自动生产线机电传动与控制
机电传动控制课件
应用领域：数控机床、机器人、自动化生产线等
优缺点：优点是精确定位、快速响应；缺点是效率低、发热量大、噪声大
步进电机控制系统组成及工作原理
工作原理：通过控制驱动器的工作状态，使步进电机按照预定的步进角和速度进行运动
控制器：接收控制信号，控制驱动器的工作状态
直流电机调速原理是通过改变电机的输入电压或电流来改变电机的转速。
调速器根据控制器的指令，调节电机的输入电压或电流，实现电机的调速。
直流电机调速系统具有调速范围广、调速精度高、调速性能好等优点。
直流调速系统组成及工作原理
直流电机：提供动力，实现机械能转换
调速器：控制电机转速，实现调速功能
控制电路：接收信号，控制调速器工作
发展趋势：向着更高效率、更小体积、更低成本方向发展
控制理论及系统稳定性
控制理论：包括经典控制理论、现代控制理论等
控制系统优化：包括系统优化目标、优化方法、优化效果等
控制系统设计：包括系统建模、控制器设计、系统仿真等
系统稳定性：包括稳定性的电机调速系统主要由直流电机、调速器、控制器等组成。
步进电机：通过控制脉冲信号实现精确定位
伺服电机：通过反馈控制实现精确定位和速度控制
直线电机：通过直线运动实现精确定位和速度控制
旋转电机：通过旋转运动实现精确定位和速度控制
电力电子器件及变流技术
电力电子器件：包括二极管、晶体管、MOSFET等
变流技术：包括整流、逆变、斩波等
应用领域：包括电机控制、电源管理、新能源等领域
机电传动控制的应用
工业自动化：用于生产线、机器人等自动化设备
交通运输：用于汽车、火车、飞机等交通工具的动力控制
自动生产线传动带调速控制
自动生产线传动带调速控制宋超(襄阳职业技术学院汽车工程学院,湖北襄阳441050)摘要:文章以生产企业中常见的传送带控制要求为例,通过PLC 与变频器以及控制面板的电气线路、MM420变频器的参数设置以及PLC 梯形图程序,论述了利用MM420变频器对传送带三相异步电机进行变频调速的方法。
关键词:传送带;变频器;电机正反转;多段速控制中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:2095-6584(2019)01-0070-03收稿日期:2018-10-22作者简介:宋超(1979-),男,湖北襄阳人。
讲师,硕士研究生,研究方向:机电一体化。
一、自动生产线中传送带的应用随着自动化技术的发展，大多数制造类企业都采用了自动生产线设备用以提高生产效率。
在生产线中，物料的输送是非常重要的一环。
大多生产线物料的输送采用输送机械手、传送带、自动小车等形式，其中传送带以其结构简单、容易控制、制造成本低等优点，在大多数企业生产线中广泛使用。
目前，传送带主要采用带减速器的三相异步电机作为驱动装置，通过联轴器与传送带主动轴连接，带动传送带运行。
如图1所示。
要控制传送带的启停、运行速度以及方向，主要就是控制其驱动装置，即三相异步电机的启停及调速。
三相异步电动机利用电磁线圈把电能转换成电磁力，再依靠电磁力做功，从而把电能转换成转子的机械运动。
交流电动机结构简单，可产生较大的功率，在有交流电源的地方都可以使用。
当交流异步电动机绕组电流的频率为f ，电机的磁极数为p ，则同步转速可用n 0=60f /p 表示。
异步电动机转子转速n 计算公式：n =60f p（1-s ）改变p 、s 、f 可对电机调速。
三相异步电机的调速大多采用变频调速。
[1~2]本文中所述的三相异步电机调速采用西门子的MM420通用变频器。
二、MM420变频器的接线及参数设置西门子MM420是目前工业企业中常用的变频器系列，其接线如图2所示。
变频器主电路电源由配电箱通过自动开关（断路器）QF 单独提供一路三相电源，连接到电源接线端子，电动机接线端子引出线则连接到电动机。
机电传动控制(第1、2章)机电传动控制的目的与任务
转距方向
二、运动方程式
d T TL J dt
……运动方程式
GD T T 375
2 Nm L Nm
N m 2
d nr / min d s t
T TL Td
……转矩平衡方程式
三、传动系统的状态
1.稳态（T TL时） : d
Td J dt
机 电 传 动 控 制
第一章
概
ห้องสมุดไป่ตู้
述
1．1 机电传动控制的目的与任务
一、机电传动系统的定义 机电传动是以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。 机电传动系统包括： 1. 拖动生产机械的电动机 2. 控制电动机的控制系统
二、机电系统的组成
驱动运动部件的原动机 （这里指的是各种电动机） 之总称
机电系统完成生 产任务的基础 控制电动机的系统 驱动生产机械的电 动机和控制电动机 的一整套电气系统
2.4 机电系统稳定运行的条件 一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能以一定速度匀速运行； 2. 系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运 行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行
速度。
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等，方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。
例：如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正，下降时n的符号为负。
