历史的第页 微电子技术为机电体化带来勃勃生气 可编程序控制器电力电子等的发展为机电体化提供了 坚强基础 激光技术模糊技术信息技术等新技术使机电体化跃上 新台阶 机电体化发展趋向 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。平顶山工业职业技术学院毕业论文 智能化 即要求机电产品有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。例如在数控机床上增加人机对 话功能设置智能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 体化技术发展开辟了广阔天地。 模块化 由于机电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体化产品单元模块 是项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速变频调速电机 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。 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 体化产品无疑应朝网络化方向发展。 人性化 机电体化产品的最终使用对象是人如何给机电体化产 品赋予人的智能情感和人性显得愈来愈重要机电体化产品 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平顶山工业职业技术学院毕业论文 使用这些产品对人来说还是种艺术享受如家用机器人的最 高境界就是人机体化。 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。 微机电系统简称 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体的微型器 件或系统。自年美国斯坦福大学研制出第向之。 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化在物质丰富的 同时也带来资源减少生态环境恶化的后果。所以人们呼唤保 护环境回归自然实现可持续发展绿色产品概念在这种呼声 中应运而生。绿色产品是指低能耗低材耗低污染舒适协 调而可再生利用的产品。在其设计制造使用和销毁时应符合 环保和人类健康的要求机电体化产品的绿色化主要是指在其 使用时不污染生态环境产品寿命结束时产品可分解和再生利 用。 光机电体化 般的机电体化系统是由传感系统能源系统信息处理系统 机械结构等部件组成的因此引进光学技术实现光学技术的先 天优点是能有效地改进机电体化系统的传感系统能源动力 系统和信息处理系统光机电体化是机电产品发展的重要趋向 自律分配系统化柔性化 未来的机电体化产品控制和执行系统有足够的冗余度有 较强的柔性能较好地应付突发事件被设计成自律分配 系统。在自律分配系统中各个子系统是相互工作的子 系统为总系统服务同时具有本身的自律性可根据不同的 环境条件作出不同反应。其特征是子系统可产生本身的信息并附 加所给信息在总的前提下具体行动是可以改变的。这样 既明显地增加了系统的适应能力柔性又不因子系统的故 障而影响整个系统。平顶山工业职业技术学院毕业论文 全息系统化智能化。 今后的机电体化产品全息特征越来越明显智能化水平越 来越高。这主要收益于模糊技术信息技术尤其是软件及芯片技 术的发展。除此之外其系统的层次结构也变简单的从上到 下的形势而为复杂的有较多冗余度的双向联系。 生物软件化仿生物系统化。 今后的机电体化装置对信息的依靠性很大并且往往在结构上 是处于静态时不稳定但在动态工作时却是稳定的。这有 点类似于活的生物摘要当控制系统大脑停止工作时生物便 死亡而当控制系统大脑工作时生物就很有活力。仿生 学探究领域中已发现的些生物体优良的机构可为机电体化产 品提供新型机体但如何使这些新型机体具有活的生命还有 待于深入探究。这探究领域称为生物软件或生物系 统而生物的特征是硬件肌体软件大脑体不可分 割。看来机电体化产品虽然有向生物系统化发展趋但有 段漫长的道路要走。 微型机电化微型化。 目前利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术在实验室中已制 造出亚微米级的机械元件。当将这成果用于实际产品时就没 有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以融 合机体执行机构传感器等可集成在起体积很 小并组成种自律元件。这种微型机械学是机电体化的重要 发展方向。 平顶山工业职业技术学院毕业论文 第章机电体化中电动执行机构的硬件设计及工 作原理 电动执行机构控制系统原理框图如图所示。智能执行机构从 结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。 控制部分主要由单片机波发生器逆变器 转换模块整流模块输入输出通道故障检测和报警电路等组 成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。 系统工作原理 霍尔电流电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流电 压及阀门的位置信号经转换后送入单片机。单片机通过控制 波发生器产生的波经光电耦合作用于逆变模块实现 电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由 整流电路对电源进行全桥整流得到。 控制系统各功能元件的选型与设计 单片机选用公司生产的单片机它主要通过并行口 担负控制系统的信号处理接收系统对转矩阀门开启关闭及阀门开度 等设定信号并提供三相波发生器所需要的控制信号处理发 出的故障信号和报警信号处理通过模拟输入口接收的电流电压位置 等检测信号提供显示电动执行机构的工作状态信号执行控制系统来的 控制信号向控制系统反馈信号 三相波发生器波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟 法电路复杂有温漂现象精度低限制了系统的性能数字法是按照不 同的数字模型用计算机算出各切换点并存入内存然后通过查表及必要 的计算产生波这种方法占用的内存较大不能保证系统的精度。 为了满足智能功率模块所需要的波控制信号保证微处理器有足够 的时间进行整个系统的检测保护控制等功能文中选用公司 学院毕业论文 机电体化中的电机控制与保护 系别 专业 学生姓名 指导老师 内容摘要 学校代码 学号平顶山工业职业技术学院毕业论文 依据机电体化技术的发展前景提出种新型电动执行机 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体采用单片机变频技 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体化技术总结 平顶山工业职业技术学院毕业论文 目录 内容摘要 插图索引 引言 第章机电体化技术发展历程及其趋向 机电体化技术发展历程 机电体化发展趋向 第章机电体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理 系统工作原理 第章机电体化中阀位及速度控制原理 第章关键技术问题的解决 第章机电体化中继电器保护的现状与发展 继电保护发展现状 继电保护的未来发展 计算机化 网络化 保护控制测量数据通信体化 智能化 结束语 参考文献 平顶山工业职业技术学院毕业论文 插图索引 图电动执行机构控制系统框图„„„„„„„„„„„„„„ 图输出电流电压检测„„„„„„„„„„„„„„ 图程序出格自恢复电路„„„„„„„„„„„„„„ 图阀位及速度控制原理框图„„„„„„„„„„„„„„ 图执行机构的典型运行速度图„„„„„„„„„„„„„ 图线性隔离放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 平顶山工业职业技术学院毕业论文 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旦出厂 这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体 化技术将阀门伺服电机控制器合为体利用异步电动机 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。自电子技术问世电 子技术和机械技术的结合就开始了只是出现了半