第一篇：浅谈PLC在机电一体化生产系统中的应用
浅谈PLC在机电一体化系统中的应用
摘要：PLC是一种专用工业控制微机系统，所采用的是典型的计算机系统结构，适用的范围是以工业现场作业为主的电控控制机。在现代工业发展中，机电一体化正处在不断发展和完善的过程中。PLC是一种很有发展空间的控制系统，首先对PLC和机电一体化作一个简单的介绍，之后再浅谈PLC在机电一体化生产系统中的应用。关键词：PLC；机电一体化；逻辑控制；生产系统中的应用 引言：在现代化科学技术的迅猛发展下，伴随着学科与学科之间的交叉和渗透的加强，这也在一定程度上对工程领域的技术革命起到了促进作用。在机械工程领域中，微电子技术以及计算机技术向机械工业领域不断渗透，最终促成了机电一体化的产生，进而促使机械工业不论是产品结构、技术结构、生产方式、功能还是管理体系均出现明显改变，工业生产也从之前的机械电气化阶段迈入机电一体化阶段。1.理论概述
1.1 PLC的定义、结构及功能
可编程逻辑控制器简称PLC，它是微机控制技术与继电器控制技术相结合的产物，是在顺序控制器的基础上发展起来的、以位处理器为核心用作数字控制的专用工业计算机。它采用了专门设计的硬件，而它的控制功能则是通过存放在存储器中的控制程序来确定的，因此，若是要对控制功能作一些修改，只需要改变一些软件。
从结构上来分析，PLC按硬件的结构形式可分为整体式和组合式。整体式PLC外观上是一个长方形箱体，又称为箱式PLC。组合式PLC在硬件构成上具有较高的灵活性，其模块可以像拼积木似的进行组合，构成具有不同控制规模和功能的PLC，因此这种PLC又称为积木式PLC。整体式PLC的CPU、存储器、输入输出安装在同一个机箱内。这种结构的特点是：结构简单、体积小、价格低、输入输出路数稳定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。组合式PLC为总线结构。其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。PLC的CPU、存储器和电源等做成一个模块，该模块在总线板上的安装位置一般来说是固定的，而且该模块也是构成组合式PLC所必需的。其他的模块可根据PLC的控制规模和实现的功能来进行选取，安装在总线板的任一总线槽上。组合式PLC安装完成后，需进行组态，使PLC对安装在个总线槽上的模块进行识别。组合式PLC的总线板又称为基板。组合式PLC的特点是：系统构成灵活性较高，可构成具有不同控制规模和功能的PLC，价格较
高。
可编程逻辑控制器有以下10个基本功能：（1）逻辑控制功能。逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是PLC的最基本功能之一。（2）定时控制功能。PLC中有许多可提供用户使用的定时器，其功能；类似于继电器线路中的时间继电器。（3）计数控制功能。PLC为用户提供了许多计数器，计数器在计数到某一数值时，产生一个状态信号，利用该状态信号实现对某个操作系统的计数控制。（4）步进控制功能。PLC为用户提供了若干个位移寄存器，可以实现由时间、计数或其他的指定逻辑信号为转换条件的步进控制。（5）数据处理功能。对数据进行运算数据传送等处理。（6）回路控制功能。PLC具有A/D、D/A转换功能，可以方便地完成对模拟量的控制盒调节。（7）通信联网功能。采用通信技术，实现远程I/O控制，多台PLC之间的同位链接、PLC与计算机之间的通信等。（8）监控功能。PLC设置了较强的监控功能。（9）停电记忆功能。PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件，以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。
1.2机电一体化。机电一体化是以电子技术特别是微电子技术为主导、多种新兴的技术与机械设计交叉、融合而形成的综合性高技术，是机械和电子技术的有机结合产物。机电一体化正处在不断发展和完善的过程中，是一种崭新的学术思想，除了强调机与电的有机结合，还具有更深刻、更广泛的涵义。按照机电一体化的思想，凡是由各种现代高新技术与机械和电子相互结合而形成的各种技术、产品或系统，均属于机电一体化范畴。因此，目前人们谈论的机电液一体化、机电光一体化、机电信一体化都属于机电一体化。
机电一体化的发展趋势：（1）微型化。微型化是精细加工技术发展的必然趋势，也是提高效率的需要。（2）智能化。将人工智能、神经网络、模糊控制等现代控制理论和技术，应用到机电一体化产品中，使其具有一定的智能。（3）模块化。标准化、模块化是机电一体化发展的必然趋势，模块化大大的促进了机电一体化新产品的开发。（4）数字化。数字化的实现有利于远程操作，诊断和修复。（5）集成化。集成化既包含各种技术的相互渗透，相互融合和各种产品不同结构的优化和复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理多种工序。.P LC在机电一体化生产系统中的应用分析
目前，PLC已经广泛与冶金、化工、机械、电子、电力、轻工、建筑建材、交通等几乎所有的工业控制领域，以下是PLC在机电一体化中的应用。
2.1运动控制。利用PLC可以实现对直线运动或圆周运动的有效控制，一般在工业现场，各输入接点和输出设备都有各自的代号，PLC内的I/O继电器也有编号。PLC具有可靠性高、稳定性强、抗干扰能力强等优点因，此在工业控制领域具有极大的发展空间。将PLC引入到磁选机中，可以在很大程度上提升设备的电气性能和自动化水平，确保设备安全、高效、稳定运行。在干混凝土搅拌站生产运行控制中引入PLC控制系统，可以确保设备的稳定运行，有效控制设备故障率，提高生产效率，降低能源消耗量。
2.2开关逻辑量控制。PLC应用最为普遍的一大领域就是开关量逻辑控制。可用PLC代替继电器控制系统，对诸如运输带、冲床、机床电气、注塑机 以及包装等机械设备进行逻辑控制。此外，PLC还广泛应用于化工领域中的电磁阀控制、冶金工业高炉上料系统以及电镀生产线控制等。
2.3数据处理。PLC和在机械加工中的数字CNC及计算机数控组成一体，实现数字控制，有的已将CNC控制功能和PLC融为一体，实现PLC和CNC设备间的内部数据自由传送，通过窗口软件，用户可独立编程，由PLC传至CNC使用。从发展趋势看，CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理的系统。
2.4过程控制。模拟量是实现过程控制必不可少的重要指标，通常情况下，模拟量是指连续变化的量，比较常见的有电压、电流、压力以及温度等物理量。以相关模拟量的当前值及历史值为主要依据，生成所需要的开关量或者模拟量输出，从而确保系统可以依据一定的要求开展工作，这是实施过程控制的最主要目的。在连续生产控制中，最为普遍的控制方式就是 过程控制。
3.结语
综上所述，随着现代化信息技术的不断进步，制造业领域的信息化进程也相应加快，信息将会成为今后机械制造业发展的主导。未来一段时期内，机械制造业将会引入现代化制造系统及制造技术，逐步对生产模式进行更新，并采用先进的组织管理方式，促进机械制造业的进一步发展。全球化、虚拟化、智能化以及网络化将会成为未来机械制造业最突出的特点，可编程逻辑控制器在机械制造业中将会有极大的发展空间，以可编程逻辑控制器为核心的控制系统代表着今后机电设备电气控制的发展方向。
（参考文献）
1.冯清秀，邓星钟.机电传动控制（第五版）.华中科技大学2011.6 2.孙同景，陈桂友.PLC原理及工程应用.机械工业出版社.2008.5 3.咸庆信，类延法.PLC技术与应用.机械工业出版社.2010.9 4.王文义，陈文轩，陈文耀.可编程控制原理与应用.科学出版社2009 5.李方园.PLC行业应用实践.中国电力出版社2007 6.王茁，李颖卓，张波.机电一体化系统设计.化学工业出版社2005 7.张训文.机电一体化系统设计与应用.北京理工大学出版社
第二篇：机电一体化系统综合实训《PLC技术在恒压供水系统中的应用》
PLC技术在恒压供水系统中的应用
目录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
