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文檔簡介
1、,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐,參考書目: (1)龔仲華主編,三菱FX/Q系列PLC應(yīng)用技術(shù),人民郵電出版社 (2)黃中玉等主編,電氣控制與PLC技術(shù),人民郵電出版社 (3)張偉林主編,電氣控制與PLC應(yīng)用,人民郵電出版社,機(jī)器,人造的實(shí)物組合體(不是天然形成的) ;-結(jié)構(gòu)觀點(diǎn),各部分有確定的相對運(yùn)動;-運(yùn)動觀點(diǎn),代替或減輕人類勞動完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、提供或轉(zhuǎn)換信息 。-能量觀點(diǎn),通常把能實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動,又能做有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量、物料、信息的傳遞與變換的裝置稱為機(jī)器 。,機(jī)器的特征:,第一章 引 論,工業(yè)機(jī)器人,機(jī)器人焊接,數(shù)控加工中的工業(yè)機(jī)器人,工
2、業(yè)機(jī)器人,售酒機(jī)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(jī)各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機(jī)的運(yùn)動,工業(yè)機(jī)器人的組成,操作機(jī) 在控制系統(tǒng)的控制下,實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動。每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)有電動機(jī)和減速器,工業(yè)機(jī)器人,機(jī)器的功能組成, 驅(qū)動系統(tǒng):,機(jī)械動力的來源, 執(zhí)行系統(tǒng):,能完成機(jī)械預(yù)期的動作, 傳動系統(tǒng):,把原動機(jī)的運(yùn)動和功率傳遞給工作機(jī)的中間環(huán)節(jié), 控制系統(tǒng),就其功能而言,一臺完整的機(jī)器通常由四部分組成:,驅(qū)動系統(tǒng),純機(jī)械控制(無碳小車),重慶大學(xué)無碳小車,機(jī)電控制系統(tǒng)的基本概念,系統(tǒng):由相互關(guān)聯(lián)和制約的多個(gè)環(huán)節(jié)組成的一個(gè)整體,并就某種目標(biāo)而運(yùn)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(yù)定規(guī)律變化的控制過程。 機(jī)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(gè)有機(jī)整體,并對被控對象進(jìn)行自動控制。,機(jī)電控制控制系統(tǒng)的組成及功能,1機(jī)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(jī)械部分,機(jī)械部分是機(jī)電系統(tǒng)的基本支撐,它主要包括機(jī)械傳動部件、機(jī)身、框架、連接件等,如原動機(jī)、工作機(jī)和傳動裝置一般都采用機(jī)械結(jié)構(gòu)。 傳動機(jī)構(gòu)要具有: 1)精密化 2)高速化 3)小型化、輕量化,2.控制裝置,機(jī)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(jì)算機(jī)、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(jī) (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(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)體系工業(yè)控制計(jì)算機(jī) (9)EIC(Electrical Instrumentation Computer)電控、儀控、計(jì)算機(jī) (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(guān)資料,3. 動力裝置,動力或能源是指驅(qū)動電動機(jī)的“電源”、驅(qū)動液壓系統(tǒng)的液壓源和驅(qū)動氣壓系統(tǒng)的氣壓源。 驅(qū)動電動機(jī)常用的“電源”包括直流調(diào)速器、變頻器、交流伺服驅(qū)動器及步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)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(jī)電控制系統(tǒng)中被檢測對象的狀態(tài)、性質(zhì)等信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物理量或者化學(xué)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(jìn)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(zhuǎn)變成電磁力,并利用該電磁力驅(qū)動運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)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(qū)動運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)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(zhì)改為氣體而已。由于氣動控制系統(tǒng)的工作介質(zhì)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(yīng)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(jìn)行控制的機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程。 2給定環(huán)節(jié) 設(shè)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(zhuǎn)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(jìn)
7、行代數(shù)運(yùn)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(jìn)行電壓放大和功率放大。 6執(zhí)行機(jī)構(gòu) 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(dá)到所要求的數(shù)值。 7校正環(huán)節(jié) 參數(shù)或結(jié)構(gòu)便于調(diào)整的附加裝置,用以改善系統(tǒng)的性能。,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展 所謂控制,即為達(dá)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(biāo)值為控制三要素。 隨著以微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)大量運(yùn)用到機(jī)械工業(yè)中,由此產(chǎn)生了機(jī)電控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)。 從數(shù)控機(jī)床、加工中心興起到智能機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)
