伺服系统与变频器应用技术3单元(2)
PLC控制技术2 课程标准
《PLC控制技术2》课程标准二级学院（部）：机电工程学院执笔人：王福仁审核人：制订日期： 2019年9月修订日期：酒泉职业技术学院教务处制二〇一九年九月《PLC控制技术2》课程标准一、课程信息表1 课程信息表表2 课程标准开发团队名单二、课程性质和功能定位（一）课程性质PLC控制技术2》是电气自动化及技术专业核心学习领域课程，是集计算机技术、电工技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性课程。
课程任务：通过本课程的学习，能够使学生掌握PLC的构成、指令系统及编程方法，形成控制电路的初步设计、调试、故障处理能力和应用可编程控制器实现控制要求的能力。
（二）课程功能定位表3 课程功能定位分析三、课程目标与内容（一）课程总目标1.知识目标使学生掌握S7 200 SMART PLC的基本特性及编程方法，了解FX2N PLC的基本使用，为学习后续课程和今后的工作准备必要的基础知识。
2.能力目标培养学生掌握PLC的功能指令、模拟量控制、网络通讯等进阶知识，形成控制电路的设计、安装、调试、故障处理能力和应用可编程控制器实现控制要求的能力。
3.素质目标在教学过程中，引导学生热爱工作、积极进取，并达到以下要求：对从事PLC的设计、编程、调试工作，充满热情；有较强的求知欲，乐于、善于使用所学编程知识与逻辑思维解决生产实际问题。
具有克服困难的信心和决心，从战胜困难中体验喜悦；具有实事求是的科学态度。
对中国制造业及智能制造有着崇高理想，具备学习报国的信念。
（二）课程具体目标表4 课程教学目标与内容表5 课程教学安排四、课程考核在实施“能力”为中心的职业教育中，建立新的、系统的、动态的考核体系是实施创新教育的必要保证，考核内容必须符合全面、系统、动态和多样的原则。
（一）课程考核课程考核分为终结性评价和过程性评价两部分，关注学生个体差异，重视学生实践技能考核。
（二）终结性评价终结性评价即期末考试，为综合操作考核,以百分制评分，占总成绩的50%；评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)配套习题及答案
交流伺服与变频技术及应用（第4版）配套习题及答案第1章交流伺服技术概述习题11.什么是交流伺服技术？2.交流伺服技术有什么应用领域？3.交流伺服技术的主要特点是什么？4.交流伺服系统的基本组成是什么？5.解释交流伺服系统中的速度环、位置环和电流环的作用。
答案11.交流伺服技术是一种通过控制交流电机的电源电压和频率来实现精确控制的技术。
2.交流伺服技术广泛应用于工业生产线、机械设备和机器人等领域。
3.交流伺服技术的主要特点包括：高精度、高动态响应、快速稳定性、强鲁棒性和较低的噪声等。
4.交流伺服系统的基本组成包括：交流电机、伺服驱动器和运动控制器。
5.在交流伺服系统中，速度环用于控制电机的转速，位置环用于控制电机的位置，电流环用于控制电机的电流。
速度环通过调节电机的转速来实现速度控制，位置环通过调节电机的位置来实现位置控制，电流环通过调节电机的电流来实现电流控制。
第2章变频器的基本原理习题21.什么是变频器？2.变频器的主要功能是什么？3.变频器的工作原理是什么？4.变频器有哪些应用领域？5.解释变频器中的PWM技术和空间矢量调制技术。
答案21.变频器是一种能够实现交流电机的转速调节和控制的电力电子设备。
2.变频器的主要功能包括：调节交流电机的转速、提高电机的效率、改善电机的运行质量、降低电机的噪声和振动等。
3.变频器通过改变电源电压的频率和幅值来控制交流电机的转速。
它包括一个整流器将输入的交流电转换为直流电，然后经过一个逆变器将直流电转换为可调节的交流电供电给电机。
4.变频器广泛应用于空调系统、输送机械、机床设备和水泵等领域。
5.PWM技术（脉冲宽度调制技术）是一种通过改变脉冲的宽度来控制电机的速度的技术。
空间矢量调制技术是一种通过控制逆变器的开关状态来控制电机的转矩和速度的技术。
第3章交流伺服系统的控制方法习题31.交流伺服系统的主要控制方法有哪些？2.速度环控制的目标是什么？3.位置环控制的目标是什么？4.电流环控制的目标是什么？5.解释正弦角速度调制法和速度同步控制法。
变频及伺服应用技术教案-概述说明以及解释
变频及伺服应用技术教案-范文模板及概述示例1:标题：《探索变频与伺服应用技术的创新教学实践——构建高效能工控技术教案》引言：在当今工业自动化领域，变频及伺服应用技术作为核心技术之一，对于提升设备性能、节能降耗以及实现精确控制等方面发挥着至关重要的作用。
因此，如何将这些先进的技术理念融入到教学实践中，设计并实施一套科学且实用的变频及伺服应用技术教案，培养适应未来智能制造需求的技术人才，是当前职业教育和高等教育亟待解决的问题。
主体部分：一、变频与伺服技术基础理论概述这部分将详细解析变频与伺服技术的基本原理、工作方式及其在工业控制中的核心地位，为后续的应用教学奠定坚实的理论基础。
二、变频与伺服系统结构及功能分析深入探讨变频器和伺服驱动器的硬件组成、软件算法，结合实际案例讲解其在速度控制、位置控制、转矩控制等应用场景中的具体实现。
三、变频与伺服应用技术的教学设计与实施1. 教学内容设计：根据技术发展前沿和企业实际需求，设计涵盖基础知识、故障诊断、系统集成调试等内容的教学模块。
2. 教学方法与手段：采用理论授课、模拟仿真、实物操作相结合的方式，通过实验实训、项目式学习等方式让学生亲身体验变频与伺服技术的实际应用过程。
