机械制造的每个生产环节都离不开机械自动化技术的应用。机械自动化不仅可以规范机械制造工艺，还可以提高机械产品的制造质量，从而实现机械产品的自动化生产与制造。此外，机械自动化能够有效地对机械制造过程进行优化，提高机械制造效率，节约成本，减低能耗。随着时代的进步，对机械制造也提出了更高的要求，为了促进机械制造行业的进一步发展，必须更好地应用自动化技术。文章对机械自动化的概述、特点和在机械制造中的应用，以及未来自动化技术发展的情况进行论述。
关键词：机械自动化技术;机械制造;特点;应用;发展趋势
一、机械自动化技术的概念、特点以及组成结构的简要分析
(一)概念
机械自动化技术指的是在机械制造业中采用自动化技术，实现加工对象的自动且持续生产，实现优化且有效的自动生产过程，加快生产投入物的流动频率和加工变换。整个制造业以及国民经济的进步与发展很大程度上取决于机械自动化技术水平。实践结果表明，采用机械自动化技术除了能有效控制产品生产的周期、提高产品质量及更新速度、大大提升生产的效率，促进经济收益最大化外，还大幅度降低了相关工作人员的工作难度、有效改善了其工作环境等，实现了资源的最大化合理配置。因此，在技术条件成熟及经济条件富足的有效保障下，机械自动化技术水平的高低已经成为决定机械制造业发展的重要因素之一，其直接影响着机械制造企业的利益及社会效益。
(二)特点
机械自动化技术的特点主要表现为：
1、在经济全球化的巨大竞争压力之下，其有特殊的竞争技术手段，能有效控制生产的系统工程等。集市场竞争中产品成本、生产周期及产品质量与一体。
2、在新的技术领域中，其具备明确的范畴，既区别于一般的高科技技术，又涵盖其性能，是多学科先进技术的集合体。
3、其主要为第二产业的工艺技术，能最大限度的提高社会效益以及经济效益等。
(三)结构组成
作为多项高科技技术及多门学科综合且被广泛应用的机械自动化技术，已被视为整个系统工程的重要表现形式，其由5个重要的单元构成，即：
1、感单元。此单元为整个机械自动化系统的基础单元，主要作用为检测系统在工作过程中所表现出来的性能参数与状态是否正常。
2、控制单元。此单元为整个机械自动化系统的保障性部分，主要作用是对系统进行单元的制定与调节。
3、程序单元。此单元为整个机械自动化系统工程的主要部分，主要作用是解决系统应该做什么以及如何做等问题。
4、作用单元。此单元为整个机械自动化系统的前期性部分，主要作用是对系统进行有效的定位及能量的施加。
5、制定单元。此单元为整个机械自动化系统的核心部分，主要作用表现为通过对传感单元传输过来的信息进行数据的比较与分析，从而根据实际情况制定并发出相应的动作指令等。
二、机械自动化技术在机械制造中的应用
(一)智能化应用
机械制造中的智能化应用指的是把机械制造技术、自动化技术、计算机应用技术和人工智能等多种技术结合在一起，形成一种有效的综合制造技术，使机械制造工艺的性能得到全面提高。在实际应用智能化制造技术的时候，不仅要实现人工智能，还要把相关的生产技术等内容植入到制造加工设备中，不断提高机械自动化设备的自动化生产能力。机械制造过程中的智能化水平越高，就越能体现人工操作的精细，并且保持操作的准确度，达到人工操作都无法实现的高效生产。
(二)集成化应用
集成化技术也是机械制造的常用技术，对提升机械生产的速度有很大帮助。集成化技术需要让多种技术紧密结合在一起，这种技术融合过程有利于高新技术的研发。为了促进自动化技术的改革创新，现有的技术和设备必须整合在一起，以不同的生产方式催生出新的技术。集成化的机械制造在整合企业内部生产和经营的同时，又实现了柔性化的生产模式，提高了企业机械自动化的生产水平，使机械制造业实现了产品质量和服务质量的双重效益。
