机电一体化技术毕业设计完整版

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毕 业 设 计

(说明书)

题目: PLC 的皮带集中控制系统设计

姓名: 莫军

编号: ( )字 号

中 国 矿 业 大 学

二0 年 月 日

中国矿业大学毕业设计任务书

机械电子工程专业 14 年级

2016年 4 月 15日批准

专业负责人:曹艳艳

发放经手人:王新

1.毕业设计题目:PLC的皮带集中控制系统设计

2.学生完成全部任务期限: 2013 年 6 月 20 日

3.任务要求:1 了解煤矿皮带运输系统运行工艺;

2 针对某一煤矿皮带运输的实际情况,设计一种基于PLC的皮带集中控制系统;

3 用AUTOCAD绘制系统的相关图纸;

4 用PLC语言编制控制系统软件

4.发出日期:2013年4 月15日

指导教师:刘同冈(签名)

学生:莫军(签名)

中国矿业大学学生毕业设计进程表

学生姓名:刘新利学号: 专业年级:1电一体化一班指导教师: 王建论文设计题目:PLC的皮带集中控制系统设计

滨州职业学院毕业设计中期检查登记表

学生姓名:刘新利学号:专业年级:10机电一体化一班指导教师:王建毕业设计题目:PLC的皮带集中控制系统设

注:日期和指导、检查内容由指导教师填写。

摘要

煤矿的运输系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行,对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以新疆哈密煤矿主斜井及地面胶带输送机为背景,设计出了以PLC 技术为核心的集中控制系统,提高了运输系统的监测和控制水平。

文中首先介绍了本次设计的背景,然后设计了胶带输送机集中控制系统的结构和应具有的控制功能,参数的检测和故障保护装置,确定了各故障检测传感器的类型及安装位置。在此基础上采用SIEMENS的S7-300系列PLC对系统进行硬件和软件设计,其中包括PLC的模块配置及外部连线,梯形图程序设计。最后提出PLC控制系统的主要干扰源,并设计了抗干扰的措施。

关键词:胶带输送机; S7-300;集中控制系统

目录

1 绪论 (7)

1.1 概述 (7)

1.2 胶带输送机集中控制系统 (7)

1.2.1 胶带输送机集中控制系统的重要性 (7)

1.2.2 集中控制系统的发展及存在的问题 (8)

1.3 本课题研究的主要内容 (9)

2 胶带机集中控制系统的总体设计 (10)

2.1 课题背景介绍 (10)

2.2 胶带输送机集中控制系统的功能设计 (11)

2.3 胶带输送机集中控制系统结构设计 (12)

2.4胶带输送机集中控制系统设备构成 (14)

2.4.1 胶带输送机 (14)

2.4.2 PLC简述 (15)

2.4.3 人机界面HMI (19)

3 胶带输送机集控系统硬件设计 (21)

3.1 SIMATIC S7-300 PLC简介 (21)

3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC简介 (21)

3.1.2 模块安装 (23)

3.2 集控系统PLC的设计 (23)

3.2.1 CPU的选择 (23)

3.2.2数字量模块选择 (26)

4 胶带集中控制系统软件设计 (30)

4.1 集中控制的流程图 (30)

4.2 系统软件实现 (31)

4.2.1 控制方式选择 (31)

4.2.2 模拟量的处理 (33)

5 总结 (34)

参考文献: (36)

致谢 (37)

1 绪论

1.1 概述

煤炭运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分。矿井中,运输线路比较长,巷道条件多种多样,运输若不通畅,采掘工作或是其它的工作都无法进行,整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。矿井运输机械的类型很多,按运行方式不同,可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是,一经开动就不需操作而连续运行。普通胶带机、钢绳芯胶带输送机、钢绳牵引胶带输送机等均属于此类运输设备。往返运行式运输设备的特点是,在运行区间,以一定的方式,作往返式周期性运行,运行中需要操作换向。机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。

随着科学技术的不断发展,矿井生产规模的不断扩大,运输系统也经历了不断的变革和进步,并以煤流运输的连续化(输送机化),设备大型化(使用长运距、大运营、高运速、大功率输送机)、自动化、高可靠性与安全性能来保证矿井的连续、高效生产。

矿井胶带运输系统,是由多条胶带搭接或由煤仓转载形成的煤流运输系统,因此它内部的基本运输单元就是单台胶带机。胶带输送机是选煤广的主要运输设备,它可用于物料的水平或倾斜运输上。由于胶带输送机的输送能力变化范围大、运输距离长、货载和输送机间没有相对运动、运转时阻力小等,因而具有适应性强、工作平稳可靠、动力消耗小、机件磨损小、使用维修方便等优点,在选煤厂中得到广泛应用。

1.2 胶带输送机集中控制系统

1.2.1 胶带输送机集中控制系统的重要性

矿井胶带运输系统是原煤运输的唯一途径,是矿井生产的重要环节,因此它的

安全高效运行受到很大程度的重视。由于矿井胶带运输系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点,随着矿井生产规模的不断扩大,以及技术水平的不断提高,现代化矿井也需要现代化的管理,因此对胶带运输系统的控制和管理提出了更高的要求。

以往对胶带输送机都采用人工就地分台控制,即每台输送机的控制均由一名司机就地操作,这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作输送机的控制开关,操作最简单,不增加任何的控制元器件,维护工作较少,但需要人员太多,并因每个司机的思想素质和技术素质不等常有以外事故发生,影响生产的正常进行。而集中控制方式,是在整个运输线上新增一套集中控制装置,在控制室内集中操纵机构,由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员,也为及时发现故障,缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前,已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。

1.2.2 集中控制系统的发展及存在的问题

在煤矿中,煤流的运输一般在几百米到十几公里之间,因此它的运输系统要有多台胶带输送机、给煤机、煤仓等构成,协调配合完成长距离运输任务。为保证运输系统的安全可靠,提高运输效率,对其进行完善的管理和监控是现代矿井煤流运输迫切需要的一项技术。

随着矿井功能和规模的不断扩大,计算机技术、网络技术、新的工业控制器技术等新技术的应用,对胶带输送机的集中控制系统也得到了飞速发展。从单台控制系统到多台的集中控制系统,有价格相对较贵的PLC构成的系统和低廉的单片机应用系统。目前,虽然市场上有着各式各样方案构成的集控系统,但发展的方向是一致的,那就是朝自动化、智能化、信息化的方向发展。

皮带机的综合自动化控制是整个矿井实现自动控制的重要组成部分。目前对胶带输送机集中控制系统存在的主要问题有:

(1)在安全保护方面,为提高胶带输送机运行的可靠性,安全性,减少故障,提高效率,多种检测方法已应用于电动机、液力偶合器、减速器和胶带运行系统故障检测,但是这些系统是相互独立的。

(2)故障检测系统误报率高。误报将造成胶带输送机不应有的停机,使全矿井停产,对矿井生产造成极大影响。

(3)皮带机的控制、运行、保护等信息不能较好的与矿井其他控制系统共享,不能与整个矿井信息系统的集成。视频监视系统不规范,没有语音通讯功能,不能实现无人值守。

1.3 本课题研究的主要内容

矿井生产自动化已经成为一种趋势,如何更好的实现矿井运输系统的集中安全控制管理是现在迫切解决的问题。而皮带机集中控制系统可实现对整个皮带机运输系统的遥测、遥信、遥控,提高生产效率、降低事故率,减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。本论文正是以此为目的,以新疆哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景,设计一种基于PLC的运输皮带和给煤机的集中控制系统。