一、变频器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.1变频器的基本构成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2变频器基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、控制系统总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
三、水位检测电路设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
四、操作保护功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
五、系统自启动功能设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（1）自启动概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（2）自启功能的实现null„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5（3）自启动的预置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
六、结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1
摘要：
随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起，相应的生活用水量也大幅度增加。人们对提高供水质量的要求越来越高，另外人们的节能意识及对运行的可靠性的要求越来越强。采用变频器及PLC技术实现的无塔恒压供水系统，不仅能提高供水质量，而且在节约能源和运行可靠性具有较好的改善。其中，采用变频调速的主要目的是通过调速来恒定用水管道的压力以达到节能的目的，恒压供水则是为了满足用户对流量的要求。
应用PLC技术是为了实现系统的软启动，减少手动操作或抚慰操作，同时替代部分继电器减少机械触点的故障，增强可靠性。下面笔者根据这方面的工作经验谈谈在恒压供水系统设计和实践过程中的一些思路和做法。
一、变频器的工作原理
在恒压供水控制系统中，关键技术主要是变频技术。目前效率最高、性能最好的系统是变压变频调速控制系统。
1.1变频器的基本构成
变频器的基本构成如图1所示，由主回路（包括整流器、滤波器、逆变器）和控制电路组成。
整流器的作用是把三相交流整流成直流。滤波器是用来缓冲直流环节和负载之间的无功能量。逆变器最常见的结构形式是利用六个半导体器件开关组成的三相桥式逆变电路，有规律地控制逆变器中主开关的通与断，可以得到任意频率的三相交流输出。
控制电路主要是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。
1.2变频器基本原理
变频器的基本原理是利用逆变器中的开关元件，由控制电路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一系列等幅而不等宽的矩形脉冲波形，来近似等效于正弦电压波。图2所示出正弦波的正半周，并将其分为n等分（n=12）。每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等幅矩形所代替。这样，由n个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效。
正弦波的负半周也可以用相同的方法来等效。可采用正弦波与三角波相交的方案来确定各分段矩形脉冲的宽度。当逆变器输出端需要升高电压时，只要增大正弦波相对三角波的幅值，这时逆变器的输出的矩形脉冲幅值不变而宽度相应增大，达到了调压的要求。当逆变器的输出端需要变频时，只要改变正弦波的频率就可以了。
二、控制系统总体设计
过去的供水控制系统投资多，采用的模式为多台小功率水泵供水。在运行实践中暴露出主控电路设计不合理和逻辑控制设计不合理的现象。
新系统总体设计方案如图3所示。在该供水系统的控制电路中除采用了变频器（VVVF），还采用一些先进控制装置如数字调节器（PID）、可编程控制器（PLC）等，这些装置都是以电脑芯片为内核完成各自不同的控制功能。
为简化控制电路，根据负荷需要，使用一台18．5KW大容量水泵供水。为提高使用的安全系数，选用一台日本富士22．5KW变频器进行水泵调速，该变频器内置PID调节功能，但不具备参数监视功能。为能有效监视调节工况，特选数字显示调节器进行监视和控制，以备实现串级PID控制。鉴于外部I／O可控点数不多，可编程控制器PLC选用20点即可满足控制要求。
三、水位检测电路设计
3．1水位检测开关
考虑到水位检测装置要求故障率少，运行可靠，为简化检测环节，设计中采用结构简单的浮子式水位检测开关，但为防止信号串扰，另外增加了一个隔离转换装置。该装置内选用了干簧继电器用以提高开关接点的可靠性和使用寿命。3．2水位检测逻辑控制
水位检测逻辑控制功能如前所述完全由可编程控制器PLc编程实现，减少了硬件配置，提高了运行的可靠性和应用的灵活性。PLC的I／O地址分配见图4（a）所示，简化梯形图如图4（b）所示。其逻辑电路主要完成如下功能，见图4（b）所示。
（1）水位信号保持功能水位开关检测分别由PLC的常开接点实现。由于水位由于簧管的常开接点来检测，只有在水面越过该点时闭合，低于该点即断开，因此信号需由PLC保持。
（2）水位信号显示、报警、保护功能水位正常时01002动作，使输出绿灯亮。水位低时01003动作，使输出红灯亮，且通过其常闭接点停供水泵。水位高时20000、01000同时启动，使输出黄灯亮（闪光l5秒转平光）且无条件停蓄水泵。
四、操作保护功能设计
除了常规保护功能外还增加了人性化操作功能。考虑到泵短时间内的频繁启动对泵运行不利，故设置1分钟内只允许连续启动两次，第三次需延时3分钟后进行，以利泵的散热，延长设备使用寿命，减少功耗。编程时可采用定时器和计数器配合来实现。这项功能在启停调试设备过程中得到检验。
五、系统自启动功能设计
（1）自启动概述
为了方便运行维护人员，有两种情况可以考虑自启动：
①系统断电一段时间后恢复供电的自启动，系统在正常运行工况下突然停电时，如果其它检测无异常则来电后可实现自启动，这一点在夜间更为重要，可给维护人员带来方便，此项功能得到了维护人员的认可。
②低水位使泵跳闸后水位恢复时的自启动管网用水负荷过大或蓄水水压过低流量减少造成的低水位，会引起供水泵跳闸。在水位恢复正常后可实现自启动。
（2）自启功能的实现null
如图5所示。图中，“自启动条件”有两个：一是计数器C103接点，二是“水位正常”信号接点。由于计数器C103具有停电记忆特性，所以只要水位恢复正常时01002闭合就可自启动。其过程是：微分继电器20006（13）产生的微分信号由20009继电器保持，再经时间继电器“1”020延时后使其输出的常开接点“1”020（见图4b）接通启动回路，则水泵重新运转。（3）自启动的预置
自启动功能可根据用户需要事先预置，否则，该功能会被屏蔽。设计方案如下：
①预置和解除均借用运行状态下的启动按钮。预置时按动启动按钮三下使计数器C103启动，则其常开接点C103闭合。解除自启功能：按住启动按钮1秒，使计数器C103复位或按停止按钮使泵停运的同时也解除了自启动设置。
②预置的显示借用水位正常灯（闪光3秒），解除借用高水位报警灯（闪光3秒）。
六、结束语
上述无塔供水控制系统经投入使用，各项设计功能运行正常，供水质量有了很大提高，单位大功率设备用电量也明显减少。期间，还经历了系统实际异常情况自动处理的考验，如“储水罐满水后的蓄水泵自动跳闸”、“电力网停电来电后的供水泵自启动”、“电源缺相报警”等，这些功能都得到了很好的验证。
参考文献
[1]张燕宾主编．变频调速应用实践．机械工业出版社，2001．
[2]北京四通工控技术有限公司编．FRENIC5000G11S／P11S说明手册．2001． [3]北京鹭岛公司编．OMRON可编程控制器使用手册．2000． [4]高勤主编．电器与PLC控制技术．高等教育出版社，2001．
第三篇：关于接口技术在机电一体化系统中的应用
关于接口技术在机电一体化中的应用
（武昌工学院 机制1006班 103004010617）
