機(jī)電控制工程創(chuàng)新實(shí)踐1.ppt

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