机电传动控制课件共157页

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分 支
CQM1 I/O Link 单元
8-/16-点远程 I/O 终端
8-点传感 2-/4-点模 PID、温度、 16-点远程 器终端 拟量终端 高速计数终端
线
SYSMAC CQM1 OMRON
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T型分支
终端电阻
3G8E2-DRM21-E 配置器 (PCMCIA)
3G8F5-DRM21-E 配置器 (ISA Board)
控制理论与技术的发展
开环控制（步进电机、 变频调速等）
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
产品线
产品线
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C200HW-DRM21-V1 CVM1-DRM21-V1
主单元
主单元
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3G8B3-DRM21-E VME 工控机主站板
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
内容
电动机的工作原理与特性 直流电机的原理与特性 交流电机的原理与特性 步进电机的原理与特性
电动机的速度调节 电力电子学基础 直流电机调速原理与实现 交流电机的调速原理与实现 步进电机控制
内容
继电器、接触器控制
✓ 常用的控制电器与执行器件： ✓ 继电器、接触器、检测器件、保护器件等 ✓ 基本控制电路 ✓ 常用的控制电路 ✓ 基本设计方法
主干线
多层现场总线结构
现 场 总 线 在 工 厂 自 动 化 中 的 应 用
现场总线设备作为从站
所有的元件都支持现场总线
混和式
考 虑 扩 展 的 方 案
必备的基础知识
高等数学 物理 电路与磁路 模拟电子技术 数字电路 微型计算机及接口技术 控制工程
教学安排与考试
课内讲课和习题课时间56学时 1. 教材内容讲授 2. 课堂作业（4-5次） 实验8学时， 复习、练习、写实验报告等课外时间140学时 成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为
比成组方式进步。 ✓ 多电机拖动：多台电机拖动一台设备，
现代的传动方法。
电动机的分类
直流电机：采用直流电源，调速特性好， 但换相电刷影响其容量、使用范围和寿 命。
交流电机：采用交流电源，克服了直流 电机的缺点，现代交流调速技术的发展 使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比， 控制方便，但功率和精度较差。
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称 目的：将电能转换为机械能，实现生产
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
内容
PLC控制 PLC原理、组成 PLC的内部等效电路（继电器） PLC的指令系统 PLC的应用与设计方法
以三菱公司的F系列PLC为基础
第一章 概述
•机电传动的定义是什么？ •机电传动的作用是什么？ •机电传动的发展过程及趋势是什么？ •什么是成组拖动、单电机拖动、多 电机拖动？优缺点是什么？ •机电传动控制系统的发展过程与趋 势是什么？
机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种 制造装备都是以机电传动控制为基础）
机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的 进步（提高产品质量、制造能力）
信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息 设备产品、信息的应用等）
机电Hale Waihona Puke Baidu动与控制技术的发展
传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动） 电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小
电动机的分类
旋转电机：实现直线运动需要专门的机 械传动装置，在高速、高精度应用中有 一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。
直线电机：电机的重要方向，可以实现 高速、高精度加工，机械传动机构简单。 （两个发展方向：一种是大推力，另外 是高相应。）
直 流 、 无 刷 直 流 、 交 流 电 机 比 较
等） 调速技术的发展（交流、大范围、高精度） 控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非
线性控制、模糊智能控制、神经网络） 制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总
线、FMS/CIMS）
传动技术的发展
动力源：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式： ✓ 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老
方式，传动机构复杂，效率低。 ✓ 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，
内容
控制 系统
调速 系统
电机
机械 传动
对 象
机电传动系统功能框图
内容
控制系统
机电传动 系统
调速系统
电机
机械传动
继电
器/
PLC 直 流 交 流 直 流 交 流 步 进
接触
系统 调速 调速 电机 电机 电机
器
内容：
集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容 机电传动：
机电传动的动力学基础 电动机的工作原理及特性 电动机的调速及实现 步进电机及其控制 控制 继电器、接触器控制 PLC控制