機(jī)電培訓(xùn)課件

xx年xx月xx日機(jī)電培訓(xùn)課件機(jī)電基礎(chǔ)知識(shí)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制電力電子技術(shù)控制與系統(tǒng)仿真PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化contents目錄01機(jī)電基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)電系統(tǒng)是一種由機(jī)械和電器元件組成的系統(tǒng)。機(jī)電系統(tǒng)基本概念定義實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換、信息傳輸?shù)?。功能機(jī)械裝置、電器元件、傳感器、控制器等。組成機(jī)電系統(tǒng)的組成電動(dòng)機(jī)、液壓缸、氣缸等驅(qū)動(dòng)部分控制部分信息傳輸部分輔助部分控制器、傳感器、行程開(kāi)關(guān)等傳感器、行程開(kāi)關(guān)、信號(hào)線等潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等加工、傳輸、測(cè)量、存儲(chǔ)等按功能分類機(jī)械、電磁、光學(xué)、熱力等按原理分類單機(jī)、機(jī)組、生產(chǎn)線等按組成分類機(jī)電系統(tǒng)的分類機(jī)電系統(tǒng)的基本原理位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓第二定律、動(dòng)能定理等動(dòng)力學(xué)原理開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制等控制原理信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)刃畔鬏斣?2電機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)速性能差，損耗大。直流電機(jī)調(diào)速性能好、維護(hù)麻煩、價(jià)格高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)麻煩、價(jià)格高。交流電機(jī)通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制電機(jī)的角位移，實(shí)現(xiàn)精確定位，但轉(zhuǎn)速較低。步進(jìn)電機(jī)作為伺服系統(tǒng)的一部分，具有精度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。伺服電機(jī)電機(jī)的分類及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子、換向器、電刷等組成。工作原理利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用在導(dǎo)磁的鐵心上，使其產(chǎn)生磁電感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子、端蓋等組成。工作原理通過(guò)三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程。交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理采用電力電子器件組成的變換器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制。驅(qū)動(dòng)方式通過(guò)調(diào)節(jié)變換器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)精確定位和穩(wěn)定運(yùn)行?？刂品绞诫姍C(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制03電力電子技術(shù)具有單向?qū)щ娦缘姆蔷€性半導(dǎo)體器件，主要用于整流和開(kāi)關(guān)電路。電力電子器件的介紹電力二極管雙極型半導(dǎo)體器件，具有放大和開(kāi)關(guān)作用，適用于各類高頻和低頻功率電路。電力晶體管單極型半導(dǎo)體器件，具有電壓控制電流的作用，適用于各類放大和開(kāi)關(guān)電路。場(chǎng)效應(yīng)晶體管全波整流電路采用兩個(gè)二極管進(jìn)行整流，輸出電壓正負(fù)半周都有。半波整流電路采用一個(gè)二極管進(jìn)行整流，輸出電壓只有正半周。橋式整流電路采用四個(gè)二極管進(jìn)行整流，輸出電壓正負(fù)半周都有，波形更平穩(wěn)。整流電路的介紹輸出方波交流電，效率較高但諧波較大，適用于一些特定場(chǎng)合。方波逆變器正弦波逆變器多相逆變器輸出正弦波交流電，效率較高且諧波較小，適用于大多數(shù)場(chǎng)合。輸出多相交流電，可用于各種復(fù)雜的電力變換場(chǎng)合。03逆變電路的介紹0201電力電子技術(shù)的應(yīng)用利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)DC/DC變換，為各類電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源。開(kāi)關(guān)電源不間斷電源電機(jī)控制新能源發(fā)電利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)AC/DC變換，為各類重要負(fù)載提供不間斷的電力供應(yīng)。利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)各類電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能控制。利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)和逆變控制，提高新能源的利用效率。04控制與系統(tǒng)仿真控制系統(tǒng)的基本概念輸入、控制部分、執(zhí)行部分、輸出、檢測(cè)部分及反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)包含開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的所有組成部分，并增加一個(gè)反饋通道，使得輸出能夠影響輸入。閉環(huán)控制系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)核心，接收輸入信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂破鹘邮湛刂破鬏敵龅目刂菩盘?hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械位移或電氣信號(hào)。執(zhí)行器負(fù)責(zé)檢測(cè)系統(tǒng)輸出，并將其實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他形式的信號(hào)。傳感器根據(jù)輸入信號(hào)和設(shè)定值，通過(guò)算法計(jì)算出控制信號(hào)，控制執(zhí)行器動(dòng)作。