(三)虚拟化应用
虚拟制造技术是由多学科构成的综合系统技术。包括现代机械制造工艺、计算机图形学、并行工程、人工智能、多媒体技术、信息技术等多种技术。虚拟制造技术以仿真技术和系统建模为基础，利用信息技术、仿真计算机技术对现实机械制造活动过程进行仿真。通过对机械制造过程进行仿真，可以及时发现机械制造中可能出现的问题，制订出相应的解决方案。旧的生产方式下，产品研发和产品试制，必须通过设计和实际的生产试验才能达到试制新产品的目的，开发过程中有很多不确定性，遇到技术难题就要修改设计方案，重新试制新产品，不仅加大了产品的生产周期，还浪费了资源，提高设计成本。而采用虚拟制造技术就可以避免这些现象的发生，仅仅通过计算机来进行模拟和仿真，缩短机械产品开发周期的同时还降低了成本，提高机械产品竞争力。
(四)柔性化应用
根据外界的干扰力差异表现出相应的适应能力是机械制造柔性化的特征。相对于同行业中的相似技术而言，机械自动化技术的柔性化应用优势突出表现在：
1、能在完善制造企业整体的应变功能基础上满足机械制造发展过程中对多样化形式、个性化形式的要求。
2、能有效提高企业生产的效率以及产品质量。
3、在合作共赢的基础上，最大限度的满足客户的需求，确保产品的交付期限。
4、加强对信息系统的管理力度，保证其运作的安全性等。机械自动化技术的柔性化应用很好的解决了用户终端所提出的各项要求，同时也科学合理的优化了人机间的相互转换。适当调整了机械制造的结构属性与产品类型，将计算机管理系统植入机械制造系统中，从而获取更大的经济效益。
三、机械自动化技术在我国的发展趋势
(一) 网络虚拟化的制造方式
网络虚拟制造技术主要依靠计算机技术、强大的软硬件功能和其他交互设备，通过计算机工作平台，构建出一个虚拟的环境。在这个虚拟的环境中，把人类的知识、人类的技术和人类的感知能力参与其中，形成一种全新的人机界面形式，对生产活动进行全面的建模和仿真。通过与虚拟世界中的对象进行交互作用，对于产品从设计开发到生产制造的每一个环节进行仿真和模拟。除此之外，还可以对产品性能进行全面模拟试验，对产品的设计和制造合理性、制造周期进行预测。在产品没有生产之前，就对设计的可行性、经济性、合理性进行全面的考核，有效避免不合理的设计和资金投入，从而达到资源的最优化配置。
(二)绿色化的制造方式
“绿色”这一概念，最初被应用于环境保护领域，目前，已被社会各个领域所广泛采用。必须坚持走可持续发展的道路，创建绿色环境，作为自然界的一个部分，人和人类社会不能脱离自然界而存在，人类的生存与发展依赖于自然界的发展，人类必须与自然界和谐共处。人类的发展历史中，由于各种原因给自然界带来了巨大地破坏，有些甚至是无法修复的。长此以往，人类和人类社会的发展必将受到阻碍，甚至停滞不前。值得庆幸的是，人类已经意识到自己的错误，并逐步推动人与人类社会同自然界的和谐一致，制造技术的自动化也是如此。开发与运用一项新技术时，应站在哲学高度，把可持续发展作为必须考虑的因素，促进环境文明，推动制造自动化向“绿色“自动化方向发展。
结束语：
综上所述，机械自动化技术的成功应用在很大程度上加快了机械制造业的发展速度，而生产产业要想在消费全球化、经济一体化以及经济全球化的激烈竞争背景下争得立足之地，并牢牢稳住自己的地位，就必须加大对机械自动化技术的的应用，以机械自动化高效率、低成本的先进技术作为行业发展的主力军，从而使企业获得生产效益及经济利益的最大化。
参考文献：
[1]韩玲玲. 机械自动化在机械制造中的应用[J]. 科技创业家,2013,05:85.
[2]王凌. 机械自动化在机械制造中的应用分析[J]. 科技信息,2013,15:115+144.
