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机电一体化与过程控制课程设计指导书

机电一体化与过程控制课程设计指导书
机电一体化与过程控制课程设计指导书

机电一体化与过程控制课程设计指导书

曹艳明

华南农业大学工程学院农业工程系

2009年

课程设计内容

第一部分问题的引出

第二部分问题的分析与对策

第三部分系统硬件的选择

第四部分系统的软件设计与信号的分析第五部分系统整体的正常运转过程

第六部分参考文献

0、序言

农业工程技术装备使农业生产的效率、土地的生产率得到了很大提高,生产成本大幅度降低、用工减少等,但装备本身还存在着以下缺点:1)机械设备本身固有的局限性;2)机械设备的适应性差;3)自动化程度低;4)部分作业并不十分切合农艺要求;5)传统机具无法使特殊作业机械化

自20世纪90年代以来,信息技术、传感技术、电子技术和自动化和化智能技术在农业上应用日益广泛。光、机、电一体化是国家确立的高科技,过程控制作为其重要组成部分正在蓬勃发展。在未来农业生产中,过程控制技术将为实现各种最优经济指标、提高劳动生产率、土地生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境、提高经济效益和社会效益以及农产品的附加值和提高农业生产的机械化程度等方面起到巨大的作用。

农业工程指服务与大农业生产过程的机械化、自动化、设施、生物环境、农产品加工、水土保持、农业的系统等工程。从系统的角度看,是一个集环境—生物—机械—过程控制—人而成的大系统,涉及的因素多而不确定,结构关系复杂。

机电一体化及过程控制是使农业生产中的机器、装置、设备按照人的设想或者农业生产过程、生物过程所要求的条件自动完成作业。包含在农业生产过程、生物过程的机械化和自动化工程之中

1、机电一体化与过程控制发展概述

机电一体化与过程控制发展的第一个阶段在20世纪50年代前后。主要特点:

1)检测控制普遍采用基地式仪表和部分单元组合式仪表

2)控制结构大多是单输入,单输出系统

3)被控参数是温度、压力、流量和液位四种

4)目的是保持参数的稳定

5)控制理论主要是经典反馈控制理论

机电一体化与过程控制发展的第二个阶段在20世纪60年代前后。主要特点:

1)开始大量采用气动和电动单元组合仪表

2)计算机控制系统开始应用于过程控制领域,实现了数字控制(DDC)与设定值控制(SPC)

3)相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统

4)过程控制由单变量系统转向多变量系统控制

5)控制理论在采用经典理论的同时,应用在线性代数基础上发展起来的现代控制理论发展的第三个阶段在20世纪70年代前后。主要特点:

1)过程控制发展现代控制的新时代—计算机时代

2)工艺过程集中控制,利用计算机进行综合控制

80年代以后,过程出现了飞跃式的发展

1)现代控制理论从本质上解决了一般多变量系统的控制问题

2)过程控制结构从包括手动控制的分散局部控制站改变为具有高度自动化的集中、远程控制中心

3)柔性化、分散化和集成化的综合自动化系统,已被应用于实际的过程控制

2、现阶段农业工程中的机电一体化控制

1)在自动化技术、信息技术、计算机控制和生产工艺技术的基础上,通过信息集成,把控制、优化、调度、管理、经营决策融为一体,实现与环境实现良好的操作,能适应大惯量、时变过程、总体最优,高效益、高柔性的农业工程过程控制系统。2)发展的方向将是走向智能化

系统的组成和分类

过程控制系统通常是指生产过程中控制系统的被控量,如温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度等这样一些过程变量系统

稻谷循环式缓苏干燥机

干燥机控制系统安全措施

干燥机控制系统装备技术示意图

3计算机控制系统

过程控制系统由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程构成。把测量元件、变送器、调节器等统称为检测控制仪表,那么,过程控制系统就由被控过程和检测控制仪表两部分构成 ? 按被控参数的名称来分,有温度、压力、流量、转速、位置、成分等控制系统 ? 按控制系统的功能来分,有比值、均匀、分程和选择性控制系统

? 按调节器的控制的规律来分,有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统 ? 按被控量的多少来分,有单变量和多变量控制系统

?

按采用常规仪表和计算机来分,有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等 最基本的分类方法是按过程控制系统的结构特点和给定的定值信号特点进行分类 按过程控制系统的结构特点分类 :反馈控制系统 ;前馈控制系统;前馈—反馈控制系统(复合控制系统)

按过程控制系统的结构特点分类 :定值控制系统 ;程序控制系统;随动控制系统

? 反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的,偏差值是过程控制的依据,控

制的目标是要消除或减小偏差。

?

前馈控制系统以不变性原理为理论基础,直接根据扰动量大小进行工作,扰动是控制的依据。所以,可及时克服扰动对被控量的影响。前馈控制是一种开环控制(没有控制量的反馈 ),不能检测过程控制的精度,所以,一般不能单独应用。

前馈—反馈控制系统针对主要扰动,采用开环前馈控制及时迅速地克服其对被控参数的影响。对于次要扰动,利用反馈控制于以克服。控制系统在稳态时能准确地把被控量控制在给定值上,大大提高了控制的质量。

4传感器发展及研究技术动向

现代信息技术的三大基础

1)信息的采集技术,即传感器技术构成信息技术系统的―感官‖

2)信息传输技术,即通讯技术构成信息技术系统的―神经‖

3)信息处理技术即计算机技术构成信息技术系统―大脑‖

过程控制的基本器件

1)敏感元件:能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件. 要求对所测变量的响应足够灵敏,同时不受或少受环境因素的影响。

2)传感器:对被测变量敏感,而且能把被测变量的响应传出的器件(多以电量输出)

3)变送器:能输出标准信号的传感器称为变送器

4)转换器:与输出为非标准信号的传感器、特定的仪器或装置配套,把非标准信号变成标准信号.

