数字控制是一种自动控制技术
机电一体化概论
机电一体化概论第一章机电一体化概述2•机电一体化的发展趋势:智能化,模块化,网络化,微型化,绿色化,系统化.3•机电一体化的基本含义:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进徽电子技术,并将机核装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成的系统总称。
5•机电一体化的相关技术:机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。
6.机电一体化系统的基本要素及其功能:8•机电一体化一词最早于1971年出现在日本。
它是取机械学的前半部和电子学的后半部拼合而成,但是,机电一体化并非机械技术和电子技术的简单叠加,而是有着自身体系的新型学科。
第二章机电一体化的相关技术L机电一体化系统中的机械系统:传动部分、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架。
2.机电一体化中机械系统的基本要求:高精度、小惯量、大刚度、快速响应性、良好的稳定性。
9•传感器的定义:传感器是一种能感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。
13•常见的接近开关及其应用:电涡式接近开关(金属)、电容式接近开关(导体和非导体)、霍尔接近开关(磁性物件)、光电开关:透射型,反射型(统计产量,检测包装,精确定位等)。
16.在控制系统中根据系统信号相对于时间的连续性,通常分为连续时间系统和离散时间系统(连续系统和离散系统)。
18•计算机控制系统的类型及计算机担当的角色:操作指导控制系统(助手)、宜接数字控制系统(DDC,决策者,操作者)、监督计算机控制系统(SCC, 操作指导系统与DDC系统的综合与发展,决策人)、分级控制系统、集散控制系统(DCS)、工厂自动化(FA)系统。
25•接口的分类(1)根据接口的变换和调整功能特征:零接口、被动接口、主动接口、智能接口。
(2)根据接口的输入\输出功能的性质:信息接口、机械接口、物理接口、环境接口。
(3)按照所联系的子系统不同:人机接口、机电接口。
《数字式控制器》课件
数字式控制器与模拟式控制器的比较
精度和稳定性
数字式控制器具有更高的 精度和稳定性,不易受到 温度、湿度等环境因素的 影响。
可编程性
数字式控制器可通过编程 实现多样化的控制逻辑, 灵活性更高。
易于维护和升级
数字式控制器可通过软件 升级和维护,相比之下模 拟式控制器需要更复杂的 调试和维修过程。
CHAPTER 03
度和更高的控制精度。
模块化
03
为了满足不同应用需求,数字式控制器将采用模块化设计,便
于功能扩展和定制。
应用领域拓展
工业自动化
数字式控制器将在智能制造、工业机器人等领域发挥更大的作用 。
智能家居
数字式控制器将应用于智能家电、照明、安全监控等家庭智能化 领域。
新能源
随着可再生能源的发展,数字式控制器将在风能、太阳能等领域 发挥关键作用。
硬件组成
微处理器
数字式控制器的核心, 负责处理输入信号、执 行控制算法和输出控制
信号。
输入输出接口
用于连接被控设备和传 感器,实现信号的输入
和输出。
存储器
用于存储程序、数据和 参数。
电源
为数字式控制器提供稳 定的电源。
软件组成
控制算法
实现控制逻辑的核心程序,根据输入信号和预设的控制规则计算 输出控制信号。
可靠性高
数字式控制器具有自我诊断功能,能够及 时检测和修复故障,提高了系统的可靠性 。
局限性分析
成本较高
相对于模拟控制器,数字式控制器的制造成本较高,增加了整个系统 的成本。
对电源要求高
数字式控制器对电源的稳定性和纯净度要求较高,否则可能导致控制 精度下降或系统故障。
处理速度相对较慢
自动控制原理数字控制知识点总结
自动控制原理数字控制知识点总结数字控制是指利用数字信号来实现对机械设备或系统进行控制的一种技术手段。
它通过将模拟信号转换为数字信号,并借助计算机进行数字信号的处理和控制,从而实现对设备或系统的精确控制。
下面将对数字控制的一些重要知识点进行总结。
一、数字控制系统的组成数字控制系统主要由以下几个部分组成:输入设备、计算机、控制器、执行机构、传感器和输出设备。
其中,输入设备用于输入指令和数据,计算机用于对指令和数据进行处理,控制器将计算机输出的控制信号转换为通用信号,执行机构根据通用信号执行相应的动作,传感器用于采集反馈信号,输出设备用于显示控制结果。
二、数字控制系统的工作原理数字控制系统的工作原理可以分为指令处理和执行两个部分。
指令处理主要包括指令译码、数据处理和插补运算等过程,其中指令译码用于解释指令的含义,数据处理用于对数据进行运算处理,插补运算用于计算轴的位置和速度。
执行部分主要包括控制信号输出和反馈信号采集等过程,控制信号输出将计算得到的控制信号转换为适合执行机构的通用信号,反馈信号采集用于实时监测执行机构的状态。
三、数字控制系统的编程方式数字控制系统的编程方式主要有手动编程和自动编程两种。