本次设计主要内容如下:

(1)对胶带运输控制系统概述。

(2)以煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景,概述胶带输送机集中控制系统的功能,设计其系统结构,讨论要监控的故障对象、传感器配置及对故障的处理措施。

(3)胶带集控系统的硬件设计,进行S7-300 PLC模块选型和外部连线设计。为了使集控系统更加完善,实现控制的可观化、清晰化,加入了触摸屏设计。它可以实时显示系统的运行情况和各种故障情况,进行及时的报警显示和记录。

(4)进行系统的软件设计,实现系统功能。

2 胶带机集中控制系统的总体设计

2.1 课题背景介绍

一般中型煤矿,采用带式运输机作为主要运输方式,其主运输系统包括主提升带式输送机、走廊带式输送机、振动筛、中煤块带式输送机、大煤块带式输送机、过桥带式输送机和末煤刮板输送机、煤仓等。各条皮带机都由一台电动机驱动,正常运行速度为2m/s,其中振动筛为双层的,每条皮带机均设置跑偏、堆煤、烟雾、拉线急停、打滑、纵撕等保护。其工艺流程图如图2.1所示。其中箭头指示煤流方向。

图2.1 运输工艺流程图

如图所示,煤炭从井底煤仓经给煤机运到主提升皮带,通过主斜井中的主提升皮带运至地面,经地面的走廊皮带输送机转运到振动筛,振动筛为双层的,经筛分后分成大块煤、中块煤和末煤三种。大块煤经大块皮带到大块煤仓,中块煤经中块皮带运到中块煤仓,而末煤先通过过桥皮带转运,再利用过桥皮带机尾的分煤挡板分到两条末煤刮板输送机上,运输到各自的煤仓,其分煤挡板是固定的。

本矿井皮带运输系统控制采用继电器控制,可靠性差、体积大、故障率高、劳

动强度较大。其控制方式有两种:集中手动控制和就地控制,没有集中自动控制,所有的控制都由人来操作。集中控制室设在选煤楼振动筛的附近,由控制柜、操作台和触摸屏组成。皮带机的控制通过操作台上对应的启停按钮集中控制,触摸屏实时显示皮带的运行状态和故障状态集、故障位置。各皮带机的机头或机尾都设置就地控制箱,在检修或特殊情况下进行现场的就地启停控制。皮带按逆煤流启动,顺煤流停车。启动顺序为:末煤刮板机、过桥皮带、大小块皮带、振动筛、走廊皮带、主提升皮带、给煤机;停止顺序与此相反。每一条皮带安排一人专门负责巡视,劳动量大、效率低。

2.2 胶带输送机集中控制系统的功能设计

本胶带输送机集中控制系统具有的功能如下所述:

1) 本系统有集控、就地、检修三种工作模式。一般系统运行在集控工作模式下,当组成生产流水线时,本机根据前后闭锁关系自动启停,同时检测各检测保护设备的状况;运行就地工作模式时,操作员手动操作按钮启动/停止胶带机,但所有保护设备均投入使用;运行检修工作模式时,操作员手动启动/停止胶带,保护设备可有选择性的投入使用,在检修模式下,我们使胶带低速运行。工作方式的改变,只有在胶带输送机不转时进行,胶带输送机运作时,不能改变其工作方式;

2) 程序设计中,报警停车等故障信号自动保持,即一旦发出故障信号,即使经维修后信号消失,计算机内仍保留信号故障状态,这时复位指令可以清除故障保持信号;

3)皮带输送机按照逆煤流启动,顺煤流延时停车,并具有闭锁功能;

4) 系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤、超温洒水、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等多种保护。下面简单介绍它们信号发生后的动作情况:

a.拉线开关:信号发出后马上发出急停指令,系统可以识别哪个急停开关

动作,发出拉线开关声光报警。

b.堆煤:信号发出后,执行堆煤声光报警指令和急停指令。

c.跑偏:信号发出后,执行跑偏声光报警指令,此为一级动作,当报警时间

超出一定时间段时,同时再执行急停指令,此为二级动作。

d.打滑;信号发出后,执行打滑声光报警指令, 再执行急停指令。

e.超速:信号发出后,执行超速声光报警和急停指令。

f.断带:信号发出后,执行断带声光报警和急停指令。

g.纵撕:信号发出后,执行纵撕声光报警和急停指令。

h.滚筒超温:信号发出后,执行滚筒超温声光报警、洒水指令和急停指令。

i.烟雾:信号发出后,执行烟雾声光报警、洒水指令和急停指令。

5) 对设备故障和工艺参数的异常实时报警,并进行声光提示,系统状态对位显示,更便于维护。

6) 可与工业电视系统配合,实时监视皮带机重点部位运行情况,以确保人员及设备的安全;具有喊话、打点通讯功能,基本实现无人值守。

7) 胶带运输机就地控制箱上设启停、起动预警按钮,设备启动前发出预警信号,提示有关人员应立即远离设备;现场可随时停车,若设备由集控启动,控制系统接到现场停车信号后,可作急停处理,实施故障停车操作。

8)具有联网功能,能与全矿井自动化监控系统可靠的联接、实现全局监控。2.3 胶带输送机集中控制系统结构设计

本次设计中需要集中控制的皮带共有7条,各条皮带分布较广,现场控制点分散,并且现场的环境比较恶劣。所以,系统结构采用PROFIBUS-DP现场总线技术,组成主从系统结构。根据工艺流程划分,系统以PLC为控制主站,以每条皮带就地箱配备的远程I/O ET200M为从站,共设7个从站,这样就节约了大量电缆等材料。本系统由集中控制台、PLC控制柜、触摸屏、就地箱、各种保护传感器及执行器组

成。完成一个系统内多条皮带多个设备全过程的控制、监测,构成一个完善的集中控制系统。其系统结构如图2.2所示。

图2.2 系统结构图

以SIEMENS公司S7-300系列PLC作为核心控制器件,具有防潮、抗干扰能力强、易扩展,基本免维护,实现与上位机的通信,以循环扫描的方式,检测传感器及被控设备的信号,发出程序指令,完成对皮带机的集中监控,使各个皮带协调完成工作。PLC控制柜内部由S7-300 PLC模块、接线端子、电源模块、变压器及各种模块组成;集中控制台和触摸屏是人机的交流界面,控制台面板上有各条皮带机的起停控制按钮,总启、总停按钮,起车预警按钮、集控/就地/检修工作方式的转换开关,系统紧急停车按钮;触摸屏则详细显示各条皮带及给煤机运行情况,同时也显示出所有皮带上的各种保护传感器的动作情况、故障位置等。就地控制箱上有控制皮带的启动、停止按钮,急停按钮,内部配SIMATIC ET200M远程I/O,完成现场皮带的数据采集和控制。每个远程I/O站可以处理256个开关量或64个模拟量,它与CPU的通信速率最高可达12Mbps,通信距离最远可达1200米。ET200M 远程单元通过IM153-2总线接口模块连接到PROFIBUS总线上。

2.4胶带输送机集中控制系统设备构成

胶带输送机集中控制系统主要由PLC、人机界面等组成,它主要控制胶带输送机、各种参数检测和故障保护装置,将各种信息在触摸屏上集中显示。下面我们对集控系统各部分进行详细的介绍。