2．2 多轴拖动系统的简化
一、多轴拖动系统的组成
二、负载转矩的折算 ---按功率守恒的原则 1.对旋转运动：
TL
cM
TL L
'
《机电传动控制》课件
感应电机
基于电磁感应原理，具有成本低 、可靠性高的优点，在工业自动 化、家用电器等领域广泛应用。
先进控制算法的研究与应用
滑模控制
01
通过在状态空间中设计滑模面并选择合适的切换规则，实现对
系统状态的快速响应和鲁棒性。
模糊控制
02
பைடு நூலகம்
利用模糊集合理论将不确定性因素转化为可计算的语言变量，
实现对复杂系统的有效控制。
03
机电传动控制系统的设计与实现
系统需求分析与设计
需求分析
明确系统的功能要求、性能指标和约束条件，为后续 设计提供依据。
总体设计
根据需求分析，确定系统的总体架构、组成模块和相 互关系。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括电路设计、机械结构 设计、软件设计等。
控制算法的选择与实现
算法选择
根据系统需求和性能要求， 选择合适的控制算法，如PID 控制、模糊控制等。
机床的运动状态和加工参数。
数控机床控制系统的应用范围包括航空、航天、汽车、模具等领域，为 现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
智能家居控制系统
智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适化的重要手段 之一，它通过控制家庭设备的开关、调节设备的运行状态 和参数等，为家庭生活提供便利和舒适。
智能家居控制系统通常采用无线通信和网络技术，实现家 庭设备的互联互通和控制，同时通过传感器和执行器，实 时监测和调整家庭设备的运行状态和环境参数。
步进电机
利用脉冲信号控制电机转子步 进旋转的原理，实现精确的角
度和位置控制。
伺服电机
利用伺服系统控制电机旋转角 度和速度的原理，实现高精度
和高动态性能的控制。
控制器类型与工作原理
机电传动与控制(华中科技大学第四版)
特点：机械特性软；稳定度低； 特点：机械特性软；稳定度低； 在空载或轻载时，调速范围小； 在空载或轻载时，调速范围小； 实现无极调速困难；在调速电阻 实现无极调速困难； 上消耗大量电能。 上消耗大量电能。 应用：起重机、卷扬机等低速运 应用：起重机、 转时间短的传动系统中使用。 转时间短的传动系统中使用。
3.6 直流他励电动机的制动特性
反接制动 电枢电压或电枢电势中的任一个在外 部条件下改变了方向，电机处于反接制动状态。 部条件下改变了方向，电机处于反接制动状态。 反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动 反接制动分为电源反接制动和 分为电源反接制动 电源反接制动:改变电枢电压的方向所产生的反接 电源反接制动: 制动 倒拉反接制动：改变电枢电动势的方向所产生的反 倒拉反接制动： 接制动
10
3.5 直流他励电动机的调速特性 2. 改变 U时的调速特性
U Ra n= − T = n0 − ∆n 2 KeφN KeKtφN 特点： 特点： 1) 当电压连续变化时，转速可以平滑 当电压连续变化时， 无级调节； 无级调节； 2) 机械特性硬度不变，调速的稳定度 机械特性硬度不变， 较高，调速范围较宽； 较高，调速范围较宽；
6
机电传动与控制
§ 3.5直流他励电动机的调速特性 3.5直流他励电动机的调 速度调节：在一定的负载条件 速度调节： 下，人为地改变电动机的电路 参数，以改变电动机的稳定转 参数， 速的过程。 速的过程。 速度变化：由于负载的变化而 速度变化： 引起的电动机的速度的改变。 引起的电动机的速度的改变。
22
3.6 直流他励电动机的制动特性 1）电源反接制动
正常工作 时： U = E + I（ a + Rad） a R
程宪平机电传动与控制(第三版)课件
步进电机的工作原理和控制方式
要点一
步进电机工作原理
要点二
控制方式
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机 电元件，通过按一定顺序给定子各相绕组输入脉冲信号， 实现转子转动。
通过改变输入脉冲的频率、数量和相序，可以控制步进电 机的转速、方向和位置。
伺服电机的工作原理和控制方式
伺服电机工作原理
启动控制
直流电机的启动控制包括直接启动和降 压启动两种方式，直接启动适用于小容 量电机，降压启动适用于大容量电机， 通过降低启动电流来保护电机。
VS
制动控制
直流电机的制动控制包括能耗制动、反接 制动和回馈制动三种方式，能耗制动通过 在电枢两端反接制动电阻实现，反接制动 通过在电枢两端反接电源实现，回馈制动 则是通过能量回馈实现。
电气传动的发展
随着电力技术的出现，直流电机、交流电机等电气 传动系统逐渐取代了机械传动。
控制理论的引入
随着控制理论的发展，现代的机电传动与控制系统 逐渐形成，并广泛应用于各个领域。
机电传动与控制的重要性和应用领域
80%
工业自动化
机电传动与控制是实现工业自动 化的关键技术之一，能够提高生 产效率和产品质量。
100%
智能制造
在智能制造领域，机电传动与控 制技术能够实现自动化生产线和 智能设备的控制。
80%
新能源领域
在新能源领域，如风能、太阳能 等，机电传动与控制技术能够实 现高效、可靠的能源转换和利用 。
课程的主要内容和学习方法
主要内容
机电传动与控制系统的基本原理、电机及其驱动、控制系统设计 、实践环节等。
程宪平《机电传动与控制（第 三版》课件
目
CONTENCT