控制器接收到控制器輸出的控制信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象按設(shè)定值進(jìn)行動(dòng)作。執(zhí)行器機(jī)械、電氣等被控制的設(shè)備或裝置。被控對(duì)象控制系統(tǒng)的基本組成依靠人工手動(dòng)操作來(lái)控制系統(tǒng)的輸入和輸出。手動(dòng)控制系統(tǒng)部分控制環(huán)節(jié)可由系統(tǒng)自動(dòng)完成，但關(guān)鍵步驟仍需人工操作。半自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的所有控制環(huán)節(jié)均能自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預(yù)。全自動(dòng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本類型數(shù)學(xué)模型法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真。方框圖法用方框圖表示系統(tǒng)各部件及連接關(guān)系，通過(guò)仿真軟件進(jìn)行仿真。系統(tǒng)仿真的實(shí)現(xiàn)方法05PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)PLC定義可編程邏輯控制器（PLC）是一種專門為工業(yè)環(huán)境中的數(shù)字運(yùn)算而設(shè)計(jì)的電子裝置。PLC特點(diǎn)可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、維修方便、體積小、重量輕、功耗低等。PLC的基本概念及特點(diǎn)電源、中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊、通信模塊等。PLC組成采用循環(huán)掃描的方式，按照程序中指令執(zhí)行操作，將輸入信號(hào)進(jìn)行處理后輸出到控制電路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。PLC工作原理PLC的組成及工作原理工業(yè)網(wǎng)絡(luò)定義工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是一種用于連接各種工業(yè)設(shè)備和計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息交換和協(xié)同工作的通信系統(tǒng)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)可靠性高、實(shí)時(shí)性、安全性、適應(yīng)性強(qiáng)等。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及特點(diǎn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳輸介質(zhì)、通信協(xié)議等。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工作原理采用分層結(jié)構(gòu)，從物理層到應(yīng)用層，各層都有自己的功能和協(xié)議，相互獨(dú)立，通過(guò)接口進(jìn)行通信。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的基本組成及工作原理06機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化根據(jù)實(shí)際需求，確定機(jī)電系統(tǒng)的基本功能和附加功能，并保證系統(tǒng)能夠安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法功能性遵循國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，提高機(jī)電系統(tǒng)的互換性和通用性，降低維護(hù)和升級(jí)的成本。標(biāo)準(zhǔn)化將機(jī)電系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能模塊，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)，提高系統(tǒng)的可定制性和可重構(gòu)性。模塊化控制策略優(yōu)化針對(duì)不同的控制問(wèn)題，采用不同的控制策略，如PID控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制等，提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。系統(tǒng)優(yōu)化采用系統(tǒng)工程理論和方法，從整體角度出發(fā)，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、可靠性等方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體最優(yōu)。參數(shù)優(yōu)化在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和功能性的前提下，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，如調(diào)整傳感器和執(zhí)行器的參數(shù)等，提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)速度。機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)化方法與策略根據(jù)系統(tǒng)的工作環(huán)境、工作條件、維修策略等因素，預(yù)計(jì)系統(tǒng)的可靠性水平，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)提供依據(jù)。機(jī)電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)與分析可靠性預(yù)計(jì)建立系統(tǒng)的可靠性模型，分析系統(tǒng)中各組件的故障模式、故障影響和故障傳播關(guān)系，為系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)提供支持。可靠性建模通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，如平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間等，為系統(tǒng)的可靠性改進(jìn)提供依據(jù)?？煽啃詫?shí)驗(yàn)機(jī)電系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)與可持續(xù)發(fā)展采用高效節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，降低機(jī)電系統(tǒng)的能源消耗，減少對(duì)環(huán)