机电一体化中的电机控制与保护-职业学院毕业论文1

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1、平 顶 山 工 业 职 业技 术 学 院 毕 业 论 文机 电 一 体 化 中 的 电 机 控 制 与 保护系别：机电系专业：机电一体化学生姓名：指导老师： 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文2入 学 日 期 ： 2009 年 9 月 论 文 完 成 日 期 ： 2011 年 月内 容 摘 要依 据 机 电 一 体 化 技 术 的 发 展 前 景 ， 提 出 一 种 新 型 电 动 执 行 机构 的 设 计 方 案 ， 详 细 介 绍 了 该 执 行 机 构 各 功 能 元 件 的 选 型 与 设 计 、阀 位 及 速 度 控 制 原 理 以 及 各 种 关 键 问 题 的

2、 解 决 方 法 。 该 执 行 机 构将 阀 门 、 伺 服 电 机 、 控 制 器 合 为 一 体 ， 采 用 8031 单 片 机 、 变 频 技术 实 现 了 阀 门 的 动 作 速 度 和 位 置 控 制 ， 解 决 了 阀 门 的 精 确 定 位 、阀 门 柔 性 开 关 、 极 限 位 置 判 断 、 电 机 保 护 及 模 拟 信 号 隔 离 等 技 术问 题 。 现 场 运 行 情 况 表 明 ， 该 电 动 执 行 机 构 具 有 动 作 快 、 保 护 完善 以 及 便 于 和 计 算 机 通 讯 等 优 点 ， 充 分 利 用 了 机 电 一 体 化 技 术 带来 的

3、方 便 快 捷 。关 键 词 ： 电 动 机 阀 门 继 电 器 保 护 机 电 一 体 化 技 术 总 结平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文3目 录内 容 摘 要 . 2插 图 索 引 . 4引 言 . 5第 1 章 机 电 一 体 化 技 术 发 展 历 程 及 其 趋 向 . 61 1 机 电 一 体 化 技 术 发 展 历 程 . 61 2 机 电 一 体 化 发 展 趋 向 . 6第 2 章 机 电 一 体 化 中 电 动 执 行 机 构 的 硬 件 设 计 及 工 作 原 理 .112.1 系 统 工 作 原 理 .11第 3 章 机 电 一 体 化 中 阀

4、 位 及 速 度 控 制 原 理 . 15第 4 章 关 键 技 术 问 题 的 解 决 . 17第 5 章 机 电 一 体 化 中 继 电 器 保 护 的 现 状 与 发 展 . 195.1 继 电 保 护 发 展 现 状 . 195.2 继 电 保 护 的 未 来 发 展 . 215.2.1 计 算 机 化 .225.2.2 网 络 化 .235.2.3 保 护 、 控 制 、 测 量 、 数 据 通 信 一 体 化 .255.2.4 智 能 化 .26结 束 语 . 27平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文4参 考 文 献 . 28插 图 索 引图 2-1 电 动

5、执 行 机 构 控 制 系 统 框 图 11图 2-2 IPM 输 出 电 流 、 电 压 检 测 14图 2-3 程 序 出 格 自 恢 复 电 路 15图 3-2 阀 位 及 速 度 控 制 原 理 框 图 15图 3-3 执 行 机 构 的 典 型 运 行 速 度 图 16图 4-1 线 性 隔 离 放 大 器 19平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文5引 言在 现 代 化 生 产 过 程 控 制 中 ， 执 行 机 构 起 着 十 分 重 要 的 作 用 ， 它是 自 动 控 制 系 统 中 不 可 缺 少 的 组 成 部 分 。 现 有 的 国 产 大 流 量

6、电 动执 行 机 构 存 在 着 控 制 手 段 落 后 、 机 械 传 动 机 构 多 、 结 构 复 杂 、 定位 精 度 低 、 可 靠 性 差 等 问 题 。 而 且 执 行 机 构 的 全 程 运 行 速 度 取 决于 其 电 机 的 输 出 轴 转 速 和 其 内 部 减 速 齿 轮 的 减 速 比 ， 一 旦 出 厂 ，这 一 速 度 固 定 不 可 调 整 ， 其 通 用 性 较 弱 。 整 个 机 构 缺 乏 完 善 的 保护 和 故 障 诊 断 措 施 以 及 必 要 的 通 信 手 段 ， 系 统 的 安 全 性 较 差 ， 不便 与 计 算 机 联 网 。 鉴 于 以