[3]刘微微. 浅谈机械自动化在机械制造中的应用[J]. 黑龙江科技信息,2013,22:117.
[4]闫锴,盛春红,单译. 解析机械自动化在机械制造中的应用[J]. 科技资讯,2013,29:86.
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浅析机械制造中的安全控制系统
摘要 目前,在机械制造系统中,安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据。本文在分析安全控制系统基本概念基础上,对于安全逻辑控制设备组成及特点进行详细分析,对于保证机械制造系统中的安全问题具有一定作用。
关键词 机械制造;安全控制系统;设备特点;安全继电器;PLC;安全总线
0 引言
机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据[1],本文对于相关问题进行分析。
1 安全控制系统
所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元[2]。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。
从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。
安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2) 采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4) 程序CRC 校验;5) 安全认证功能块。
常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置(安全门开关或联锁装置)、安全光电设备(安全光幕、安全光栅、安全扫描仪)。安全逻辑部分常采用安全继电器、安全PLC 和安全总线系统。
2 安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号,进行逻辑分析,可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中,安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC 和安全总线控制系统。
2.1 安全继电器
安全继电器,或者称为安全继电器模块,是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能,实现了对输出负载的可靠控制。
该模块的存在2 个安全输出触点,这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1 和K2 的常开触点串连而组成。当K1 出现故障的时候,K2 依然可以实现安全触点断开的功能。同时,安全继电器模块可以通过内部电路进行自检,检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2 安全可编程控制器
安全可编程控制器采用了多套中央处理器进行控制,并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC 与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后,完好的处理器依然执行安全功能,切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如,1oo2 系统(2 取1 的系统),一旦一个处理器出现故障,系统立刻进入故障安全状态;又如,2oo3 系统(3 取2 的系统),当一个处理器出现故障,系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2 重冗余系统,安全可靠性较高、可用性较低;后者我们通常成为3 重冗余系统,其安全可靠性和可用性较高,但相比前者成本高。
对于信号的采集、处理和输出的过程,安全PLC 都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC 后,分别进入多个输入寄存器,再通过对应的多个中央处理器的处理,最后进入多个输出寄存器。这样,安全PLC 就构成了多个冗余的通道。整个过程之中,信号状态、处理结果等可以通过安全PLC 内部的暂存装置进行相互比较,如果出现不一致,则可以根据不同的系统特性,进入故障安全状态或将故障检测出来。
输入回路可以采用双通道的方式,通过2 条物理接线进入安全PLC。安全PLC也可以提供安全测试脉冲,用以检测输入通道中的故障。安全PLC 的输出内部电路也采用了冗余、多样性的方式,对一个输出节点进行安全可靠控制。安全PLC 可以通过2 种不同的手段,即切断基极信号和切断集电极电源两种不同的方式,将输出信号由1 转变为0。无论那种方式出现故障,另外一种方式依然完好的执行安全功能。同时,安全PLC 提供了内部检测脉冲,以检测内部故障。
安全PLC 的扫描时间要求为每千条指令1ms 以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求,同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。
在软件方面,安全PLC 必须有可靠的编程环境、校验手段,以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz 的安全PLC,提供了通过认证的MBS 安全标准功能块,以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密,不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量,即可以完成对安全功能的编程。这些MBS 功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3 安全总线控制系统
安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上,安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3 结论
安全控制系统是一个静态的系统,其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间,安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发,安全控制系统立刻夺去系统的控制权,根据其内部逻辑,对输出设备进行安全控制,从而保证了整个系统的安全。安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域,常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合,这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
参考文献
[1]孙清泉,徐卫国,康健.冷轧机自动化安全控制系统[J]. 设备管理与维修,2008,1.
[2]陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表, 2007,28(1).