2.4.1 胶带输送机

带式输送机是以胶带作为牵引机构和承载机构的连续运输机械,又称为胶带输送机,它在矿山的物料运输,特别是煤的输送方面得到了广泛应用。带式输送机主要由以下几种主要部件组成:传动装置、胶带、机架、滚筒、托辊、拉紧装置、清扫器、装料和卸料装置等。

胶带输送机的基木结构见图2.3所示。胶带1绕过传动滚筒2及尾部滚筒3形成无级循环的牵引机构,在滚筒2和3之间的机架上按一定距离安装着托辊4和5,用来支承载有物料的胶带段(重段)和回空的胶带段(空段),传动滚筒由电动机通过减速器带动,胶带与滚筒之间的摩擦力使胶带移动,这时,由给料漏斗7(装载装置)加到胶带上的物料就和胶带一起移动。当胶带绕过传动滚筒时,物料就在重力和离

心力的作用下卸到排料漏斗8(卸料装置)中。小车和系在它上面的重物是胶带输送机的拉紧装置,它的作用是通过安装在小车上的尾部滚筒使胶带处于张紧的状态。这样,胶带在两托辊之间悬垂度不致过大,而传动滚筒也能有足够的牵引力传送给胶带。

胶带是经主动滚筒和机尾改向滚筒形成一个无极环行带。它上下的两股胶带分别由上下的托辊来支承。胶带机的传动装置一般位于输送带的头部、中部或是尾部,它是带式输送机的重要组成部分。传动装置一般由驱动装置和传动滚筒组成。驱动装置一般采用电动机、液力偶合器、减速器及制动轮、传动滚筒组成。

输送机的驱动有单滚筒驱动和多滚筒驱动,一般常采用单滚筒驱动,功率大时可采用多滚筒驱动。多滚筒驱动的优点就是能够传递较大的功率,带动较大的负载,并能降低输送带的张力;其缺点就是可能会出现功率不平衡问题,从而增加了电动机的备用功率。本项目的胶带输送机都采用一台电机的单滚筒驱动。

胶带输送机向上运输物料的倾角不能过大,运输煤炭时的倾角一般为18O—2l O。向下运输的倾角一般在150以下。超过这些数值,运输物料和胶带之间就会有相对运动,使物料下滑。因此,在输送同样高度条件下,胶带输送机所需厂房面积或成长度较大。

2.4.2 PLC简述

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。可编程序控制器(Programmable Logic Controll er)正是顺应这一潮流出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。1987年,美国电气制造协会(NEMA)对可编程序控制器下了定义:可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字的或模拟的输入输出接口,以位运算为主,能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能,用于控制机器和生产过程的自动控制装置。可编程序控制器

简称PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中,PLC在其它领域,例如在民用和家庭自动化设备中的应用也得到了迅速发展。

1、PLC 的系统构成

PLC的硬件系统由CPU、I/O扩展机及外部设备组成。如图2.3.9所示。西门子PLC以其极高的性能价格比,在国内占有很大的市场份额,在我国的各行各业得到了广泛的应用。本次设计所采用的S7—300属于模块式PLC,主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成,各种模块安装到机架上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口,PLC被连接到通信网络上,可以与计算机、其它PLC或其它设备通信。

与继电器控制系统相比,PLC可以认为是由输入部分、控制部分和输出部分等组成,但它是采用大规模的集成电路的微处理器和存储器来代替继电器控制线路,控制作用是通过编制好并存入内存的程序来实现的。我们可以认为PLC的等效电路如下:

输入部分:用于接受外部输入信号,与外部输入设备连接。可以等效为一个受控于外部用户输入设备的继电器线圈(输入继电器)。

控制部分:等效于一个受控于内部逻辑的一个线圈,接点可用于驱动外部输出设备的继电器。

输出部分:用于与外部输出设备连接。

图2.10 PLC控制系统示意图

2、PLC的工作原理

CPU中的程序分为操作系统和用户程序。操作系统用来处理PLC的启动、刷新输入/输出过程映像区、调用用户程序、处理中断和错误、管理存储区和通信等任务。用户程序由用户生成,用来实现用户要求的自动化任务。STEP7将用户编写的程序和程序所需的数据放置在块中,功能块FB和功能FC相当于用户编写的子程序,系统功能SFC的系统功能块SFB是操作系统提供给用户使用的标准子程序,这些块也通称为逻辑块。

PLC采用循环执行用户程序的方式,这种运行方式也称为扫描工作方式。OB1是用于循环处理的组织块,相当于用户程序的主程序,它可以调用其它的块,或被中断程序(组织块)中断。PLC得电或由STOP模式切换到RUN模式时,CPU执行启动操作,清除没有保持功能的位存储器、定时器和计数器,清除中断堆栈和块堆栈的内容,复位保存的硬件中断等。此外还要执行一次用户编写的“系统启动组织块”OB100,完成用户指定的初始化操作,以后将进入周期性的循环运行。循环程序处理过程可以被某些事件中断,如果有中断事件出现,当前执行的块将停止执行,并调用分配给该事件的组织块。该组织块执行完毕后,被中断的块将从被中断的地方开始继续执行。

在PLC的存储器中,设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态,它们分别存放在输入过程映像区和输出过程映像区。PLC梯形图中的其它编程元件也有对应的映像存储区。在循环程序处理中,CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区域和输出地址区域,而是访问CPU内部的过程映像区。在读输入模块阶段,PLC将所有外部输入电路的接通/断开状态读如输入过程映像区。在写输出模块的阶段,CPU将输出过程映像区的状态传给输出模块。在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态发生了变化,输入过程映像位的状态也随之而变,输入信号变化了的状态字能在下一个循环扫描周期的读输入模块阶段被读入。

PLC用户程序由若干条指令组成,指令在存储器中顺序排列。在没有跳转指令和块调用指令时,CPU从第一条指令开始,逐条顺序执行用户程序,直到用户程序结束。在执行指令时,从输入过程映像区或别的存储区中将有关编程元件的0、1状态读出来,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,运算的结果写入到对应的存储区中,因此,各编程元件的存储区(输入过程映像区除外)的内容将随着程序的执行而变化。

图2.11 PLC对输入输出的处理规则

3、PLC的特点

1)灵活、通用

在继电器控制系统中,使用的控制装置是大量的继电器,整个系统是根据设计好的电气控制图,由人工通过布线、焊接、固定等手段组装完成的,其过程费时费力。如果因为工艺上少许变化,需要改变电气控制系统时,原先整个电气控制系统将被全部拆除,而重新进行布线、焊接、固定等工作,耗费大量人力、物力、和时间。而PLC是通过在存储器中的程序实现控制功能,若控制功能需要改变,只需修改程序及少量接线即可。而且,同一台PLC还可用于不同控制对象,通过改变软件则可实现不同控制的控制要求。因此,PLC具有很大的灵活性和通用性,结构形式多样化,可以适用于各种不同规模、不同工业控制要求。