传感器的分类一般的分类方法有下列五种:1)按测定对象分类,2)按测定方法分类,3)按测定量表征的现象分类,4)按传感器材料分类,5)按应用的领域分类。

按测定对象分类光传感器、放射线传感器、应变及压力传感器、机械量传感器、电量和磁力传感器、音波和超音波传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、离子传感器、射线传感器、分析传感器、仿生传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、流速传感器、真空度传感器、振动传感器。

按测定方法分类:力学传感器,电磁传感器,光学传感器,电化传感器,微生物传感器

按测定方法分类:物理传感器,化学传感器,生物传感器

按传感器材料分类:半导体传感器,金属传感器,陶瓷传感器,合材料传感器,分子传感器

生物传感器,微生物传感器

按应用的领域分类:家用传感器,医疗传感器,防范防火传感器, 汽车、交通传感器,办公传感器,工程传感器

农业工程人才是为农业和农村服务的,其基本任务是:研究、设计和管理农用机械、电器设备和建筑,解决农业生产和加工工艺、农业生态保护和农业环境保护、农业自然资源的开发和利用中的工程问题和相应的过程控制问题,解决农业及农村发展和其他生命系统有关的工程问题.

农业工程师不是万能的工程师,实现控制的目标需要农业工程师与农学家,机械工程师、电气工程师,土木工程师、化学工程师、物理学家、化学家、生物学家等结合.

了解理论和技术的发展过程,即要了解过去,能遇见未来,紧扣学科进展,掌握现代技术的前沿

了解基础研究进展,有什么样的基础,开展什么样的应用基础研究,有什么样的应用基础成果,开发相应水平的技术产品,跨越基础和应用基础研究,所搞的一切控制最终都是徒劳的。

农业工程过程控制技术、自动化技术和智能化技术相互补充、相互促进,与生物技术一起,将把农业这一最古老的产业带入一个全新的阶段。

机电一体化与过程控制课程设计

题目:机器昆虫步行机构之自动控制部分

姓名:东

学号:200350126

专业:农业机械化及其自动化

指导教师:曹艳明

时间:2005年6月13日~25日

第一部分问题的引出

机械昆虫步行机构,参加过2004年全国机械创新设计大赛,获得了全国三等奖的优异成绩,为学校带来了莫大的荣誉,得到专家、老师和同学们的赞赏。但机器在取得了机构上的突破(利用静液压技术)的同时却还存在了相当多的不足。特别是,原先的机器是由单纯的无线电控制技术来控制机器的前进和转向的,这使得机器在步行到较远距离处,或当控制人员视力受到障碍物阻挡的时候,对机器控制准确度会由于视觉误差而严重下降,从而无法控制机器沿正确路径前进,甚至撞上障碍物,使机器机体严重受损。因此,解决这个问题是我们现在必须考虑,且重视的问题。

第二部分问题的分析与对策

对上述的问题,经过请教老师、查阅相关书籍和电子软件的辅助,我们找到了解决方法。即在机器原有的无线电控制系统的基础上,安装智能化自动控制系统,使得机器在一定程度上有了更好的控制性和保护性。采用双控制系统(无线电控制系统和逻辑电路自动控制系统),可很好的解决碰到的问题。当机器在不远的地方或视力范围之内,使用无线电控制系统,由人工对机器进行控制;当机器在较远处或视力范围之外时,通过电路切换,转变为自动控制系统,由制动控制系统判断障碍物的方位,从而通过控制继电器的闭合和断开,进行及时的转向,避开障碍物。这样即保证了机器的工作安全性,同时使得机器控制更加灵便,适应的工作环境更加广泛,从而也使机器由原来的机械液压成品,提升为机电液一体化的成品。

第三部分系统硬件的选择

机器的控制部分,由遥控控制和传感控制来实现,它是由遥控发射器、遥控接收器、传感器、信息处理中心(4个IC 74LS138、4069、4081、4077和继电器组)、转向灯组成。

第四部分系统的软件设计与信号的分析

当机器采用自动控制系统进行工作时,机器的传感器负责采集外部行走环境的情况,将信息传输到控制电路的控制芯片组上,控制芯片组通过输入端口,对采集到的信息进行判断,从而确定工作控制信息,由输出端口将信息传输到继电器控

制元件组,从而使得继电器按一定规则进行接通或断开,进而控制机械、液压和动力部分的状态。这一工作过程其实就是机电一体化产品的一个典型控制过程,是通过电流在控制电路中的变化,控制机器的工作过程。由于最终机械、液压和动力源的所有执行动作,都是根据传感器从外部工作环境获得的信息,从而进行工作,所以机器的工作过程是稳定的、可靠的。

第五部分 系统整体的正常运转过程

继电器组由7个继电器组成,三个是控制电动机和左右转向,四个是控制传感器控制与遥控控制之间的转换。具体的安排如下:控制电动机和左右转向的三个继电器编号为,继电器A 对应电动机,继电器B 对应右边的电磁伐和左转向灯,继电器C 对应左边的电磁伐和右转向灯。控制传感器控制与遥控控制之间的转换的四个继电器编号为a 、b 、c 、d 。传感器由4个E3JK-DS30M1光电开关组成,编号为1、2、3、4(1是用于探测左边障碍物,2、3用于探测前方障碍物,4用于探测右边障碍物)电路原理图和各实物图如下

信息处理的原理图

实物图

图3.8 遥控发射器

从而实现传感器控制与遥控控制之间的转换。在遥控控制状态下(传感器失效)电路板上的红色指示灯亮,遥控器A 、B 、C 按钮分别控制继电器a 、b 、c ,继电器a 、b 、c 再通过4077分别控制继电器A 、B 、C ,从而控制机构的动作;在传感器控制状态下,传感器的探测范围是50cm -60cm ,遇到低于15cm 的障碍物不作出反应,机械能直接跨过去(见下图)。当传感器探到高于15cm 的障碍物时将输出一个低电平,通过74LS138译码后,输出信号控制继电器A 、B 、C 。具体控制如下表:

探测障碍物

左转弯

右转弯

遥控与传感器控制转换

第六部分参考文献

秦曾煌. 1999. 电工学. 高等教育出版社. P336~352 电路设计软件ewb512等……

机电一体化课程设计

题目:Mecanum轮式全方位机器人单片机控制系统

姓名:

学号:200106

专业:农业机械化及其自动化(机电一体化方向)