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现代化的机械制造技术是一种一体化、综合性、系统的技术手段。下面是我为大家整理的机械制造自动化毕业论文，供大家参考。
摘要：随着现代科技的迅速发展，我国正朝着工业化的方向不断迈进，这为机械制造业创造了良好的发展契机。在引入和应用计算机技术之后，为我国机械制造业的发展注入了强大活力，使其自动化水平得以更上一层楼。
关键词：机械制造;自动化
1机械制造和自动化技术应用现状
(1)机械制造技术应用现状。目前，我国机械制造业正处于迅速发展阶段，越来越多的企业开始应用新的生产工艺。然而由于起步较晚，尚无法同西方发达国家的制造业相提并论。发达国家的机械制造工艺比较先进，以高密度加工为代表的一系列先进加工工艺已经广泛应用于生产实践，而我国相当一部分的机械制造业企业仍旧使用一些比较落后的加工工艺，常见的如抛光、铸锻以及水刀等。
(2)机械自动化技术应用现状。随着信息技术水平的不断提高，机械自动化技术也迎来了良好的发展契机。国外工业水平较高的国家已经普遍在机械制造领域引入和应用了现代的计算机集成化技术，在一定程度上实现了机械加工的智能化。受多方面因素影响，我国机械制造自动化水平相对偏低，仍旧以初级操作自动化为主。
2机械制造技术的应用
(1)网络化应用。随着网络技术水平的不断提升，给机械制造企业的运作模式带来了巨大变化。无论是材料采购，还是产品设计和生产，又或者是市场营销，均有了明显提升。机械产品的制造在很大程度上摆脱了地域的束缚，能够从不同国家和地区获取所需材料以及相关技术，与此同时，还可以将产品推销到国际市场。在网络化环境下，机械制造企业之间的交流日渐频繁和深入，不仅表现在产品开发方面，同时还表现在管理经验方面，为企业健康发展注入了新鲜活力。
(2)虚拟化应用。所谓机械制造虚拟化是指，利用计算机系统具有的仿真功能以完成对真实操作的模拟。在虚拟化技术的帮助下，能够对有待开发的目标产品予以模拟式制造，了解其存在的不足，并加以改善，从而提升和保证真实产品的质量。与此同时，虚拟化也能够对产品本身具有的可加工性予以检验。由此可见，虚拟化的应用可以大幅减少产品制造过程中资源的无谓消耗，提升产品质量。
(3)绿色化应用。传统机械制造技术会导致一定的环境污染问题，在环境污染不断加剧的背景下，如果实现机械制造的绿色化成了业界的热点研究之一。对于机械制造而言，其绿色化应用集中反映在下述方面：①产品的绿色生产;②企业绿色管理;③绿色机械;④产品的绿色设计等。在当前背景下，绿色化应用具有相当积极的现实意义，一方面可以减轻对环境的污染，另一方面可以提升对资源的实际利用率。
3机械自动化技术的应用
(1)自动化信息系统。对于机械制造而言，其自动化信息系统主要包括下述内容：①辅助制造;②计算机辅助设计;③工艺辅助设计等。所谓辅助制造指的是，通过计算机以完成对产品的生产控制;所谓计算机辅助设计指的是，设计工作者利用一些配套的计算机软件对机械产品进行相关设计;所谓工艺辅助设计指的是，不断提升和改善产品的制作工艺。
(2)自动化供输系统。该系统指的是，在计算机的帮助下完成对原材料、半成品以及最终产品的传输。其主要包括三大部分：①单机自动组件;②自动输送设备;③自动化软件系统等。在机械机制的整个自动化系统中，自动化物资供输系统属于不可或缺的组成部分，发挥着相当重要的作用。
(3)自动化生产系统。该系统指的是，通过计算机系统以自动化方式持续地将产品的一系列组件正确地拼装到一起。在机械制造中引入自动化生产系统，可以大幅降低人工操作的失误率，提升生产效率，有利于营造理想的作业环境，不仅如此，还能够有效提升和保证产品质量。
4机械制造和自动化应用前景展望