手动编程是指操作人员通过手动输入指令和数据来完成程序的编写,适用于简单的控制任务。
自动编程是指利用专门的编程软件和工具来生成控制程序,适用于复杂的控制任务。
自动编程可以根据物体的几何信息和加工要求自动生成控制程序,大大提高了编程的效率和准确性。
四、数字控制系统的控制方式数字控制系统的控制方式主要有点位控制、直线插补控制和圆弧插补控制等。
点位控制是指通过控制轴的位置来实现对机械设备的控制,适用于点到点的控制任务。
直线插补控制是指通过控制轴的位置和速度来实现对机械设备的控制,适用于直线轨迹的控制任务。
圆弧插补控制是指通过控制轴的位置和速度来实现对机械设备的控制,适用于圆弧轨迹的控制任务。
五、数字控制系统的编程语言数字控制系统的编程语言主要有G代码和M代码两种。
直接数字控制及其算法
02
直接数字控制系统结构
系统硬件组成
控制器
直接数字控制系统的核 心,负责接收输入信号, 执行控制算法,输出控
制信号。
输入输出接口
用于连接控制器与被控 对象,实现信号的采集
和输出。
电源
为整个系统提供稳定的 电源供应。
人机界面
用于显示系统状态、设 定控制参数和进行系统
调试。
系统软件组成
控制算法
实现控制逻辑的核心程序,根 据输入信号和设定参数计算输
05
直接数字控制的未来发展
新算法的研究与应用
预测控制算法
01
通过预测模型和优化算法,实现更精确和快速的控制系统调节。
人工智能算法
02
结合机器学习、深度学习等技术,实现自适应、自学习的控制
系统。
多变量控制算法
03
针对复杂系统,研究多输入多输出控制算法,提高系统整体性
能。
嵌入式系统的应用与发展
01
楼宇自动化
在智能楼宇中,DDC系统用于对空调 系统、照明系统、安防系统等进行实 时监控和自动控制,提高楼宇的舒适 性和安全性。
直接数字控制的优势与局限性
优势
DDC系统具有高精度、高可靠性、易于实现复杂控制算法等优点,能够实现对 工业过程的精确控制,提高生产效率和产品质量。
局限性
DDC系统的成本较高,且需要专业的维护和调试,对于一些小型企业或项目可 能不太适用。此外,DDC系统的稳定性和安全性也需要进一步保障。
模糊控制算法
总结词
模糊控制算法是一种基于模糊集合论和模糊逻辑的控制算法,通过将专家的经验或知识转化为模糊规则,实现对 被控对象的智能控制。
详描述
模糊控制算法通过将输入的精确值转化为模糊集合论中的模糊值,并根据模糊逻辑推理规则进行模糊运算,最终 输出模糊控制量。它能够处理不确定性和非线性问题,具有鲁棒性强、适应性广等优点,尤其适用于具有复杂性 和不确定性的控制系统。
控制系统数字控制
控制系统数字控制数字控制(Digital Control)是一种基于数字技术的自动控制方法,通过采集、处理、传输和控制数字信号,实现对各种控制对象的精确控制。
它在现代控制系统中发挥着重要的作用,为各行业提供了高效、灵活和精确的控制手段,广泛应用于机械制造、电力系统、交通运输等领域。
一、数字控制系统的基本原理和组成1. 数字信号的获取和处理数字控制系统通过采集、传感装置将被控对象的状态量转换为电信号,并通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号,进一步经过数字信号处理器进行数字信号的滤波、放大、变换等处理,得到被控对象的状态量。
2. 控制算法的设计和实现数字控制系统通过控制算法来实现对被控对象的控制。
控制算法可以根据被控对象的特性和目标要求进行设计和选择,例如比例积分(PI)控制、模糊控制、自适应控制等。
计算机、单片机或专用控制器等设备可以实现该控制算法的编程和运行。
3. 数字控制器和执行器数字控制系统中的数字控制器是整个系统的核心,它负责接收和处理来自传感器的反馈信号,并根据控制算法输出相应的控制信号。
执行器负责执行控制器输出的控制信号,实现对被控对象的控制。
执行器可包括电机、电磁阀、伺服系统等。
二、数字控制系统的特点和优势1. 精确性高数字控制系统通过数字信号的采集和处理,可以实现对被控对象的高精度控制。
相对于模拟控制系统,数字控制系统具有更好的控制精度和稳定性。
2. 灵活性强数字控制系统的控制算法可以根据被控对象的要求进行调整和优化。
通过改变控制算法的参数或者应用不同的控制算法,可以实现对不同工况和需求的适应。
3. 扩展性好数字控制系统可以通过增加和调整硬件设备,实现对控制系统的扩展和升级。
例如增加传感器、增加控制器数量以及改进算法等,可以提高系统的控制能力和性能。
4. 故障检测和诊断数字控制系统可以通过对系统的状态进行监测和分析,实现对故障的检测和诊断。
通过实时监测关键参数并与预设值进行比较,可以及时发现和处理故障,提高系统的可靠性和安全性。
自动控制原理选择填空
自动控制原理选择填空
1.现代控制理论:现代控制理论是由现代科学家和流体动力学家研究
的控制理论基础,它描述的是通过控制信号的反馈系统来实现控制的过程,其中涉及控制器、传感器、交流控制技术和数字控制等内容。
2.自动控制器:自动控制器是管理系统中实现自动控制的设备,它的