摘要：机电一体化是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术，信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。本文主要讨论的是关于接口技术在机电一体化中的应用问题 关键词： 机电一体化 接口技术 机电接口 人机接口
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息能量的传递及转换更加顺畅，使系统各部分有机的结合在一起，形成完整的系统。从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能。因此接口技术是机电一体化产品设计的关键环节。本文主要以机电一体化控制系统系统为例，将接口分为人机接口和机电接口进行分析。
1.机电接口技术
机电接口是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向可以将机电接口分为信息采集接口（传感器接口）与控制量输出接口。控制微机通过信息采集接口接收传感器输出信号，检测机械系统运动参数，经过处理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元件来调节机械系统的运行状态，使其按照要求动作。
1.1信息采集接口技术 a.信息采集接口的任务与特点
在机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效控制，使其按预定的规律运行，完成预定的任务，就必须随时对机械系统的运行状态进行控制，随时检测各种工作和运行参数，如位置、速度、转矩、压力、温度等。因此进行系统设计时，就必须选用相
应传感器将这些物理量转换为电量，再经过信息采集接口的整形、放大、匹配、转换。变成微机可以接受的信号传递给微机。传感器的输出信号中，既有开关信号（如限位开关,时间继电器），又有频率信号（超声波无损探伤）；既有数字量，又有模拟量（如温敏电阻、应变片等）。针对不同性质的信号，信号采集接口要对其进行不同的处理，例如对模拟信号必须进行摸/数变换，变成微机可以接受的数字量再传送给微机。另外，在机电一体化产品中，传感器要根据机械系统的结构来布置，环境往往比较恶劣，易受干扰。再者，传感器与控制微机之间常要采用长线传输，加之传感器输出信号一般比较弱所以抗干扰设计也是信息采集接口设计的一个重要内容。
b.信号采集通道中的A/D转换接口设计 单片机模拟通道中的输入通道（也叫前向通道），用于将传感器获取的各种信号经过调理电路输出，经A/D转换后送入计算机。根据测量要求和传感器输出信号的不同，输入通道的复杂程度和结构形式也不大一样。下面主要讨论模拟电压的转换。很多单片机内有A/D转换线路，例如C196KB,80C166，68HC11等芯片，都具有10位或8位A/D，但对于大多数型号的单片机（例如8031）来说，则必须外部扩展A/D转换芯片。
1.2控制量输出接口技术 a.控制输出接口的任务和特点 控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理。发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件的需要不同，控制接口的任务也不同，对于交流电机变频调速器，控制信号为0~5V电压或4~20mA电流信号，则控制输出接口必须进行数/模转换；对于交流接触器等大功率器件，必须进行功率驱动。由于机电一体化系统中执行元件多为大功率设备，所以抗干扰设计同样是控制输出接口设计时应考虑的重要问题
b.控制量输出接口中的 D/A转换接口设计
单片机模拟通道中的输出通道用于输出控制系统需要的驱动控制信号。
通常用D/A转换作为输出，一般也不需要光电隔离驱动，但有特殊要求，就要加光电耦合；另外一种方法是用脉冲宽度调制输出经过通滤波输出，作为D/A转换，这种结构在很多单片机中都有，例如C96KB,C196KC,80C166，68HC11等单片机都有多路PWM信号，这对于控制来说是很方便的。
2.人机接口技术
人机接口是操作者与机电一体化系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可分为输入接口和输出接口。系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息。另一方面，操作者通过输入接口向系统输入各种控制命令及控制参数，对系统运行进行控制，实现所要求完成的任务。
2.1输入接口技术
输入接口输入设备的数据，要通过数据总线传送给CPU，而CPU与存储器以及其他设备传输的输入输出数据，也要通过这条数据总线分时的进行传输。因此，输入接口的功能就是在只有CPU充许该入口进行数据输入时，才将来自外设的数据传送到数据总线上。
键盘是计算机中不可缺少的输入设备，通过它可
实现人机对话，完成各种的操作，键盘按其结构形式，有非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别和产生代码，后者则用硬件来识别。在单片机中普遍使用的是非编码键盘。
2.2输出接口技术
从计算机输出的数据，要经过输出口传输给输出设备，但在输出口与实际的输出设备之间一般需要进行信号电平转换，并需要对输出数据的传输时序进行控制。输出接口是操作者对机电一体化系统进行检测的窗口，通过输出接口，系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警等。下面对人机通道输出接口中最常用的LED显示器接口技术作简要说明。
a.LED数码显示器的工作原理
LED是发光二极管的缩写。LED显示器应用非常普遍，从袖珍计算器到仪表器都用它，在单片机上的应用也很普遍。
通常所说的LED显示器由七个发光二极管组成，因此，也称为七段显示器。有共阴极和共阳极两种。此外，还有一个圆点型发光二极管，用以显示小数点，发光二极管点亮时，需要2~20mA，压降为1.2V，因而用TTL电路即可与它接口。
为了显示字符，要为LED显示器提供显示代码（或称字形代码），可通过单片机接口使LED显示器某几段发亮来显示不同的数码，如除“g”段不亮其余六段全亮时，则为“8”字。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此LED显示器的字形代码正好一个字节。
b.LED数码显示器的接口及显示方法
单片机与显示器接口可以用硬件为主和用软件为主的方法。所谓硬件为主就是用四位数据线而后用存锁器、译码驱动器显示一位十六进制字符。由于使用硬件较多，缺乏灵活性，所以常用软件查表来代替硬件译码，但这也需要简单的硬件电路配合。由于接口提供不了较大的电流供LED显示器使用，因此驱动电路一般是必不可少的。
结语
总而言之，随着我国工业的不断发展，各项相关技术也是突飞猛进，机电一体化技术作为促进工业发展的重要支柱之一，对我国社会发展和国家建设都有重大的意义。而机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。所以我们更加积极创新接口技术，提高机电一体化产品质量。
[参考文献]
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5.唐光荣，李九龄主编.微型计算机应用技术.1997
6.王田苗，丑武胜主编.机电控制基础理论及应用.清华大
学出版社，2003
第四篇：机电一体化系统
机电一体化系统
多选题
CNC控制体统综合应用了（）技术。正确答案：ABCD CNC控制系统的基本组成包括（）。正确答案：ABCDE FR-A500变频器常用的外置选件可能有（）。正确答案：ABCDE PLC常用的编程元件有（）。正确答案：ABCDE PLC可以分为（）结构形式。正确答案：ABCDE PLC指令分为（）。正确答案：ABCD 步进电机可以为（）。正确答案：ABCDE 采用PWM技术的逆变器具具有（）特点。正确答案：ABCD 齿轮传动的优点有（）。正确答案：ABCDE 当PLC用于开关量逻辑程序控制时，其执行过程可分为（）。正确答案：ABCDE 电力电子器件有（）特点。正确答案：ABCDE 电气控制系统设计的步骤包括（）。正确答案：ABCDE 多选题