随着现代科技的迅速发展，我国正朝着工业化的方向不断迈进，这为机械制造业创造了良好的发展契机。在引入和应用计算机技术之后，为我国机械制造业的发展注入了强大活力，使其自动化水平得以更上一层楼。就机械自动化制造技术现阶段的发展情况来看，我国在该方面应做好以下两点工作：首先，应明确计算机集成技术的重要性，并将其更好地应用于实践，从而不断提升机械制造的集成程度。其次，应明确智能化技术的重要性，在机械制造过程中实现人机之间的有效互动，从而赋予机械制造体系以理想的自适应能力。可以预见，在未来的机械制造领域，智能化技术将发挥出越来越重要的作用，成为机械制造的主流发展趋势之一。
参考文献
1、机电一体化在煤矿机械中的应用研究李荣昌;煤炭技术2013-08-10
2、现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略分析左洁;金田2013-02-15
摘要：自动化技术的应用在机械制造中，有利于经济效益与生产效率的提高，有利于企业在市场竞争力上的提高，自动化技术在机械制造业中正向着集成化、智能化、数字化及绿色化的方向发展，有利于在发展过程中实现可持续的发展理念，和谐共生，相互促进。
关键词：机械制造;自动化
随着科学技术的迅猛发展与日益激烈的国际竞争，机械制造业的关注度与重视度越来越高，并得到了很好的发展。机械制造是与人们的日常生活紧密相关的一个行业，人们在日常的生产生活方式受机械制造技术的影响。由此可见，机械制造业的发展在社会经济中有着举足轻重的地位。如何提高当今机械制造业的科技含量和技术水平，是研究机械制造发展的课题。因此，引入自动化技术是机械制造业在发展中进行升级与转型和提高生产效率的必然要求，也是未来机械制造业的发展方向。
1目前的自动化应用与机械制造业的现状
机械制造在我国开始于20世纪20年代或20世纪30年代左右，机械制造的现代化技术提高了生产率的质量，由此，人们开始对机械制造业越来越重视，使之得到迅速的发展。改革开放后，信息技术的发展，经济的腾飞促进了自动化技术与机械制造的有机结合，效果极好。也因此促进了集成系统的形成，并在机械制造业上起到了非常大的作用。
1.1在管理上
自动化与机械制造在实际的应用中，不管是思想管理还是方法管理，与其他发达国家相比都是比较落后的。自动化的应用与机械制造由于很多原因，在管理方法与思想上都没有采用现代化与数字化。反观自动化的应用与机械制造在西方国家的应用中，不管是管理观念上还是管理方式上都实现了数字化的管理，并且十分的专业与科学，将一系列先进生产中的管理理念，如并行工程与准时生产等应用在管理过程中。
1.2在设计上
发展落后的CAD-CAM计算机技术，在自动化的应用与机械制造方面不能做到很好的设计。自动化应用与机械制造在计算机技术发达的西方国家，其设计理念在不断的进行更新中，计算机技术也被充分的利用，例如:引用了限元分析技术。
1.3制造的工艺上
先机科学的计算机技术如纳米加工、(3D打印技术)快速成型、多轴设备的数控加工、高精密的加工、激光加工等，促使自动化应用在国外的机械制造业中具备了非常明显的特点。落后的制作工艺与科技含量低的机械制造，是我国机械制造的现状，国外的先进技术在我国只有少数单位及企业采用。
1.4自动化的技术上
在科学技术的发展中，自动化的设备已经成为机械制造业的主流，如多轴联动机床与柔韧性的制造系统等,在西方国家已被广泛的应用。自动化系统在我国的机械制造行业的应用中还是比较单一的，数控机床虽然也已普及，但是自动化的技术含量还是不高。
2自动化技术在机械制造业应用中的意义