8、(FMS)以及將設(shè)計(jì)、制造、管理集成為一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS),機(jī)電一體化技術(shù)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(xué)科。,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,工業(yè)控制機(jī)的分類 可編程序控制器PLC 總線式工業(yè)控制(IPC) 單片微計(jì)算機(jī) 分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng)),機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制技術(shù)中的接口 機(jī)電一體化系統(tǒng)中,各要素之間必須進(jìn)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(yīng)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(jī)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(zhuǎn)換器、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等都是常見的接口。 接口技術(shù)在機(jī)電控制系統(tǒng)中占有相當(dāng)重要的地位。,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,檢測傳感器 它是機(jī)電一體化設(shè)備中不可缺少的組成部分,是整個(gè)設(shè)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(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、長光柵、園光柵、熱點(diǎn)偶等等。 驅(qū)動技術(shù) 在機(jī)電一體化產(chǎn)品中常見的執(zhí)行部件有步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電動機(jī)、直流電動機(jī)、氣閥等。 步進(jìn)電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)都是用于位置控制,根據(jù)控制系統(tǒng)的構(gòu)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(jī)與變頻器結(jié)合構(gòu)成交流調(diào)速控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)交流調(diào)速。,電氣控制與PLC應(yīng)用,漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郭艷萍,機(jī)電一體化系統(tǒng)中的電氣控制,機(jī)電控制技術(shù)以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象, 以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)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(yù)定的規(guī)律去進(jìn)行工作。,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐
11、,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,PLC,順序控制器,繼電-接觸器控制,20世紀(jì)30年代,以各種有觸點(diǎn)的繼電器、接觸器、行程開關(guān)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(jì)60年代開發(fā)了順序控制器。采用晶體管無觸點(diǎn)的邏輯控制,通過在矩陣板上插接晶體管實(shí)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(jì)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(fù)雜的繼電器接觸器控制。,機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,工廠自動化的三大技術(shù)支柱PLC、Ro
12、bot、CAD/CAM,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)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(diǎn)到無觸點(diǎn)控制,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,機(jī)電控制技術(shù)與其他專業(yè)領(lǐng)域之間的關(guān)系,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,自動化專業(yè)網(wǎng)站,(中國高校自動化網(wǎng)),機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,做工控設(shè)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(qū)動集團(tuán) 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(shè)備
13、) 富士電機(jī)(變頻器) 控創(chuàng)(工控機(jī)) 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(jī)自動化 圖爾克傳感器,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,做工控設(shè)備的公司,國內(nèi):中國自動化控制系統(tǒng)總公司 和利時(shí)(DCS、PLC) 中控集團(tuán) 浙大中自 上海新華控制(GE) 中達(dá)電通(臺達(dá))(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(jì)算機(jī) 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(jī)電(臺商 PLC) 凱迪恩自動化(PLC) 朝陽電源 新鼎系統(tǒng)*,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,哪里有邏輯,那里就有自動化控制,對想成為機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)<业膶W(xué)生幾點(diǎn)建議,.學(xué)生應(yīng)具備什么樣的學(xué)習(xí)意識 世紀(jì)是一個(gè)知識主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代,學(xué)生應(yīng)具備創(chuàng)新的學(xué)習(xí)意識。 學(xué)生應(yīng)具備什么樣的學(xué)習(xí)觀念和能力結(jié)構(gòu) ()學(xué)習(xí)觀念的延伸:從“干糧型學(xué)習(xí)”到“獵槍型學(xué)習(xí)”; ()能力結(jié)構(gòu)的延伸:“分析問題和解決問題的能力” - “提出問題的能力”; ()學(xué)習(xí)視野的延伸:“面向書本”到“面向現(xiàn)實(shí)世界”(火控、雷達(dá)、衛(wèi)星、航天、先進(jìn)制造技術(shù)等); ()學(xué)習(xí)空間的延伸:“課堂教學(xué)”到“課外實(shí)踐”. 學(xué)生應(yīng)具備什么樣的學(xué)習(xí)境界 思考和團(tuán)隊(duì)精神境界。,機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐 ,重慶大學(xué) 工程培訓(xùn)中心 張偉,掌握一門外語。 學(xué)好一個(gè)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(zhì)。,想成為機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)<业膶W(xué)生應(yīng)樹立
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