自动化科技创新设计-3
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自动化创新设计
可供选择的控制方式
开环控制：控制核心接收传感器的信号，对信号进 行分析处理，然后发出控制指令，对执行器(电机、电 磁阀等等）进行控制，而控制的结果是否达到预期目标 无法做出分析，控制的结果对控制过程没有影响，系统 受到干扰后，被控变量偏离设定值，无法消除偏差。这 种控制方式具有结构简单、成本低、控制精度低等特点。
4
自动化创新设计
设计举例1：电机温控调速系统设计
温度检测
比较环节
控制系统
温度给定
电机
负载
闭环 控制
温度检测
控制系统
电机
负载
开环 控制
图3.1
原理方案设计举例
5
自动化创新设计
②器件和控制系统的选型 列出可供选择的器件及其控制系统组合，根据确定 的工作原理方案、工作环境及条件、市场需求、性价比、 制造工艺条件等因素，选择合适的机构类型，还要充分 考虑所选系统类型的复杂程度、材料性能对产品的性能 的影响。 设计举例1：电机温控调速系统设计
KT
KM3
KM2 3 13 7 3 X X 3
KA
KM4
KM5
PE
X 3 2 14 X 2 X X 2
7 11 4 16 X 5 X X 9 X 4 X X 5 X X 11 X 4 5 X X
C650卧式车床电气原理图
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
TA KT A
FU12 110V SB1
FU1～FU3
36V SB2
FR1 SB3 SB4 KM3 KA KM1 KA
n n
FR2
SQ
KM1 7
KM2 14
KA
SB5 SB6
KM2 KA
KM4 HL KM2 KS-2 KS-1 KM1
KM3 9 FR1
M1
R
KS
FR2
M2 M3
KM1 2 7 13 2 X X 2
20
自动化创新设计
凹齿
Baidu Nhomakorabea
转轮
输出信号
磁电式 传感器
21
自动化创新设计
可供选择的控制核心 控制核心的作用是根据温度的变化，经过计算处理 得出电机的最佳转速，然后发出控制指令改变电机的转 速，达到节能增效的目的。可供选择的常用控制核心有 以下几种。 控制核心1：PLC+变频器，该系统具有抗干扰能力 强、可靠性高、编程维护容易、能适用于恶劣的工作环 境、成本高等特点。 控制核心2：单片机+专用调速驱动集成电路，该系 统具有成本低、体积小、抗干扰能力弱、适用于小型化 设备等特点。 控制核心3：集成运算放大器+调速驱动电路，该系 统具有结构简单、无需编程、功能较单一等特点。
2
自动化创新设计
本章主要内容
§3.1
§3.2
方案设计简述
系统设计方法
§3.3
设计平台
3
自动化创新设计
第一节
一、方案设计
方案设计简述
1、方案设计的主要内容 主要是原理方案的设计和系统的选型，这是整个 设计的重要环节，这从质的方面决定了产品的水平。 ①原理方案设计 先从产品的功能分析入手，根据目标要求，确定 产品的工作原理，然后进行构思和设想，决定实现功 能的器件，同时协调各器件之间的相互关系，最终确 定整个系统的组成。
热端
冷端
8
自动化创新设计
热敏电阻器的工作原理：温度特性（RT—T）
RT/Ω 106
1-负温度系数 （NTC） 2-临界温度系数 （CRT）
3-正温度系数 （PTC）
105
104 103 102 1
2
3
101
100
0
40
60 120 160 温度T/º C
T/℃
9
自动化创新设计
可供选择的速度检测装臵 速度检测装臵的作用是把速度的变化转换成电压或 电流的变化。可供选择的常用装臵有以下3种。 装臵1：霍尔式传感器，采用非接触式测量方式。 它把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。 具有灵敏度高、测量精度高、易受磁场干扰等特点。 装臵2：光电式传感器，采用非接触式测量方式。 它把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。 具有灵敏度高、测量精度高、易受强光干扰等特点。 装臵3：磁电式传感器，采用非接触式测量方式。 把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。具 有灵敏度高、测量精度高、易受磁场干扰等特点。
可供选择的电机类型 直流永磁式电机、直流励磁式电机、交流单相电容 电机、交流罩极式电机、三相交流异步笼型电机、三相 交流同步电机等。根据负载情况、供电系统条件、工作 环境、系统性价比、成本等多种因素进行合理选择。
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自动化创新设计