3. 评价体系构建：建立以能力为导向，知识、技能、素质全面发展的多元评价体系，检验学生对变频与伺服应用技术的掌握程度。
四、变频与伺服技术的发展趋势与人才培养展望结合工业4.0、智能制造等大背景，阐述变频与伺服技术在未来发展趋势，提出针对此类技术人才的培养目标和策略，强调创新思维与实践能力的重要性。
结语：变频与伺服应用技术教案的编制与实施，不仅有助于提高学生的专业技术素养，更能有效对接产业需求，为我国制造业的转型升级输送大批具备先进控制技术的专业人才。
只有不断深化教育教学改革，才能使我们的教育真正走在科技发展的前列，为社会进步提供源源不断的动力。
示例2:标题：探索变频与伺服应用技术的创新教案设计一、引言在现代工业自动化领域中，变频技术和伺服技术作为核心技术之一，发挥着至关重要的作用。
《变频及伺服应用技术》优质教案
《变频及伺服应用技术》优质教案一、教学内容本节课选自《电气自动化技术》教材第十二章《变频及伺服应用技术》，详细内容包括：变频调速原理、变频器的种类及选型、变频器控制电路设计、伺服系统的组成及原理、伺服驱动器的应用和调试。
二、教学目标1. 掌握变频调速的原理及其在实际工程中的应用。
2. 学会分析变频器的种类及选型，能根据实际需求进行合理选择。
3. 能够设计简单的变频器控制电路，并了解伺服系统的组成及原理。
三、教学难点与重点重点：变频调速原理、变频器及伺服驱动器的选型和应用。
难点：变频器控制电路设计、伺服系统的调试。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、板书、实物模型、示波器、万用表。
2. 学具：笔记本、教材、实验箱、变频器、伺服驱动器。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程中应用的变频及伺服系统，引起学生兴趣，引出本节课的主题。
2. 理论讲解：（1）变频调速原理：讲解变频器的工作原理，以及变频调速的优点。
（2）变频器种类及选型：分析不同类型变频器的特点，指导学生如何进行选型。
（3）变频器控制电路设计：讲解设计方法，结合实例进行说明。
（4）伺服系统组成及原理：介绍伺服系统的基本构成，讲解其工作原理。
（5）伺服驱动器应用及调试：分析伺服驱动器的应用场景，讲解调试方法。
3. 实践操作：（1）学生分组进行变频器控制电路的设计与搭建。
（2）学生进行伺服系统的调试，观察并记录实验数据。
4. 例题讲解：结合教材中的例题，进行详细讲解，巩固所学知识。
5. 随堂练习：布置相关的练习题，让学生及时巩固所学知识。
六、板书设计1. 变频调速原理2. 变频器种类及选型3. 变频器控制电路设计4. 伺服系统组成及原理5. 伺服驱动器应用及调试七、作业设计1. 作业题目：（1）简述变频调速原理及其优点。
（2）分析变频器选型的依据，举例说明。
（3）设计一个简单的变频器控制电路。
（4）简述伺服系统的组成及工作原理。
2. 答案：（1）见教材第十二章第一节。
课件教案 教学记录交流伺服与变频技术及应用
一、教案概述教案名称：交流伺服与变频技术及应用课时安排：45分钟教学目标：1. 让学生了解交流伺服电动机和变频调速技术的原理及应用。
2. 培养学生掌握交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
3. 提高学生对交流伺服与变频技术在自动化生产领域的认识。
教学重点：1. 交流伺服电动机的工作原理。
2. 变频调速技术的原理及应用。
3. 交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
教学难点：1. 交流伺服电动机转子位置的检测方法。
2. 变频调速系统中参数的设定与优化。
教学准备：1. 课件教案。
2. 交流伺服电动机和变频器设备。
3. 相关实验器材。
教学过程：1. 导入新课（5分钟）通过展示交流伺服电动机和变频器在实际应用中的图片，激发学生的学习兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解交流伺服电动机的工作原理（10分钟）讲解交流伺服电动机的基本结构、工作原理及转子位置的检测方法，帮助学生理解交流伺服电动机的运行机制。
3. 讲解变频调速技术的原理及应用（10分钟）讲解变频调速技术的原理、特点及应用领域，使学生了解变频调速技术在实际生产中的重要性。
4. 交流伺服与变频技术的系统调试和维护（10分钟）讲解交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法，培养学生具备实际操作能力。
5. 课堂小结（5分钟）二、课堂练习1. 根据所学内容，简述交流伺服电动机的工作原理。
2. 列举变频调速技术的应用领域。
3. 描述交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
三、课后作业1. 深入了解交流伺服电动机转子位置的检测方法，分析其优缺点。
2. 研究变频调速系统中参数的设定与优化方法，提高实际应用能力。
3. 收集交流伺服与变频技术在自动化生产领域的案例，进行课堂分享。
四、教学反思在本节课的教学过程中，教师应关注学生的学习反馈，针对学生的掌握情况，调整教学节奏和难度。
通过课堂练习和课后作业，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
注重理论与实践相结合，激发学生对交流伺服与变频技术的兴趣。