《机电传动控制》笔记
《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。
本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。
1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。
•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。
o传感器：用于监测系统的状态信息。
o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。
o被控对象：即需要被控制的机械设备。
•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。
1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。
到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。
近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。
未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。
第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。
o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。
•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。
▪分类：单相、三相。
▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。
o同步电机▪特点：适用于高精度场合。
▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。
2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。
程宪平机电传动与控制(第三版)课件
控制系统的设计方法
经典控制理论设计方法
经典控制理论主要采用根轨迹法和频 率法等设计控制器，以达到系统的稳 定性、快速性和准确性要求。
现代控制理论设计方法
现代控制理论主要采用状态空间法设 计控制器，以达到最优控制和自适应 控制等高级控制目标。
05
机电传动控制系统实例
Chapter
数控机床的传动控制系统实例
电动机的发明和应用，使得机械传动 和控制技术进入电气时代。
机电传动与控制的重要性
01
提高生产效率
通过精确的传动和控 制，实现自动化生产 ，提高生产效率。
02
保证产品质量
精确的传动和控制技 术可以保证产品质量 的稳定性和一致性。
03
降低能耗
优化传动和控制方式 ，降低能源消耗，实 现节能减排。
04
提高安全性
1 2
控制系统的定义
控制系统是由控制器、受控对象和反馈通路组成 的整体。
控制系统的分类
按照不同的分类标准，如控制方式、控制精度、 控制速度等，可以将控制系统分为多种类型。
3
控制系统的基本组成
控制系统由控制器、受控对象和反馈通路三部分 组成，其中控制器负责调节受控对象的输出，使 其达到预定的目标值。
控制系统的数学模型
自动化生产线的传动控制系统实例
自动化生产线概述
自动化生产线是一种高度自动化的生产流程，通过自动化 设备实现生产过程的连续性和高效性。
自动化生产线的传动系统
自动化生产线的传动系统主要包括传送带、提升机和传动 装置等部分，通过精确控制实现生产线的连续运转。
自动化生产线的控制技术
自动化生产线的控制技术主要包括可编程逻辑控制器、分 布式控制系统和传感器等，实现对生产线的精确控制。
《自动化生产线》课程标准
5 z 自 动 化 z 组态；触摸屏 z 掌握工业触摸 z 分析解决 z 12
生 产 线 控 技术；总线技术 屏的编程控制 问题的能力
制技术 z 生 产 线 模 块 z 掌握现场总线 z 团队合作
化控制系统；PLC 技术的应用
精神
的联合控制 z 掌握 PLC 的联
合控制方法。
四、实施建议
（一）教材编写 必须依据本课程标准编写教材。要充分体现课程设计思想，以项目或任务为载体实施教
（3）价值观领域： 形成德、智、体全面发展的、热爱祖国，坚持三个代表、坚持四项基本原则，具有社会 责任感和事业心, 树立正确的人生观、价值观的机电专业人才。 通过本门课程的学习，学生能达到以下职业能力： 1）进一步掌握常用机械结构的运动分析。 2）能分析典型自动化设备及生产线的工作过程与原理。 3）能读懂中等难度自动化生产线等机电设备的电气原理图，能设计并绘制简单电气原理 图。 4）较熟练的进行机电设备的电气线路连接，会排查接触不良、断路、短路等线路连接故 障。 5）能编制自动化生产线等机电一体化设备的 PLC 控制程序，熟练利用 GX- Developer 软 件进行程序的调试与设备监控。 6）能熟练使用液压气动元件，阅读与绘制气动原理图。 7）掌握自动化生产线等机电一体化设备的操作流程，能根据生产要求设置设备运行参数。
系统组成
产线的组成部分,
开环控制与闭环
控制的区别
2 z 机 械 式 z 工 业 机 器 人 z 掌握步进电机 z 综合分析 z 14
机 械 手 控 的机械结构。 的使用与控制，齿 能力；自学钻
制
z 工 业 机 器 人 轮传动的应用 研 的 学 习 风
PLC 控制系统 z 掌握机械手的 格
