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1、机电控制概述什么是机电控制？广义上说:就是要使生产机械设备、生产线、 车间甚至整个工厂都实现自动化；狭义上专指控制电机驱动生产机械 实现产品数量的增加、产品质量的提高，成本减低，工人劳动强度的 改善及能源合理利用在现代工业中，电气传动控制是各类生产机械重 要组成部分,是机械电子工程技本人员必须掌握的专业知识 。现代生产机械一般由工作机构、传动机构、原动机及控制系统等 几部分组成。当原动机为电动机时,即由电动机通过传动机构带动工 作机构进行工作时,这种传动方式称为“机电传动” 。一般说来,机电传动系统包括工作机构、传动机构、原动机及控制系统。一般把电动机及传动机构合井一起称为“电力拖动部分， 把
2、满足加工工艺要求使电动机起动、制动、反向、调速、快速定位等 电气控制和电气操作部分视为“电气自动控制部分，或称电气自 动控制装置。这也就是机电传动系统的两大组成部分.随着生产机械逐步现代化,生产功能从简单到复杂，而操作上则 是由笨重到轻巧。生产工艺上不断提出的要求,是促进电气控制技术 发展的，动力,而新型电器和电子器件的出现，又为电气控制技术的 发展开描了新的途径。从生产机械所应用的电器与控制方法看,最初是采用一一些手动 电器来控制执行电器。这类手动控制适用于一些容量小,操作单一的 场合。 以后发展为采用自动控制电器的继电器接触器控制系统。 这 种控制系统主要由一些继电器、接触器、按钮、行程开
3、关等组成。其 特点是结构简单,价格低廉，维护方便,抗干批强，因此广泛应用于各 类机械设备上。采用它不仅可以实现生产过程自动化,而且还可以实 现集中控制和远距离控制。目前，继电器接触器控制仍然是最基本的 电气控制形式之一。但由于该控制形式是国定接线,通用性和灵活性 差,又由于乗用有触点的开美动作，工作频率低，触点易损坏,可靠性 差 .在实际生产中，由于大量存在一些以开关量控制的程序控制过程, 而生产工艺及流程经常变化,因而应用前述的继电器接触器控制电 路，就不能満足这种需要。于是由集成电路组成的Jl限序控制器应 运而生,它具有程序变更容易、程序存備量大,通用性强等优点，广泛 成用于各类机械设备及
4、自动线上. 20世纪60年代末,又出现了具有运 算功能和功率输出能力的可编程推制器（PI.C）。它是由大规模集 成电路、电子开关、功率输出器件等组成的专用微型电子计算机,用 它可代替大量的继电器,且功耗小,体积小，在机电传动控制上具有广 阔的应用前景。速度调节是影响电气控制技术发展的另一个重要因素。电力拖动 系统主要分为直流拖动和交流拖动两大类。由于所用电动机不同,它 们的电气控制装置也就不同。交流拖动系统由于交流电动机结构简 单、制造容易、造价低及容易维护等许多特点而应用广泛。但由于 直流电动机具有良好的起动、制动特性和调速性能，能在很宽的范围 内进行平滑调速，所以对调速性能要求较高及对速度
5、需要精确控制的 设备以往都采用直流拖动系统。而后,由于逆变技术的出现和高压大 功率管的问世,交流电动机无级调速系统有了迅速发展,它是利用改 变交流电的频率等来实现电动机转速的无级调速。因交流电动机无 电刷与换向器,较之直流电动机易于维护,且寿命长 ,故很有发展前 途.随着信息化的时代到来，智能化是21世纪机电一体化技术发展的 一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重 视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化 是对机器彳丁为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运 筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思 想、新方法，模拟人类智能
6、，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决 策等能力，以求得到更咼的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有 与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、 高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则 是完全可能而又必要的.20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是 网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、 军事、教育以及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全 球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产 品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而
7、 远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技 术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成 以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技 术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发 展。PLC （可编程序控制器）是一种重要的自动化控制设备，其采用 模块化组合结构、使系统组合十分灵便，并且具有抗干扰能力强、可 靠性高,编程语言简易、普及、方便，可以在线进行修改、柔性好等 特点。PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（包 括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编 程器及电源模块组成。PL
8、C内部各组成单元之间通过电源总线、控制 总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应 设备与控制装置构成PLC控制系统。从结构上分，PLC分为固定式和 组合式（模块式）两种.固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、 内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块 可以按照一定规则组合配置.它是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制 技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它是从早 期的继电器逻辑控制系统发展而来的，从最初的逻辑控制、顺序控制， 发展为具有逻辑判断、定
9、时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联 网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。它具有可靠性高、模块化组 合灵活、功能强、编程方便、适应工业环境、安装维护简单以及运行 速度快等特点。由于它具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方 便等优点,特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性，使它 的应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱（即PLC、机器 人和 CAD/CAM）之一.PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，它既不同于 普通的计算机，又不同于一般的计算机控制系统，作为一种特殊形式 的计算机控制装置,它在系统结构，硬件组成，软件结构以及多通道 用户界面等许多方面都有其特殊性
10、。从原理上说，可编程控制器和计 算机是一致的，为了和工业控制相适应，PLC米用扫描原理来工作。之 所以采用这样的工作方式，是因为PLC是由继电器控制发展而来的， 而CP U扫描用户程序的时间远远短于继电器的动作时间，只要采用循 环扫描的方法就可以解决其中的矛盾。循环扫描的工作方式是PLC区 别于普通的计算机控制系统的一个重要方面。PLC（可编程控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工 业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮 执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并 通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC因其采用模块化
11、组合结构，使系统组合十分灵便，并且具有抗干 扰能力强、可靠性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进 行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开 关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制、闭环 过程控制以及多级自动控制系统。总之，电气传动控制在机械设备上占有非常重要的地位。由此可 见,掌握机电自动控制方面的知识对从事机械电子工程的技术人员来 说是尤为重要的。电机技术的不断升级发展，在社会生活的各个领域 都发挥了巨大的作用。如何保持电机的稳定性和安全性能，更好地为 各领域生产建设企业服务，促进社会经济和各行业的快速发展,成为 技术人员需要不断公关的课题。客观地讲，我国的机电技术目前在世 界上还比较落后，很多高精度、高效率的机电设备还是要以国外的为 主，在维修方面，国内也缺乏足够的技术人员。因此，从业人员尤其 是技术人员更要多与时俱进。有条件的情况下，多与国外一些技术人 员沟通交流,多观摩学习兄弟企业或邻近类似企业设备应用和检修的 操作流程，还可以充分利用现在信息时代互联网技术带来的便利，利 用计算机网络上的文字、视频等资料加强自身理论知识学习，更好的 发展我们国内机电传动控制，更好地为经济建设和社会发展服务。