功能是根据输入的信号控制输出的信号,以满足系统的控制要求。
3.过程控制:过程控制是一种采用过程参数来实现自动控制的方法,
它能够实现对物理系统的定时控制和状态控制,能够以最小成本达到更好
的控制效果。
4.模型预测控制:模型预测控制是基于系统的动态特性来进行预测和
控制的方法,它可以根据模型的预测值来实现控制,以实现系统精确控制
的目标。
5.智能控制:智能控制是一种新型的自动控制技术,其基本思想是根
据系统的特性来建立智能模型,运用智能化的算法来达到自动控制的目的,以达到更好的控制效果。
6.定时控制:定时控制是一种以时间为变量的控制方法,它可以根据
系统的特性和不同的时间间隔进行控制,以实现精确控制。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术实现对机电设备、工业生产过程、交通运输等系统进行控制的一种自动化系统。
它的出现极大地提高了工业生产效率和产品质量,并且从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
计算机控制系统的发展可以分为五个阶段:机械控制阶段、电气控制阶段、逻辑控制阶段、数字控制阶段和智能控制阶段。
其中,数字控制阶段和智能控制阶段是目前计算机控制系统发展的主要方向。
数字控制系统是指利用数字电路实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有精度高、稳定性好、误差小、适应性强等优点,能够实现高度自动化的生产控制。
智能控制系统是指利用人工智能技术实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有自学习、自适应、自优化、自重构等优点,能够实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展趋势是融合化和智能化。
融合化是指将各种控制技术、传感技术、网络技术等有机地融合在一起,形成一个统一、高效、可靠的控制系统;智能化是指利用人工智能技术实现对控制系统的自主学习、自适应、自优化、自重构等功能,从而实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展将不仅仅是技术的革新,更是对生产方式和生活方式的变革。
- 1 -。
绪论
数控机床是高精度和高生产率的自动化加 工机床,机械部件的组成与普通机床相似,但 其传动结构要求更为简单,在精度、刚度、抗 振性、耐磨性、耐热性等方面要求更高,而且 其传动和变速系统要便于实现自动数控加工的 特点及应用。
要求相对运动面的摩擦系数要小,进给传 动部分之间的间隙要小。
所以其设计要求比通用机床更严格,加工 制造要求精密,并采用加强刚性、减小热变形、 提高精度的设计措施。
其中最大进给速度表示数控装置在给定的 定位精度下所能达到的最大进给速度,最高快 移速度指进给轴在非加工状态下的最高移动速 度。
和主轴转速一样,进给速度可以用机床控 制面板上倍率旋钮在一定范围内调节。 进给速度也是影响零件表面加工质量、生 产率、刀具寿命的主要因素。
0.2
数控机床的分类
目前,数控机床的品种齐全,规格繁多。
2.可控轴数与联动轴数
可控轴数说明数控装置最多可以控制多少 个坐标轴,其中包括移动坐标轴和回转坐标轴。 通常用X、Y、Z表示三个互相垂直的移动 坐标轴,A、B、C分别表示绕X、Y、Z回转的坐 标轴。 联动轴数表示数控装置可按一定规律同时 控制其运动的坐标轴数,联动轴数和坐标轴数 是不同的概念,联动轴数越多,说明数控装置 加工复杂空间曲面的能力越强。
因而用数控机床生产,准备周期短,灵活 性强,特别适合小批量、单件零件的加工,有 利于产品的升级和新产品的试制。
2.零件加工精度高,加工质量稳定 数控机床有较高的加工精度,而且数控机 床的加工精度不受零件形状复杂程度的影响。 这对于一些用普通机床难以保证精度甚至 无法加工的复杂零件来说是非常重要的。
3.运动性能指标 行程:表示数控装置的控制范围和加工范围, 例如±9999.999表示数控装置的控制范围为9999.999—+9999.999mm,行程的大小反映了 机床的加工能力。 主轴转速: 以每分钟转数的形式给定,是影响 零件表面加工质量、生产率、刀具寿命的主要 因素。 机床面板上设有主轴转速倍率旋钮,可以 在不改变程序的情况下调节主轴转速。 进给速度:刀具的进给速度以每分钟或每转 的进给距离的形式给定。
名词解释 数字控制
1、数字控制:一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行编程控制的自动化方法。