变频器与伺服应用课件第3章 变频器自动控制系统
《变频器应用技术》
实操思路
1.电路图设计 I/O口分配如表3-5所示。 表3-5 三菱PLCI/O口分配
输入 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10
功能 工频运行方式SA2 变频运行方式SA2 工频起动、变频通电SB1 工频、变频断电SB2
变频运行SB3 变频停止SB4
复位SB5 过热保护 声光报警
《变频器应用技术》
《变频器应用技术》
3.2.4 【实操任务3-3】通过FX3U-3A-ADP模块进行变频器的模拟量控制
任务说明 某变频器PLC控制系统采用如图3-13所示的配置进行远程和本地控制，通过转换开关进行切换，其 中本地为电位器模拟量控制，远程为上位机4-20mA电流信号。请设计电气线路并编程。
图3-11 基于PLC与变频器的风机节能改造电气线路图
《变频器应用技术》
2.变频器参数设置 变频器选用E700系列的7.5KW变频器，根据多段速控制的需要
和风机运行的特点，参数设置如下：
（1）Pr.79=2，为外部端子控制； （2）五段速设定，需要注意这些速度的组合如表3-3所示。 表3-3 多段速端子和速度端组合表
输出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
功能 接通电源至变频器KM1 电动机接至变频器KM2 电源直接接至电动机KM3
变频器运行KA1 声音报警HA 灯光报警HL
变频器复位KA2
《变频器应用技术》
图3-16 基于三菱PLC与变频器的工频/变频切换接线图
《变频器应用技术》
2.工作原理 （1）工频运行段 a.将选择开关SA2旋至“工频运行位”，使输入继电器X0动作，为工频运行做 好准备。 b.按启动按钮SB1，输入继电器X2动作，使输出继电器Y2动作并保持，从 而接触器KM3动作，电动机在工频电压下启动并运行。 c.按停止按钮SB2，输入继电器X3动作，使输出继电器Y2复位，而接触器 KM3失电，电动机停止运行。 注意：如果电动机过载，热继电器触点FR闭合，输入继电器Y2、接触器 KM3相继复位，电动机停止运行。 （2）变频通电段 a.首先将选择开关SA2旋至“变频运行”位，使输入Xl动作，为变频运行做好 准备。 b.按下SB1，输入X2动作，使输出Y1动作并保持。一方面使接触器KM2 动 作，电动机接至变频器输出端；另一方面，又使输出Y0动作，从而接触器 KM1 动作，使变频器接通电源. c.按下SB2，输入X3动作，在Y3未动作或己复位的前提下，使输出Y1复 位 ，接触器KM2复位，切断电动机与变频器之间的联系。同时，输出Y0与接触 器 KM1也相继复位，切断变频器的电源。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)配套习题及答案
交流伺服与变频技术及应用（第4版）配套习题及答案习题一：伺服系统基本原理1.请简要介绍伺服系统的基本原理。
答：伺服系统是一种闭环控制系统，通过将反馈信号与期望信号相比较，并根据差异进行调节和控制，以实现准确的位置控制、速度控制和力控制等功能。
伺服系统由电机、传感器、控制器和执行机构组成，其中电机负责转换电能为机械能，传感器负责采集反馈信号，控制器根据期望信号和反馈信号进行控制计算，执行机构负责输出控制信号。
2.什么是PWM调制？它在伺服控制系统中有什么作用？答：PWM调制（Pulse Width Modulation）是一种将模拟信号转换为脉冲信号的技术。
在伺服控制系统中，PWM调制被用于控制电机的速度和位置。
通过改变脉冲信号的占空比，即高电平时间与周期时间的比例，可以控制电机的转速和位置精度。
PWM调制技术具有简单、高效的特点，可以有效地控制电机的输出功率和响应速度。
3.请说明伺服系统的静态误差、动态特性和稳定性分析。
答：伺服系统的静态误差是指系统在达到期望位置后的偏差。
静态误差可以通过改变控制器参数或增加反馈环节来进行补偿。
动态特性是指系统在输入信号发生变化时的响应特性，包括响应时间、超调量和稳定性等方面。
稳定性分析主要是通过判断系统的闭环极点位置来决定系统是否稳定，在控制系统中，极点位置在左半平面表明系统是稳定的。
习题二：交流伺服系统的电机选择与控制1.交流伺服系统选择电机时需要考虑哪些因素？答：选择交流伺服系统的电机时需要考虑以下因素：负载特性、转矩要求、转速要求、输出功率、尺寸和重量、成本以及可靠性等。
负载特性包括负载惯性、负载转矩和负载扭矩等，转矩要求和转速要求决定了电机的选型范围，输出功率需要满足负载要求，尺寸和重量需要适应装置的安装空间，成本和可靠性是选择电机时重要考虑的因素。
2.请简要介绍交流伺服电机常用的控制方法。
答：交流伺服电机常用的控制方法有位置控制、速度控制和力控制。
位置控制是将电机控制到预定位置，通常使用PID控制器来精确控制电机的位置。
变频器和伺服驱动的区别？
变频器和伺服驱动的区别？伺服系统：1、伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的伺服强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制。
通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。
2、电机方面伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。