自动化技术是机械制造业水平提高与发展的表现，也是技术领域中非常重要的一项。对工作效率与机械制造的提高，还有连续化与自动化的生产都有着重要的作用。在节省人力资本投入与优化产品的过程中，有利于机械制造业的科技含量与技术水平得到提高。在一定的程度中，自动化的发展水平决定了机械制造技术的发展水平，是机械制造在未来发展中的必不可少的组成部分。自动化技术在机械制造中的应用，有利于机械化水平的提高，是对机械制造业在进行升级换代时的必要手段。
3我国对于机械自动化技术的应用
3.1生产的自动化
自动化技术在生产过程中的应用有利于生产过程更加的连续与智能化。在生产的过程中，设备可自动的完成大部分的工序，避免了生产过程中人为因素的影响，同时节省了很多的人力资源。在进行加工时，也降低了损失的情况，有利于企业竞争力的提升。
3.2在自动化的机械制造业中与CAM、CAPP技术的融合
CAPP技术随着机械制造业在自动化技术的发展，扮演着非常重要的角色。生产的管理与活动作为机械制造在生产过程中的重要依据，是其不可缺少的一部分。在加工过程中，零件的精确化与智能化则需要CAM技术的应用。
3.3信息的自动化
计算机技术的辅助系统在内容上涉及范围非常广泛，如计算机辅助设计系统与工艺系统等，是自动化与机械制造实现自动化功能的主要依据。在产品的设计部分，计算机的辅助设计系统可以有效地促进设计师的精力集中;在加工的效率上，计算机的工艺辅助系统可有效地提高生产过程中的标准化水平与机械生产。
3.4检测的自动化
原材料的运用在科学技术的不断发展中，逐渐出现很多新型的材料，在机械的加工过程中，机械加工的材料不再为单一的传统材料，而是采用了大量的新型材料。然而，新型材料的运用，使得传统的检测方式与之不匹配，这时就要运用计算机技术。比如说电流信号、激光、人工神经网络等检测技术都有利于检测效率的提高。
4自动化技术在机械制造中的发展策略
4.1自动化技术的发展要因地制宜
机械制造业的发展要结合生产的实际情况与发展现状来确定自动化技术在该领域的发展目标。自动化技术在机械制造业的发展中，要把技术的应用作为重点，还要注意技术的创新与引进。另外，还要结合企业的自身发展情况，技术的应用是为了企业的社会效益与经济效益的提高，一定要符合企业的发展需要。因此，机械自动化的技术发展不仅是要加强技术方面的实用性，更是要实事求是，因地制宜的发展，以此促进企业中经济效益的提高。如果只是过分的去强调智能化与自动化的机械设备，盲目的扩大和引进自动化技术，是不符合实际的发展需要的。在生产的方法与模式上要摆脱低负荷率就要注重在技术的创新与引进上，如何应用自动化技术要根据发展的现状和当前技术的发展水平，在生产效益提高的基础上促进生产速度的提高。
4.2低成本的自动化技术发展，有利于效率的提高
效益高、投资少的自动化技术在推广与引进上有利于自动化技术在层次与水平方面的提高。新型的低成本自动化技术在积极地推广与应用中，有利于资源配置的不断优化，在经济效益上有利于用最小的投资成本换最大的利益，有事半功倍的作用。这种以最小的投资成本换取最大的利益源自于美国的LP生产模式，所以在机械自动化技术的发展中进行设备与技术的引进时，要根据企业的自身条件和实际的发展情况，合理的调整机床的布局与机械设备的改进，这样有利于资金与设备在在投入方面的节省，以此获取经济效益的提高。此外，还要应用与引进自动化的管理技术CAD/CAM,提高技术在机械设备中的含量与技术人员的综合素质和专业水平，在管理人员的创造性发挥中，优化人力与技术资源，使机械自动化技术水平得到系统、全面的提高。如今，结合自身的发展情况，我国食物自动化改装已在很多企业的机械制造方面得以实现，降低了技术方面的投资成本，这一技术的运用，在经济效益上会有很大的提高。
4.3自动化技术要提高其自身的技术含量