工业上所使用的机电一体化控制系统一般由（）组成。正确答案：ABCD 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光栅内部由（）组成，正确答案：ABCDE 滚珠丝杠副的有点有（）。正确答案：ABCDE 恒量PLC性能的主要技术指标有（）。正确答案：ABCD 机电一体化包括（）。正确答案：ABCDE 机电一体化的优点有（）。正确答案：ABCD 基本单元加扩展型PLC是机电一体化产品常用的PLC，它由（）组成。正确答案：ABCDE 交流电机具有（）优点。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动器常用的DO信号有（）。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动系统硬件组成包括（）。正确答案：ABCDE 开环CNC属于经济性产品，一般无内置PLC，I/O信号直接连接到CNC的接口上，通常需要（）基本输入信号。正确答案：ABCDE
气动控制系统有一些基本的回路组成，包括（）。正确答案：ABCDE
数控机床种类繁多，包括（）。正确答案：ABCDE
无论就爱那个一个系统分解为多少子系统，都必须具备（）基本要素，才能称之为“机电一体化系统”，否则只能是一正确答案：ABCD
下列哪些属于FX系列PLC计数器（）。正确答案：ABCDE 现代工业自动化技术的4大支柱是（）。正确答案：ABCD 直线滑动导轨的截面形状常用的有（）。正确答案：ABCD
单选题：
∑Ⅱ操作单元分为（）个区域。正确答案：B
∑Ⅱ操作单元分为（）种显示模式。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.02，其对应报警名称为（）。正确答案：A
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.03，其对应报警名称为（）正确答案：B
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.04，其对应报警名称为（）正确答案：C
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.05，其对应报警名称为（）。正确答案：D
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.30，其对应报警名称为（）。正确答案：A
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.32，其对应报警名称为（）正确答案：B
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.33，其对应报警名称为（）正确答案：C
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.40，其对应报警名称为（）。正确答案：D
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.b1，其对应报警名称为（）。正确答案：A
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.b2，其对应报警名称为（）正确答案：B
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.bF，其对应报警名称为（）正确答案：C
∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.C1，其对应报警名称为（）。正确答案：D
∑Ⅱ系列驱动器的DI输入信号ON电流可能为（）mA。正确答案：A
∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un000，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un001，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un002，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00A，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00B，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00C，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00D，代表（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un012，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un013，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un014，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un015，代表（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器集电极开路输出响应时间可能为（）ms。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-25/26，其作用是（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-27/28，其作用是（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-29/30，其作用是（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-31/32，其作用是（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-40，其作用是（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-41，其作用是（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-42，其作用是（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-43，其作用是（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列伺服电机型号为SGMPH01AAA2S，由型号可知，该电机额定电压为（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列伺服驱动器控制凡事设定参数参数号为Pn301，其对应参数名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列伺服驱动器型号为SGDM-01ADAR，由型号可知，该驱动器输入电压等级为（）V。正确答案：B CNC键盘简称为（）。正确答案：A CNC一次在不同的场合使用具有（）种不同的含义。正确答案：C CNC主轴控制包括（）方面内容。正确答案：B
FR-700系列S形加减速分为（）种方式。正确答案：D FR-A700系列变频的的参数Pr570=0时，负载类型为（）。正
确答案：A
FR-A700系列变频器的连接端端子号为FU，其意义代表（）。
正确答案：A
FR-A700系列变频器的连接端端子号为IPF，其意义代表（）。
正确答案：D
FR-A700系列变频器的连接端端子号为OL，其意义代表（）。
正确答案：C
FR-A700系列变频器的连接端端子号为RES，其意义代表（）。
正确答案：D
FR-A700系列变频器的连接端端子号为STF，其意义代表（）。
正确答案：A
FR-A700系列变频器的连接端端子号为STOP，其意义代表（）。
正确答案：C
FR-A700系列变频器的连接端端子号为STR，其意义代表（）。
正确答案：B
FR-A700系列变频器的连接端端子号为SU，其意义代表（）。
正确答案：B
FR-A700系列变频器若想反转禁止PU操作，则需要将Pr78参数