指导教师:曹艳明

时间:2006年11月13日~25日

前言:

轮式移动机构在移动机器人中得到了广泛的应用。全方位轮移动机构具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性,对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义。目前已有的全方位移动机构种类较多,该文通过阐述麦克纳姆轮全方位移动机构的结构和原理,设计出基于AT89C51芯片控制其运动的单片机系统,为进一步的研究工作打下了很好的基础。

关键词:

全方位轮;麦克纳姆轮;单片机;电机控制

第一部分问题的引出

移动机器人是机器人家族中的一个重要分支,也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究方向。对移动机器人运动控制的研究,一直得到学者们的普遍关注。移动机器人狭义上指的是地面可移动机器人,能在工作环境内移动和执行服务功能是移动服务机器人的两大特点。移动机构是组成移动机器人的重要部分,它是保证机器人实现功能要求的关键,其设计的成功与否将直接影响机器人系统的性能。目前,移动机构开发的种类已相当繁多,仅就平面移动而言,移动机构就有车轮式、履带式、腿足式等形式。各种移动机构可谓各有千秋,适应了各种工作环境的不同要求,但车轮式移动机构显得尤其突出。它的优点很多:能高速稳定地移动、能源利用率高、机构简单、控制方便、能借鉴日益完善的汽车技术和经验等等,它的缺点是移动场所限于平面。但是,目前机器人工作的场所几乎都是人工建造的平地,并且即使有台阶,只要以车轮式移动机构为基础再附加几个自由度便不难解决。因而,轮式移动机构在机器人技术中得到广泛应用。轮式移动机构的类型很多,对于一般的轮式移动机构,都不可能进行任意的定位和定向,而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能,实现平面上的自由运动。由于全方位轮移动机构具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性,因而成为机器人移动机构的发展趋势。本文着重对麦克纳姆全方位轮机构作一些探讨。

1.全方位移动机构简介

在移动机器人应用中,平面内需要三个坐标值来确定唯一状态:其中两个坐标用于确定机器人位置(X,Y),另外一个用于确定机器人的方向(H)。全方位移动是指移动机构在二维平面上从当前位置向任意方向运动的能力。目前我们所见到的绝大多数的轮式移动机构都不是全方位的。具有全方位运动能力的移动机构能够实现完美的运动性能,即能够在当前位置沿着任意方向的路径移动。它比非全方位机构有着明显的优势,例如,全方位移动机构由于其零回转半径的特点,可以在拥挤或狭窄的场所内使车体灵活自如地穿行,在诸如仓库走廊室内可使运载小车实现任意方向的移动。另外,全方位移动机构还可以对自己所处位置进行细微调整,实现精确定位和高精度轨迹跟踪等。

当前全方位移动机构主要有三种形式:全轮转向式全方位移动机构、正交轮和麦克纳姆轮。其中,麦克纳姆轮(Mecanum)是其中做得较为成功、技术较为成熟的一种全方位轮,见图1所示。此轮为瑞典Mecanum公司的专利。通过将多个(通常是三个或四个)轮以一定的方式组合,可使移动机构具备全方位移动功能。美国卡内基·梅隆大学的Muir、Neuman等人研制出的一台四轮的全方位移动机器人URANUS,该机器人可灵活地在地面上自主运动。

2.全方位轮机构运动原理

图2所示为Mecanum轮的原理结构,其外形像一个斜齿轮,轮齿是能够转动的鼓形滚子,滚子的轴线与轮的轴线成45度。滚子有两个自由度,在绕自身转动的同时又能绕车轴转动。这使得轮体本身也具备了两个自由度:绕轮轴的转动和沿滚子轴线垂线方向的平动。这样,驱动轮在一个方向上具有主动驱动能力的同时,另外一个方向也具有自由移动(被动移动)的运动特性。轮子的圆周不是由普通的轮胎组成,而是分布了许多小滚子,这些滚子的轴线与轮子的圆周相切,并且滚子能自由旋转。当电机驱动车轮旋转时,车轮以普通方式沿着垂直于驱动轴的方向前进,同时车轮周边的滚子沿着其各自的轴线自由旋转

N个这种车轮适当地组合就可能构成在平面上具有三个自由度(X方向平动、Y方向平动、绕中心垂轴的转动)的全方位移动机构。下图所示为采用四个全方位轮的移动机构的车轮组合情况,轮中的小斜线表示触地滚子的轴线方向,分左旋和右旋两种。每个全方位轮都通过减速器由一台直流电机独立驱动,四个轮子最后的合成速度就是机器人的移动速度和方向。通过四个全方位轮转速的适当组合,可以实现机器人在平面上三自由度的全方位移动。

若使用普通车轮,在此情况下,这种组合只能实现前后的运动,若要转向,则需要加装转向辅助轮作为其从动轮。但对于全方位轮来说,其特点就是能产生一个相对于轮体的轴向分力,通过调整各个轮子的转向和转速,形成一个与地面固定坐标系成一定角度的合力,从而实现了整个轮系的全方位运动。对于上图所示的四个全方位轮的安装形式,沿X、-Y方向移动时,四个车轮转向及转速是相同的;当沿Y、-Y方向移动时,同侧两轮相向而动,且四个车轮的转速相同。其它形式的运动,四个车轮根据运动模型中的转换矩阵来求得各个全方位轮的转向及转速。由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的万向移动机构,运转灵活,控制方便,若在轮体上追加传感器,再控制好转速和转向,就可能实现精确定位和轨迹跟踪,应用前景很广阔。对于像导游机器人、导购机器人、清扫机器人、电动轮椅等需要在拥挤空间里工作的情况下,采用全方位轮机构是一种较好的选择。

第二部分问题的分析与对策

本机器人需要通过分别控制四个轮上的四台电机的不同状态来使轮上产生不同方向的推动力,从而使机器人向不同方向运动,每台电动机有“正转”、“反转”、“停转”三种状态,如果用纯电气控制会非常繁琐,故我的想法是用单片机来控制,两个输出口通过光电耦合器控制一个电机,每个输出口输出“0”或1”两种电平值,分别是电机接上正负电压从而正转或者反转,就可以很方便的控制整个机器人的动作。输出口输出的电平值可以通过软件编程实现,使得控制难度和接线复杂度大大降低。