2)可靠性高、抗干扰能力强

可靠性是工业控制器件的重要指标。因此,要求在各种恶劣工作环境和条件(如电磁干扰、灰尘等)下可靠工作,将故障率降至最低。PLC具有很高的可靠性和抗干

扰能力,不会出现继电器一接触器控制系统中接线老化、脱焊、触点电弧等现象,故被称为“专为适应恶劣工业环境而设计的计算机”。

3)编程简单、使用方便

PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程,容易掌握。目前,PLC 大多采用梯形图语言编程方式,它既继承了继电器控制线路的清晰直观感,又考虑到电气技术人员的读图习惯和应用实际,电气技术人员易于编程,程序修改灵活方便。这种面向控制过程、面向问题的编程方式,与汇编语言相比,虽然增加了解释程序和程序执行时间,但对大多数机电控制设备来说,PLC的控制速度还是足够快的。此外,PLC的I/O接口可直接与控制现场的用户设备联接。如继电器、接触器、电磁阀等联接,具有较强的驱动能力。

4)接线简单

PLC只需将输入设备(如按钮、开关等)与输入端子联接,将输出设备(如接触器、电磁阀等)与输出端子联接。接线极其简单、工作量极少。

5)功能强

PLC不仅具有条件控制、定时、计数、步进等控制功能,而且还能完成A/D. D/A 转换、数字运算和数据处理以及通信联网、生产过程监控等。因此,PLC既可对开关量进行控制,又可对模拟量进行控制。可控制一台单机、一条生产线,也可控制一个机群、多条生产线。可用于现场控制,也可用于远距离控制。可控制简单系统,又可控制复杂系统。

6)体积小、重量轻、易于实现机电一体化

PLC具有体积小、重量轻、功耗低等特点。由于PLC是专为工业控制而设计的专用计算机,其结构紧凑、坚固耐用,以及有很强的可靠性和抗干扰能力,易于嵌入机械设备内部。因此,PLC在机电一体化产品中被广泛应用。

2.4.3 人机界面HMI

人机界面是操作人员与PLC之间进行对话和相互作用的接口设备。近年来人机界面的应用越来越广泛,已经成为现代工业控制系统不可缺少的设备之一。这里我们选用触摸屏和操作台。触摸屏用来监视带式输送机的运行工况。触摸屏可以监视带式机速度、拉线急停和跑偏开关的动作位置等各种保护状况以及显示带式输送机的正常运行工况和各种故障状态。通过操作台的各种控制按钮,可以进行工作方式选择和就地控制带式输送机。图2.12和图2.13分别是本次设计的操作台、就地控制箱面板。

图2.12 操作台

触摸屏技术就是使用者只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字,就能实现对主机的操作或查询,这样就摆脱了键盘和鼠标操作,从而大大地提高了计算机的可操作性。触摸屏是一种最直观的操作设备,只要触摸屏幕上的图形对象,计算机便会执行相应的操作。触摸屏具有方便直观、图像清晰、坚固耐用和节省空间等优点。

在触摸屏上,我们主要显示皮带的运行状况和给煤机的运行信号,胶带的速度和各个故障的状态及故障出现的具体位置,同时也可以查询到各皮带滚筒的温度,以实时监测皮带,减少故障查找环节,提高工作效率。

机电一体化专业毕业论文

1.0机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说还是一种享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器),各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率,应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散,并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来,使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化

机电一体化技术与系统复习题

“机电一体化技术与系统”复习题 (一)第一章复习题 1.机电一体化包括哪六大共性关键技术?(P1) 2. 机电一体化产品(P1) 3. 机电一体化系统的基本功能要素?(P2) 4. 机械本体包括机械传动装置和 。(P2) 5. 接口的三个基本功能?(P3) 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体,它的基本功能主要有:交换、放大和()。(P3) (二)第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件?(P9) 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是()?(P9)已知一个单自由度隔振系统,质量为m ,刚度为k ,粘性阻尼系数为c ,外力为()f t 。绘出系统力学模型,并推导系统的传递函数?(P10) 3. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ?(P12-13) 3k 11轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 4. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短,又具有较高的灵敏

度,一般取 ()。(P25) 5. 刚度、动刚度和静刚度的概念?(P25) 6. 谐振频率的两个表达式?(P25) 7. 间隙的主要形式有哪些?(P26) 8. 什么是刚性间隙?(P26) 9. 什么是柔性间隙?(P27) 10. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种?(P29) 11. 比较齿侧间隙的刚性消隙法和柔性消隙法的特点?(P26-P27) 12. 粘性阻尼系数的基本折算方法?(P25) 13. 增大粘性摩擦阻尼可以减小质量大、刚度低的机械系统的振幅并加速振动的()?(P25) 14. 机电一体化系统中间隙的主要形式及常用的齿轮侧间隙消除法?(P26-P29) (三)第三章复习题 1. 传感器?(P41) 2. 什么是传感器的灵敏度?(P43) 3. 什么是传感器的迟滞性?(P43) 4. 什么是重复性?(P43) 5. 常用的直线位移测量传感器有哪些?(P44) 6. 常用角位移测量传感器有哪些?(P44) 7. 什么是电容传感器?(P44) 8. 变极距型电容传感器实现线性输出时,必须满足的条件为()(P45) 9. 电感式传感器?(P46) 10. 光栅?(P47) 11. 光栅的组成?(P47) 12. 已知光栅条纹密度为250条/mm,该光栅尺的栅距是多少?(P47) 13. 光栅条纹密度一般的衡量单位为()?(P47) 14. 指示光栅和标尺光栅在安装时要注意()?(P48) 15. 光栅尺的栅距是0.01mm,指示光栅和标尺光栅的倾斜角度为0.001弧度,则莫尔条纹的

机电一体化系统设计试题_1答案

习题一答案 1-1、什么是机电一体化? 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计? 在设计方案和结构原理不变的情况下,仅改变部分结构尺寸和性能参数,使之适用范围发生变化的设计方式。例如,同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现,如继电器、接触器等,在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明,整个装置是刚性的,不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心,在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用,是技术密集型的系统工程。其技术组成包括:机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统,应包含哪些几个基本要素? 机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为:结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素;这些组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中,一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法,要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系,从而确定系统各环节的设计方法,并用自动控制理论的相关手段,进行系统的静态特性和动态特性分析,实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统(产品)开发的类型。

机电一体化系统设计基础试题及答案

机械专业机电一体化系统设计基础试题 一、判断题(判断下列所述是否正确,正确填入“+”。错误则填“一”号。每题2分,共24分) 1.接口技术是系统技术中的一个方面,它的功能是实现系统各部分的可靠连接。( ) 2.数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元,而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。( ) 3.机电一体化产品的变参数设计是指改变部分结构尺寸而形成系列产品的设计。 ( ) 4.驱动元件的选择及动力计算是机电一体化产品开发过程理论分析阶段的工作之一。( ) 5.传动轴在单向回转时,回程误差对传动精度没有影响。( ) 6.按输出轴的转角误差最小原则,减速链传动中,从输入到输出端的各级传动比应按“前大后小”分配。( ) 7.与交流同步伺服电机一样,笼型交流异步伺服电机也可由PWM变频技术实现速度的调节。( ) 8.微机系统中,在任何给定时刻,数据流都允许沿数据总线双向传输。( ) 9.STD总线可采用总线复用技术,但不支持多处理机系统。( ) 10.TTL电平接口不能用于驱动带电气隔离的继电器。( ) 11.重复性是传感器静态特性指标之一,反映传感器输入量按同一方向做全量程连续多次变动时,输出输入特性曲线的不一致性。( ) 12.增量式光电编码器的输出量为脉冲信号,可以同时用于位置和速度测量。( )二、简答题(每题6分。共30分) 1.机电一体化系统的基本结构要素有哪些?喷漆机器人的电液伺服系统和手臂手腕分别属于其中的哪个结构要素? 2.影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些? 3.什么是步进电机的步距角?它是由哪些参数确定的? 4.简述开关量输入模板的基本组成。 5.工业PC机与个人计算机的主要差别是什么? 三、分析题(15分) 系统如图昕示.试分析齿轮机构、传感器及丝杠螺母机构的误差对输出精度的影响。 四、计算题(15分) 伺服电机驱动系统如图所示,已知齿轮减速比i=5;丝杠螺距气t s=5mm;丝杠直径d=20mm;工作台的质量为m=200kg;工作台最大线速度v=0.025m/s;最大加速度a=10m/s2,工作台与导轨之间的摩擦系数为f=0.1,传动效率η=0·7。 试求: (1)电机的负载力矩 (2)折算到电机轴上的转动惯量(g·cm2);(3)电机的最小额定转速。