设定为（）。D
FS-0iC/0iD的特点有（）。正确答案：D
FX1S基本单元有（）种规格。正确答案：D FX3U基本单元有（）种规格。正确答案：C
FX系列PLC的输入OFF电流可能为（）mA。正确答案：A
FX系列PLC继电器输出电阻负载功率可能为（）W/点。正确答案：A FX系列PLC是日本三菱公司在F系列PLC基础上发展起来的小型PLC产品，主要由（）种基本型号，D PLC常用的编程语言有（）。正确答案：D PLC的功能有（）。正确答案：D PLC的输入电源通常有（）种。正确答案：B PLC的梯形图程序可用等效继电器控制线路进行描述。等效工作电路图分为（）部分组成。正确答案：C PWM控制逆变具有（）优点。正确答案：D STEPDRIVE C/C+步进驱动器由（）组成。正确答案：D 安川驱动器的参数功能与现实形式分为（）类。正确答案：B 按照功能区分，机械手可分为（）种。正确答案：D 按照控制信号的传递方式不同，液压伺服系统可分为（）种。正确答案：C 闭环CNC连接包括（）。正确答案：D 变频控制线性加速可分为（）种方式。正确答案：B 变频器操作模式一般分为（）种。正确答案：C 不仅驱动系统包括（）部分组成。正确答案：B 步进驱动器的输入来自位置控制装置的指令脉冲，输出连接到电机绕组，这样的驱动器应具有（）功能。正确答案：D 磁栅由（）组成。正确答案：D 磁栅由（）组成。正确答案：D 从用途上说，机电一体化传感器可归纳为（）。正确答案：D 从用途上说，机电一体化传感器可归纳为（）。正确答案：D 当触发角a=0时，整流输出电压为最大值（）U。正确答案：C 德国HEIDENHAIN公司中的LS100光栅产品中的S指的是（）。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司中的LS100光栅产品中的S指的是（）。正确答案：B 等效工作电路图中的输入部分由（）部分组成。正确
答案：B
根据受力情况，滚珠导轨分为（）种。正确答案：B 根据输入信号的方式不同，伺服阀分为（）种。正确答案：B 功率MOSFET的优点有（）。正确答案：D
钩刀机械手换刀一次所需的基本动作分为（）步。正确答案：C
光栅常用的输出信号有（）。正确答案：D 光栅常用的输出信号有（）。正确答案：D
滚珠丝杠的精度等级分为（）各等级。正确答案：C 机电一体化产品是电子控制与机械装置的结合物，在产品设计时突出体现了（）个方面的思想。正确答案：B
机电一体化机械系统通常包括（）部分组成。正确答案：C
机电一体化控制装置包括（）。正确答案：D
机电一体化设备使用的驱动器可分为（）种。正确答
案：B
机械手一般由（）部分组成。正确答案：D
机械装置的运动要素包括（）。正确答案：D
机械装置的运动要素包括（）。正确答案：D
交流伺服驱动系统的优点有（）。正确答案：D
较常用的双螺母消除间隙的方法有（）种。正确答案：C 接近开关的输出线一般有（）种。正确答案：C 接近开关的输出线一般有（）种。正确答案：C 接近开关的特点有（）。正确答案：D 接近开关的特点有（）。正确答案：D
禁区保护包括（）。正确答案：D
控制系统的安全性包括（）方面。正确答案：B 利用液压缸传位实现定位的转塔刀架动作次序分为()部。正确答案：D 内置扩展选件与附件包括（）。正确答案：D 逆变电路可以采用（）基本形式。正确答案：D 气动马达分类包括（）。正确答案：D 驱动控制分为（）类。正确答案：B 若变频器操作错误代号为CP代表（）。正确答案：C 若变频器操作错误代号为Er.1代表（）。正确答案：A 若变频器操作错误代号为PS代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.CPU代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.EP代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.LF代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.THT代表（）。正确答案：A 弱变频器今报显示代号为E.OC1代表（）。正确答案：A 数控装置包括（）。正确答案：D 伺服驱动器的给定输入包括（）类。正确答案：B 系统设定包括（）个阶段。正确答案：B 下列哪个∑Ⅱ系列驱动器报警显示对应报警名称不是“绝对编码器初始化、通信错误”（）。正确答案：D 显像管显示器简称为（）。正确答案：B 液晶显示器简称为（）。正确答案：C 已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的辅助标记为（A）。
已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的输入电压等级为（A）。
已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的系列号为（A）。
已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品控制电机功率为（B）。
已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品性能为（A）。
运动保护功能包括（）。正确答案：D
运动控制包括（）方面内容。正确答案：B
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板
上，（）按钮用于带锁旋钮。正确答案：D在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于换刀。正确答案：A
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于机床或CNC关闭按钮。正确答案：B 在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于机床或CNC启动按钮。正确答案：A 在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于进给保持。正确答案：D
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于冷却。正确答案：B
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于润滑。正确答案：C
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于循环启动。正确答案：C
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴点动。正确答案：D
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴反转。正确答案：B在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴停止。正确答案：C
在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴正转。正确答案：A
在部分CNC上，为了能够在驱动器发生故障时，停止CNC运行，可能需要使用（）互锁输入信号。正确答案：D
在进行光栅信号处理时需要注意（）。正确答案：D 在进行光栅信号处理时需要注意（）。正确答案：D
直线滚动导轨副分（）个等级。正确答案：D
指令代码中AND代表（）。正确答案：B 指令代码中ANI代表（）。正确答案：C 指令代码中LD代表（）。正确答案：A 指令代码中OR代表（）。正确答案：D 指令一般由（）部分组成。正确答案：B 轴安全保护功能包括（）方面。正确答案：B 主轴位置控制包括（）。正确答案：D 自动换刀装置是数控机床加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，包括（）。D
判断