2、数控机床:是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床3、加工中心:带有刀库和自动换刀装置的数控机床4、CNC:计算机数控系统以计算机为控制核心的数字控制系统5、DNC:直接数字控制系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统6、FMC:柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置所组成,同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能7、FMS:柔性制造系统由加工、物流、信息流组成的系统8、CIMS:计算机集成制造系统是生产设备的集成、以信息为特征的技术集成和功能集成。
9、插补:是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求,在轮廓的已知点之间,确定一些中间点的方法10、伺服系统:由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成,并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统11、开环进给伺服系统:不需要对实际位移和速度进行测量,不需要将所测得的实际位移和速度反馈到系统的输入端与输入的指令位置和速度进行比较的系统12、闭环进给伺服系统:将检测元件装在执行部件上,直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统13、半闭环进给伺服系统:将检测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上,间接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统14、PWM:晶体管脉冲调宽调速系统,是通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压,达到电机调速的目的15、脉冲当量:单位脉冲下,进给伺服系统驱动元件所给的最小位移。
16、并行处理:软件系统在同一时刻或同一时间间隔内完成两个或两个以上任务处理的方法17、主从结构:CNC装机上的多机系统,以一个CPU对资源有控制权,而其他CPU对资源无控制权;18、MTBF:平均无故障时间,是CNC系统寿命范围内总工作时间和总故障次数之比。
19、系统增益:进给伺服系统时间常数的导数。
数字控制的基本概念
数字控制的基本概念随着科技的不断发展,数字控制技术越来越普及,成为现代工业的重要组成部分。
数字控制技术的实现需要了解一些基本概念,下面将从数字控制技术的定义、分类、工作原理、应用领域等方面进行讨论。
一、数字控制技术的定义数字控制技术,简称NC技术,是指通过计算机控制数控设备进行加工、锻造、焊接、搬运等操作的技术。
它是数字化信息技术和机电一体化技术的融合,相对于传统的手工操作和机械操作,具有高效、精准、自动化等优点,可以大大提高生产效率和产品质量。
二、数字控制技术的分类数字控制技术按照控制对象可以分为数控机床、数控车床、数控行业机器人、数控搬运装置等;按照控制方式可以分为点位控制、直线控制、循环控制、插补控制等,其中插补控制是最为常用的控制方式。
三、数字控制技术的工作原理数字控制技术的工作原理是将人类设计好的数学模型转换成数控指令,由计算机控制数控系统进行加工或操作。
具体流程如下:1.设计加工零件的数学模型,通过CAD等软件制作出完整的3D模型。
2.将3D模型导入CAM软件,对加工路径进行编程,生成符合加工要求的数控指令。
3.将数控指令上传至数控系统,通过解码器等硬件装置,将指令转换成驱动数控机床的电气信号。
4.数控驱动器根据信号控制马达或液压缸的运动,实现加工或操作。
四、数字控制技术的应用领域数字控制技术在制造业、航空航天、汽车制造、电子行业等领域得到广泛应用。
其中在数控机床领域,NC技术的应用已经成为机床的标准配置,它也是制造业实现智能化生产的基石之一。
在数控行业机器人领域,RC技术的应用使得机器人可以进行更为复杂的操作,如装配、焊接、喷涂等,给生产带来了极大的便利。
总之,数字控制技术是一种高效、精准、自动化的加工与操作技术。
了解数字控制技术的基本概念,对于掌握相关的编程和操作技术至关重要,同时,它也是推动制造业现代化的重要手段之一。
数字控制系统(科技术语)
3.复杂计算。计算机具有快速实现复杂计算的功能,因而可以实现系统的最优控制、自适应控制等高级控制 功能和多功能计算调节。
控制过程
控制过程
数字控制系统的控制过程可分为三部: 1.实时采集数据。对被控对象的被控参数进行实时检测,同时传送给计算机进行处理。 2.实时决策。对采集到的被控参数的状态量进行分析,并按照某种控制算法计算出控制量,决定下一步的控 制过程。 3.实时控制。根据决策实时地向执行器发出控制信号。 “实时”是指信号的输入、计算、输出都要在采样间隔内完成。计算机控制系统的这种控制作用不断地重复, 使得整个系统能够按照一定的动态品质指标进行工作,并且使整个控制系统达到所需要的性能指标;同时对被控 参数和设备本身所出现的异常状态能够进行监测和处理。
数字控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相 应软件组成。
