機電傳動和控制專題培訓(xùn)課件

機電傳動和控制

第一章緒論

第一節(jié)機電傳動控制的發(fā)展一.機電傳動的發(fā)展:

1.成組拖動一臺電機拖動一根天軸,然后由天軸通過皮帶輪和皮帶分別拖動各種生產(chǎn)機械.特點:生產(chǎn)效率低,勞動條件差.

2.單電動機拖動:一臺電機拖動一臺生產(chǎn)機械,提高了傳動效率,目前中小型生產(chǎn)機械采用單電動機拖動.5/23/20233.多電機拖動:

一臺生產(chǎn)機械,每個運動部件分別由一臺電動機拖動.

例如:龍門刨床刨臺刀架橫梁夾緊機構(gòu)分別由獨立的電動機拖動特點:簡化了傳動機構(gòu).控制靈活.便于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化

5/23/20234.交直流無級調(diào)速

直流電動機具有良好的起動,制動和調(diào)速性,能在寬范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑無級調(diào)速.交流電動機調(diào)速,利用變頻器實現(xiàn)交流電動機調(diào)速,能在寬范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑無級調(diào)速.特點:單機容量大,轉(zhuǎn)速高,體積小,可靠性高.5/23/2023二.機電控制系統(tǒng)的發(fā)展1,繼電接觸器控制

實現(xiàn)的功能:起動,停車,調(diào)速,自動循環(huán)保護等控制特點:結(jié)構(gòu)簡單,價廉,控制方式直觀,可靠,易掌握,易維護.體積大,工耗大,控制速度慢,改變控制程序難5/23/20232:順序控制器控制

順序控制器控制是繼電器和半導(dǎo)體元件綜合應(yīng)用控制裝置.特點:容易改變程序,通用性強.隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)兩個分支:

(1).可編程序控制器控制技術(shù)(2).單片機控制技術(shù)5/23/20233:可編程序控制器PLC

可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicControlPLC),是微電子技術(shù),計算機技術(shù),繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品.特點:容易編程,通用性強,接線簡單,有功率級輸出,抗干擾能力強,工作可靠發(fā)展方向:微型,簡易,價廉.適合于機電一體化產(chǎn)品大容量,高速,高性能,能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信5/23/2023第二節(jié):機電一體化技術(shù)一。機電一體化的基本概念

1。機電一體化的意義隨著大規(guī)模的集成電路和微型計算機的發(fā)展，機械技術(shù)與電子技術(shù)的深度結(jié)合，綜合運用機械技術(shù)，微電子技術(shù)，自動控制技術(shù)，信息技術(shù)，傳感測試技術(shù)，電力電子技術(shù)，接口技術(shù)，信號變換技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)。根據(jù)系統(tǒng)功能的目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，合理配置機械本體，執(zhí)行機構(gòu)，動力驅(qū)動裝置，傳感測試元件，微電子信息傳輸和處理單元等硬件元素。并在5/23/2023軟件程控和微電子電路的邏輯，有目的信息流向?qū)б?，相互協(xié)調(diào)，有機融合和集成。形成物質(zhì)，能量和信息的有序規(guī)則運動。在高功能，高質(zhì)量，高可靠性，低能耗的意義上，實現(xiàn)特定功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。A.機電一體化技術(shù)

它是微電子技術(shù)，計算機技術(shù)，信息技術(shù)與機械技術(shù)相結(jié)合的，新興的綜合性的高新技術(shù)與微電子技術(shù)的有機結(jié)合。B.機電一體化產(chǎn)品

它是新型機械與微電子器件，特別是微處理器，微型機相結(jié)合，而開發(fā)出來的新一代電子化機械產(chǎn)品。20世紀(jì)七十年代，機電一體化是最早出現(xiàn)的日本漢字。后來我國接受這一概念，Mechatronics機電一體化。機械電子學(xué).Mechanics機械學(xué)。Electronics電子學(xué)。5/23/2023日本造英文字。1984年，美國機械工程協(xié)會ASME給出現(xiàn)代機械系統(tǒng)定義：由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機械力，運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械和機電部件相互聯(lián)的系統(tǒng)。2.基本結(jié)構(gòu)要素

一個完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包括五大基本要素：（1）。機械本體系統(tǒng)所有功能元素的機械支持結(jié)構(gòu)，包括機身框架，機械連接等。材料，工藝，性能和水平的提高。適應(yīng)產(chǎn)品的高效，多功能，可靠，結(jié)構(gòu)上，小型，輕量和美觀等要求。（2）。能源部分為系統(tǒng)提供能量和動力，使系統(tǒng)正常運行。常用主要能源：電源，氣壓源和液壓源等5/23/2023（3）。測試傳感部分對系統(tǒng)運行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進行檢測，變成可識別的信號。傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?。?jīng)過分析和處理后，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。（4）。驅(qū)動機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)提供動力，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)，來完成各種動作和功能。要求：高效率，快速響應(yīng)特性。對外部適應(yīng)性和可靠性。根據(jù)控制信息和指令，完成要求的動作。執(zhí)行機構(gòu)是運動部件：機械，電磁，電液等。要考慮匹配性，改善性能，提高剛度，減輕重量，實現(xiàn)模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。提高整體的可靠性。