就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。
当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机！伺服电机与变频电机的不同之处伺服是一个闭环控制系统，而变频器通常工作于开环控制，所以无论从速度还是精度上，变频器都无法和伺服相比。
变频只是伺服的一个部分，伺服是在变频的基础上进行闭环的精确控制从而达到更理想的效果。
变频器系统：变频器只是一个V-F转换，用于控制电机的一个器件。
而伺服是一个闭环的系统。
简单说变频器主要控制电机的转速。
伺服是既可以控制速度，又可以控制位置和移动量，力距，定位，从而达到精确、稳定，不会因变频而产生死机。
伺服不仅能达到以上的功能，而且产生一个闭环的系统，从而避免变频器产生的辐射。
变频器在变频过程中还会产生大量热量，造成温度的提高与声音，而伺服系统是不会产生这样的后果。
所以说伺服系统的达到的效果是变频电机无法比拟的。
《变频及伺服应用技术》教案
《变频及伺服应用技术》教案一、教学内容本节课选自《变频及伺服应用技术》教材第四章，详细内容主要包括：变频器的工作原理、变频器的选型与安装、变频调速系统的设计及应用、伺服驱动系统的工作原理及其控制方法。
二、教学目标1. 让学生掌握变频器的工作原理，能正确选型、安装变频器。
2. 使学生了解变频调速系统的设计及应用，能运用到实际工程中。
3. 让学生掌握伺服驱动系统的工作原理及其控制方法，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：变频器的选型与安装、变频调速系统的设计、伺服驱动系统控制方法。
教学重点：变频器工作原理、伺服驱动系统工作原理、变频调速系统的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、视频、实物模型。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程案例，让学生了解变频及伺服应用技术的现实意义。
2. 基本概念：讲解变频器、伺服驱动系统的工作原理。
3. 实践操作：a. 变频器选型与安装：以实际工程为例，指导学生如何正确选型、安装变频器。
b. 变频调速系统设计：介绍设计方法，结合实例进行分析。
c. 伺服驱动系统控制方法：讲解控制原理，进行实际操作演示。
4. 随堂练习：让学生针对所学内容进行实际操作，巩固知识点。
5. 例题讲解：针对重难点，选取典型例题进行讲解。
六、板书设计1. 变频器工作原理2. 变频器选型与安装3. 变频调速系统设计及应用4. 伺服驱动系统工作原理5. 伺服驱动系统控制方法七、作业设计1. 作业题目：a. 请简述变频器的工作原理。
b. 请说明如何正确选型、安装变频器。
c. 请分析一个实际的变频调速系统设计案例。
d. 请阐述伺服驱动系统的工作原理及控制方法。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：针对本节课的教学效果，进行自我评价，分析优点与不足，不断改进教学方法。
2. 拓展延伸：a. 开展课外实践活动，让学生深入了解变频及伺服应用技术在实际工程中的应用。
b. 邀请相关领域的专家进行讲座，拓展学生视野。
变频器中的伺服控制技术应用详解
变频器中的伺服控制技术应用详解伺服控制技术是在工控系统中被广泛应用的一种自动化控制技术，它使用传感器来监测设备的反馈信号，然后给予机械设备恰当的控制力度，使其能够按照预先设定的程序运动。
伺服控制技术常常和变频器一起被使用，以实现更高效准确的控制。
本文将详细介绍变频器中的伺服控制技术及其应用。
一、伺服控制技术概述伺服控制技术主要应用于工业自动化控制系统中，其主要作用是精确控制运动轨迹和速度。
在伺服控制系统中，电机与传感器紧密结合，通过对传感器信号的采集和计算，实现对电机的精确控制。
伺服控制技术的核心在于控制系统能够根据实际运行过程中的数据来及时调整电机的转速和转向，从而达到更加准确的位置、速度和加速度控制。
二、变频器中的伺服控制技术应用变频器是将电源频率转换为可以控制电机转速的电力设备。
在伺服控制中，变频器作为控制电机转速、实现坐标定位和速度调整的关键部件使用。
通过变频器对电机转速的调节，实现精准的位置控制和速度控制。
变频器中的伺服控制技术应用经常涉及到计数器、编码器和累加器等多种控制元件。
三、伺服控制技术应用场景1. 自动化生产伺服控制技术广泛应用于自动化生产线中，以实现高效的生产和成品质量要求。
通过伺服电机的旋转掌控，实现对物料的精准定位，进而实现更加高效和精确的自动化生产。
2. 机器人控制伺服控制技术在机器人控制系统中也有广泛应用。
机器人的动作精度和可靠性对于伺服电机的控制要求很高，通过伺服控制技术能够精确控制机器人的运动，包括位置、速度、加速度等，满足机器人应用场景下的精确控制需要。
3. 医疗仪器伺服控制技术也被广泛应用于医疗仪器领域，可以实现高精度的医疗仪器控制，包括X射线机、CT机、核磁共振仪等。
这些医疗设备需要高精度的定位和速度控制，伺服控制技术能够满足这些需求，提升医疗诊疗的效率和精确性。
四、结论在当今自动化控制技术领域中，伺服控制技术已经被广泛应用，尤其是在变频器中的伺服控制技术应用更是发挥了极大的作用。
交流伺服与变频技术及应用课程标准