下表为机器人在不同状态时各电动机的转向:

注:“+”代表正转,“—”代表反转,“代表停止

第三部分系统硬件的选择

由于只需要一个能读取键盘状态的8位输入端口和一个8位输出的端口,故用AT89C51单片机(有P0~3四路共32位I/O端口)即可实现,外围电路包括一个3×4矩阵键盘、八个光电耦合器、四台小型直流电动机(直接驱动各个轮)、电源(+5V、+12V、-12V)。具体电路图详见下页。

第四部分系统的软件设计

整体思路:

主程序是一个键盘扫描程序,不断地扫描3×4键盘的12个按键,(其中11、12号按键是空的未定义按键),一旦检测到1~10号按键某个按键被按下,就跳转到相应的子程序运行,经过对相应的P0口各位电平值调整,即可使电机处于某个状态,继而控制整个机器人动作,延时一段时间后,跳回主程序,各位电平置零,各电机停转,继续进行键盘扫描,等待下次指令的到来。

下面为整个系统的源程序(有详细注解):

main:mov p0.0,00h ;程序开始,分别对P0.0~P0.7置零

mov p0.1,00h

mov p0.2,00h

mov p0.3,00h

mov p0.4,00h

mov p0.5,00h

mov p0.6,00h

mov p0.7,00h

key: mov p1,#00001111b;键盘扫描程序。上四位和下四位分别为行和列,所以送出高低电压检查有没有按键按下

jmp k10;跳到K10处开始扫描,这里可以改成其它条件转移指令来决定本次扫描是否要继续,例如减1为0转移或者位为1或0才转移,这主要用来增加功能,确认上一按键功能是否完成?是否相当于经过了延时?是否要封锁键盘?等等

goend: jmp end;如果上面判断本次不执行键盘扫描程序,则立即转到程序尾部,不要浪费CPU的时间

k10:jb p1.0,k20;扫描正式开始,先检查列1四个键是否有键按下,如果没有,则跳到K20检查列2

k11: mov p1,#11101111b;列1有键按下时,P1.0变低,到底是那一个键按下?现在分别输出各行低电平

jb p1.0,k12;该行的键不按下时,p1.0为高电平,跳到到K12,检查其它的行

ajmp loop1;如果正好是这行的键按下,表示1号键按下了,跳转到子程序1

k12: mov p1,#11011111b

jb p1.0,k13

ajmp loop2;如果正好是这行的键按下,表示2号键按下了,跳转到子程序2

k13: mov p1,#10111111b

jb p1.0,k14

ajmp loop3;如果正好是这行的键按下,表示3号键按下了,跳转到子程序3

k14: mov p1,#01111111b

jb p1.0,end;如果现在四个键都没有按下,可能按键松开或干扰,退出扫描(以后相同)ajmp loop4;如果正好是这行的键按下,表示4号键按下了,跳转到子程序4

jmp end;已经找到按下的键,跳到结尾

k20:jb p1.1,k30;列2检查为高电平再检查列3、4

k21:mov p0,#11101111b;列2有健按下时,P1.0会变低,到底是那一行的键按下呢?分别输出行的低电平

jb p1.1,k22;该行的键不按下时p1.0为高电平,跳到到K22,检查另外三行

ajmp loop5;如果正好是这行的键按下,表示5号键按下了,跳转到子程序5

k22: mov p1,#11011111b

jb p1.1,k23

ajmp loop6;如果正好是这行的键按下,表示6号键按下了,跳转到子程序6

k23: mov p1,#10111111b

机电一体化创新实验报告

机电一体化创新实验报告 机电产品简介 机电一体化是以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,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。机电一体化技术是建立在机械技术,微电子技术,计算机和信息处理技术,自动控制技术,传感与测试技术,电力电子技术,伺服驱动技术,系统总体技术等现代高新技术群体基础之上的一种高新技术。它是当前机械和电气技术发展的趋势,在不同的设备、装置或系统中,机械、电器、计算机、气动或液压、传动器融为一体是及其常见的。 实验主要内容 本次实验是在德国慧鱼公司生产的示教模型上开展的,实验系统分为五大系列,能组合成数十种自动化工业设备模型,多功能的模拟机械装置,并实现电脑仿真运行。模型由许多形状各异的仿真的机械零部件与电子驱动控制元件组成,它把几何造型、三维拼装和计算机语言有机地结合起来,借助于设置动态变量参数则可设定机构运动方向并建立运动学数学模型。通过系统自带的计算机语言对任务进行编程,使生成的指令数据作用于模型。它是机电一体化的产品,是由一套完整的机械电子系统组成。 实验步骤: 1、了解各种元件的基本组成,分析机械装置的主要结构和部件机构的运动方式,根据装置图来组装“三自由度机械手” 2、按照电路连线图将机械手的电机,计数器,行程开关及限位开关与计算机数据线连接好。 3、用软件(LLwine)对机械手进行自动控制,同时验证编程语言与模型的运动状态的正确性。 4、观摩、测量并绘制机械结构运动简图 5、分析模型的装备设计及传动原理 6、创新设计,写实验报告 三自由度机械手分析 1.机械结构 主要结构: 底座、机械手臂、机械爪等运动机构

机电一体化技术实验报告材料(手写)

实验一四节传送带控制 一、实验目的 1.掌握传送指令的使用及编程 2.掌握四节传送带控制系统的接线、调试、操作 三、面板图 四、控制要求 1.总体控制要求:如面板图所示,系统由传动电机M1、M2、M3、M4,故障设置开关A、 B、C、D组成,完成物料的运送、故障停止等功能。 2.闭合“启动”开关,首先启动最末一条传送带(电机M4),每经过1秒延时,依次启动一条传送带(电机M3、M2、M1)。 3.当某条传送带发生故障时,该传送带及其前面的传送带立即停止,而该传送带以后的待运完货物后方可停止。例如M2存在故障,则M1、M2立即停,经过1秒延时后,M3停,再过1秒,M4停。 4.排出故障,打开“启动”开关,系统重新启动。 5.关闭“启动”开关,先停止最前一条传送带(电机M1),待料运送完毕后再依次停止M2、M3及M4电机。

