機電控制工程創(chuàng)新實踐1.ppt

1、,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制工程創(chuàng)新實踐,參考書目： （1）龔仲華主編，三菱FX/Q系列PLC應用技術，人民郵電出版社 （2）黃中玉等主編，電氣控制與PLC技術，人民郵電出版社 （3）張偉林主編，電氣控制與PLC應用，人民郵電出版社,機器,人造的實物組合體（不是天然形成的） ；-結構觀點,各部分有確定的相對運動；-運動觀點,代替或減輕人類勞動完成有用的機械功或實現(xiàn)能量的轉換、提供或轉換信息 。-能量觀點,通常把能實現(xiàn)確定的機械運動，又能做有用的機械功或實現(xiàn)能量、物料、信息的傳遞與變換的裝置稱為機器 。,機器的特征：,第一章 引 論,工業(yè)機器人,機器人焊接,數(shù)控加工中的工業(yè)機器人,工

2、業(yè)機器人,售酒機器人,示教板 用于輸入控制命令 或控制程序,控制系統(tǒng) 用于控制操作機各關節(jié)內(nèi)伺服電機的運動,工業(yè)機器人的組成,操作機 在控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)各種復雜運動。每個關節(jié)內(nèi)有電動機和減速器,工業(yè)機器人,機器的功能組成, 驅動系統(tǒng)：,機械動力的來源, 執(zhí)行系統(tǒng)：,能完成機械預期的動作, 傳動系統(tǒng)：,把原動機的運動和功率傳遞給工作機的中間環(huán)節(jié), 控制系統(tǒng),就其功能而言，一臺完整的機器通常由四部分組成：,驅動系統(tǒng),純機械控制（無碳小車）,重慶大學無碳小車,機電控制系統(tǒng)的基本概念,系統(tǒng)：由相互關聯(lián)和制約的多個環(huán)節(jié)組成的一個整體，并就某種目標而運動。 自動控制：在無人直接參加的情況下，利用控制

3、裝置使被控對象和過程自動地按預定規(guī)律變化的控制過程。 機電控制系統(tǒng)：是由控制裝置和被控對象所組成，它們以某種相互依賴的的方式組合成為一個有機整體，并對被控對象進行自動控制。,機電控制控制系統(tǒng)的組成及功能,1機械部分 2控制裝置 3動力裝置 4傳感檢測部分 5執(zhí)行裝置。,1機械部分,機械部分是機電系統(tǒng)的基本支撐，它主要包括機械傳動部件、機身、框架、連接件等，如原動機、工作機和傳動裝置一般都采用機械結構。 傳動機構要具有: 1)精密化 2)高速化 3)小型化、輕量化,2.控制裝置,機電控制系統(tǒng)的核心是控制 。幾乎所有的控制器都是由具有微處理器的計算機、輸入/輸出接口、通信接口及周邊裝置等組成。歸納

4、起來，主要有以下幾種模式。,控制器 的模式,（1）單片機 （2）嵌入式控制器 （3）智能I/O模塊 4）可編程控制器（PLC） （5）可編程計算機控制器（Programmable Computer Controller,PCC） （6）可編程多軸控制器（Programmable Multi-Axis Controller,PMAC）,控制器 的模式,（7）數(shù)字調(diào)節(jié)器、智能調(diào)節(jié)器、可編程調(diào)節(jié)器 （8）新型結構體系工業(yè)控制計算機 （9）EIC(Electrical Instrumentation Computer)電控、儀控、計算機 （10）混合型控制器HC900,課外作業(yè)：查找智能I/O模塊、P

5、CC、PMAC、EIC、混合型控制器的相關資料,3. 動力裝置,動力或能源是指驅動電動機的“電源”、驅動液壓系統(tǒng)的液壓源和驅動氣壓系統(tǒng)的氣壓源。 驅動電動機常用的“電源”包括直流調(diào)速器、變頻器、交流伺服驅動器及步進電動機驅動器等。液壓源通常稱為液壓站：氣壓源通常稱為空壓站。,4. 傳感檢測部分,傳感器是將機電控制系統(tǒng)中被檢測對象的狀態(tài)、性質等信息轉換為相應的物理量或者化學量的裝置。 傳感器的作用類似于人的感覺器官，它將被測物理量，如位置、位移、速度、壓力、流量、溫度等信息進行采集和處理，以供控制系統(tǒng)分析處理之用。,5. 執(zhí)行裝置,根據(jù)使用能量的不同，執(zhí)行裝置分為電氣式、液壓式和氣動式。 （1）