PLC 控制
机电传动与控制课程设计
系统可靠性与安全性考虑
机电传动与控 制系统的集成 与优化需要考 虑系统的可靠
性和安全性
系统的可靠性 是指系统在规 定的条件下和 规定的时间内 完成规定功能
的能力
系统的安全性 是指系统在运 行过程中不会 对人员、设备、 环境造成危害
系统的可靠性和 安全性可以通过 设计、制造、安 装、调试、运行、 维护等环节来保
机电传动与控制课
程设计的成果展示
07
与评价
设计成果展示要求与方法
成果展示内容：包括设计思路、设计方 案、设计过程、设计结果等
展示形式：可以是PPT、视频、实物模型 等
展示时间：控制在10-15分钟
展示要求：清晰、准确、有条理，能够 充分展示设计成果和创新点
评价方法：包括自我评价、小组评价、教师评价等， 评价标准包括设计思路、设计方案、设计过程、设 计结果等
01
添加章节标题
机电传动与控制课
02
程设计概述
课程设计的目的和意义
培养实践能力： 通过课程设计， 提高学生的实践 操作能力和解决 问题的能力。
理论联系实际： 将理论知识与实 际应用相结合， 加深学生对专业 知识的理解和掌 握。
创新思维培养： 鼓励学生发挥创 新思维，提高创 新能力和实践能 力。
散热：考虑电机的散热问 题，选择合适的散热方式
传动元件设计
传动元件类型：齿轮、皮带、链条等 传动元件选择：根据负载、速度、精度等要求选择合适的传动元件 传动元件参数：传动比、转速、扭矩等 传动元件安装：确保传动元件安装正确、牢固，避免振动、噪音等问题
传动系统动力学分析
动力学模型：建立 机电传动系统的动 力学模型
案例对比：将不 同案例进行对比， 分析其优缺点和 适用场景
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念解释机电传动控制的定义强调机电传动控制在现代工业中的重要性1.2 机电传动系统的组成介绍机电传动系统的常见组成部分，如电动机、传动装置、负载等解释各个部分在系统中的作用和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类介绍机电传动控制系统的不同类型，如开环控制、闭环控制等比较各种控制系统的特点和应用场景第二章：电动机及其控制2.1 电动机的分类和特性介绍不同类型的电动机，如交流异步电动机、直流电动机等分析各种电动机的启动、制动和调速特性2.2 电动机的控制方法介绍电动机的常见控制方法，如开关控制、变频调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景2.3 电动机的选择和安装讲解电动机的选择依据，如负载类型、功率需求等介绍电动机的安装要求和注意事项第三章：传动装置及其控制3.1 传动装置的分类和特性介绍常见的传动装置，如齿轮传动、带传动等分析各种传动装置的传动比、传动效率等特性3.2 传动装置的控制方法介绍传动装置的常见控制方法，如机械调速、电子调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景3.3 传动装置的选择和安装讲解传动装置的选择依据，如负载类型、传动比需求等介绍传动装置的安装要求和注意事项第四章：机电传动控制系统的应用4.1 机电传动控制系统在工业自动化中的应用介绍机电传动控制系统在工业自动化中的典型应用案例，如、生产线等分析机电传动控制系统在提高生产效率和产品质量方面的作用4.2 机电传动控制系统在交通运输领域的应用介绍机电传动控制系统在交通运输领域的典型应用案例，如电动汽车、轨道交通等分析机电传动控制系统在提高运输效率和减少能源消耗方面的作用4.3 机电传动控制系统在其他领域的应用介绍机电传动控制系统在其他领域的典型应用案例，如医疗设备、建筑自动化等分析机电传动控制系统在提高生活质量和工作效率方面的作用第五章：机电传动控制系统的维护与故障诊断5.1 机电传动控制系统的维护介绍机电传动控制系统的日常维护内容和注意事项强调定期维护对于系统稳定运行的重要性5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法介绍常见的故障诊断方法，如观察法、参数测量法等分析各种故障诊断方法的优缺点和适用场景5.3 机电传动控制系统的故障处理和预防措施讲解故障处理的一般流程和方法介绍预防措施，如使用高质量的元件、避免过载等第六章：传感器与信号处理6.1 传感器的类型与作用介绍各种常用传感器，如温度传感器、压力传感器等分析传感器在机电传动控制系统中的作用和重要性6.2 传感器的选用与安装讲解传感器的选用依据，如测量范围、精度要求等介绍传感器的安装方法和注意事项6.3 信号处理与分析解释信号处理的基本概念和方法分析信号处理在机电传动控制系统中的应用，如滤波、放大等第七章：PLC控制系统7.1 PLC的基本原理与组成介绍PLC的概念、工作原理和组成结构强调PLC在机电传动控制系统中的应用优势7.2 PLC编程与控制讲解PLC编程的基本语言和方法，如梯形图、指令表等分析PLC控制在机电传动系统中的应用案例7.3 PLC系统的维护与故障诊断介绍PLC系统的日常维护内容和注意事项讲解故障诊断的方法和技巧第八章：变频器与电机调速8.1 变频器的基本原理与类型介绍变频器的工作原理和类型，如电压型、电流型等强调变频器在电机调速中的应用优势8.2 变频器控制与应用讲解变频器的控制原理和方法，如矢量控制、直接转矩控制等分析变频器在电机调速中的应用案例8.3 变频器的选用与安装介绍变频器的选用依据，如电机功率、调速范围等讲解变频器的安装方法和注意事项第九章：伺服控制系统9.1 