五、功能指令使用及程序流程图 1.传送指令使用 X0000为ON时,将源容向目标容传送,X0000为OFF时,数据不变化。 2.程序流程图 六、端口分配及接线图 序号PLC地址(PLC端子)电气符号(面板端 子) 功能说明 1X00 SD 启动(SD) 2X01 A 传送带A故障模拟3X02 B 传送带B故障模拟4X03 C 传送带C故障模拟5X04 D 传送带D故障模拟6Y00 M1 电机M1 7Y01 M2 电机M2 8Y02 M3 电机M3 9Y03 M4 电机M4 10主机COM、面板COM接电源GND 电源地端 11主机COM0、COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、 接电源GND 电源地端 12面板V+接电源+24V 电源正端2.PLC外部接线图

最新机电一体化系统设计实验报告

实验一三相异步电动机正反转控制实验 专业年级:学号:姓名:评分: 一、实验目的: 1.学习和掌握PLC的实际操作和使用方法; 2.学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。 二、实验内容及步骤: 本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制,其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。图中:正向按钮接PLC的输入口X0,反向按钮接PLC的输入口X1,停止按钮接PLC的输入口X2,KM5为正向接触器,KM6反向接触器。继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y23、Y24。 其基本工作原理为:合上QF1、QF5, PLC运行。当按下正向按钮,控制程序使Y23有效,继电器KA5线圈得电,其常开触点闭合,接触器KM5的线圈得电,主触头闭合,电动机正转;当按下反向按钮,控制程序使Y24有效,继电器KA6线圈得电,其常开触点闭合,接触器KM6的线圈得电,主触头闭合,电动机反转。 实验步骤: 1.在断电的情况下,学生按图2-1和图2-2接线(为安全起见,控制电路的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好); 2.在老师检查合格后,接通断路器QF1、QF5 ; 3.运行PC机上的工具软件FX-WIN,输入PLC梯形图; 4.对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC; 5.运行PLC,操作控制面板上的相应开关及按钮,实现电动机的正反转控制。在PC 机上对运行状况进行监控,同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况,调试并修改程序直至正确; 6。记录运行结果。 图 2-1 主控电路 ~3~

图 2-2 控制电路接线图 三.实验说明及注意事项 1.本实验中,继电器KA5、KA6的线圈控制电压为24V DC,其触点5A 220V AC(或5A 30V DC);接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220V AC,其主触点25A 380V AC。 2.三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。其中一个很重要的问题就是必须保证任何时候、任何条件下正反向接触器KM5、KM6都不能同时接通,否则会造成电源相间瞬时短路。为此,在梯形图中应采用正反转互锁,以保证系统工作安全可靠。 3.本实验中,主控电路的电压为380V DC,请注意安全! 四.实验用仪器工具 PC 机 1台 PLC 1台 编程电缆线 1根 三相异步电动机 1台 断路器(QF1、QF5) 2个 接触器(KM5、KM6) 2个 继电器(KA5、KA6) 2个 按钮 3个 实验导线若干 五.思考题 1.试比较继电器和接触器的结构及工作原理的异同点; 答:接触器有灭弧装置,而继电器没有。 接触器是在外界输入信号下能够自动接通断开负载主回路.继电器主要是传递信号,根据输入的信号到达不同的控制目的. 2.能否将接触器KM5,KM6的线圈直接接至PLC的输出端Y23、Y24(注:本实验所用

机电一体化实训报告【三篇】

机电一体化实训报告【三篇】 机电一体化实训报告【一】 军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人(即无人飞行机)、水下军用机器人和空 间军用机器人等。军用机器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。 长城汽车股份有限公司是一家大型股份制民营企业,也是 国内规模最大、品种最多的皮卡专业厂。目前,公司下属有“长城华北汽车有限公司”、“保定市信诚汽车发展有限公司”、“长城内燃机有限公司”、“长城桥业有限公司”、“长城汽车技术研究中心”等控股公司多家,。公司根据特 殊行业的要求进行“点菜式”生产,每年近万辆长城皮卡被各地的质量监督、公安、政法、工商、公路、电讯等系统选 为公务专用车。 (1)可靠性高,操作简单。采用机械传动方式,设置两套制动系统,可靠性高且结构紧凑;按钮控制,操作方便,极大地降低了对工人的操作要求,大大地减少了疲劳强度。 (2)一机多能,用途广。无极绳绞车既可使用在顺槽,又可 应用在采区上(下)山,还可布置在集中轨道巷,又能为掘进 后配套服务。 (3)布置灵活,适应性强。

①系统既能布置成双轨单运输,又能布置成四轨双运输,还能布置成三轨双运输。 ②无极绳绞车既可平行于轨道布置,又可垂直于轨道布置。 ③双轨单运输,可采用两根钢丝绳同在轨道内侧,也可采用主绳在轨道内侧,而副绳在轨道外侧的布置形式。 ④绞车采用双向出绳,进出绳方便且体积较小。既可利用原有硐室布置,又能靠巷道侧帮布置,可适应不同巷道工况灵活布置。 (4)可实现巷道水平转弯运输。根据巷道转弯角度配置必要的专用弯道护轨装置,达到水平曲线运输之目的。 (5)配置灵活,便捷安装。根据不同条件,选用不同方案,采用不同轮组配置方式,可适应起伏变化坡道的不同运输需求;采用灵活的固定结构,拆装便利;尾轮固定简单,适应运输距离的变化,可快捷地移动。 (6)容绳量大,运行费用低。采用张紧装置张紧钢丝绳,钢丝绳张力随牵引工况而变化; 采用导向轮分绳,避免钢丝绳咬绳,减少钢丝绳磨损,钢丝绳使用寿命长;梭车采用储绳结构,可减少有运距变化巷道钢丝绳浪费;部件采用可靠的机械结构,故障率低,维护量小。 (7)连续运输,安全高效。安装区段内直达运输,无需转载,减少人力倒车次数,减轻了作业人员的劳动强度;大大降低了管理人员的管理难度,以及设备使用的事故率。