《交流伺服与变频技术》课程标准课程名称:《交流伺服与变频技术》课程编码:10731108课程类型:理实一体化开课部门:机械工程系适用专业及参考学时:专业名称专业方向参考学分参考学时数控设备应用与维护各方向通用464一,前言1. 课程性质交流伺服与变频器在工业自动化领域地应用已经越来越广泛,交流调速代替传统地直流调速已成为工业自动化领域地趋势。
为了使学习内容能紧跟技术发展,以适应职业岗位地需求,特开设本课程。
本课程是《机电一体化》,《数控设备应用与维护专业》,《机电设备维护》等机电类专业地通用专业基础课程,是学生掌握面广量大地通用型交流伺服与变频器基础知识与应用,维修技能地支撑课程。
通过本课程学习,学生应掌握机电一体化设备应用与维修员在交流伺服与变频器应用与维修方面所需地理论知识;使得学生能够根据不同地控制要求,规划问题解决方案;能利用变频器与交流伺服地功能解决工程实际问题;能熟练操作,使用通用型交流伺服与变频器;并初步具备故障地分析与维修能力。
课程开设一学期,64 学时/4 学分。
2. 课程定位《交流伺服与变频技术》课程地教学重点是用于通用机械,纺织机械,包装机械,自动线,工业机器及配套产数控系统地普及型数控机床等机电一体化设备地通用型交流伺服与变频器,课程不包括全功能型数控系统所配套地交流伺服与主轴系统方面地内容。
课程内容涉及电力电子技术,运动控制技术,自动控制技术等,分变频器与交流伺服两个学习领域。
由于变频器与交流伺服地结构,原理,用途相近,出于知识与技能体系地考虑,课程设置时原则上应将两个学习领域合并,以增加系统性,避免学习内容地重复与交叉。
《交流伺服与变频技术》开设前,学生通过《机床电气控制与 PLC》,《电工与工业电子学》等课程地学习获得强电控制,变频调速与伺服,PLC 等数控系统主要组成部分地知识基础与安装调试地基本技能,然后进入本课程地学习。
本课程学习获得地知识与技能是后续地《数控系统连接与调试》,《数控机床故障诊断与维修》等课程学习过程地数控系统连接与调试,数控机床故障诊断与排除准备了知识与技能基础。
《机电一体化系统设计》复习题
《机电一体化系统设计》复习题一、名词解释1、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，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
伺服系统与变频器应用技术7单元(2)
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7.3.1 变频器PID控制系统的构成
PID闭环控制是指将被控量的检测信号(即由传感器测得的实际值)反 馈到变频器，并与被控量的目标信号相比较，以判断是否已经达到预定 的控制目标。 (1) 给定输入法 变频器在使用PID功能时，将传感器测得的反馈信号直 接接到给定信号端，其目标信号由键盘给定。 (2) 独立输入法 变频器专门配置了独立的反馈信号输入端，有的变频 器还为传感器配置了电源，其目标值可以由键盘给定，也可以由指定输 入端输入。
(2)设置电动机参数，见表3 。电动机参数设置完成后，设 P0010 = 0 ,变频器当前处于准 备状态，可正常运行。
7.3.3 三相异步电机恒速调试
(3)控制参数，见表4。
7.3.3 三相异步电机恒速调试
(4)设置目标参数，见表5。 当P2232 = 0允许反向时，可以用面板BOP键盘上的(▲甲)键设定
入端AIN2接人反馈信号
(0~20mA)，数字量输入端
DIN1接人的带锁按钮SB1控制
变频器的启/停，给定目标值
由BOP面板(
)键设定。
7.3.3 三相异步电机恒速调试
(1)参数复位。恢复变频器工 厂默认值，设定P0010 = 30和 P0970 =1，按下P键，开始复位 ，复位过程大约为3s，这样就保 证了变频器的参数恢复到工厂默 认值。
微分作用D(P2274)的引入使之能够根据偏差变化的趋势做出反应,加 快了对偏差变化的反应速度,能够有效地减小超调,缩小最大动态偏差,但 同时又使系统容易受到高频干扰的影响。通常情况下，并不投入微分项 ，即P2274=0。
《变频及伺服应用技术》教案
《变频及伺服应用技术》教案教案：《变频及伺服应用技术》一、教学内容本节课的教学内容选自《自动化设备与应用》教材的第四章，主要涉及变频器和伺服系统的原理及应用。
具体内容包括：1. 变频器的基本原理、结构及功能；2. 伺服系统的基本原理、结构及功能；3. 变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例。
二、教学目标1. 了解变频器和伺服系统的基本原理、结构及功能；2. 掌握变频器和伺服系统在自动化设备中的应用方法；3. 能够分析实际工程中变频器和伺服系统的问题，并提出解决方案。
三、教学难点与重点1. 变频器和伺服系统的原理及功能；2. 变频器和伺服系统在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. PPT课件；2. 变频器和伺服系统的实物模型或图片；3. 相关实例视频资料。
五、教学过程1. 引入：通过播放一个自动化生产线的实例视频，让学生了解变频器和伺服系统在实际工程中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：详细讲解变频器的基本原理、结构及功能，并通过实物模型或图片进行展示，让学生更直观地理解。
3. 互动：提问学生关于变频器的工作原理和功能，引导学生进行思考和讨论，巩固所学知识。
4. 讲解：详细讲解伺服系统的基本原理、结构及功能，并通过实物模型或图片进行展示，让学生更直观地理解。