可供选择的温度检测装臵 温度检测装臵的作用是把温度的变化转换成电压或 电流的变化。可供选择的常用装臵有以下几种。 装臵1：热电偶，把温度的变化转换成感应电压。 具有测量精度高、体积小等优点，但也需加放大电路来 放大微弱的感应电压，同时制造热电偶的材料贵重，增 加了系统的成本。 装臵2：热敏电阻，把温度的变化转换成电阻阻值 的变化。再用放大转换电路把电阻变化转换成电压变化。 具有材料加工容易、性能好、价格低廉等特点。 装臵3：集成温度传感器，将温度检测元件、驱动 电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单 片IC上，具有体积小、使用方便、只能用于低温检测等 特点。有模拟输出、逻辑输出和数字输出等几种。
发光二极管 输出信号
2
3
1
(a) 透射式
遮光盘
16
自动化创新设计
光电式传感器的工作原理 在待测转速的轴上固定一个涂上黑白相间条纹的圆 盘，它们具有不同的反射率。当转轴转动时，反光与不 反光交替出现，光电敏感器件间断地接收光的反射信号， 转换为脉冲信号。
2 3
1
(b) 反射式
17
自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理
7
自动化创新设计
热电偶的工作原理： 两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路， 若导体A和B的连接处温度不同（设 T ＞ T0 ），则在此 闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势 存在，这种现象叫做热电效应。回路中所产生的电动 势，叫热电势。热电势thermo-electric force由两部 分组成，即温差电势和接触电势。
霍尔式传感器的工作原理 霍尔电压经放大整形后，输出与转速相对应的矩形 脉冲信号。
15
自动化创新设计
光电式传感器的工作原理 在待测转速轴上固定一带凹孔的圆盘，在盘的一边 由白炽灯或发光二极管产生恒定光，透过盘上小孔到达 光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的脉冲信 号，经过电路放大整形后，输出矩形脉冲信号，信号频 光敏二极管 率由转速决定。
自动化科技创新设计
自动化创新设计
第三章
产品方案设计
前 言
机电设备、电子设备、电气设备等产品，一般要 经过市场调研、产品规划、方案论证；进而进行方案 设计、技术设计、施工设计等多个阶段。 方案设计最集中体现创新思想，其过程是先对该 产品应具有的功能进行创造性的设计构思，然后提出 原理方案，最后对产品的动力系统、传动系统、执行 系统和测控系统做方案设计，并以结构图、动作原理 图、电路工作原理图等形式表示出来。
11
自动化创新设计
霍尔式传感器的工作原理 常见的有遮断式和变磁通式两种。
12
自动化创新设计
遮断式的工作原理 当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶 片遮断，霍尔元件无电压信号输出；当缺口进入磁铁与 霍尔元件之间时，霍尔元件有电压信号输出。
13
自动化创新设计
变磁通式的工作原理
14
自动化创新设计
23
自动化创新设计
可供选择的控制方式
闭环控制：实质上就是反馈控制。控制器接收传感 器检测的输入信号和表示控制结果的反馈信号，经过比 较运算后，决定增减输出控制量的大小。控制器与被控 对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用， 即系统的输出量对控制量有直接影响。这种控制方式具 有控制精度高、结构复杂、成本高等特点。
速度继电 器
基于单片机的C650控制系统组成（参考）
29
自动化创新设计
3、方案设计的创新
设计的本质是求新、求异、选优。要充分发挥设计 者的创造力，不受传统设计思想和常规思维惯例的约束， 掌握创新设计原理和创新设计技法，多方面、多角度、 多层次地寻求解决问题的途径。不断进行多解比较和多 解评优，真正在多解中发现新产品，创造新产品。 在创新设计中，在保证控制要求的前提下，力求产 品或系统简单可靠、生产成本低、制造加工难度小。这 样才能便于产品或系统的普及推广。才能在残酷的市场 竞争中获得成功。
27
自动化创新设计
控制按钮
接触器 主电机 制动 PLC 接触器
主电机
过载保护
冷却泵 电机 快移电 机
速度继电 器
接触器
基于PLC的C650控制系统组成（参考）
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自动化创新设计
控制按钮
驱动 电路 主电机 制动 单片机 驱动 电路 驱动 电路
双向 晶闸管
主电机
过载保护
双向 晶闸管 双向 晶闸管
冷却泵 电机 快移电 机
18
自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理
19
自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理 转轮凸齿由高磁导率材料制成。当转轮转动时，凸 齿就会频繁地靠近、远离传感器的感应线圈，线圈中的 磁感应强度和磁通会发生变化，根据电磁感应原理(楞 次定律)，线圈会产生近似按正弦函数规律变化的感应 电压。感应电压的频率与转轮旋转的速度成正比。
26
自动化创新设计
