第三节　启闭机电气系统的发展

现代科学技术的发展，极大地推动了不同学科的相互交叉与渗透，导致了几乎所有工程领域的技术革命与改造，纵向分化、横向综合已成为当代科学技术发展的重要特点。在机械工程领域，由于微电子技术的飞速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系均发生了巨大的变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。

“机电一体化”的发展趋势可以概括为以下三个方向：性能上向高精度、高效率、智能化的方向发展；功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展；层次上向系统化、复合集成化的方向发展。“机电一体化”技术的研究与应用强调技术的融合与学科交叉。“机电一体化”技术依赖于相关技术的发展，同时也促进了相关技术的发展。

自从以电动机作为启闭机的原动机以来，伴随着电气控制技术的发展，启闭机的电气控制经历了以下四个阶段。

一、继电接触器控制

最早的自动控制是20世纪20—30年代出现的传统继电接触器控制，它可以实现对控制对象的启动、停车、调速、自动循环以及保护等控制。该方式优点是所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作可靠、易维护等特点。因此，在设备控制上得到了广泛的应用。但是，经过长期使用，人们发现这种控制方式存在不足之处，那就是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难。由于是有触点控制，在控制系统复杂时可靠性降低。所以，不适合对生产工艺及流程经常变化的控制要求。

二、可编程序控制器（PLC）控制

可编程序控制器又简称为PLC，是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物。它是以微处理器为核心，顺序控制为主的控制器，不仅具有顺序控制器的特点，而且具有微处理器的运算功能。可编程序控制器（PLC）的设计以工业控制为目标，因而具有功率级输出、接线简单、通用性好、编程容易、抗干扰能力强、工作可靠等一系列优点。它一问世就以强大的生命力，大面积地占领了传统的控制领域。可编程序控制器（PLC）的一个发展方向是微型、简易、价廉，以适应单机控制和机电一体化相结合的控制，使可编程序控制器（PLC）更广泛的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，实现可编程序控制器（PLC）与管理计算机之间的通信网络，形成多层分布控制系统，对大规模复杂控制系统能进行综合控制。

三、现场总线和网络控制

现场总线技术产生于20世纪80年代。随着自动控制系统的网络化、信息化进程的不断加快，十几年来，欧洲、北美的一些企业陆续推出了几十种控制网络，其中有一些已被列入国际标准，如FF（Foundation Fieldbus）、LonWorks、CAN（Controller AreaNetwork）、PROFIBUS（Process Field Bus），我国现场总线近年来已被成功运用于启闭机电气控制系统中（如三峡尾水门机电控系统、液压启闭机等）。网络控制系统（Networked Control System，NCS）是将多个分散在生产现场的，具有数字通信能力的测量控制仪器和仪表作为网络节点，采用公开、规范的通信协议，以现场总线作为通信的纽带，把现场控制设备连接成可以相互沟通信息，并能够共同完成自动控制任务的网络与控制系统。

四、无线通信技术

由于地面和墙体布线、网络线路维护等一系列问题，特别是在一些设备需要较大范围移动的场合，固定的线路给应用带来了很多不便。近年来无线通信技术得到了蓬勃发展。基于无线传输的网络系统其性能指标，如传输速率、误码率、传输距离等，都有了很大的提高。将无线通信技术应用于网络控制系统，可以使得网络控制系统延伸至光缆或电缆铺设不便的特殊地理环境，还适用于对控制网络中的节点有移动性要求的场合。同时无线网络系统也可作为有线网络控制系统的备份和补充。随着无线通信技术和控制技术的逐渐成熟和应用，无线控制网络虽然不能完全取代有线网络，却足以作为其一种重要的补充，并可与其一起组成一种安全、可靠、灵活、高效的新型工业控制模式。

综上所述，可以看到当今的启闭机控制技术是微电子、电力电子、计算机、信息处理、通信、检测、过程控制、伺服传动及自动控制等多种技术相互交叉、互相渗透、有机结合而成的一种综合性技术。