6、電氣式執(zhí)行裝置 將電能轉變成電磁力，并利用該電磁力驅動運行機構運動。 （2）液壓式執(zhí)行裝置 先將電能變換為液壓能并用電磁閥改變壓力油的流向，從而使液壓執(zhí)行元件驅動運行機構運動。 （3）氣動式執(zhí)行裝置 氣動式與液壓式的原理相同，只是將介質改為氣體而已。由于氣動控制系統(tǒng)的工作介質是空氣，來源方便，不需要回氣管道，不污染環(huán)境，因此在近些年得到大量的應用。,控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié) 1被控對象 自控系統(tǒng)需要進行控制的機器設備或生產(chǎn)過程。 2給定環(huán)節(jié) 設定被控制量的參考輸入或給定值的環(huán)節(jié) 3檢測裝置 用于檢測受控對象的輸出量，并將其轉換為與給定量相同的物理量。,4比較環(huán)節(jié) 將所檢測到的被控量的反饋量與給定值進

7、行代數(shù)運算，從而確定偏差信號，起信號的綜合作用。 5放大環(huán)節(jié) 將微弱的偏差信號進行電壓放大和功率放大。 6執(zhí)行機構 根據(jù)放大后的偏差信號直接對被控對象執(zhí)行控制作用，使被控量達到所要求的數(shù)值。 7校正環(huán)節(jié) 參數(shù)或結構便于調(diào)整的附加裝置，用以改善系統(tǒng)的性能。,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制技術的發(fā)展 所謂控制，即為達到某種目的，對某一對象施加所需的操作，含有“調(diào)節(jié)、監(jiān)督、操作”等意思。對象、控制量、目標值為控制三要素。 隨著以微型計算機為代表的微電子技術大量運用到機械工業(yè)中，由此產(chǎn)生了機電控制技術和機電一體化技術。 從數(shù)控機床、加工中心興起到智能機器人、柔性制造系統(tǒng)

8、（FMS）以及將設計、制造、管理集成為一體的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）,機電一體化技術的內(nèi)涵正在日新月異的高速發(fā)展，并成為一門綜合性的熱門學科。,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,工業(yè)控制機的分類 可編程序控制器PLC 總線式工業(yè)控制（IPC) 單片微計算機 分布式計算機控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制技術中的接口 機電一體化系統(tǒng)中，各要素之間必須進行能量和信息的輸入、輸出，因此在相互連接要素的交界面上必須具備相應的某些條件，才能連接，該交界面就稱為接口。 接口一般分為機械接口、電氣接口、軟件接口（信息接口）和環(huán)境

9、接口等幾大類。 例如大家很熟悉的USB串行接口、RS232串行接口、A/D轉換器、TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議等都是常見的接口。 接口技術在機電控制系統(tǒng)中占有相當重要的地位。,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,檢測傳感器 它是機電一體化設備中不可缺少的組成部分，是整個設備的感覺器官。 檢測傳感器種類繁多，按功能可分為位置式、角度式、溫度式、壓力式等。常見的有行程開關、接近開關、光電開關、長光柵、園光柵、熱點偶等等。 驅動技術 在機電一體化產(chǎn)品中常見的執(zhí)行部件有步進電機、交流伺服電動機、直流電動機、氣閥等。 步進電動機和交流伺服電動機都是用于位置控制，根據(jù)控制系統(tǒng)的構成，又可分為開環(huán)