电源开关 主电动机 冷却泵电动机 快移电动机 短路保护、变压 照明灯控制 点动 正转 主电动机控制 正、反向制动 反转 冷却泵电 快移电 动机控制 机控制
L1 L2 L3
QF1
FU10～FU11 TC FU4～FU6 FU7 ～ FU9 FU13 KM4 15 KM5 17 SA
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自动化创新设计
③方案设计的评价 针对工作原理方案设计与构件选型、组合对产品的 功能性、可靠性、经济性等指标的影响，做出客观的评 价及确定评价方法。 2、方案设计的基本要求 要分清主次、抓住重点，符合科学的基本规律和发 展观。 ①注重用新工作原理代替旧的工作原理。 ②注重引入新技术、新工艺、新材料。 ③注重各环节之间的联系。提高产品的精确、可靠性。 ④注重硬件与软件的有效结合。 ⑤注重产品的综合效率和整体优化。
25
自动化创新设计
设计举例2：C650车床控制系统的改造设计 基于PLC的控制系统设计 方案 基于单片机的控制系统设计
改造目的： 由软件编程替代了大部分硬件电路的功能。减少了 机床控制线路的复杂程度，因而减少了电路故障发生概 率，提高了工作可靠性。增加控制系统故障自诊断报警 功能，降低了故障维修难度，缩短故障维修时间，提高 了生产效率。实现加工过程数字化控制，减轻劳动强度， 提高零件加工精度，降低产品次品率。
第四步：仿真调试程序。
第五步：连接线路，进行测试。
31
L1 L2 L3
QF
FU1
FU2
自动化创新设计
KM3 KM1
KM2
KM4
KM5
KM7
KM6 TC FR KM3 DC R
U2
V2
W2
U3
V3
W3
M
1.5KW 1410r/min
M
1.5KW 1410r/min
YA 快速进给
M
0.125KW 2790人/min
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自动化创新设计
33
自动化创新设计
34
自动化创新设计
35
自动化创新设计
36
自动化创新设计
复位到预 备状态 Z轴下行到加 工区 铣头按工进速 度加工
启动加工
主轴旋转
Z轴加工完后 快速提升
X、Y移 动到第一 加工工位
否 加工完了？ 是
X、Y移动 到下一个加 工工位
冷却开关
冷却关，主轴停加 工完了声光指示
37
自动化创新设计
38
自动化创新设计
39
自动化创新设计
第二节 系统设计方法
任何一个产品，一般要经过市场调研、产品规划、 方案论证，进而进行方案设计、技术设计、施工设计等 多个阶段。 方案设计前，首先要对产品进行可行性分析，根据 合理要求、经济性要求、先进性要求等指标，拟定出产 品的功能目标，同时设定具体的性能参数和技术指标， 作为设计的依据。根据产品的功能目标和限定条件，依 据创新原理，采用创新设计方法，通过创新思维和方案 探求，优化筛选出满足条件的最佳方案。以确定产品的 主体结构、加工工艺、性价比和功能，实现产品的设计 水平和竞争能力。
30
自动化创新设计
产品举例：基于PLC的X62W万能铣床改造设计 第一步：主电机的刹车制动由原来的反接制动，改 为能耗制动。去掉了控制主电机的倒顺开关SA5。提 高自动化控制程度，减少主电路的复杂程度。 第二步：保证设备控制功能不变的前提下，改造控 制电路。 第三步：根据控制流程图，编写梯形图程序。
10
自动化创新设计
霍尔式传感器的工作原理
当电流I通过放在磁场中 由半导体材料制成的霍尔元 件，且电流方向与磁场方向 垂直时，电荷在电磁力作用 下向一侧偏移，在垂直于电 流与磁场的霍尔元件的横向 侧面上即产生一个与电流和 磁场强度成正比的电压，称 为霍尔电压UH。当磁场或电 流消失时，电压也随之消失。
自动化创新设计
可供选择的控制方式
开环控制：控制核心接收传感器的信号，对信号进 行分析处理，然后发出控制指令，对执行器(电机、电 磁阀等等）进行控制，而控制的结果是否达到预期目标 无法做出分析，控制的结果对控制过程没有影响，系统 受到干扰后，被控变量偏离设定值，无法消除偏差。这 种控制方式具有结构简单、成本低、控制精度低等特点。
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自动化创新设计
设计举例1：电机温控调速系统设计
温度检测
比较环节
控制系统
温度给定
电机
负载
闭环 控制
温度检测
控制系统
电机
负载
开环 控制
图3.1
原理方案设计举例
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自动化创新设计
②器件和控制系统的选型 列出可供选择的器件及其控制系统组合，根据确定 的工作原理方案、工作环境及条件、市场需求、性价比、 制造工艺条件等因素，选择合适的机构类型，还要充分 考虑所选系统类型的复杂程度、材料性能对产品的性能 的影响。 设计举例1：电机温控调速系统设计
KT
KM3
KM2 3 13 7 3 X X 3
KA
KM4
KM5
PE
X 3 2 14 X 2 X X 2
7 11 4 16 X 5 X X 9 X 4 X X 5 X X 11 X 4 5 X X
C650卧式车床电气原理图