∑Ⅱ系列驱动器的内部参数不可以通操作单元显示、模拟量输出等方式进行监控。正确答案：B 50MHz以上的频段的电磁干扰一般可用“零相电抗器”消除。正确答案：B CNC的轮廓控制能力被称为CNC的轴控制功能。正确答案：B CNC可通过反向奸细补偿、螺距误差补偿等功能对机械传动装置的间隙、丝杠的螺纹误差进行自动补偿。正确答案：A CNC一词在广义上代表一种控制系统的实体。正确答案：B CNC一词在狭义上代表一种控制技术。正确答案：B CNC坐标轴控制能力被称为CNC的插补功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有Cs轴控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有定向准停功能。
FS-0iC/0iD不具有加工禁区功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有内置PMC功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有前瞻控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有倾斜轴控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有任意位置定位功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有软件限位功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有双电机驱动功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有同步控制功能。正确答案：B FX1N和FX2N系列PLC均可以进行AC100V输入/上相晶闸管输出。正确答案：B FX1S和FX3U系列PLC均具有高速计数、定位模块。正确答案：B FX系列PLC晶体管输出最小负载为2mA/DC5V。正确答案：B I/O扩展单元用来增加PLC的I/O点。正确答案：B I/O扩展模块是PLC的核心。正确答案：B KND100CNC具刚性攻丝功能。正确答案：B KND100CNC具有Cs轴控制功能。正确答案：B KND100CNC具有定向准停功能。正确答案：B KND100CNC具有加工禁区功能。正确答案：B KND100CNC具有内置PMC功能。正确答案：B KND100CNC具有前瞻控制功能。正确答案：B
KND100CNC具有倾斜轴控制功能。正确答案：B KND100CNC具有任意位置定位功能。正确答案：B KND100CNC具有双电驱动功能。正确答案：B KND100CNC具有同步进控制功能。正确答案：B
KND100M&KND100T的连接器XS54用于面板输入连接。正确答案：B
KND100M&KND100T的连接器XS56用于机床输入连接。正确答案：B
KOYO接近开关主要分为电感式和电容式。正确答案：A KOYO接近开关主要分为电感式和电容式。正确答案：A
PLC控制系统有时需要用一个按钮交替控制执行元件通断，这种控制方法称为二分频控制。正确答案：A
PWM调压驱动电源既可以实现高低压驱动功能还可以根据步进电机的运行频率自动改变供电电压。正确答案：A
北京KND公司生产的CNC可以直接与步进驱动器或通用型交流伺服驱动器连A
操作码可多可少，甚至没有。正确答案：B 操作数是唯
一、且必不可少的。正确答案：B
磁编码器与磁栅的区别主要在体积上。正确答案：B 磁编码器与磁栅的区别主要在体积上。正确答案：B
磁栅多用于位置显示，在数控机床或其他精密加工设备上作为闭环位置反馈装置的情况相对较少。正确答案：A
磁栅多用于位置显示，在数控机床或其他精密加工设备上作为闭环位置反馈装置的情况相对较少。正确答案：A
从原理上说，常用的接近开关有高频振荡型与静电电容型两类。
正确答案：A
从原理上说，常用的接近开关有高频振荡型与静电电容型两类。
正确答案：A
当刀库中的道具排列较密时，常用叉刀手。正确答案：A 当负载转矩超过电机输出转矩时将直接导致“失步”。正确答
案：A 得多SIKO公司生产的IH28M和IH58M磁栅编码器的最高转速均为6000r/min。正确答案：B 得多SIKO公司生产的IH28M和IH58M磁栅编码器的最高转速均为6000r/min。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ECN425/ERN430均属于绝对编码器。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ECN425/ERN430均属于绝对编码器。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ERM2484和ERM2485磁编码器都只有一种测量输出。B 德国HEIDENHAIN公司生产的ERM2484和ERM2485磁编码器都只有一种测量输出。答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ROD430/ROD1080结构均属于φ10实心轴。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ROD430/ROD1080结构均属于φ10实心轴。正确答案：B 德国SIKO公司生产的MN100与MB110磁栅磁性标尺类别均为绝对刻度。正确答案：B 德国SIKO公司生产的MN100与MB110磁栅磁性标尺类别均为绝对刻度。正确答案：B 电流控制型逆变在换流瞬间将产生瞬间冲击电压。正确答案：A 电压控制型逆变的电机电流波形为近似的正弦波。正确答案：A 电压控制型逆变器不能用于回馈制动。正确答案：A 电压控制型逆变只能进行回馈制动。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有刚性攻丝功能。正确答案：B
功率二极管的工作原理与普通二极管相同。正确答案：A
固定I/O型PLC在机电一体化产品中用量最大。正确答案：B
光编码器是一种360°回转的位置测量元件。正确答案：A 光编码器是一种360°回转的位置测量元件。正确答案：A 光栅属于位置检测类。正确答案：A 光栅属于位置检测类。正确答案：A
滚珠丝杠螺母副的滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为内循环。正确答案：A
滚珠丝杠螺母副需要安装制动装置以满足其传动要求。正确答
案：A
混合式步进电机的结构与反应式步进电不同。正确答案：A 混合式步进电机在同样的定子电流下产生的转矩有大于反应式步进电机。正确答案：A
霍尔开关是基于霍尔效应的监测开关。正确答案：A 霍尔开关是基于霍尔效应的监测开关。正确答案：A
激光加工类数控机床称为加工中心。正确答案：B 继电器只能用用于驱动直流负载。正确答案：B
简单CNC系统内置的PLC和CNC分用两个cpu。B通信处理、输出刷新为PLC的公共处理部分，它与用户程序执行无直接关联。B
交流逆变需要使用专门的，用弱电控制强电的半导体器件，称为电力电子器件。正确答案：A
交流伺服电机不适合金属切削机床的主轴控制等“恒功
率负载”。正确答案：A
接近开关的动作具有之后特性。正确答案：A 接近开关的动作具有之后特性。正确答案：A
禁区保护用于紧急情况的停运与运行禁止。正确答案：B
晶体管输出即可以用于驱动交流负载，又可以用于驱动直流负载。B 绝大多数变频器都采用了“交-直-交”逆变。正确答案：A 控制系统包括了传统意义上的伺服驱动系统与电气传动系统两方面。正确答案：A
控制系统的现场调试是检查优化控制系统硬件软件，提高系统可靠性的重要步正确答案：A
控制系统运行的稳定性与可靠性是设计成败的关键。正确答案：A 利用转矩提升、断电V/f输出曲线来提升输出转矩时，频率为0时的输出电压一般不能超A 联动轴的数量是恒量CNC控制系统性能的重要技术指标之一。正确答案：A 能够控制的主轴数、Cs轴控制也归入轴控制的范畴。正确答案：A 逆变功率管不需要并联续流二极管。正确答案：A 气动方向阀与逻辑援建体积不同，所以功能也不同。正确答B 驱动器可以通过“增益”参数来改变输入输出特性的斜率。正确答案：A 实际光栅需要利用摩尔条纹进行检测。正确答案：A 实际光栅需要利用摩尔条纹进行检测。正确答案：A 实际控制系统大都采用了载波调制技术来生成SPWM波。正确答案：A 实际中通常拆用双电压驱动电源。正确答案：A 输出电路由输出触点与执行元件组成。正确答案：A 输出关闭信号MRS用于关闭变频器逆变功率管输出。正确答A 数据是PLC程序最基本的元素。正确答案：B 数据输入与显示装置是CNC控制系统中承担多维运动轨迹控制的核心部分。B 数控技术又称为计算机数控。正确答案：A 通过结构的改进与创新、新材料的应用等手短来提高精度与刚性、减轻重量、缩小体积是机电一体化产品技术的主要特点与研究A 通俗的来说，操作码告诉CPU要用什么去做。正确答案：B