自动化技术在创新与发展中不断的进行优化与调整，从简单到复杂，由低到高，逐渐从人工控制发展为数字与机械控制。机械制造业在未来的发展方向与趋势上是自动化工厂，有利于生产效率的提高。目前，这也是理想阶段的机械制造技术的发展，实现这一阶段的目标不是一蹴而就的，需要技术人员在机械制造方面不断的努力。与国外发达国家的技术相比，我国的机械制造业发展水平与世界的先进水准还是差距很大的，因此，要加强对专业技术与理论知识的学习，在应用中总结经验，推陈出新，革故鼎新，促进自动化技术在机械制造领域更好更快的发展。
4.4要发展与之配套的自动化技术
机械自动化技术的发展不仅需要高含量的生产技术，还要注重与之相配套的生产技术，促进自动化技术水平的提高。因此，要结合企业的自身情况，做好每个项目在自动化技术应用上的基础工作，有利于自动化技术在整个系统中提高发展水平。在自动化的控制技术发展中，应注重传感器与编程控制器等设备，促使各种道具与微处理机在自动化技术中符合发展的需要，在自动化技术中运用先进的控制系统与计算机软件进行控制与管理，促使机械制造朝着自动化、数字化、智能化的方向发展。机械设备在未来技术的发展方向为智能化水平高与性能好。不断的优化机械自动化技术的系统结构，不断提高其系统的耐性与刚性，在生产设备中的体积与质量上不断优化，是自动化技术在发展中非常重要的方向。在机械制造中，科技含量与技术水准通过自动控制与微电子技术进行提高，并实现其自动化的检测与控制。计算机技术在机械自动化的应用中有利于生产决策与数据运算在技术上的支持，有利于信息的及时处理与传输。
5自动化技术与机械制造在未来的发展趋势
5.1集成化的发展方向
集成系统是由各分系统形式质量信息、工程技术信息、制造自动化与管理信息所构成的系统模式，在企业的发展与生产中有着很大的作用。工程技术的信息分系统是以计算机基础工程中分析、工装设计、设计及工艺过程为基础的;自动化分系统是由工业机器人、自动装配、计算技术控、加工中心构成的;管理信息分系统是由财务管理、材料、人事、经营所构成的;质量信息分系统由计算基础中的质量、测试、检验共同构成。在机械制造领域计算机集成技术的应用会越来越高，越来越广泛。
5.2智能化的发展方向
在机械的制造与生产过程中，加入一些分析、推理、判断与构思等形式，使友好性、优良性、适应性在机械制造的智能化系统中发挥着重要的作用。并在其生产与设计的环节中，进行模拟化操作方式，以提高其柔弱性。在机械制造的智能化发展中，安全性与友好性有利于降低污染物在生产过程中的产生,节约大部分的资源，有利于资源有效的循环利用。
5.3敏捷化的发展方向
机械制造的敏捷化来源于企业的自身竞争力与企业的信誉度，进行分工合作与虚拟化公司的组件有利于企业自主竞争力与综合竞争力的提高，在运转的过程中，对用户的要求可以以最快的速度进行反应，敏捷化的机械制造可促进企业在应变能力上有效地提高。虚拟制造技术就是敏捷化的机械技术的核心与关键性技术，是其集成化技术的发展目标，发展敏捷化的机械制造技术，在生产过程中可有效地运用现代化技术，并由信息集成化向企业集成化方向发展，所以在很大程度上敏捷化的机械制造影响着其现代化的集成技术，也是近几年自动化技术在我国的技术研讨中的主要攻克目标之一。
6结语
自动化技术的应用在机械制造中，有利于经济效益与生产效率的提高，有利于企业在市场竞争力上的提高，自动化技术在机械制造业中正向着集成化、智能化、数字化及绿色化的方向发展，有利于在发展过程中实现可持续的发展理念，和谐共生，相互促进。在科学技术与社会经济的发展中，自动化技术与机械制造技术的有机结合，促进了生产效益的大幅度提高，保证了产品质量，在生产过程中对工作人员的劳动强度也起到了降低的作用，也促使在激烈的市场竞争中，企业有了长足的发展空间，因此，自动化技术在机械制造业领域中的应用要越来越完善，符合社会实际情况的发展要求，不断地提高社会效益与生产效益。
参考文献
1、关于机电一体化技术在煤矿机械中的应用探究芦景英;科技创新导报2012-10-21