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TA KT A
FU12 110V SB1
FU1～FU3
36V SB2
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KA
SB5 SB6
KM2 KA
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KM3 9 FR1
M1
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KS
FR2
M2 M3
KM1 2 7 13 2 X X 2
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自动化创新设计
凹齿
Baidu Nhomakorabea
转轮
输出信号
磁电式 传感器
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自动化创新设计
可供选择的控制核心 控制核心的作用是根据温度的变化，经过计算处理 得出电机的最佳转速，然后发出控制指令改变电机的转 速，达到节能增效的目的。可供选择的常用控制核心有 以下几种。 控制核心1：PLC+变频器，该系统具有抗干扰能力 强、可靠性高、编程维护容易、能适用于恶劣的工作环 境、成本高等特点。 控制核心2：单片机+专用调速驱动集成电路，该系 统具有成本低、体积小、抗干扰能力弱、适用于小型化 设备等特点。 控制核心3：集成运算放大器+调速驱动电路，该系 统具有结构简单、无需编程、功能较单一等特点。
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自动化创新设计
本章主要内容
§3.1
§3.2
方案设计简述
系统设计方法
§3.3
设计平台
3
自动化创新设计
第一节
一、方案设计
方案设计简述
1、方案设计的主要内容 主要是原理方案的设计和系统的选型，这是整个 设计的重要环节，这从质的方面决定了产品的水平。 ①原理方案设计 先从产品的功能分析入手，根据目标要求，确定 产品的工作原理，然后进行构思和设想，决定实现功 能的器件，同时协调各器件之间的相互关系，最终确 定整个系统的组成。
热端
冷端
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自动化创新设计
热敏电阻器的工作原理：温度特性（RT—T）
RT/Ω 106
1-负温度系数 （NTC） 2-临界温度系数 （CRT）
3-正温度系数 （PTC）
105
104 103 102 1
2
3
101
100
0
40
60 120 160 温度T/º C
T/℃
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自动化创新设计
可供选择的速度检测装臵 速度检测装臵的作用是把速度的变化转换成电压或 电流的变化。可供选择的常用装臵有以下3种。 装臵1：霍尔式传感器，采用非接触式测量方式。 它把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。 具有灵敏度高、测量精度高、易受磁场干扰等特点。 装臵2：光电式传感器，采用非接触式测量方式。 它把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。 具有灵敏度高、测量精度高、易受强光干扰等特点。 装臵3：磁电式传感器，采用非接触式测量方式。 把转速的变化转换成在单位时间内的脉冲数的变化。具 有灵敏度高、测量精度高、易受磁场干扰等特点。
可供选择的电机类型 直流永磁式电机、直流励磁式电机、交流单相电容 电机、交流罩极式电机、三相交流异步笼型电机、三相 交流同步电机等。根据负载情况、供电系统条件、工作 环境、系统性价比、成本等多种因素进行合理选择。
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自动化创新设计
可供选择的温度检测装臵 温度检测装臵的作用是把温度的变化转换成电压或 电流的变化。可供选择的常用装臵有以下几种。 装臵1：热电偶，把温度的变化转换成感应电压。 具有测量精度高、体积小等优点，但也需加放大电路来 放大微弱的感应电压，同时制造热电偶的材料贵重，增 加了系统的成本。 装臵2：热敏电阻，把温度的变化转换成电阻阻值 的变化。再用放大转换电路把电阻变化转换成电压变化。 具有材料加工容易、性能好、价格低廉等特点。 装臵3：集成温度传感器，将温度检测元件、驱动 电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单 片IC上，具有体积小、使用方便、只能用于低温检测等 特点。有模拟输出、逻辑输出和数字输出等几种。
发光二极管 输出信号
2
3
1
(a) 透射式
遮光盘
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自动化创新设计