5. 互动：提问学生关于伺服系统的工作原理和功能，引导学生进行思考和讨论，巩固所学知识。
6. 应用：介绍变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例，让学生了解实际工程中的应用方法。
7. 练习：给出一个实际工程案例，让学生分析并运用所学知识解决问题。
六、板书设计1. 变频器的基本原理、结构及功能；2. 伺服系统的基本原理、结构及功能；3. 变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例。
七、作业设计1. 请简述变频器的工作原理和功能。
答案：变频器是一种用于调节交流电机转速的装置，通过改变供电频率来改变电机的转速。
变频器的主要功能有：调节电机转速、实现电机软启动、提高电机运行效率、降低电机噪音等。
变频与伺服应用技术课程总结报告2000字
变频与伺服应用技术课程总结报告2000字变频与伺服应用技术课程总结报告一、引言变频与伺服应用技术是现代工业控制领域中的重要分支，通过控制电机的转速和动力输出，实现对机械设备的精确控制。
本报告旨在总结变频与伺服应用技术课程的学习成果以及对未来实际应用的展望。
二、课程内容回顾1. 变频技术变频技术通过改变电源频率，实现对电机转速的精确控制。
课程中我们学习了变频器的工作原理、调试方法以及在不同应用场景下的参数设置。
通过实际操作与案例分析，我们掌握了变频技术在工业自动化控制中的重要性和应用方法。
2. 伺服技术伺服技术是一种高精度的控制技术，通过对伺服电机的位置、速度和力矩进行控制，实现对机械设备的精确定位和运动控制。
课程中我们学习了伺服系统的组成结构、控制原理以及参数调试方法。
通过实验实践和案例分析，我们深入理解了伺服技术在自动化生产中的重要作用。
3. 应用案例课程中还介绍了一些典型的变频与伺服应用案例，如风电场的风能发电系统、机床的数控系统等。
通过分析这些案例，我们领略了变频与伺服技术在实际工程中的广泛应用，并对未来的发展方向有了更清晰的认识。
三、学习成果总结通过本课程的学习，我们取得了以下几方面的学习成果：1. 理论知识的掌握我们学习了变频与伺服技术的基本原理、工作方式和应用方法，对这两种技术有了深入的理解。
掌握了变频器的参数调试方法、伺服系统的参数设置和控制策略，可以进行相应的工程设计和实施。
2. 实践能力的提升通过实验实践和案例分析，我们熟悉了变频与伺服技术在实际工程中的应用环境和操作方法。
掌握了变频器的调试与故障排除技巧，能够高效地进行设备调试和维护工作。
3. 团队合作与沟通能力的培养课程中我们进行了小组实验和案例讨论，培养了团队合作和沟通协作的能力。
通过与同学们的合作，我们学会了团队合作中的分工、协作和沟通技巧，为将来的工作打下了基础。
四、未来展望变频与伺服技术作为工业控制领域中的重要技术，将在未来发展中发挥更重要的作用。
(2024年)变频、伺服、步进应用实践教程PPT课件三菱MR
01
02
03
系统维护
定期对系统进行维护，包 括硬件检查、软件更新、 数据备份等。
2024/3/26
故障诊断与处理
当系统出现故障时，及时 进行故障诊断和处理，确 保系统能够恢复正常运行。
系统优化
根据实际运行情况和用户 需求，对系统进行优化和 改进，提高系统性能和用 户体验。
32
谢谢您的聆听
THANKS
响应快
无刷，惯性小，启动、停止迅速。
2024/3/26
调速范围宽
可在较宽范围内平滑调速。
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步进电机类型与选型
2024/3/26
永磁式步进电机
结构简单、可靠性高、步距角小，但 动态性能相对较差。
反应式步进电机
步距角大、动态性能好，但噪音和振 动较大。
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步进电机类型与选型
• 混合式步进电机：综合了永磁式和反应式的优点，具有步 距角小、动态性能好、噪音低等优点。
伺服系统定义
工作原理
伺服系统是一种能够精确跟随或复现 某个过程的反馈控制系统，通常由控 制器、功率驱动装置、电动机、减速 机构和检测装置等组成。
伺服系统通过接收来自控制器的指令 信号，经过功率放大后驱动电动机旋 转，同时通过检测装置实时反馈电动 机的位置、速度和加速度等信息，构 成闭环控制，实现高精度、快速响应 和稳定可靠的控制效果。
等场合有着广泛应用。
控制方式
通过三菱MR系列PLC的脉冲输 出功能控制步进电机的转动，实 现精确定位和运动控制。同时， 可以通过PLC程序实现复杂的逻
辑控制和数据处理功能。
应用案例
例如，在自动化生产线上，步进 电机可用于驱动传送带、定位工 件等；在分拣系统中，步进电机 可用于驱动分拣装置进行快速准
详解伺服驱动器和变频器的区别
伺服驱动器伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。
尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。
当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。
该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用［1］。
在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。