1.计算机
计算机是数字控制系统的核心,通过接口可以向系统的各个部分发出各种控制指令,同时对被控对象的被控 参数进行实时检测和处理。其功能是完成程序存储、数值计算、逻辑判断、数据处理。
2.过程输入、输出通道
数字控制系统(科技术语)
科技术语
01 简介
03 组成 05 控制过程
目录
02 发展 04 主要作用 06 设计
基本信息
早期的数控系统是由硬件电路构成的称为硬件数控(Hard NC),1970年代以后,硬件电路元件逐步由专用 的计算机代替而称为计算机数控系统,一般是采用专用计算机并配有接口电路,可实现多台数控设备动作的控制。 因此现在的数控一般都是CNC(计算机数控),很少再用NC这个概念了。
机电一体化概论试卷附答案
1. ( )计算机中能识别数字。
2. ( )机电公司的电机属于机电一体化技术的范围。
3. ( )RAM 内的信息,断电后内容不会丢失。
4. ( )硬件是看不见、摸不着的东西如程序。
5. ( )机电一体化就是信息处理。
6. ( )数字电路只有两个状态的双稳态电路。
7. ( )机电一体化系统是一个自动控制系统。
8. ( )谐波减速器存在质量偏心。
9. ( )双稳态电路是计算机的最基本单元电路。
10.( )接近开关的核心部分是“感辨头”。
三.填空题(每小题1分,共20分)1、机电一体化系统中的机械系统包括五大部分: 、 、 、 、 。
2、全自动滚筒式洗衣机按衣物投入的方式,可分成 和 两种。
3、工业机器人按驱动方式分,可分为 、 和 。
4、监督计算机控制系统可看成是 系统和 系统的综合与发展。
5、可靠性包括 、 、 、 四项内容。
6、专用输入\输出接口电路有 、 、 、 。
3分,共12分)1、可靠性2、数控技术3、电磁干扰4、工业机器人五.简答题(每小题5分,共20分)1、机电一体化系统的基本要素有哪些?2、接口的功能有哪些?3、集散控制具有哪些特点?4、工业机器人控制系统的基本要求有哪些?六.分析题(每小题9分,共18分)2、用图表表示机电一体化系统,并分析各组成部分的功能。
、C ,2、B ,3、A ,4、A ,5、B ,6、A ,7、A ,8、C ,9、C ,10、A、X ,2、X ,3、X ,4、X ,5、X ,6、√,7、√,8、X ,9、√,10、√、传动机构 导向机构 执行机构 轴系 机座或机架 、前开门式 顶开门式、气动式 液压式 电动式 、操作指导 DDC、产品 规定的时间 规定的条件 规定的功能 、数字信号—数字信号 数字信号—模拟信号 模拟信号—数字信号 模拟信号—模拟信号可靠性:产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
数控技术:数字控制技术,是一种自动控制技术,它用数字指令来控制机床的运动。
数字控制技术PPT课件
被控对象
被控对象是数字控制系统所控制 的设备或系统,可以是机械、电
气、液压等类型。
被控对象的特性对于控制系统的 设计具有重要的影响,需要充分 了解被控对象的特性和动态特性。
对于复杂的被控对象,需要进行 建模和仿真,以便更好地设计控
制系统。
04 数字控制系统的性能指标
稳态性能指标
稳态误差
控制器通常由微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)或数字信号处理器(DSP)等构 成,具有高度的灵活性和可编程性。
控制器的性能直接影响整个数字控制系统的性能,因此选择合适的控制器是至关重 要的。
执行器
执行器是数字控制系统的输出 部分,负责将控制器的输出信 号转换为实际的控制动作。
执行器种类繁多,包括电动、 气动、液压等类型,根据被控 对象的需要选择合适的执行器。
衡量系统接近稳态时的误差大小,反映系统的跟踪精度 。
静态特性
描述系统在稳态下的输出特性,如线性度、稳定性等。
ABCD
稳态误差系数
表示系统稳态误差与输入信号幅值的比例,用于评估系 统输出与设定值之间的偏差。
调节时间
系统从启动到达到稳态所需的时间,反映系统的响应速 度。
动态性能指标
动态响应
描述系统对输入信号的响应速度和变化规律, 包括超调和调节时间等。
数字控制技术ppt课件
目录
• 引言 • 数字控制技术的概述 • 数字控制系统的基本组成 • 数字控制系统的性能指标 • 数字控制系统的设计方法 • 数字控制系统的实现 • 数字控制技术的发展趋势和挑战 • 结论
01 引言
主题简介
数字控制技术
介绍数字控制技术的定义、发展历程 和应用领域,阐述其在现代工业自动 化中的重要地位。
数字控制技术概述
数字控制技术概述
数字控制技术是一种通过数字信号来控制机器运动的自动化技术。
它基于计算机和数控机床的技术,可以将计算机程序转换为控制机器工具的指令,从而实现自动化加工。
数字控制技术的优点包括高效、精度高、重复性好、生产周期短等特点,应用广泛于各个领域。
数字控制技术的核心是数控系统。
数控系统由计算机、数控器和机床三部分组成。