伺服控制系统的基本原理与组成介绍伺服控制系统的工作原理和组成，如伺服电动机、伺服驱动器等强调伺服控制系统在精确控制中的应用优势9.2 伺服控制系统的选用与调试讲解伺服控制系统的选用依据，如控制精度、响应速度等介绍伺服控制系统的调试方法和注意事项9.3 伺服控制系统的应用案例分析伺服控制系统在典型应用场景中的应用案例，如数控机床、等第十章：机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能技术的应用介绍节能技术在机电传动控制系统中的应用，如电机变频调速、高效传动装置等分析节能技术在降低能耗和提高经济效益方面的作用10.2 环保技术的应用介绍环保技术在机电传动控制系统中的应用，如废弃物回收、低噪音传动装置等强调环保技术在实现可持续发展和社会责任方面的意义10.3 节能与环保的法规和标准讲解与节能和环保相关的法规和标准，如节能产品认证、环保法规等强调企业和个人在遵循法规和标准方面的责任第十一章：机电传动控制系统的安全与保护11.1 安全防护措施的重要性强调在机电传动控制系统中实施安全防护措施的必要性讨论因缺乏安全防护导致的潜在风险和事故11.2 安全防护技术与设备介绍常见的安全防护技术，如紧急停止按钮、安全门等分析安全防护设备在保障人员和设备安全方面的作用11.3 安全标准与合规性讲解与机电传动控制系统安全相关的国家和行业标准强调遵守安全标准和合规性的重要性第十二章：案例分析与实践12.1 机电传动控制案例分析分析具体的机电传动控制案例，如自动化装配线、升降机等讨论案例中的关键技术、挑战和解决方案12.2 实践操作与技能培训强调实际操作在理解机电传动控制系统中的重要性介绍常见的实践操作活动和技能培训方法12.3 项目设计与实施讲解机电传动控制系统项目设计的基本步骤和方法讨论项目实施过程中的管理、协调和风险控制第十三章：发展趋势与创新13.1 机电传动控制技术的发展趋势探讨机电传动控制技术的发展方向，如智能化、网络化等分析新兴技术如物联网、大数据在机电传动控制系统中的应用潜力13.2 创新设计与研发强调创新在推动机电传动控制系统发展中的重要性介绍创新设计的方法和研发流程13.3 知识产权保护与技术转移讲解知识产权在技术创新中的作用和保护方法讨论技术转移和产业化的途径和挑战第十四章：经济效益与投资分析14.1 经济效益评估介绍经济效益评估的方法和指标分析机电传动控制系统投资的经济效益14.2 投资决策与风险分析讲解投资决策的基本原则和方法分析机电传动控制系统投资的风险因素和应对策略14.3 财务分析与投资回报介绍财务分析的方法，如现金流量分析、净现值分析等讨论投资回报的计算和评估方法第十五章：综合测试与评价15.1 测试方法与设备介绍机电传动控制系统综合测试的方法和设备强调测试在确保系统性能和可靠性中的重要性15.2 性能评价与优化讲解机电传动控制系统的性能评价指标和方法讨论系统性能优化的策略和技术15.3 持续改进与寿命周期管理强调持续改进在提高机电传动控制系统性能和寿命中的作用介绍寿命周期管理的方法和实践重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关概念、系统组成、控制方法、应用领域、维护与故障诊断等方面的内容。
教案机电传动控制
教案机电传动控制第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的特点与应用第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍2.2 机电传动控制系统的建模方法2.3 机电传动控制系统的稳定性分析第三章：机电传动控制器的设计3.1 机电传动控制器的设计方法3.2 PID控制器的设计与应用3.3 模糊控制器的设计与应用第四章：机电传动控制系统的仿真与实验4.1 机电传动控制系统的仿真方法4.2 机电传动控制系统的实验方法4.3 机电传动控制系统仿真与实验的结果分析第五章：机电传动控制系统的优化与故障诊断5.1 机电传动控制系统的优化方法5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法5.3 机电传动控制系统的优化与故障诊断的应用实例第六章：电动机控制系统6.1 电动机的基本原理与特性6.2 直流电动机控制系统6.3 交流电动机控制系统第七章：步进电机控制系统7.1 步进电机的工作原理与特性7.2 步进电机控制系统的设计方法7.3 步进电机在实际应用中的案例分析第八章：伺服电机控制系统8.1 伺服电机的工作原理与特性8.2 伺服电机控制系统的设计方法8.3 伺服电机在实际应用中的案例分析第九章：机电传动控制系统的保护与安全9.1 机电传动控制系统的保护措施9.2 机电传动控制系统的安全操作规程9.3 机电传动控制系统保护与安全的实际应用案例第十章：现代机电传动控制技术的发展趋势10.