通俗的来说，操作数告诉CPU要做什么。正确答案：B 通用驱动器在基本控制方式的基础上，往往还付加油“伺服锁定”、“指令脉冲禁止”等特殊控制方式。正A 网络与通信功能是PLC的基本功能。正确答案：B
为了保证功率管通断的有序进行，需要在交流伺服电机转子上安装用于位置检测的编码器或霍尔元件。A
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件条件，这些硬件的整体称为CNC控制系统。正确答案：B
系统的设计应不惜一切简单实用、降低成本。正确答案：B
镶条应放在导轨受力面大的一侧。正确答案：B 信号处理是检测技术的关键。正确答案：B
液压管道安装是否准确牢固可靠和整洁，将对液压系统工作性能有着重要的影响。A
以加工中心和FMC为主要加工设备，配备物流系统、装卸机器人及其他设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理的制造系统称为刚性制造系统。正确答B 运动保护用于防止加工过程中的碰撞与干涉。正确答B在PLC程序中，需要产生恒0与恒1的程序段，以便随时使用。正确答案：A
在不影响系统刚性的前提下，系统的等效传动惯量应尽可能小。
正确答案：A
在交流电机控制系统中，关断不可控器件主要用于逆变主回路。
正确答案：B
在交流电机控制系统中，全控型器件主要用语整流主回路。正确
答案：B
在驱动器实际使用前，可先单独接通控制电源主电源，进行点动、回参考点运行试验。正确答案：A
在设备调试完成后么需要进行系统技术文件的整理与汇编工作。正确答案：A
在实际中，可以使用多个磁头串联的多间隙磁头，通过信号的叠加来增强输出信号。A
在实际中，可以使用多个磁头串联的多间隙磁头，通过信号的叠加来增强输出信号。A 在伺服系统中，通常才用负载角加速度最大原则选择总传动比。正确答案：A 整流电路的交流输入一般直接来自电网或为电网通过变压后的输出，所以其额定频率一定为50Hz。正确答案：B 整流电路的作用是将直流输入转换为交流输入。正确答案：B 只要CNC控制系统的脉冲当量足够小，拟合线就完全可以等效代替理论曲线。A 只要改变脉冲输出速度，即可改变坐标轴的运动速度。正确答案：A 只要改变坐标轴的脉冲分配方式，既可以改变拟合线的形状，从而达到改变运动轨迹的目的。正确A 执行装置是机电一体化系统的核心。正确答案：B 直流电机、感应电机、伺服电机、步进电机则是机电一体化系统常用的测量装置。答案：B 指令中的操作数又称指令代码。正确答案：B 主接触器不能用于驱动器正常工作时的电机启动停止控制，通段频率原则上不超过30MIN一次。正确答案：A 转子产生电磁力的前提是转子导条与旋转磁场之间存在切割磁力线的相对运动。A
第五篇：机电一体化技术在工程机械中的应用
沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
机电一体化技术在工程机械中的应用
摘要
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。现代工程施工中,工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏,而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。在工程机械中的应用越来越广泛。
关键词：机电一体化 技术 工程机械 应用 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
目录
前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1
一、机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2（1）机电一体化的发展阶段„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3（2）工程机械核心技术——机电一体化 „„„„„„„„„„„„„„„ 4
二、现代工程机械技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5（1）工程机械系统的基本结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
1、机械本体 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2、动力部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
3、测试传感部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.4、执行机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
5、驱动部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
6、控制及信息处理单元 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）工程机械的系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
1、电子监控、自动报警及故障自诊 „„„„„„„„„„„„„„„„
2、节能降耗,提高生产率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
3、柴油机的控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
4、提高作业精度 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
5、作业过程的自动化或半自动化 „„„„„„„„„„„„„„„„„
6、其他应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
三、机电一体化在工程机械中的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„（1）机电一体化和工程机械的关系 „„„„„„„„„„„„„„„„„（2）机电一体化对工程机械功能的改进 „„„„„„„„„„„„„„
四、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献
„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
前言
机电一体化又称机械电子学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从上世纪70 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了工程机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用,从根本上改变了工程机械的面貌,极大促进了产品性能的提高,使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及,并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。
一、机电一体化概要（1）机电一体化的发展阶段
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
一体化技术和产品给以很大的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。
机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。