机电一体化技术毕业设计完整版

滨州职业学院毕业设计 题目PLC的皮带集中控制系统设计 学生刘新利 学号 专业班级机电一体化技术 部门名称电气工程学院 指导教师王新 二○一○三年五月二十日

滨州职业学院毕业设计任务书 机电一体化技术专业 10 年级 2013年 4 月 15日批准 专业负责人:曹艳艳 发放经手人:王新 1.毕业设计题目:PLC的皮带集中控制系统设计 2.学生完成全部任务期限: 2013 年 6 月 20 日 3.任务要求:1 了解煤矿皮带运输系统运行工艺; 2 针对某一煤矿皮带运输的实际情况,设计一种基于PLC的皮带集中控制系统; 3 用AUTOCAD绘制系统的相关图纸; 4 用PLC语言编制控制系统软件 4.发出日期:2013年4 月15日 指导教师:王新(签名) 学生:刘新利(签名)

滨州职业学院学生毕业设计进程表 学生姓名:刘新利学号: 专业年级:10机电一体化一班指导教师: 王建论文设计题目:PLC的皮带集中控制系统设计

滨州职业学院毕业设计中期检查登记表 学生姓名:刘新利学号:专业年级:10机电一体化一班指导教师:王建毕业设计题目:PLC的皮带集中控制系统设 注:日期和指导、检查内容由指导教师填写。

摘要 煤矿的运输系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行,对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以新疆哈密煤矿主斜井及地面胶带输送机为背景,设计出了以PLC 技术为核心的集中控制系统,提高了运输系统的监测和控制水平。 文中首先介绍了本次设计的背景,然后设计了胶带输送机集中控制系统的结构和应具有的控制功能,参数的检测和故障保护装置,确定了各故障检测传感器的类型及安装位置。在此基础上采用SIEMENS的S7-300系列PLC对系统进行硬件和软件设计,其中包括PLC的模块配置及外部连线,梯形图程序设计。最后提出PLC控制系统的主要干扰源,并设计了抗干扰的措施。 关键词:胶带输送机; S7-300;集中控制系统

机电一体化控制技术与系统期末复习

机电一体化复习提纲1.机械系统和微电子系统有机结合,从而产生新功能和新性能的新产品是 机电一体化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征(微型化、嵌入式、实时性、分布化)、动力特征(结构分散化、功能智能化)、结构特征(模块化、简单化、高刚度、高精度)。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2.机电一体化对机械系统的基本要求是(快、准、稳):快速响应、高精度、 良好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求,主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件;b、缩短传动链,简化主传动系统的机械结构;c、提高传动与支撑刚度;d、选用最佳传动比,尽可能提高加速能力;e、缩小反向死区误差;f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3.机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等 性能要求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比,为达

到这些要求,主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链,简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比,以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量,尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4.滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环,内循环。滚珠丝杠支承方式 有单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5.滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环,内循环。滚珠丝杠螺 母副中调整间隙和预紧的方法有垫片调整式(调整垫片来改变轴向力)、双螺母调节式(调整螺母来消除间隙或预紧)齿差调节式(左右螺母外端凸缘制成齿数差1的直齿圆柱齿轮),原理是什么?滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式(轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低)、双推-双推式(刚度最高、易造成预紧力不对称)、双推-简支式(轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统)、双推-自由式(轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统),特点分别是什么?滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择(公称直径和基本导出的选择)。 6.直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙 法、轴向垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击,影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡,常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向

~机电一体化设计基础复习题及答案

复习题 一、是非判断 1、机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原则的好处是使传动精度高,而传动性能稳定性降低。(×) 2、莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特点。(√) 3、滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小,使用寿命长、不能自锁。(×) 4、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系,从而有效地防止干扰信号进入微机。(√) 5、动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,这种逐位点亮显示器的方式称为行扫描。 (×) 6、分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输入数字量的位数有关。8位数的分辨率为1/256,10位数的分辨率为1/1024。(√) 7、在机电产品中若有检测元件,则该产品的控制系统一定是闭环的。(×) 8、无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作为滤波器件。(√) 9、机电产品转动惯量大可使机械负载变大,灵敏度下降,但是不影响机械系统的响应速度。 (×)10、执行机构运动循环图可以表明各机构间的配合协调关系。(√) 11、机电产品结构设计是从:定量到定性,具体到抽象,粗略到精细的过程结构设计满足的目标:保证功能、提高性能、降低成本。(×)12、双频激光干涉仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干涉。得到的是按幅值变化的交流调频信号,信噪比高,可实现高分辨率测量。(×)13、滚珠丝杠传动中,当丝杠改变转动方向时,间隙会使运动产生空程,从而影响机构的传动精度。(√)14、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系,从而有效地防止干扰信号进入微机。(√)15、键码识别就是判断闭合键的代码,通常有2种方法,一种是静态检测法——称为编码键盘;另一种是动态检测法——成为非编码键盘。(×) 16、选用D/A芯片时位数愈多精度愈高,其转换的时间愈长。(√) 17、在机电产品中若有检测元件,则该产品的控制系统不一定是闭环的。(√) 18、在微机检测系统的输入通道中,采样/保持(S/H)电路可有可无。(×) 19、双片薄齿轮错齿调整法以消除齿侧间隙,但反向时不会出现死区。(×) 20、采样时间是指对被测参数检测的时间。(√) 二、简答题 1、同步带传动主要失效形式有哪些?主要原因是什么? (a) 承载绳断裂原因是带型号过小和小带轮直径过小等。 (b) 爬齿和跳齿原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。 (c) 带齿的磨损原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。 (d) 其他失效方式带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。

机电一体化专业毕业设计参考选题

机电一体化专业毕业设计参考选题 题目一: 立体仓库模拟装置的设计及控制(PLC控制类)机械部分设计题目二: 立体仓库模拟装置的设计及控制(PLC控制类)控制部分设计 1.设计任务简介: 自动化立体仓库是物料搬运、仓储科学中一门综合性的科技工程。它与平库相比可节约70%的占地面积和70%的劳动力,可提高管理水平。目前在我国仓储业和生产使用线上崛起,广泛使用在物资金融、航天航空、冶金机电、石化化工、军工轻工等,并采用计算机多级管理、控制、实施高速数据通讯、实时图像显示等,自动化程度极高。自动化立体仓库是一种先进的仓储设备,其目的是将物料存放在正确的位置,以便随时向制造系统供应物料。自动化立体仓库在自动化制造系统中起着十分重要的作用。自动化立体仓库的主要特点有: ①利用计算机管理,物资库存账目清楚,物料存放位置精确,对自动化制造系统物料响应速度快; ②与搬运设备(如AGV、有轨小车、传送带)衔接,可靠及时供给物料; ③减少库存量,加速资金周转; ④充分利用空间,减少厂房面积; ⑤减少工件损伤和物料丢失; ⑥可存放的物料范围宽; ⑦减少管理人员,减低管理费用; ⑧耗资较大,适用于一定规模的生产。 2.设计目的:

通过对自动化立体仓库模型设计,使学生们掌握相关机电一体化系统机械系统设计、传感检测系统、执行系统、控制系统的设计方法,具有灵活运用相关知识的能力。 3.设计任务及主要技术参数: 输入电压: A(200~240 V); 环境: 温度-5~40℃,湿度≤80%; 外形尺寸:600 mm~450 mm~600 mm;- 定位精度:0.01 mm; 最大快进速度: V=3 m/min; 横、纵向最大行程: S=300mm; 4.设计要求: 题目一要求: 1)自动化立体仓库模型机械部分设计要求: 机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件,采用步进电机、直流电机作为拖动元件。主要包括机械部分所用的各个零部件的设计过程、型号确定以及尺寸选择,其中包括滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠的选择计算和强度校核,以及滚动轴承和滑动轴承的选择及寿命校核;所需电动机型号的选择 2)毕业设计说明书或论文

机电一体化典型实例

. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作,根据识别,自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作,实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果,是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广,将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说,任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人,就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人,为了让机器人 完成某项作业,首先由操作者将完成该作业所需的各种知识(如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等)通过直接或间接的手段,对机器人进行示教,机器人将这些知识记忆下 来,然后根据再现指令,在一定的精度围,忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能(如触觉、力觉、视觉等)的机器人,即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后,控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人,其特点是具有自学习和逻辑判断能力,可以通过各类传感器获取信息, 经过思考做出决策,以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素:思维系统(相当于脑),工作系统(相当于手),移动系 统(相当于脚),非接触传感器(相当于耳、鼻、目)和接触传感器(相当于皮肤)(图8-1)。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样,即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价,机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”,这里,机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等;物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等;智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说,机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性,占有空间不固定性,因而是二元机械。计算机等信 息处理机,除物理能之外,还有若干智能,因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能, 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素

《机电一体化系统设计》——期末复习题及答案_6034459302595687

中国石油大学(北京)远程教育学院 《机电一体化系统设计》期末复习题 第一章绪论 判断(A对,B错) 1.工业三要素是资金、人才、技术。 2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。 答案:B A 单选 1、机电一体化系统机械本体的功能是() A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能 2、下列哪一项是机电一体化的特性。 A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理 C支撑技术是电工技术D以机械联结为主 3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项() A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置 答案:C B A 问答题 1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面,及其对机电一体化产品设计的意义? 1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能,简化产品的机械结构

4)节约材料 5)节能降耗 对机电一体化产品设计的意义表现在:功能模块化;封装模块化;电路(板)器件微型化;可靠性高;抗干扰能力强;结构一体化;机电产品体小、性优、价廉。 2、机电一体化系统的主功能组成是那些? 物质、能量、信息(工业三要素)的变换(加工处理)、传递(移动、输送)、储存(保持、积蓄、记录) 3、机械电气化与机电一体化的区别 机械电气化 –很少考虑电器与机械的内在联系;根据机械要求选用电气传动 –机械电气界限分明,以机械联结为主,装置是刚性的 –装置的控制属于强电范畴,支撑技术是电工技术(电磁学,输配电)机电一体化 产品的新功能、智能化进步:自动检测,自动显示,自动记录,自动信息处理,自动调节控制,自动诊断,自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能? 五个方面,各组成及功能分别是:机械本体(构造功能:固定其它部件);执行机构(主操作功能);驱动部件(动力功能);传感部件(信息检测);控制部分(信息处理及控制) 5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面?

机电一体化毕业论文开题报告模板

机电一体化毕业论文开题报告模板 机电一体化毕业论文报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。下面是小编整理了机电一体化毕业论文开题报告模板,有兴趣的亲可以来阅读一下! 机电一体化毕业论文开题报告模板自动化与机械自动化技术 目前,我国自动化技术发展速度非常快,在机械领域中的作用也日趋明显。应用自动化技术能够降低人力劳动成本,工作人员只需要进行简单的操作就能够实现大型机械的自动化作业,甚至能够完成人们无法完成的工作。计算机技术的发展为自动化技术应用到机械领域提供了保障,人们打破了对传统机械行业的认识,以自动化设备来实现对机械的调用和装配,不仅降低了人力成本,同时还能够有效降低产品的报废率,是整个机械装配流程形成连续化,使产品的生产周期大幅缩短,保质保量的完成机械装配任务,为企业创造出更为丰厚的经济效益。 自动化技术在机械制造中的应用 )信息自动化。信息自动化主要是依托于计算机技术而形成的,其中主要包括辅助制造、辅助设计、工艺辅助设计、数据库系统管理等。辅助制造指在产品生产过程中采用数值

控制技术来实现自动化应用,进而完成产品的生产,也被称为数控技术;辅助设计是指采用计算机设计软件来完成对产品的创意、设计、建模、参数值评测等,并且对机械构件实现精确测量;工艺辅助设计则是辅助制造和辅助设计的纽带,能够有效提高工艺生产的效率,并使之实现优化和提升;产品数据库系统管理则是采用计算技术来实现对储入库,进而实现信息数据的系统化管理。 )物资供输自动化。物资供输是对供产品生产的原材料进行运输和调配的过程,其物资供输自动化则是采用自动化手段来完成物资的运输和调配,是自动化在机械领域中得到应用的细分体现,其中涉及自动化设备、自动化装置、自动化物资输送、自动化软件等。 )生产自动化。生产自动化能够从机械制造加工方面得以体现,可以实现机械组件的自动化装卸,这种自动化装卸在系统不发生故障的情况下可以循环重复进行,有效降低人力使用成本,并且能够降低由于人为因素所造成的失误,提升产品的合格率,大幅提升了产品的质量。 )设备装配自动化。设备装配自动化是将整个装配流程输入到数控设备中,通过计算机来完成对机械的操作,按照特定的规格、形状制成配件,同时还能够完成一系列组装、调试、验收等工作,是一条能够自动完成机械装配的自动化

《机电一体化技术与系统》教学大纲教案

《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码: 课程名称:机电一体化技术 学时/学分:32学时/1.5学分 先修课程:《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业:机械设计制造及其自动化 开课教研室:机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1.课程性质:本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程,强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一,使学生对机电一体化技术有较全面的认识,比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法,初步具备机电一体化系统的设计能力。 2.课程任务:任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识,了解机电一体化系统(产品)涉及的相关技术,重点掌握典型机电一体化系统构建、设计,使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1.要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成,各部分的性能、特点。 2.要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术,位置检测技术,plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理,交流伺服电机特点及其调速方法,机械部件与气液控制技术基本原理。 3.要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图(就是控制电机启停、正反转,星三角这样的),并能完成配线。二、能进行PLC编程,能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图,并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力,能看懂设备的说明书等。