机电一体化系统综合实训课程标准112课时

《机电一体化系统综合实训》课程标准 二、课程性质和任务 《机电一体化系统综合实训》是机电一体化技术三年制高职专业设置的核心课程之一,是一门实践课程,全面提升学生机电一体化技能。本课程开设一学期,教学时数为112学时,4学分。 《机电一体化系统综合实训》的主要任务是以自动生产线为载体,以机电一体化产品的运动控制、逻辑控制、检测技术为核心,对所学的专业课程进行知识与技能的综合实训,提升学生的机电一体化的综合技能,同时培养培养学生协作、敬业等职业素养。 三、课程教学目标 通过机电一体化系统综合实训,使学生在学完专业理论课程的基础上,对自动生产线这一典型的机电一体化系统,能拆卸、测绘、按照测绘图纸进行装配,并在装配过程中,发现问题,解决问题,对装配好的系统进行调试及诊断,全面提升学生的机电一体化综合技能。并在实训的过程中,通过协作与沟通,锻炼学生的与人相处的能力,提高规范操作、安全生产等职业素养。 (一)知识目标 1)机电一体化系统信息、功能的分析方法; 2)机械绘图、电气原理图等的识读及测绘; 3)自动生产线电气原理图及安装接线图; 4)装配的工艺制定; 5)液压气动、传感检测、电机控制等机电一体化系统中核心知识; 6)机电协调的方法及步骤。 (二)能力目标 1)具备使用常用电工仪表工具能力; 2)有规范的拆卸工艺,能安全操作规范; 3)有电气控制、传感检测、PLC控制等机电一体化系统的各功能部件的组装、连接、检测及故障排除能力; 4)具备自动生产线性能检测分析及功能介绍能力; 5)能进行机电一体化系统的维护及调试。 (三)素质目标 1)掌握机电一体化技术行业操作规范,具有良好的职业素养; 2)通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。 3)能利用书籍网络等资源进行机电一体化核心技术的学习及交流。 4)能利用已有的经验及资源进行创新设计。 四、课程内容与要求

机电一体化课程设计报告

机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业:机械电子工程 班级:机电0811 学号: 2008716022 姓名:陈智建 指导教师:刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录 第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附:6张系统框图和元器件图

第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科,所涉及的知识领域非常广泛,现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计,培养学生综合应用所学的知识,进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统,即在已有数控系统的基础上,根据实际加工要求,进行二次开发。由于生产数控系统,伺服电动机的驱动器,伺服电机的厂家很多,即使同一厂家,其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广,并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力,数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能,可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴(变频器),满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器,驱动器和电机之间电器接口的相互匹配,在该设计中,要求3轴伺服驱动器,伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (1)主轴的转速范围:1000—24000 (rpm) (2)主轴电机功率:30/37 kw (3)X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min,X/Y/Z轴切削进给速度,1-10000 mm/min (4)系统分辨率:0.0005mm,重复精度0.02mm。

机电一体化实践报告【三篇】

机电一体化实践报告【三篇】机电一体化实践报告【一】 时间过得很快,转眼大学四年就要过去了,然而大多数人对本专业的认识还是不够, 学校为了使我们了解机电产品、设备,提高对机电工程制造技术的认识,加深机电在工业各领域应用的感性认识,开阔视野,了解相关设备及技术资料,熟悉典型零件的加工工艺,特意安排了我们到几个拥有较多类型的机电一体化设备,生产技术较先进的工厂进行参观实习。为期五,六天的生产实习,我们先后去过了邯郸汉阳包装机械有限公司和保定长城汽车股份有限公司有限公司。了解这些工厂的生产情况,与本专业有关的各种知识,各厂工人的工作情况等等。亲身感受了所学知识与实际的应用,电子技术在机械制造工业的应用了,精密机械制造在机器制造的应用了,等等理论与实际的相结合。 一实习地点 邯郸汉阳包装机械厂保定长城汽车股份有限公司 二实习时间 XX年3月 三实习目的

通过完成毕业实习过程,结合毕业设计或论文选题深入工厂企业实地参观与调查,达到以下的实习目的在这个基础上把所学的专业理论知识与实践紧密结合起来,提高实际工作能力与分析能力,以达到学以致用的目的。 1. 了解机器人的具体结构及其工作原理 2. 掌握工业机器人的运动形式及其类型 3. 汽车产品的生产工艺过程及企业基本生产状况 4. 汽车的类型、结构,工作原理及各零件的作用 5. 了解与熟悉汽车生产的各工艺过程。包括整车装配部件生产等。 6. 了解与熟悉汽车生产企业的生产组织过程。 7. 了解国内外汽车工业的发展现状及趋势。 8. 收集毕业设计内容的相关资料。 9. 了解与熟悉汽车生产的各工艺过程。包括整车装配部件生产等。 四毕业实习单位状况概述 汉阳(邯郸)包装机械有限公司是韩国汉阳包装机械株式会社[公司总部在韩国仁川,已有30余年的发展历史在华

机电一体化课程设计报告

机电一体化课程设计报 告

机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业:机械电子工程 班级:机电0811 学号: 2008716022 姓名:陈智建 指导教师:刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)

第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科,所涉及的知识领域非常广泛,现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计,培养学生综合应用所学的知识,进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统,即在已有数控系统的基础上,根据实际加工要求,进行二次开发。由于生产数控系统,伺服电动机的驱动器,伺服电机的厂家很多,即使同一厂家,其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广,并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力,数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能,可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴(变频器),满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器,驱动器和电机之间电器接口的相互匹配,在该设计中,要求3轴伺服驱动器,伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (1)主轴的转速范围:1000—24000 (rpm) (2)主轴电机功率:30/37 kw (3)X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min,X/Y/Z轴切削进给速度,1-10000 mm/min