机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为四个阶段:
1、数控机床的问世是机电一体化发展的开始。
2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。
3、可编程序控制器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、信息技术使机电一体化跃上新台阶。（2）工程机械核心技术——机电一体化
1、机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5、传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。
6、伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、现代工程机械技术
（1）工程机械系统的基本结构
1、机械本体
系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。
2、动力部分
按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出
3、测试传感部分 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。
4、执行机构
根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。
5、驱动部分
在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。
6、控制及信息处理单元
将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行（2）工程机械的系统功能
现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和平地机的自动找平,摊铺机的自动供料,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子调速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。
现代工程施工要求工程机械具有以下性能生产效率高且能量损失小,节约能源;自动化程度高,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全,使用寿命长;具有较好的经济性;高的技术价格比和低的制造与使用成本;操作简单、轻便、劳动强度低,驾驶员的工作条件好,具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修作业时间。
目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:
1、电子监控、自动报警及故障自诊
即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善驾驶员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。
2、节能降耗,提高生产率 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
传统工程机械的能量利用率较低,例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器,具有良好的节能效果,燃料可节省23 %;日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98 % ,同时生产率也大大提高。
3、柴油机的控制
采用电子调速器,电子油门控制装置,自动停机装置,自动升温控制装置等。
4、提高作业精度
为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节,进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制,不仅提高了作业精度和作业效率,而且也减轻了操作人员的劳动强度。
5、作业过程的自动化或半自动化
工程机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响,例如,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统,操作者在控制板上设定好铲沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
斗运动轨迹的形状后,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。
6、其他应用
一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故,提高作业的安全性,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。为实现无人驾驶,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。
电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子控制系统应满足:能在-40～80 ℃的环境温度下可靠、稳定地工作;抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。
三、机电一体化在工程机械中的应用（1）机电一体化和工程机械的关系
现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合, 可以极大地提高了工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置(系统)在现代工程机械中的应用已相当普及，电子控制技术已深入到工程机械的许多领域, 如摊铺机和平地机的自动找平，摊铺机的自动供料，拌利设备称重计量过程的自动控制,挖掘机的电子功率优化，柴油机的电子调速，装载机、铲运机变速箱的自动控制，工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高，电子（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。（2）机电一体化对工程机械功能的改进
在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和特征，传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。
我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
1、先进的计算、模拟和设计方法；
2、先进的微机械加工技术与设备；
3、先进的封装技术与设备；
4、可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备以提高整体水平。
传感器技术今后的发展方向可有几方面：
1、加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。
2、向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。
3、向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。
4、向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。
5、向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸
四、结束语
机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。
参考文献
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