机电一体化 3.pdf

河南职业技术学院 毕 业 论 文 院校：河南职业技术学院 题目：机电一体化中的电机控制与保护 专业：机电一体化 班级： 姓名： 内容摘要：据机电一体化技术的发展前景，提出一种新型电动执行机构的设 计方案，详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及 各种关键问题的解决方法。该执行机构将阀门、伺服电机、控制器合为一体，采用8031 单片机、变频技术实现了阀门的动作速度和位置控制，解决了阀门的精确定位、阀门 柔性开关、极限位置判断、电机保护及模拟信号隔离等技术问题。现场运行情况表明， 该电动执行机构具有动作快、保护完善以及便于和计算机通讯等优点，充分利用了机 电一体化技术带来的方便快捷。 关键词：电动机阀门 继电器保护 机电一体化技术总结 引 言 在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系统中不 可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动 机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取 决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可 调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段， 系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用传统的大流量电动执行 机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过 程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动 执行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电 动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作 速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电 机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和 配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执 行机构工作稳定，性能可靠 。自电子技术一问世,电子技术和机械技术的结合就开始 了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路 以后,机电一体化技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注重. 第1章 机电一体化技术发展历程及其趋向 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、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、网络化、人性化、 微型化、集成化、带源化和绿色化。 1．1 机电一体化技术发展历程 1.数控机床的问世,写下了机电一体化历史的第一页; 2.微电子技术为机电一体化带来勃勃生气; 3.可编程序控制器、电力电子等的发展为机电一体化提供了坚强基础; 4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶. 1．2 机电一体化发展趋向 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。 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、灰色理 论、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。 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