10、式位置控制和閉環(huán)式位置控制。 異步交流伺服電動機與變頻器結合構成交流調(diào)速控制系統(tǒng)，實現(xiàn)交流調(diào)速。,電氣控制與PLC應用,漯河職業(yè)技術學院 郭艷萍,機電一體化系統(tǒng)中的電氣控制,機電控制技術以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象， 以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術即自動控制。,所謂“自動控制”是指在沒有人直接參與（或僅有少數(shù)人參與）的情況下，利用自動控制系統(tǒng)，使被控對象（或生產(chǎn)過程），自動地按預定的規(guī)律去進行工作。,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制工程創(chuàng)新實踐

11、,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,PLC,順序控制器,繼電-接觸器控制,20世紀30年代，以各種有觸點的繼電器、接觸器、行程開關等自動控制電器組成的控制電路稱為繼電器接觸器控制方式。它經(jīng)歷了較長的發(fā)展歷史。,20世紀60年代開發(fā)了順序控制器。采用晶體管無觸點的邏輯控制，通過在矩陣板上插接晶體管實現(xiàn)編程。它比繼電器接觸器控制增加了靈活性、通用性，可靠性提高，使用操作較方便。,20世紀70年代，PLC的出現(xiàn)，順序控制器很快退出市場，且逐漸取代復雜的繼電器接觸器控制。,機電控制技術的發(fā)展,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,工廠自動化的三大技術支柱PLC、Ro

12、bot、CAD/CAM,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制的發(fā)展過程,由手動到自動,由硬件控制到軟件控制,由有觸點到無觸點控制,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,機電控制技術與其他專業(yè)領域之間的關系,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,自動化專業(yè)網(wǎng)站,（中國高校自動化網(wǎng)）,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,做工控設備的公司,國際：羅克韋爾自動化（中國） 西門子（中國）自動化與驅動集團 施耐德電氣中國 ABB中國 菲尼克斯電氣中國 歐姆龍中國（工業(yè)自動化） 霍尼韋爾中國 GE Fanuc自動化 赫斯曼（通訊設備

13、） 富士電機（變頻器） 控創(chuàng)（工控機） APC（電源） 奧托尼克斯Autonics Wonderware（工業(yè)自動化軟件） 英維思過程系統(tǒng)（?？怂共_） 三菱電機自動化 圖爾克傳感器,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,做工控設備的公司,國內(nèi)：中國自動化控制系統(tǒng)總公司 和利時（DCS、PLC） 中控集團 浙大中自 上海新華控制(GE) 中達電通（臺達）（PLC） 利德華福電氣（變頻器） 森蘭變頻器 安控科技（RTU、PLC） 盛博科技嵌入式計算機 恒潤科技（MATLAB 四方繼保自動化 上海威爾泰工業(yè)自動化* 煙臺東方電子* 金自天正智能控制* 上海寶信軟件* 華章電氣 上海

14、華文自動化 浙江威盛自動化 德維森科技*（PLC） 永宏亞得機電(臺商 PLC) 凱迪恩自動化(PLC) 朝陽電源 新鼎系統(tǒng)*,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,哪里有邏輯，那里就有自動化控制,對想成為機電控制領域專家的學生幾點建議,.學生應具備什么樣的學習意識 世紀是一個知識主導經(jīng)濟的時代，學生應具備創(chuàng)新的學習意識。 學生應具備什么樣的學習觀念和能力結構 （）學習觀念的延伸：從“干糧型學習”到“獵槍型學習”; （）能力結構的延伸：“分析問題和解決問題的能力” - “提出問題的能力”; （）學習視野的延伸：“面向書本”到“面向現(xiàn)實世界”(火控、雷達、衛(wèi)星、航天、先進制造技術等); （）學習空間的延伸：“課堂教學”到“課外實踐”. 學生應具備什么樣的學習境界 思考和團隊精神境界。,機電控制工程創(chuàng)新實踐 ,重慶大學 工程培訓中心 張偉,掌握一門外語。 學好一個軟件。如PROTEEL99. . 掌握到門專業(yè)課。如電工電子、PLC、組態(tài)軟件等。 具有良好的溝通能力。 培養(yǎng)一種氣質。,想成為機電控制領域專家的學生應樹立