机电一体化实验报告

机电一体化实验报告 一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师xx 年1 月12 日实验一机电一体化系统的组成实验目的:以XY简易数控工作台为例,说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。实验设备:l 台式PC机一台l 标准XY工作台一套l 运动控制卡一块l 游标卡尺一把实验内容:XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统,是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件,XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成,其之间的关系如图 1、1所示。工作原理大致为:运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令,进行规划处理(插补运算),转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式(速度脉冲和方向信号)发给驱动器,由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机,步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。实验步骤:(1)在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块,并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。 ①运动控制卡:运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡,通俗地讲我们可以把它看成一个单片机,有自己的算法,可以通过V C、V

B、labview、BCB等语言实现其功能,数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。②DC24V开关电源:对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。③步进电机及其驱动器:步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动;步进电机通过驱动器细分,可减小步距角,从而提高步进电机的精确率,实现脉冲分配和功率驱动放大,此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。④XY向运动平台:分别传输X、Y两个方向的运动。⑤光栅尺:光栅尺是一种位移传感器,是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。⑥霍尔限位开关:用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。(2)使用卡尺测量,计算其平均导程P=10 ;观察其循环器,可知其循环方式为内循环;预紧方式是螺纹调隙式。(3)观察导轨截面,并查阅《机电一体化技术手册》,可知其属于GGA,GGB,GGC,GGF中哪类? GGB 。 其适用场合机械加工中心、NC车床、搬运装置、电火花加工机、木工机械、激光加工机、精密测试仪器、包装机械、食品机械、医疗器械、工具磨床、平面磨床等。(4)查阅《DMC3000硬件手册》可知系统中的运动控制卡可实现四 轴的联动,并具有16 个数字量输入和16 个数字量输出控制。(5)记录步进电机型号,网上查阅其详细技术参数,可知

机电一体化实习报告

篇一:机电一体化实习报告 前言 随着社会的快速发展,当代社会对即将毕业的大学生的要求越来越高,对于即将毕业的我们而言,为了能更好的适应严峻的就业形势,毕业后能够尽快的融入社会,同时能够为自己步入社会打下坚实的基础,我系同学各自开展了顶岗实习活动。在公司中我找到了自己的岗位,在电器组当一名小小的电工。从找工作到找到工作到工作的过程中发生的点滴给我留下了深刻的印象,也让我学到了许多知识,体会到很多,相信此次经历多我而言是一笔宝贵的财富。 一、实习目的: 毕业实习是我们大学期间的最后一门课程,不知不觉我们的大学时光就要结束了,在这个时候,我们非常希望通过实践来检验自己掌握的知识的正确性。在这个时候,我来到广东省源天工程公司机电安装公司,在这里进行我的毕业实习。 二、实习单位及岗位介绍: 广东省源天工程公司是广东省建筑工程集团有限公司的下属企业,是于xx年由原广东省水电建筑安装公司与原广东省水利水电机械施工公司两家水电世家联姻而诞生的国家水利水电工程施工总承包壹级企业。 多年来,源天人一直奉行以人为本、科学管理、质量第一、信誉第一、业主至上、恪守合同的经营宗旨,积极实施做强水利水电施工、地基与基础施工、机电设备安装三大板块业务的经营战略,承接了大批国家、盛市重点工程和标志性工程,施工足迹从广东辐射到广西、湖南、湖北、江西、福建、浙江、辽宁、云南、贵州、四川、青海等十七个省市及国外的越南、巴基斯坦、缅甸、老挝等国家。打造了无数机电精品,承建了白天鹅宾馆基础工程、花园酒店基础工程、荔湾广场基础工程等一批精品基础工程;灯泡贯流式水轮发电机组安装技术水平和装机总容量、总台数以及单机容量一直以来雄居全国顶尖水平,创造了灯泡贯流机组单机容量世界之最的记录,被誉为南粤水电安装劲旅。是全国首家进入地铁盾构行业和广东省率先将薄壁地下连续墙施工技术成功应用于水利工程建设的水利施工企业。 广东省源天工程公司勇于承担社会责任,被广东省三防办授予广东省三防机动抢险四队。 品质为源,诚信为天。源天人竭诚希望与社会各界合作,实现超越,实现成功,共创美好未来。 三、实习内容及过程 20xx年的 9月,我离开了生活了差不多2年的三峡学院;20xx年9月20日,我第一天上班。在公司中我找到了自己的岗位,在电器组当一名小小的电工。20xx年4月20日,我在写这份实习报告。回顾这将近一年的实习,有过欢笑有过泪水,酸甜苦辣尽在心头。在这一年脱离学校的锻炼中,我在社会中不断努力渐渐得以立足,并得到了最快速的成长。四、实习总结 我怀着美好的期盼来到广东省源天工程公司开始为期几个月的实习生活。每一天、每一周、每一月都能在工作中学到很多。这次实习给我最大的收获是我觉得很多工作需要我去摸索和探讨,要不怕吃苦,勇于激流勇进,有的工作虽然单调又重复,但这是磨练意志最有效地方法,我告诫自己要认真完成,对每项工作都要认真的对待,做到每一件事的过程中遇到困难,一定要争取不放弃,坚持到最后。只要希望还在,胜利一定属于我。作为一名刚毕业的学生,理论是我们的优势,但是怎么样把理论结合到实践中成了我们克服的最大困难之一。而经理平时对我的不断教导让我在工作中将理论融合进去,提高了工作效率。看着那些同事忙忙碌碌的来来去去,坚定的态度是那么一点一滴在铸就起来,一个被人认可的人首先一定

机电一体化课程设计报告书

机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一.课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节,课程设计的基本目的是: 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法,包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识,提高联系实际和综合分析的能力,进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能,如计算,绘图,运用设计资料、标准和规,编写技术文件(说明书)等。 二.设计任务及要求 设计题目:车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括:总体设计,机械系统的设计与计算,计算机控制系统设计,编写设计计算说明书; 2.课题容简介或设计要求:编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序,控制要求如下:1)入库车辆前进时,经过1# → 2#传感器后计数器加1,后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1,单经过一个传感器则计数器不动作。2)出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1,后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1,单经过一个传感器则计数器不动作。3)设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路,显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计: 4.计算机控制的设计:设计显示电路图,并按图连接。画出单片机接线图,并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路,根据给定的条件,综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识,完成车辆入库自动控制,并画好元器件的连接图,其中包括装置的原理方案构思和拟定;原理方案的实现,设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近,一个很实用的系统,可以有效地帮助我们管理车库,再加上如果用单片机来实现的话成本低,很实用,这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制