4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右,期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容:机电一体化系统的意义;机电一体化系统设计工作的组织;机电一体化系统所代表产品的范围及分类;机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容:熟悉电力电子器件,掌握整流电路的分析方法,熟悉PWM逆变原理。 重点:整流电路的分析方法。 难点:PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容:熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点:在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点:传感器接口技术,以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容:PLC控制系统,系统组成与PLC结构,PLC的工作原理,PLC的规格与型号,PLC连接技术 重点:PLC连接技术,程序编制。 难点:PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容:伺服系统的结构组成及分类,直流伺服系统结构和原理,直流伺服系统的稳态误差分析,直流伺服系统的动态校正,交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性,异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点,环形分配器;功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理,直流伺服系统组成的基本原理,交流伺服电机特点及其调速方法,变频调速装置的基本原理。 难点:直流伺服电机特性和调速原理,交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术

机电一体化系统

机电一体化系统 多选题 CNC控制体统综合应用了()技术。正确答案:ABCD CNC控制系统的基本组成包括()。正确答案:ABCDE FR-A500变频器常用的外置选件可能有()。正确答案:ABCDE PLC常用的编程元件有()。正确答案:ABCDE PLC可以分为()结构形式。正确答案:ABCDE PLC指令分为()。正确答案:ABCD 步进电机可以为()。正确答案:ABCDE 采用PWM技术的逆变器具具有()特点。正确答案:ABCD 齿轮传动的优点有()。正确答案:ABCDE 当PLC用于开关量逻辑程序控制时,其执行过程可分为()。正确答案:ABCDE 电力电子器件有()特点。正确答案:ABCDE 电气控制系统设计的步骤包括()。正确答案:ABCDE 多选题 工业上所使用的机电一体化控制系统一般由()组成。正确答案:ABCD 光电编码器的信号输出形式有()。正确答案:ABCDE 光电编码器的信号输出形式有()。正确答案:ABCDE 光栅内部由()组成,正确答案:ABCDE 滚珠丝杠副的有点有()。正确答案:ABCDE 恒量PLC性能的主要技术指标有()。正确答案:ABCD 机电一体化包括()。正确答案:ABCDE 机电一体化的优点有()。正确答案:ABCD 基本单元加扩展型PLC是机电一体化产品常用的PLC,它由()组成。正确答案:ABCDE 交流电机具有()优点。正确答案:ABCDE 交流伺服驱动器常用的DO信号有()。正确答案:ABCDE 交流伺服驱动系统硬件组成包括()。正确答案:ABCDE 开环CNC属于经济性产品,一般无内置PLC,I/O信号直接连接到CNC的接口上,通常需要()基本输入信号。正确答案:ABCDE 气动控制系统有一些基本的回路组成,包括()。正确答案:ABCDE 数控机床种类繁多,包括()。正确答案:ABCDE 无论就爱那个一个系统分解为多少子系统,都必须具备()基本要素,才能称之为“机电一体化系统”,否则只能是一正确答案:ABCD 下列哪些属于FX系列PLC计数器()。正确答案:ABCDE 现代工业自动化技术的4大支柱是()。正确答案:ABCD 直线滑动导轨的截面形状常用的有()。正确答案:ABCD 单选题: ∑Ⅱ操作单元分为()个区域。正确答案:B ∑Ⅱ操作单元分为()种显示模式。正确答案:D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.02,其对应报警名称为()。正确答案:A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.03,其对应报警名称为()正确答案:B ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.04,其对应报警名称为()正确答案:C ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.05,其对应报警名称为()。正确答案:D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.30,其对应报警名称为()。正确答案:A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.32,其对应报警名称为

宁波大学机电一体化设计基础考试题及答案

机电一体化设计基础考试题 1.什么是机电一体化? 机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 2.机电一体化产品由哪些基本要素构成? 机械本体(机床)、动力源(电、液压等)、检测与传感装置(各种传感器等)、控制与信息处理装置(伺服系统、cnc等)、执行机构(电机、丝杆、导轨、刀架等) 3.机电一体化有哪些共性关键技术? 机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术 4.什么是机电一体化总体设计? 应用系统总体技术,从整体目标出发,综合分析产品的性能要求及各机、电组成单元的特性,选择最合理的单元组合方案,实现机电一体化产品整体优化设计的过程。 5.什么是特征指标、优化指标、寻常指标?其作用各是什么?这些指标可否在一定条件下相互转化? 特征指标:决定产品功能和基本性能的指标,是设计中必须设法达到的指标。 优化指标:在产品优化设计中用来进行方案对比的评价指标。 寻常指标:产品设计中作为常规要求得一类指标,一般不定量描述。 可以相互转化。寻常指标有较为固定的范畴,而特征指标和优化指标的选定则应根据具体产品的设计要求进行。一种产品设计中的特征指标,可能是另一种产品设计中的优化指标。某些指标在要求较为严格、必须经过周密设计才能达到时,应选为特征指标,而在要求较为宽松的情况下,可选为优化指标。 6.什么是等效性、互补性、可比性?等效性、互补性、可比性分析对机电一体化设计有何意义? 等效性:具有等效性的功能可有多种具体实现形式,如滤波功能可由多种滤波器实现。 可以互相替代的机械、电子硬件或软件方案必然在某个层次上可实现相同的功能,因而称这些方案在实现某种功能上具有等效性。产品各组成环节的特性是相互关联的,而且共同影响系统的性能,这种机、电环节互相关联、相辅相成为互补性。可比性,它是指被评价的方案之间在基本功能、基本属性及强度上要有可比性。等效性是可以进行机电一体化设计的充分条件之一。互补性,是机电一体化设计的另一充分条件。 7.试结合等效性与互补性阐述机电一体化优化设计的条件。 机电一体化优化设计要在具有等效性的功能中和具有互补性的环节中进行机械、电子、软件等技术之间的比较和权衡。首先找出它们具有可比性的表达形式,用具有相同量纲的优化指标(如成本、可靠度、相对精度等)对各方案进行比较。 8.目前大多采用什么方法进行机电一体产品的总体设计?其具体含义是什么? 多方案优化的方法:在满足约束条件(特征指标)的前提下,采用不同原理及不同品质的组成环节构成多种可行方案,用优化指标对这些方案进行比较、优选,从而获得满足特征指标要求,且优化指标最合理的总体设计方案。 9.多目标规划的求解策略有哪些?含义分别是什么? 降维法:用一个其主要作用的指标作为目标函数,而将其它优化指标转化为约束条件,从而使多目标优化问题转化为单目标优化问题。 顺序单目标法:首先对各优化指标按重要程度排序,按单目标优化方法依序求出每个指标所对应的最优解,然后对这些单目标优化解进行折衷处理,从而得到整体最优解。 评价函数法:首先将各优化指标依一定关系进行组合,从而构造出一个单目标问题的目标函数,被称为评价函数,然后依据这个评价函数对各种方案进行评价,最终确定出最优方案。 10.为何在机电一体化总体方案设计时要进行功能分配和性能指标分配? 如何进行功能分配和性能指标分配? 性能指标分配目的:总体方案中一般有多个环节对同一性能指标产生影响,需要合理地限定这些环节

机电一体化毕业设计论文

滨州职业学院毕业论文设计 题目:数控机床工作台与控制系统设计学号: 姓名: 专业班级: 教学单位:电气工程学院 指导教师:

滨州职业学院毕业论文(设计)任务书 电气自动化技术专业级 1、毕业论文(设计)题目数控机床工作台与控制系统设计 2、学生完成全部任务期限:2016年 6月10日 3、任务要求: 1)进程要求 1)提出选题的初步设想。 2)搜集、整理与毕业设计或论文有关的、充分的、准确的信息资料,扩充查阅范围。 3)分析、筛选已有的信息资料,提出研究设想与计划。 4)向指导教师提出开题报告(见附页)。 5)构思论文框架,编写论文提纲,撰写论文初稿。 6)提请指导老师审阅,并根据老师的指导意见做进一步修订,装订成册。 (2)成果要求 1)毕业设计应提交设计图纸和相应的说明书。图纸须规范、完整、清晰、正确,格式符合国家标准的要求;说明书须规范、详实,应包括:任务书、开题报告、正文(摘要、正文内容,结语,参考文献)、附录等。书写认真、清楚,字数不少于8000字。主要包括:前言、摘要、正文内容 2)毕业论文应包括:任务书、开题报告、正文(前言、摘要、关键词,正文内容、结语、参考文献)、附录等;书写认真、清楚,字数以15000字左右为宜。 4、实验(调研)部分内容要求: (1)实验内容与论文题目一致,数据真实。

(2)调研内容详实,调研结论应具备普遍性。 5、文献查阅及翻译要求: (1)参考文献应与论文内容相一致。 (2)参考文献不少于8篇。 (3)参考文献的格式参考滨州职业学院毕业论文格式要求。 (4)翻译文献应与原文内容一致。 指导教师:(签名) 学生:(签名)

《机电一体化技术和系统》单选题试题库

单选题试题库( 200 题) 1. 直流电机的换向极绕组必须与电枢绕组( ) 。 A、串联 B、并联 C、垂直 D、磁通方向相反 2. 通常所说的486、586 微机,其中486、586的含义是( ) A、主存的大小 B、芯片的规格 C、硬盘的容量 D、主频 3. 直流电动机调速所用的斩波器主要起( ) 作用。 A、调电阻 B、调电流 C、调电抗 D、调电压 4. 一般工业控制微机不苛求( ) 。 A、用户界面良好 B、精度高 C、可靠性高 D、实时性 5. ( ) 不属于微机在工业生产中的应用。 A、智能仪表 B、自动售票 C、机床的生产控制 D、电机的启动、停止控制 6. ( )是指微机对生产过程中的有关参数进行控制。 A、启动控制 B、顺序控制 C、数值控制 D、参数控制 7. 液压传动中容易控制的是( ) 。 A、压力、方向和流量 B、泄漏、噪声 C、冲击、振动 D、温度 8. 液压传动的调压回路中起主要调压作用的液压元件是( ) 。 A、液压泵 B、换向阀 C、溢流泵 D、节流阀 9. 无刷直流电动机与一般直流电动机最大的优点区别是( ) 。 A、无滑动接触和换向火花,可靠性高以及无噪声 B、调速范围广 C、起动性能好D调速性能好 10. 微机调节机械运动位置属于微机应用中的( ) 。 A、数值计算 B、工业控制 C、事务处理 D、CAD 11. 异步电动机的极数越少,则转速越高,输出转矩( ) 。 A、增大 B、不变 C、越小 D、与转速无关 12. 计算机在电力传动的自动控制,一般分为( )。 A、生产管理级和过程控制级 B、单机控制和多机控制

C、直控级和监控级 D、管理级和监控级 13. 液压泵的吸油高度一般应大于( )mm 。 A、50 B、500 C、30 D、300 14. 微机没有( )的特点。 A、可以代替人的脑力劳动 B、价格便宜C可靠性高D、高速度的运算 15. 电梯轿厢额定载重量为800kg, 一般情况下轿厢可乘( )人应为满载。 A、10 B、5 C、8 D、15 16. 开环自动控制系统在出现偏差时,系统将( ) 。 A、不能消除偏差 B、完全能消除偏差 C、能消除偏差的三分之一 D、能消除偏差的二分之一 17. 关于计算机的特点,( )是论述的错误。 A、运算速度高 B、具有记忆和逻辑判断功能 C、运算精度高D运行过程不能自动、连续,需人工干预 18. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标( ) 。 A、互不相关 B、相互制约 C、相互补充 D、相互平等 19. 电力场效应管MOSFE是理想的()控制器件。 A、电压 B、电流 C、电阻 D、功率 20. 计算机之所以能实现自动连续运算,是由于采用了( )。 A、布尔逻辑 B、存储程序 C、数字电路 D、集成电路 21. 一个完整的计算机系统包括( )。 A、计算机及其外围设备 B、主机、键盘及显示器 C、软件系统和硬件系统 D、模拟电路部分和数字电路部分 22. 微机中的中央处理器包括控制器和( ) 。 A、ROM B RAM C存储器D、运算器 23. 发电机——电动机组调速系统是一种典型的( )调速自控系统。 A、开环 B、半闭环 C、单闭环 D、全闭环 24. 电力晶体管GTF内部电流是由()形成的。 A、电子 B、空穴 C、电子和空穴 D、有电子但无空穴 25. 微机的核心是( ) 。

了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能

一、了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能。 (1)1.精密机械技术2.检测传感技术3信息处理技术 4.自动控制技术5.伺服传动技术6.系统集成技术 (2) 1.机械本体:作用:用于支撑和连接其他要素,并把这些要素合理地结合起来,形成有机整体。包括机械传动装置和机械结构装置。 2.动力部分:其功能是按照机电一体化系统的要求为系统提供能量和动力使系统正常运行。用尽可能小的动力输入获得尽可能大的输出,是机电一体化系统的显著特征 3.检测部分:其功能是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境 的各种参数及状态转换成可以测定的物理量,同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定,为机电系统提供运行控制所需的各种信息。 4.执行机构:功能:执行机构是运动部件,它: ?将输入的各种形式的能量转换为机械能。 ?根据控制信息和指令完成所要求的动作。 5.控制器:控制器是机电一体化系统的核心部分。它根据系统的状态信息和系统的 目标,进行信息处理,按照一定的程序发出相应的控制信号,通过输出接口送往执行机构,控制整个系统有目的地运行,并达到预期的性能。 6.接口: 1). 交换:需要进行信息交换和传输的环节之间,若信号的模式不同(如数字量与模拟 量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等),就无法直接实现信息或能量的交流。 需要通过接口来完成信号或能量的统一。 2). 放大:在两个信号强度相差悬殊的环节间,经接口放大,达到能量的匹配。 3). 传递:变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确地交换,必须遵循协调 一致的时序、信号格式和逻辑规范。 二、掌握传感器的静、动态特性参数及其含义。掌握机电一体化系统中传感器的选择原则。(在3第三章传感检测技术(09)) (1)静态特性: 1.测量范围:线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围 2.量程(满量程输出):测量范围的上限与下限之代数差 3.线性范围:线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围。 4.非线性度δL :被测值处于稳定状态时,传感器输出与输入之间的关系曲 线(称校准或标定曲线)对拟合直线的接近程度: 式中:δL—非线性度; ΔLmax—标定曲线对拟合曲线的最大偏差; Y--满量程输出值 5.灵敏度K0 :传感器的输出变化量ΔY与引起此变化的输入量的变化量Δ X之比,K0=ΔY/ΔX (不恒定) 灵敏度误差:rs=(ΔK/K0)×100%

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