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用10.2 网络化控制技术在机电传动控制中的应用10.3 绿色控制技术在机电传动控制中的应用第十一章：传感器在机电传动控制中的应用11.1 传感器的基本原理与类型11.2 常用传感器的特性与应用11.3 传感器在机电传动控制系统中的集成与优化第十二章：机电传动控制系统的节能与环保12.1 节能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 环保控制技术在机电传动控制中的应用12.3 节能与环保在机电传动控制系统中的重要性第十三章：机电传动控制系统的可靠性与维护13.1 机电传动控制系统的可靠性分析13.2 机电传动控制系统的维护方法与策略13.3 提高机电传动控制系统可靠性与维护的实际案例第十四章：机电传动控制系统的实际应用案例分析14.1 机床控制系统中的应用案例14.2 自动化生产线中的应用案例14.3 控制系统中的应用案例第十五章：综合训练与实践15.1 机电传动控制系统的设计与实现15.2 机电传动控制系统的仿真与实验15.3 机电传动控制系统的实际操作与调试重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关知识，包括概述、基本原理、控制器设计、系统仿真与实验、优化与故障诊断、电动机控制系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统、保护与安全、现代机电传动控制技术的发展趋势、传感器在机电传动控制中的应用、节能与环保、可靠性与维护、实际应用案例分析以及综合训练与实践。
机电传动与控制大型实训教程 第4章 MPS-模块式自动生产线实训系统介绍
（2）迷你气缸（PB10X60-S-U）产品部分特性 ① 属于小型气缸，结构紧凑，体积小，重量轻； ② 活塞杆导向精度高，导向轴承无需加润滑油； ③ 不锈钢材质的活塞杆及本体，使气缸能适应一般腐蚀性工作环境； ④ 缸径小、反应快，可适用于较高频率的工作环境。
B）如按下开始按钮，系统则从刚才急停后的状态下继续工作。
4.2 各站使用说明
4.2.1 第一站：双料仓上料检测站
第一站
主要功能：完成加工件从料斗分类输送到检测工位，提供物料给下一站。 主要机构：送料机构，推料机构，检测机构，物料机构。 主要使用的气动元件：如下表。
4.2 各站使用说明
气动元件明细（第一站）
4.2 各站使用说明
2．两处检测工位检测原理与说明
加工件正反面检测工位：当加工件到位后，检测气缸伸出，若气缸活塞杆能够完全伸出到 位，则相应的磁感应开关能够接收到信号，并传输给第二站PLC；若气缸活塞杆不能够完全伸出 到位，则相应的磁感应开关接收不到信号，一段延时（3～5s）后，传输错误放置的加工件数据 给第二站PLC，从而分类去除。
4.2 各站使用说明
4Hale Waihona Puke 2.3 第三站：加工站（四工位分度盘）
主要功能：完成用气动分度盘将工件在四个 工位间转换，模拟电动螺丝紧固。
主要机构：转盘机构和模拟加工机构。 主要使用的气动元件：如下表
4.2 各站使用说明
气动元件明细（第三站）
4.2 各站使用说明
1．各机构动作简要流程顺序
加工件由上一站运输到该站转盘第一工位，此工位下侧的接近开关感应到待加工件到位后， 将信号传送到PLC，后者接收信号控制步进电机转动90°到第二工位；停止后，迷你气缸伸出顶 紧待加工件，然后三轴气缸下压，将电动螺丝刀送至预定位置后，开始加工此处加工件。随后， PLC控制步进电机转90°，第三工位下侧的接近开关感应到有工件到位后，将信号传输至下一站 PLC，其相应的机构将加工件运输到下一站。
机电传动与控制资料课件
03
CATALOGUE
机电传动控制系统
控制系统的基本组成与工作原理
控制系统的基本组成
控制器、执行器、被控对象和反馈环节。
工作原理
通过反馈环节获取被控对象的输出信息，与 设定值进行比较，控制器根据比较结果产生 控制信号，执行器根据控制信号调整被控对
象的输入，从而改变其输出。
常用控制策略与方法
PID控制
02
CATALOGUE
电机与电力电子器件
电机的工作原理与分类
电机的工作原理
电机是机电传动与控制中的重要组成部分，其工作原理基于电磁感应定律和磁场对电流的作用力。当 电流通过电机内部的导体时，会产生磁场，该磁场与电流相互作用产生转矩，从而使电机转动。
电机的分类
根据工作原理和应用场景的不同，电机有多种分类。常见的电机类型包括直流电机、交流电机、步进 电机、伺服电机等。
04
CATALOGUE
机电传动系统的控制技术
数字控制技术
总结词：高效精确
详细描述：数字控制技术通过将控制信号数字化，实现对机电传动系统的精确控制。它具有高效、可靠、灵活的特点，能够 提高系统的稳定性和精度。
智能控制技术
总结词：自主决策
详细描述：智能控制技术利用人工智能、神经网络等技术，使系统具备自主学习和决策的能力。它可 以自动识别和适应不同的工况，优化控制效果，提高系统的智能化水平。
常用电力电子器件及其应用
晶体管
晶体管是一种常用的电力电子器件，具有电 流放大作用。晶体管在电路中可以作为开关 或放大器使用，常见于各种电子设备和控制 系统，如计算机、通信设备等。
可控硅整流器
可控硅整流器是一种具有开关功能的电力电 子器件，广泛应用于交流电的控制和整流。 可控硅整流器在工业自动化、电力控制等领 域有广泛应用，如变频器、调速器等。
机电工程中的机械传动与自动化控制研究
机电工程中的机械传动与自动化控制研究摘要：机电工程中的机械传动与自动化控制研究涵盖了机械工程和自动化技术的交叉领域，旨在实现工程系统的高效运行和智能控制。
本研究深入探讨了机械传动系统，包括各种传动元件和技术，如齿轮传动、带传动、链传动等，以及电气、电子、液压和气动控制系统。
同时，研究还关注了自动化控制领域，包括PLC技术、传感器应用、自动化控制算法等。
这些研究不仅有助于提高工程系统的性能和效率，还为实现智能制造和自动化生产提供了坚实基础。
在现代工程领域，机械传动与自动化控制的研究具有重要意义，有望推动工程技术的不断进步与创新。
关键词：机电工程；机械传动；自动化控制引言机电工程作为工程领域中的一个重要分支，旨在将机械、电气、电子和自动化技术相结合，以实现复杂工程系统的高效运行和精确控制。