光电式传感器的工作原理 在待测转速的轴上固定一个涂上黑白相间条纹的圆 盘，它们具有不同的反射率。当转轴转动时，反光与不 反光交替出现，光电敏感器件间断地接收光的反射信号， 转换为脉冲信号。
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(b) 反射式
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自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理
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自动化创新设计
热电偶的工作原理： 两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路， 若导体A和B的连接处温度不同（设 T ＞ T0 ），则在此 闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势 存在，这种现象叫做热电效应。回路中所产生的电动 势，叫热电势。热电势thermo-electric force由两部 分组成，即温差电势和接触电势。
霍尔式传感器的工作原理 霍尔电压经放大整形后，输出与转速相对应的矩形 脉冲信号。
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自动化创新设计
光电式传感器的工作原理 在待测转速轴上固定一带凹孔的圆盘，在盘的一边 由白炽灯或发光二极管产生恒定光，透过盘上小孔到达 光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的脉冲信 号，经过电路放大整形后，输出矩形脉冲信号，信号频 光敏二极管 率由转速决定。
自动化科技创新设计
自动化创新设计
第三章
产品方案设计
前 言
机电设备、电子设备、电气设备等产品，一般要 经过市场调研、产品规划、方案论证；进而进行方案 设计、技术设计、施工设计等多个阶段。 方案设计最集中体现创新思想，其过程是先对该 产品应具有的功能进行创造性的设计构思，然后提出 原理方案，最后对产品的动力系统、传动系统、执行 系统和测控系统做方案设计，并以结构图、动作原理 图、电路工作原理图等形式表示出来。
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自动化创新设计
霍尔式传感器的工作原理 常见的有遮断式和变磁通式两种。
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自动化创新设计
遮断式的工作原理 当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶 片遮断，霍尔元件无电压信号输出；当缺口进入磁铁与 霍尔元件之间时，霍尔元件有电压信号输出。
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自动化创新设计
变磁通式的工作原理
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自动化创新设计
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自动化创新设计
可供选择的控制方式
闭环控制：实质上就是反馈控制。控制器接收传感 器检测的输入信号和表示控制结果的反馈信号，经过比 较运算后，决定增减输出控制量的大小。控制器与被控 对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用， 即系统的输出量对控制量有直接影响。这种控制方式具 有控制精度高、结构复杂、成本高等特点。
速度继电 器
基于单片机的C650控制系统组成（参考）
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自动化创新设计
3、方案设计的创新
设计的本质是求新、求异、选优。要充分发挥设计 者的创造力，不受传统设计思想和常规思维惯例的约束， 掌握创新设计原理和创新设计技法，多方面、多角度、 多层次地寻求解决问题的途径。不断进行多解比较和多 解评优，真正在多解中发现新产品，创造新产品。 在创新设计中，在保证控制要求的前提下，力求产 品或系统简单可靠、生产成本低、制造加工难度小。这 样才能便于产品或系统的普及推广。才能在残酷的市场 竞争中获得成功。
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自动化创新设计
控制按钮
接触器 主电机 制动 PLC 接触器
主电机
过载保护
冷却泵 电机 快移电 机
速度继电 器
接触器
基于PLC的C650控制系统组成（参考）
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自动化创新设计
控制按钮
驱动 电路 主电机 制动 单片机 驱动 电路 驱动 电路
双向 晶闸管
主电机