计算机用来编写数控程序和控制数控系统的运行,数控器是数控系统的核心,负责将计算机编写的程序转换为机器工具的运动指令。
机床是数控系统的执行部分,根据数控器发出的指令来完成工件的加工。
数字控制技术的应用范围广泛,主要包括机械制造、电子制造、航空航天、汽车制造、医疗器械等行业。
数字控制技术的发展,推动了制造业向智能化、数字化的方向发展,对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
数字控制技术的发展趋势是网络化、智能化和集成化。
网络化指的是将数控系统与互联网相连接,实现远程监控和控制。
智能化是指利用先进的人工智能技术提高数控系统的智能水平,实现更高效的生产。
集成化是指集成数控系统与其他工业自动化设备,实现全面的自动化生产。
总之,数字控制技术是制造业发展的重要支撑,其应用广泛、技术不断创新,将
会为制造业的未来带来更加美好的发展前景。
数控技术复习题一
第一章概论1.什么是计算机数控技术(CNC)计算机数控技术是利用计算机采用数字指令信号对机电产品或设备进行控制的一种自动控制技术2.与传统机床相比,数控机床具有哪些特点?自动化程度高,加工精度高,生产率高,对工件的适应性强,有利于生产管理信息化3.数控机床的发展趋势如何智能化、开放化、网络化、高速化、精密化、复合化4.什么叫工件坐标系在数控加工中,工件坐标系与机床坐标系有何关系5.工件坐标系是为编程人为设定的坐标系. 工件坐标系各轴要与机床坐标系平行,加工工件时,通过对刀实现工件坐标系与机床坐标系重合.6.数控机床按伺服系统控制方式可分成哪几类各有什么特点7.分类:开环控制数控机床特点:机床结构简单,成本低,但加工精度低;闭环控制数控机床机床加工精度高,但结构复杂,成本高;半闭环控制数控机床机床加工精度、结构复杂程度、成本适中。
8.数控机床按运动轨迹控制方式可分成哪几类各有什么特点9.分类:点位控制数控机床特点:CNC系统无插补器,可实现定位精度、定位时间、移动速度,对运动轨迹无精度要求;连续控制数控机床这类机床带有插补器,以精确实现各种曲线或曲面的加工。
10.如何确定立式数控铣床坐标系的各轴?Z轴:平行于主轴,远离工件的运动方向为正方向;X轴:位于与主轴垂直的平面内,由刀具向立柱看,X轴的正向指向右边;Y轴:由确定的X轴、Z轴,按右手定则来确定。
11.如何确定立式数控车床坐标系的各轴?Z轴:平行于主轴,远离工件的运动方向为正方向;X轴:垂直主轴轴线且平行于横向滑板,使刀具远离工件的方向为X轴的正向;8 什么是数控机床它由哪些部分组成答:数控机床是一种利用数控技术,准确按照事先安排的工艺流程,自动实现规定动作的金属加工机床。
它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。
题型变换:数控机床的输入介质是指(③)①光电阅读机②穿孔机③穿孔带、磁带和软磁盘④零件图纸和加工程序单9 用框图说明一般数控机床的工作原理。
基于PLC数字化控制系统智能应用技术探讨
基于PLC数字化控制系统智能应用技术探讨PLC(可编程逻辑控制器)数字化控制系统是现代工业自动化控制系统中的一种重要技术手段,它的出现极大地提高了工业生产的自动化程度,提高了产品生产的效率和质量。
随着科技的不断进步,PLC数字化控制系统逐渐在智能制造领域得到了广泛的应用。
本文将围绕着基于PLC数字化控制系统的智能应用技术进行探讨,主要包括智能制造的需求与挑战、智能化技术在PLC系统中的应用、智能化技术在数字化控制系统中的应用案例等方面展开讨论。
一、智能制造的需求与挑战随着工业4.0的兴起,智能制造成为了工业发展的新趋势。
智能制造需要对生产过程进行全面的数字化、网络化和智能化改造,从而提高生产效率和产品质量。
而基于PLC数字化控制系统的智能应用技术正是实现智能制造的一个重要手段。
在智能制造的实践过程中,面临着一些挑战。
首先是设备连接和数据传输的问题。
智能制造需要更加高效稳定的设备连接和数据传输,以实现生产过程的实时监控和控制。
其次是智能化技术的引入和应用。
智能制造需要将先进的智能化技术应用到生产过程中,打破传统的生产方式,提高生产效率和产品质量。
最后是信息安全和隐私保护的问题。
在智能制造过程中,大量敏感数据的传输和存储需要保护,确保生产过程的安全和稳定。
二、智能化技术在PLC系统中的应用智能化技术在PLC系统中的应用可以极大地提高生产效率和产品质量。
首先是在PLC 系统中引入人工智能技术。
人工智能技术可以实现对生产过程的智能监控和控制,预测和诊断设备故障,优化生产过程。
其次是在PLC系统中应用大数据技术。
大数据技术可以对生产过程中产生的海量数据进行分析和挖掘,为生产决策提供支持。
再次是在PLC系统中引入物联网技术。
物联网技术可以实现设备的互联互通,实现生产过程的信息化管理和控制。
最后是在PLC系统中应用机器学习技术。
机器学习技术可以通过学习和优化算法,提高设备的自动化程度和智能化水平。
智能化技术在数字化控制系统中的应用已经取得了很多成功的案例。
第一讲 概论
数控车床图片: 数控车床图片:
立式数控铣床图片: 立式数控铣床图片:
三维数控钻床图片: 三维数控钻床图片:
卧式加工中心图片: 卧式加工中心图片:
龙门式加工中心图片: 龙门式加工中心图片:
卧式镗铣加工中心图片: 卧式镗铣加工中心图片:
立式加工中心图片: 立式加工中心图片:
1.按机床的工艺用途进行分类(2) 按机床的工艺用途进行分类
半闭环数控机床 这类数控机床是在进给电动机的轴端安装角位 移测量元件,通过测量电动机轴的旋转角位移并 经过一定的换算来代替测量工作台的直线位移。 这类系统未将丝杆螺母副、齿轮传动副等传动误 差包含在控制系统中,其精度介于开环和闭环之 间,但调试却比较方便,得到广泛的应用。
半闭环数控机床图例: 半闭环数控机床图例:
数控线切割加工机床图片: 数控线切割加工机床图片:
数控激光切割设备
数控三坐标测量机图片: 数控三坐标测量机图片:
2.按机床运动轨迹进行分类(1) 按机床运动轨迹进行分类( )
点位控制数控机床 这类机床只控制运动部件从一个位置到另一个位 置的准确定位,不管中间的移动轨迹如何,在移 动的过程中不进行切削加工,对两点之间的移动 速度及运动轨迹没有严格要求。但通常为了提高 加工效率,一般先快速移动,在以慢速接近终点。 常见的有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。
2.适应性强
数控机床改变加工零件时,只需改变加工程序, 特别适合于单件、小批量、加工难度和精度要求 较高的零件的加工。
3.自动化程度高,劳动强度低 自动化程度高,
4.生产效率高
数控机床加工零件粗加工时可以进行大切削用量 的强力切削,移动部件的空行程时间短,工件装 夹时间短,更换零件时几乎不需要调整机床。
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数字控制是一种自动控制技术,是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。
机床本体,即数控机床的机械结构部分,主要包括主轴、床身和立柱导轨及进给传动等。
数控装置,机床控制核心,通常为一台通用或专用微机,由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。
伺服系统,即数控机床的执行机构,以移动部件位置和速度作为控制量,包括驱动和执行两部分。
其它辅助装置,电器、液压、气动、冷却、排屑、润滑、储运、对刀、编程等。
控制介质,将零件加工信息传送到数控装置的信息载体。
如穿孔带、磁带、磁盘等。
普通机床机械结构存在问题:1刚性和抗振性差。
2传动部件惯量大。
3传动副摩擦及间隙大。
数控机床的优点:1提高生产率;2数控机床可以提高零件的加工精度,稳定产品质量;3有广泛的适应性和较大的灵活度;4可以实现一机多用;5可以进行精度的成本计算和生产进步安排,减少在制品,加速资金周转,提高经济效益;6不需要专用夹具;7大大的减轻了工人的劳动强度。
按控制运动的方式分类 1.点位控制数控机床:只控制移动部件的终点位置,对运动过程中的轨迹没有严格要求,在移动过程中不进行加工。
2.直线控制数控机床:不仅要控制移动部件的终点位置,还要控制两点间移动的速度和轨迹,移动过程中进行加工,通常轨迹为平行机床坐标轴的直线。
3. 轮廓控制数控机床:(连续切削控制系统)能同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。
即不仅控制移动部件的起点终点,而且控制整个加工过程中每点的速度与位置,从而加工出任意形状的曲线或曲面类复杂零件。
按伺服系统分类1. 开环伺服数控机床:机床没有检测反馈装置,数控装置发出的信号是单向的2.闭环伺服数控机床:机床最终执行部件上安装有检测反馈装置,将检测到的实际位置反馈到数控装置中,与指令位置进行比较后用差值进行控制,直至差值为零。
3.半闭环伺服数控机床:机床中间传动元件上安装有检测反馈装置,将检测到的实际位置反馈到数控装置中,与指令位置进行比较后用差值进行控制,直至差值为零。
按联动轴数分类 : 两轴联动、两轴半联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动。
加工中心结构特点:主传动方式:1具有变速齿轮的主传动系统2通过带传动的主传动系统3有调速电动机直接驱动的主传动系统4内装电动机主轴。
齿轮变速主传动系统:在带有齿轮变速的主传动系统中,电液控制拨叉方式和电磁离合器是两种常用的变速操纵方式。
动变速常用多楔带和同步带。
同步带又称为同步齿形带,按齿形不同又可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。
调速电机直接驱动主轴传动数控机床—般采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现无级变速。
主轴直接驱动还有另一种方式是内置电动机主轴变速。