在这一领域中，机械传动和自动化控制是两个关键的要素，它们共同构成了现代工程系统的核心。
本研究旨在深入探讨机械传动与自动化控制的理论、方法和应用。
一、机械传动与自动化控制概述（一）机械传动的定义与原理机械传动是指通过各种机械元件（如轴、齿轮、皮带等）将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。
其原理基于力和运动的传递，通过不同类型的传动元件，可以实现速度、力矩或方向的转换。
机械传动系统通常包括动力源、传动元件和负载，其设计和选择应考虑负载的需求、效率以及可靠性等因素。
（二）自动化控制的基本概念自动化控制是通过使用控制系统来管理和调节机械、电气或电子系统的过程，以实现所需的运动、位置、速度、温度等参数。
其核心概念包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于收集系统状态信息，控制器根据反馈信息做出决策，然后通过执行器实现对系统的控制。
自动化控制的目标是提高系统的效率、精度和可靠性。
（三）机械传动与自动化控制的关联与应用领域机械传动与自动化控制密切相关，二者通常协同工作以实现复杂系统的控制和运动。
在制造业中，自动化生产线广泛采用了机械传动和自动化控制系统，以提高生产效率和产品质量。
机电传动控制(第四版)
自动化生产线的传动控制系统还 包括各种传感器和检测装置，用 于检测位置、速度、温度等参数，
实现闭环控制和故障诊断。
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数控机床的传动控制系统通常采用交 流或直流电动机，通过伺服系统进行 精确控制，实现高精度的位置和速度 控制。
工业机器人的传动控制系统
工业机器人是一种能够实现自动化作业的机械设备，其传动控制系统是实现机器人 运动的关键。
工业机器人的传动控制系统通常采用伺服电动机和减速器，实现高精度的位置和速 度控制，同时还需要考虑机器人的运动学和动力学特性。
行稳定。
系统联调
将软硬件结合进行系统 联调，验证系统整体性
能。
性能优化
根据调试结果，对系统 硬件和软件进行优化，
提高系统性能。
05 机电传动控制系统实例
数控机床的传动控制系统
数控机床的传动控制系统是实现高精 度加工的关键，它通过控制电动机的 旋转和进给运动，实现高精度的切削 和加工。
数控机床的传动控制系统还包括各种 传感器和检测装置，用于检测位置、 速度、温度等参数，实现闭环控制和 故障诊断。
工业机器人的传动控制系统还包括各种传感器和检测装置，用于检测位置、速度、 力等参数，实现闭环控制和故障诊断。
自动化生产线的传动控制系统
自动化生产线是一种高度自动化 的生产系统，其传动控制系统是 实现生产线高效运行的关键。
自动化生产线的传动控制系统通 常采用各种电动机和控制装置， 实现生产线的自动化和智能化控 制，提高生产效率和产品质量。
遗传算法
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，它通过模拟自然选择和遗传机制 来寻找最优解。遗传算法在控制系统中的应用可以帮助优化控制参数和规则，提 高系统的性能和稳定性。
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
4．凸轮分度器的工作原理 （1）凸轮分度器的内部结构－柱形凸轮分度器
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
5．凸轮分度器的典型工作循环 凸轮分度器的工作循环方式主要有两种， 一种是转位分度循环，另一种是摆动循 环。其中转位循环是工程上应用最广的 工作方式，其经过“转位——停顿—— 转位”循环过程。摆动循环经过“摆 动——停顿——摆动”的循环过程，在 摆动的终点和起点，输出轴作上下往复 运动。
6．凸轮分度器的工程应用 （3）凸轮分度器应用举例2：环形式
图7-14 凸轮分度器 自动装配生产线2 1-工件； 2-气缸； 3-气缸； 4-凸轮分度器； 5-同步皮带； 6-电动机； 7-转盘
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
图7-17 棘轮机构 1-机架； 2-曲柄； 3-连杆； 4-摇杆与主动爪； 5-棘轮； 6-制动爪
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.2 间歇送料机构－
2．槽轮机构－结构
图7-19 槽轮机构 1-槽轮； 2-拨销； 3-拨杆； 4-机架
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岗位责任体系概述 第7章 自动生产线机电传动与控制—— 7.2 典型传动机构
7.2 典型的生产线机械传动机构
生产线一般包括：机械机构、动力传动、信号 与检测、执行构件、控制
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7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （2）转盘式多工位自动化专机传动形式－直接传动
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （2）转盘式多工位自动化专机传动形式－间接传动
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