5/23/2023（5）?？刂萍靶畔⑻幚韱卧?/p>

將各傳感信息和外部命令進行集中存儲，分析，加工，并按一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令?？刂普麄€系統(tǒng)有目的運行。組成：計算機，可編程控制器PLC，數(shù)控裝置，邏輯電路，I/O,A/D，D/A。要求：處理速度快，可靠性高，抗干擾能力強。完善的系自我診斷功能。智能化，小型化，輕量化，標(biāo)準(zhǔn)化等。5/23/2023頭腦手足檢測控制五官骨胳內(nèi)臟驅(qū)動結(jié)構(gòu)能源

人體五大要素機電一體化五大功能機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品和人體功能要素5/23/2023頭腦手足傳感器計算機五官骨胳內(nèi)臟執(zhí)行機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)動力

人體五大要素機電一體化五大要素

機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品和人體功能要素5/23/20233.機電一體化產(chǎn)品的分類:

(1)以發(fā)展水平分類:

A.功能附加型初級產(chǎn)品B.功能代替型中級產(chǎn)品C.機電融合型高級產(chǎn)品

(2)以應(yīng)用范圍分類:

A.日常生活機電產(chǎn)品.亦稱民用產(chǎn)品例如:自動洗衣機,自動照相機B.社會生產(chǎn)機電產(chǎn)品,亦稱產(chǎn)業(yè)機電產(chǎn)品例如:數(shù)控機床,工業(yè)機器人C.辦公自動化機電產(chǎn)品.亦稱辦公機電產(chǎn)品例如:復(fù)印機,打字機5/23/2023二.機電一體化系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)1.機械技術(shù)機械技術(shù)是基礎(chǔ),在結(jié)構(gòu),質(zhì)量,體積,材料,剛性和耐用等方面,與機電一體化相適應(yīng),利用高新技術(shù)更新概念.例如,CAPP,CAD/CAM,專家系統(tǒng),CIMS等2.計算機與信息處理技術(shù)計算機的硬件技術(shù)和軟件技術(shù),網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù),數(shù)據(jù)庫技術(shù),人工智能技術(shù),專家系統(tǒng)技術(shù)等.信息處理技術(shù)包括信息的交換,存取,運算,判斷和決策等等5/23/20233.系統(tǒng)技術(shù)以整體的概念組織，應(yīng)用各個相關(guān)技術(shù)。從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互聯(lián)系的若干個概念單元，以功能單元為子系統(tǒng)進行二次分解，生成功能更為單一和具體的子功能單元，直到能找出一個可實現(xiàn)的技術(shù)方案。對系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)十分重要。

如：電氣接口，機械接口，人機接口4。自動控制技術(shù)具體控制裝置和控制系統(tǒng)的設(shè)計。如：位置控制，速度控制。自適應(yīng)控制。自診斷校正等5/23/2023

直接指行操作的技術(shù)，實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置和部件。如：電液馬達，油缸，氣缸，步進電動機，直流伺服電動機和交流伺服電動機等等6。伺服驅(qū)動技術(shù)5。傳感與檢測技術(shù)

傳感與檢測是實現(xiàn)自動控制和自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如：物理量，化學(xué)量和生物量等變成可視別的電信號5/23/2023三。機電一體化技術(shù)的經(jīng)濟效

益,社會效益及發(fā)展前景一.經(jīng)濟效益,社會效益及發(fā)展前景

1。提高精度

由于機械傳動的減少，配合間隙和受力變形等所引起的誤差減小，自動檢測，自動控制，自動補償和校正。如：電子化圓度儀，精度由0。025微米到0。01微米大型數(shù)控鏜銑床，精度由0。06微米到0。02微米2。增強功能

采用高新技術(shù)，機電一體化產(chǎn)品具備多種復(fù)合功能。這是一個顯著特征。如：加工中心，一次裝夾完成多道工序，5/23/20233.提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本減少操作人員，減少準(zhǔn)備時間和輔助時間，提高產(chǎn)品的合格率，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期如：數(shù)控機床生產(chǎn)率提高5~6倍柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)周期縮短40%，成本降低50%4。節(jié)約能源，降低消耗采用低能耗的驅(qū)動機構(gòu)，最佳的調(diào)節(jié)控制。如：微處理機控制工業(yè)鍋爐節(jié)煤5~20%5。提高安全性和可靠性機電一體化系統(tǒng)具有自動檢測監(jiān)控，能對各種故障和危險情況自動保護。如：大型沖壓機。

5/23/20231.性能上：向高精度，高效率，高性能，智能化的方向發(fā)展。2.功能上：向小型化，輕型化