将调速电动机与主轴合成一体(电动机转子轴即为机床主轴),这种变速方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,有效地提高了主轴部件的刚度,但主轴的输出转矩较小,电动机发热对主轴精度影响较大。
数控机床主轴部件常用轴承类型:1锥孔双列圆柱滚子轴承:该轴承只能承受径向载荷。
2 双列推力向心球轴承:接触角60°,该轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承,并将其外圈外径作成负公差,保证只承受轴向载,3双列圆锥滚子轴承:这种轴承能同时承受径向和轴向载荷,通常用作主轴的前支承。
4角接触球轴承:这种类型的轴承既可承受径向载荷,又可承受轴向载荷。
接a触角有α=15°,α=25°和α=40°三种。
15°接触角多用于轴向载荷较小,转速较高的场合;将内、外圈相对轴向位移,可以调整间隙,实现预紧。
这种轴承还可以三联组配、四联组配。
主轴的支承形式:1、前支承采用双列圆柱滚子轴承+双列60o角接触球轴承。
后支承采用成对角接触球轴承。
2、全部采用高精度角接触球轴承。
特点:刚度相对较低,为了提高承载力,增加前轴承数量,并配套予紧转速高。
3、采用双列和单列圆锥滚子轴承。
特点:刚度高,能承受重载尤其是较强动载荷的作用,安装调整方便,但转速和精度较低。
合理配置轴承,可以提高主轴精度,降低温升,简化支承结构。
加工中心主轴部件:1、轴承配置:前支承配置了三个高精度角接触球轴承,用以承受径向载荷和轴向载荷,后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承,它们只承受径向载荷,2刀具自动装卸机构:主轴内部和后端安装的是刀具自动装卸机构,加工用的刀具通过各种标准刀夹安装在主轴上。
3主轴定向装置数控机床进给系统常用伺服进给系统来工作,将数控系统传来的指令经过放大处理控制执行部件运动。
联轴器:连接两传动轴使之一起回转,以传递扭矩和运动的装置。
联轴器类型:液力式、电磁式、机械式,以机械式应用最为广泛。
机械式联轴器分类a刚性联轴器:1套筒联轴器2凸缘联轴器 b无弹性绕性联轴器:1,万向联轴器:万向联轴器用于轴线相交的两轴联接,两轴轴线夹
角可达45°。
2滑块联轴器:允许两轴有较大的径向位移,由于滑块偏心运动产生离心力,不宜高速运转c弹性绕行非金属联轴器:膜片弹性联轴器:传递扭矩大,转速高,寿命长,无间隙,对联接轴同轴度要求低,能承受振动和冲击,安装维护方便,应用广泛。
滚珠丝杆副:工作原理:通过在具有圆弧形螺旋槽的丝杆和螺母间装入滚珠作为中间传动元件,将丝杆传动的滑动摩擦转化成滚动摩擦。
特点1传动效率高2传动精度高,运动平稳灵敏,无爬行3传动刚度高,定位精度高,反向死区小(预紧)4具传动可逆性。
旋转—直线,直线—旋转。
丝杠和螺母都可作为主动件5磨损小,精度保持性好,使用寿命长6制造工艺复杂,成本高7不能自锁。
各种不同结构的滚珠丝杠副,其主要区别在螺纹滚道型面的形状,滚珠循环方式和轴向间隙的调整及预加载荷方法等几个方面。
滚珠丝杠螺母副的循环方式:1外循环2内循环。
单螺母中的定导程的滚珠丝杠是不能消除轴向间隙的,双螺母的可以消除轴向间隙。
常见的消除间隙和瑜伽载荷的方法有3中:1垫片消隙式2螺纹消隙式3齿差消隙式。
机床导轨:导轨是两个相对运动部件接合面组成的滑动副,一般由机床的支承部件和执行件匹配而成。
在支承部件上的导轨称支承导轨或固定导轨,简称下导轨,在执行部件上的导轨称运动导轨或动导轨,简称上导轨。
动导轨相对于支承导轨的运动,导轨的功能:对支承部件起承载作用;对执行部件起引导作用。
对导轨的要求:1导向精度高2耐磨性好及寿命长3足够的刚度
4低速运动平稳性5工艺性好。
采用塑料导轨的主要目的在于:1克服金属滑动导轨摩擦因数大、磨损快、低速容易产生爬行和手动操作时手感重等缺点2保护与其对磨得金属导轨面的精度和延长其使用寿命。
塑料导轨是指床身仍是金属导轨,它只是在运动导轨面上贴一层、或涂敷一层耐磨塑料制品。
也称贴塑料导轨。
1滑动导轨:指滑动摩擦的导轨副,分为液体静压导轨、气体静压导轨、边界摩擦导轨、混合摩擦导轨、自润滑导轨2滚动导轨:滚动导轨由固定导轨面和滚珠、滚柱等滚动体实现。
3静压导轨。
滑动导轨截面形状:矩形导轨,三角形导轨,燕尾导轨,圆导轨。
静压导轨工作原理:将具有一定压力的油液,经节流器输送到导轨面上的油腔中,形成承载油膜将相互接触的
导轨面隔开,形成液体摩擦条件,提高导轨耐磨性。
静压导轨类型:开式静压导轨,闭式静压导轨。
静压导轨的应用:精密机床主运动导轨。
滚动导轨的特点与应用摩擦系数低,运动灵敏度高,低速不爬行。
摩擦功耗小,定位精度远高于滑动导轨。
耐磨性高,磨损小,精度保持性好,寿命长。
结构复杂,制造困难,抗振性较差。
广泛应用于高速、高定位精度、高灵敏度、微动机构等场合。
滚动预紧目的:消除间隙,提高刚度。
预紧方法过盈配合预紧,预加载荷大于外载荷。
调整预紧:利用螺钉、弹簧或斜块来移动导轨从而实现预紧。
塑料导轨摩擦系数低,抗咬合磨损能力强,低速不易爬行,加工工艺性好,成本低,刚度低,承载力低,导热性差。