过载保护
双向 晶闸管 双向 晶闸管
冷却泵 电机 快移电 机
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自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理
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自动化创新设计
磁电感应式传感器的工作原理 转轮凸齿由高磁导率材料制成。当转轮转动时，凸 齿就会频繁地靠近、远离传感器的感应线圈，线圈中的 磁感应强度和磁通会发生变化，根据电磁感应原理(楞 次定律)，线圈会产生近似按正弦函数规律变化的感应 电压。感应电压的频率与转轮旋转的速度成正比。
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自动化创新设计
电源开关 主电动机 冷却泵电动机 快移电动机 短路保护、变压 照明灯控制 点动 正转 主电动机控制 正、反向制动 反转 冷却泵电 快移电 动机控制 机控制
L1 L2 L3
QF1
FU10～FU11 TC FU4～FU6 FU7 ～ FU9 FU13 KM4 15 KM5 17 SA
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自动化创新设计
③方案设计的评价 针对工作原理方案设计与构件选型、组合对产品的 功能性、可靠性、经济性等指标的影响，做出客观的评 价及确定评价方法。 2、方案设计的基本要求 要分清主次、抓住重点，符合科学的基本规律和发 展观。 ①注重用新工作原理代替旧的工作原理。 ②注重引入新技术、新工艺、新材料。 ③注重各环节之间的联系。提高产品的精确、可靠性。 ④注重硬件与软件的有效结合。 ⑤注重产品的综合效率和整体优化。
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自动化创新设计
设计举例2：C650车床控制系统的改造设计 基于PLC的控制系统设计 方案 基于单片机的控制系统设计
改造目的： 由软件编程替代了大部分硬件电路的功能。减少了 机床控制线路的复杂程度，因而减少了电路故障发生概 率，提高了工作可靠性。增加控制系统故障自诊断报警 功能，降低了故障维修难度，缩短故障维修时间，提高 了生产效率。实现加工过程数字化控制，减轻劳动强度， 提高零件加工精度，降低产品次品率。
第四步：仿真调试程序。
第五步：连接线路，进行测试。
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L1 L2 L3
QF
FU1
FU2
自动化创新设计
KM3 KM1
KM2
KM4
KM5
KM7
KM6 TC FR KM3 DC R
U2
V2
W2
U3
V3
W3
M
1.5KW 1410r/min
M
1.5KW 1410r/min
YA 快速进给
M
0.125KW 2790人/min
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自动化创新设计
33
自动化创新设计
34
自动化创新设计
35
自动化创新设计
36
自动化创新设计
复位到预 备状态 Z轴下行到加 工区 铣头按工进速 度加工
启动加工
主轴旋转
Z轴加工完后 快速提升
X、Y移 动到第一 加工工位
否 加工完了？ 是
X、Y移动 到下一个加 工工位
冷却开关
冷却关，主轴停加 工完了声光指示
37
自动化创新设计
38
自动化创新设计
39
自动化创新设计
第二节 系统设计方法
任何一个产品，一般要经过市场调研、产品规划、 方案论证，进而进行方案设计、技术设计、施工设计等 多个阶段。 方案设计前，首先要对产品进行可行性分析，根据 合理要求、经济性要求、先进性要求等指标，拟定出产 品的功能目标，同时设定具体的性能参数和技术指标， 作为设计的依据。根据产品的功能目标和限定条件，依 据创新原理，采用创新设计方法，通过创新思维和方案 探求，优化筛选出满足条件的最佳方案。以确定产品的 主体结构、加工工艺、性价比和功能，实现产品的设计 水平和竞争能力。
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自动化创新设计
产品举例：基于PLC的X62W万能铣床改造设计 第一步：主电机的刹车制动由原来的反接制动，改 为能耗制动。去掉了控制主电机的倒顺开关SA5。提 高自动化控制程度，减少主电路的复杂程度。 第二步：保证设备控制功能不变的前提下，改造控 制电路。 第三步：根据控制流程图，编写梯形图程序。
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自动化创新设计
霍尔式传感器的工作原理
当电流I通过放在磁场中 由半导体材料制成的霍尔元 件，且电流方向与磁场方向 垂直时，电荷在电磁力作用 下向一侧偏移，在垂直于电 流与磁场的霍尔元件的横向 侧面上即产生一个与电流和 磁场强度成正比的电压，称 为霍尔电压UH。当磁场或电 流消失时，电压也随之消失。