1．凸轮分度机构 （1）弧面凸轮分度机构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.3 滚珠丝杠机构－
3．滚珠丝杠的滚珠循环方式 （2）外循环滚珠丝杠
图7-27 外循环滚珠丝杠 1-回流管；2-滚珠；3-螺母；4-丝杠
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图7-16 凸轮分度器 自动装配生产线4 1-工件； 2-转盘； 3-包装箱； 4-分度器； 5-传动齿轮箱； 6-同步皮带； 7-电动机
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.2 间歇送料机构－
1．棘轮机构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （1）转盘式多工位自动化专机
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.2 间歇送料机构－
3．不完全齿轮机构
图7-20 不完全齿轮机构 1-从动轮；2-凸凹锁止弧；3-主动轮
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.2 间歇送料机构－
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.3 滚珠丝杠机构－
3．滚珠丝杠的滚珠循环方式 （1）内循环滚珠丝杠
图7-26 内循环滚珠丝杠 1-滚珠；2-反相器；3-螺母；4-丝杠
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7.2.2 间歇送料机构－
4．间歇机构的应用2－槽轮机构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.3 滚珠丝杠机构－
滚珠丝杠
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （3）凸轮分度器应用举例1：回转式
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
机电一体化技术
第7章
自动生产线机电传动与控制
江苏食品职业技术学院
2011年9月
第7章
自动生产线机电传动与控制——本章要点
自动生产线中典型的机构传动。 典型的生产输送线的机械传动。
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第7章 自动生产线机电传动与控制——自动生产线
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （3）凸轮分度器应用举例3：直线式
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
6．凸轮分度器的工程应用 （3）凸轮分度器应用举例4：直角式
2．凸轮分度器（凸轮分割器）
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
2．凸轮分度器 凸轮分度器在结构上属于一种空间凸轮转 位机构，在各类自动机械中主要实现了 以下功能： ①圆周方向的间歇转位 ②直线方向的间歇输送 ③摆动机械手
7.2.3 滚珠丝杠机构－
1．滚珠丝杠的结构
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.3 滚珠丝杠机构－
2．滚珠丝杠的运动传递 滚珠丝杠机构属于螺旋传动机构，其工作原理与 螺母和螺杆之间的传动原理基本相同。 当丝杠转动而螺母不能转动时，转动丝杠，由于 螺母及负载滑块与导向部件(如直线导轨、直 线轴承)连接在一起，所以螺母的转动自由度 就被限制了，这样螺母及与其连接在一起的负 载滑块只能在导向部件作用下做直线运动。 当改变电动机的转向时，丝杠的转动方向也同时 发生改变，螺母及负载滑块将进行反方向的直 线运动，所以负载滑块能进行往返直线运动。
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
1．凸轮分度机构 凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮 机构由凸轮、从动件和机架组成。凸轮机构具有 以下优点:只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动 件得到任意预定的运动规律，机构简单、紧凑。 凸轮机构是高副机构（凸轮与从动件为点、线 接触），易磨损，只适用于传递动力不大的场合。 常用的凸轮分度机构包括各种弧面凸轮分度机 构、蜗杆凸轮分度机构、平行凸轮分度机构、圆 柱凸轮分度机构等，广泛应用于各种自动控制系 统机构中。
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.1 凸轮分度机构与凸轮分度器－
3、凸轮分度器的性能特点 （1）定位精度高 （2）高刚性 （3）转位时间和停歇时间的可调性好 （4）维护简单 （5）高效率
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第7章 自动生产线机电传动与控制——7.2 典型传动机构
7.2.2 间歇送料机构－
2．槽轮机构－原理
图7-19 槽轮机构工作原理 a）拨杆进入槽内；b）拨杆出槽；c）拨杆空转
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