7、上 原 因 ， 采 用 传 统 的 大 流 量 电 动 执 行 机构 的 控 制 系 统 ， 可 靠 性 和 稳 定 性 较 差 。 随 着 计 算 机 网 络 、 现 场 总线 等 技 术 在 工 业 过 程 中 的 应 用 ， 这 种 执 行 机 构 已 远 远 不 能 满 足 工业 生 产 的 要 求 。 笔 者 设 计 的 大 流 量 电 动 执 行 机 构 ， 采 用 机 电 一 体化 技 术 ， 将 阀 门 、 伺 服 电 机 、 控 制 器 合 为 一 体 ， 利 用 异 步 电 动 机直 接 驱 动 阀 门 的 开 与 关 。 通 过 内 置 变 频 器 ， 采 用 模 糊 神

8、 经 网 络 ，实 现 阀 门 的 动 作 速 度 、 精 确 定 位 、 柔 性 开 关 以 及 电 机 转 矩 等 控 制 。该 电 动 执 行 机 构 省 去 了 用 于 控 制 电 机 正 、 反 转 的 接 触 器 和 可 控 硅换 向 开 关 模 件 、 机 械 传 动 装 置 和 复 杂 、 昂 贵 的 控 制 柜 和 配 电 柜 ，具 有 动 作 快 、 保 护 较 完 善 、 便 于 和 计 算 机 联 网 等 优 点 。 实 际 运 行表 明 ， 该 执 行 机 构 工 作 稳 定 ， 性 能 可 靠 。 自 电 子 技 术 一 问 世 ,电子 技 术 和 机 械 技 术

9、的 结 合 就 开 始 了 ,只 是 出 现 了 半 导 体 集 成 电 路 ,尤 其 是 出 现 了 以 微 处 理 器 为 代 表 的 大 规 模 集 成 电 路 以 后 ,机 电 一体 化 技 术 之 后 有 了 明 显 进 展 ,引 起 了 人 们 的 广 泛 注 重 .平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文6第 1 章 机 电 一 体 化 技 术 发 展 历 程 及 其 趋 向机 电 一 体 化 是 机 械 、 微 电 子 、 控 制 、 计 算 机 、 信 息 处 理 等 多 学 科的 交 叉 融 合 ， 其 发 展 和 进 步 有 赖 于 相 关 技 术 的

10、进 步 与 发 展 ， 其 主要 发 展 方 向 有 数 字 化 、 智 能 化 、 模 块 化 、 网 络 化 、 人 性 化 、 微 型化 、 集 成 化 、 带 源 化 和 绿 色 化 。1 1 机 电 一 体 化 技 术 发 展 历 程1.数 控 机 床 的 问 世 ,写 下 了 机 电 一 体 化 历 史 的 第 一 页 ;2.微 电 子 技 术 为 机 电 一 体 化 带 来 勃 勃 生 气 ;3.可 编 程 序 控 制 器 、 电 力 电 子 等 的 发 展 为 机 电 一 体 化 提 供 了坚 强 基 础 ;4.激 光 技 术 、 模 糊 技 术 、 信 息 技 术 等 新 技

11、 术 使 机 电 一 体 化 跃 上新 台 阶 .1 2 机 电 一 体 化 发 展 趋 向1 数 字 化微 控 制 器 及 其 发 展 奠 定 了 机 电 产 品 数 字 化 的 基 础 ， 如 不 断 发展 的 数 控 机 床 和 机 器 人 ； 而 计 算 机 网 络 的 迅 速 崛 起 ， 为 数 字 化 设计 与 制 造 铺 平 了 道 路 ， 如 虚 拟 设 计 、 计 算 机 集 成 制 造 等 。 数 字 化要 求 机 电 一 体 化 产 品 的 软 件 具 有 高 可 靠 性 、 易 操 作 性 、 可 维 护 性 、平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文7自 诊 断 能 力 以 及 友 好 人 机 界 面 。 数 字 化 的 实 现 将 便 于 远 程 操 作 、诊 断 和 修 复 。2智 能 化即 要 求 机 电 产 品 有 一 定 的 智 能 ,使 它 具 有 类 似 人 的 逻 辑 思 考 、判 断 推 理 、 自 主 决 策 等 能 力 。 例 如 在 CNC数 控 机 床 上 增 加 人 机 对话 功 能 ， 设 置 智 能 I/O接 口 和 智 能 工 艺 数 据 库 ， 会 给 使 用 、 操 作和 维 护 带 来 极 大 的 方