为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。
M/T 测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1）测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速；2）用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。
因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。
工作原理目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。
经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。
《变频及伺服应用技术》教案
《变频及伺服应用技术》教案教案：《变频及伺服应用技术》一、教学内容：本节课的教学内容主要包括变频器和伺服系统的应用技术。
教材的章节涉及第4章“变频器应用技术”和第5章“伺服系统应用技术”。
第4章详细介绍了变频器的原理、结构、功能及在不同行业中的应用实例。
第5章则对伺服系统的组成、工作原理、调速特性等进行了深入的讲解，并通过实际案例展示了伺服系统在工业自动化中的应用。
二、教学目标：1. 让学生了解变频器和伺服系统的原理及功能，掌握其应用技术。
2. 培养学生分析问题和解决问题的能力，能根据实际需求选择合适的变频器和伺服系统。
3. 提高学生对工业自动化技术的认识，培养其对自动化领域的兴趣。
三、教学难点与重点：重点：变频器和伺服系统的原理、功能及应用技术。
难点：变频器和伺服系统在不同行业中的实际应用案例分析。
四、教具与学具准备：1. 教具：多媒体教学设备、变频器和伺服系统的实物或模型、实验设备。
2. 学具：教材、实验指导书、笔记纸、笔。
五、教学过程：1. 实践情景引入：以一个工厂生产线上的自动化设备为例，介绍变频器和伺服系统在实际中的应用。
2. 知识讲解：a) 讲解变频器的原理、结构、功能及调节方式。
b) 讲解伺服系统的组成、工作原理、调速特性。
3. 例题讲解：分析典型行业中变频器和伺服系统的应用案例，如电梯、机床、塑料机械等。
4. 随堂练习：让学生结合实例，分析变频器和伺服系统的工作原理及应用技术。
5. 实验操作：安排课后实验，让学生亲自操作变频器和伺服系统，加深对知识的理解。
六、板书设计：板书内容主要包括变频器和伺服系统的原理图、结构框图、功能表格等，以及实际应用案例的简要介绍。
七、作业设计：1. 作业题目：a) 描述变频器和伺服系统的工作原理。
b) 根据实际需求，选择合适的变频器和伺服系统。
c) 分析电梯、机床、塑料机械等行业中变频器和伺服系统的应用案例。
2. 答案：a) 变频器工作原理：……b) 伺服系统工作原理：……c) 电梯行业应用案例：……八、课后反思及拓展延伸：1. 反思：本节课的教学效果如何，学生是否掌握了变频器和伺服系统的应用技术。
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•变转差调速系统主要由定子调压、转子变阻、滑差调节、串级调速等装置 组成，因此变转差调速又可分为定子调压调速、转子变阻调速和串级调速 等方式。由于组成装置均为大功率部件，其体积大、效率低、成本高，且 调速范围、调速精度、经济性等指标均较低。
变频调速
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•对交流电机控制系统来说，无论速度控制还是位置或转矩控制，都需要调 节电机转速，因此，变频是所有交流电机控制系统的基础，而电力电子器 件、晶体管脉宽调制（PWM）技术、矢量控制理论则是实现变频调速的关 键技术。
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
2．转子串电阻调速技术 转子串电阻调速是改变转子的电阻大小进而调节交流电动机的转速。这种调速方
法虽然简单方便，却存在着以下缺点： （1）串联电阻通过的电流较大，难以采用滑线方式，更无法以电气控制 的方式进行控制，因此调速只能是有级的。 （2）串联较大附加电阻后，电动机的机械特性变得很软。低速运转时， 只要负载稍有变化，转速的波动就很大。 （3）电动机在低速运转时，效率甚低，电能损耗很大。
将图3-18a所示的正弦波分成N等份，即把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成 。这些脉冲宽度相等，为π/N，但幅值不等，其幅值是按正弦规律变化的曲线。把每一等 份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉 冲的中点与正弦脉冲的中点重合，且使各矩形脉冲面积与相应各正弦部分面积相等，就得 到如图3-18a所示的脉冲序列。
普通晶闸管构成的方波形逆变器 全控型高频率开关组成的PWM逆变器 正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器等
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3.4 正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器
为了更好地控制异步电动机的速度，不但要求变频器的输出频率和电压大小可调，而 且要求输出波形尽可能接近正弦波。 3.4.1 工作原理
在采样控制理论中有一个重要结论，冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲 加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。该结论是PWM控制的重要理论基础。
该技术主要应用于短时或重复短 时调速的设备上。
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图3-15晶闸管调压调速原理图
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术 1．晶闸管调压调速技术
闭环调压调速系统可得到 比较硬的机械特性，如图316所示。Page 7图3-16 速度-转矩特性
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
图4-17为晶闸管串级调速系统主回 路的接线图，在被调速电动机M的转子绕 组回路上接入一个受三相桥式晶闸管网 络控制的直流-交流逆变电路，使电动机 根据需要将运转中的一部分能量回馈到 供电电网中去，同时达到调速的目的。
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图3-17 晶闸管串级调速系统主回路
D-电动机的负载
T-三相隔离变压器
3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
4．变频调速技术 交流电的交变频率是决定交流电动机工作转速的基本参数。因此，直接改变和控
制供电频率应当是控制交流伺服电动机的最有效方法，它直接调节交流电动机的同步 转速，控制的切入点最直接而明确，变频调速的调速范围宽，平滑性好，具有优良的 动、静态特性，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。对交流电动机进行变频调 速，需要一套变频电源，相关技术有：
机电设备伺服与变频应用技术
3单元 交流伺服控制系统 • 3.1交流伺服电动机 • 3.2交流伺服系统 • 3.3交流电动机的速度控制 • 3.4正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.1交流传动与交流伺服
交流电机控制系统是以交流电动机为执行元件的位置、速度或转矩控制系统的总称。 交流传动系统，只进行转速控制的系统。通常用于机械、矿山、冶金、纺织、化工、 交通等行业，其使用最为普遍。交流传动系统一般以感应电机为对象，变频器是当前最为 常用的控制装置。 交流伺服系统，能实现位置控制的系统。主要用于数控机床、机器人、航天航空等需 要大范围调速与高精度位置控制的场合，其控制装置为交流伺服驱动器，驱动电机为专门 生产的交流伺服电机。
1．晶闸管调压调速技 晶闸管调压调速在低速时感应电动机的转差功率损耗大，运行效率低，调
速性能差；采用相位控制方式时，电动机电流中存在着较大的高次谐波，电动 机将产生附加谐波损耗，电磁转矩也会因谐波的存在而发生脉动，对它的输出 转矩有较大的影响。
因此，晶闸管电压调速往往只能用在有限的场合。
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3.3交流电动机的速度控制
1．晶闸管调压调速技术 3.3.3交流 2．转子串电阻调速技术 调速技术 3．晶闸管串级调速技术
4．变频调速技术
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
1．晶闸管调压调速技术 晶闸管调压调速控制系统结构如
图3-15所示。通过晶闸管调压电路改 变感应电动机的定子电压，从而改变 磁场的强弱，转子产生的感应电动势 也会发生相应变化，因而转子的短路 电流也发生了相应改变，转子所受到 的电磁转矩也会变化。
因此，转子串电阻调速方式的工作总效率往往要低于50%，而且转速愈低，效率 更差。对于大、中容量的线绕式异步电动机，若要求长期在低速下运转，则不宜采用 这种低效率的能耗调速方法。
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.3交流调速技术
3．晶闸管串级调速技术 所谓串级调速就是在电动机转子回
路中串联接入与转子电势同频率的附加 电势，通过改变该电势的幅值大小和相 位来实现调速。
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.1交流传动与交流伺服
调速是交流传动与交流伺服系统的共同要求。根据前面交流伺服电动机工作原理分析， 电动机的实际转速为。
（3-8） 由式（4-8）可知，改变三个参数中的任意一个，均可改变电动机的 转速，因此，交流电机的常用的调速方法有变极（p）调速、变转差（s） 调速和变频（f）调速。
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3.3交流电动机的速度控制
3.3.2交流电动机速度调节
变极调速
•变极调速通过转换感应电机的定子绕组的接线方式(Y-YY、△-YY)，变换 了电动机的磁极数，改变的是电动机的同步转速，它只能进行有限级（一
般为2级）变速，故只能用于简单变速或辅助变速，且需要使用专门的变 极电动机。
变转差调速