机电一体化实训报告

机电一体化综合实训 实习报告 学生姓名 专业_ 学号_ 班级 指导教师土克燕 年月

机电一体化综合实训实习报告 1 概述 1.1实习目的 通过这次的实习,可以使我们在实践中接触与本专业相关的一些实际工作,培养和锻炼我们综合运用所学的基础理论、基本技能和专业知识,去独立分析和解决实际问题的能力,把理论和实践结合起来,提高我们的实际动手能力,为将来我们毕业后走上工作岗位打下一定的基础。 1、2实习内容 量具当中百分表、千分尺在机加工中的使用。 百分表:一种量具,百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动,将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。主要用于测量制件的尺寸和形状、位置误差等。分度值为0.01mm,测量范围为0-3、0-5、0-10mm。百分表的构造主要由3个部件组成:表体部分、传动系统、读数装置。. 百分表的工作原理,是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动,经过齿轮传动放大,变为指计在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动,将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。 百分表的读数方法为:先读小指针转过的刻度线(即毫米整数),再读大指针转过的刻度线(即小数部分),并乘以0.01,然后两者相加,即得到所测量的数值。 2 实习过程 2.1使用前 使用前,应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时,测量杆在套筒内的移动要灵活,没有任何轧卡现象,且每次放松后,指针能回复到原来的刻度位置。 2.2测量时 测量时,不要使测量杆的行程超过它的测量范围;不要使测量头突然撞在零件上;不要使百分表和千分表受到剧烈的振动和撞击,亦不要把零件强迫推入测量头下,免得损坏百分表和千分表的机件而失去精度。因此,用百分表测量表面粗糙或有显著凹凸不平的零件是错误的。 2.3用百分表校正或测量零件时,应当是测量杆有一定的初始测力 即在测量头与零件表面接触时,测量杆应有0.3~1mm的压缩量(千分表可小一点,有0.1mm即可),使指针转过半圈左右,然后转动表圈,使表盘的零位刻线对准指针。轻轻地拉动手提测量杆的圆头,拉起和放松几次,检查指针所指的零位有无改变。当指针的零位稳定后,再开始测量或校正零件的工作。如果是校正零件,此时开始改变零件的相对位置,读出指针的偏摆值,就是零件安装的偏差数值。 2.4检查工件平整度或平行度 检查工件平整度或平行度时。将工件放在平台上,使测量头与工件表面接触,调整指针使摆动~转,然后把刻度盘零位对准指针,跟着慢慢地移动表座或工件,当指针顺时针摆动时,说明了工件偏高,反时针摆动,则说明了工件偏低了。 当进行轴测的时候,就是以指针摆动最大数字为读数(最高点),测量孔的时候,就是以

thjdme-1型光机电一体化实训考核装置指导书

目录 第一章 THJDME-1型光机电一体化实训考核装置..................... 错误!未定义书签。 一、外观.................................................... 错误!未定义书签。 二、概述.................................................... 错误!未定义书签。 三、特点.................................................... 错误!未定义书签。 四、技术参数................................................ 错误!未定义书签。 五、系统组成................................................ 错误!未定义书签。 六、实训项目................................................ 错误!未定义书签。 七、注意事项................................................ 错误!未定义书签。第二章 THJDME-1型光机电一体化实训考核装置机构说明............. 错误!未定义书签。 一、整机工作流程............................................ 错误!未定义书签。 二、工作原理................................................ 错误!未定义书签。 三、送料机构................................................ 错误!未定义书签。 四、机械手搬运机构 .......................................... 错误!未定义书签。 五、物料传送和分拣机构 ...................................... 错误!未定义书签。 六、气动原理................................................ 错误!未定义书签。 七、气缸、气爪、电控阀使用................................... 错误!未定义书签。第三章 THJDME-1型光机电一体化实训考核装置电气控制说明......... 错误!未定义书签。 一、电气电路组成............................................ 错误!未定义书签。 二、模块说明及示意图........................................ 错误!未定义书签。 三、端子接线图.............................................. 错误!未定义书签。 四、变频器的基本使用........................................ 错误!未定义书签。 五、系统控制实训............................................ 错误!未定义书签。 六、三菱PLC控制原理图...................................... 错误!未定义书签。

机电一体化课程设计

专业:机电一体化 班级: 08—1班 老师:刘顺东 学号: ******** 姓名: **** 日期: 2013年2月

XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)

1.序言 据资料介绍,我国拥有400多万台机床,绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高,加工精度低,要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新,替代现有的机床,无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此,如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里,金属切削机床的基本动作原理变化不大,但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上,它既能提高机床的自动化程度,又能提高加工的精度,现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明,改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求,又由于产品精度提高,型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大,如果把旧机床设备全部以新型机床替换,国家要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成浪费,若采用改造技术加以现代化,则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲,一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5,一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力,起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中,多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征,占有相当大的比重。要完成这些生产任务,不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床,其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明,把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点:1)可靠性高;柔性强;易于实现机电一体化;2)经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能,降低生产成本,用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工,重复定位精度为±0.01mm,定位精度为0.025mm。 设计参数如下:负载重量G=150N;台面尺寸C3B3H=145mm3160mm312mm;底座外形尺寸C13B13H1=210mm3220mm3140mm;最大长度L=388mm;工作台加工范围X=55mm,Y=50mm;工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统,点位直线系统,连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削,可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削,故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位,保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构,降低成本,采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

机电一体化实验报告

机电一体化实验报告 学院:核技术与自动化工程学院专业:电气工程及其自动化 指导老师:康东 姓名:许新 学号:200706050209 日期:2010-10-27

实验一:基于PC的传感器与数据采集实验 一,实验目的 了解传感器,USB2009便携式数据采集器的工作原理和数据采集原理和香农采样定律,连接系统实现实时采集传感器信号,完成对采样数据的时域波形显示和存储. 二,实验内容: 1,了解传感器工作原理. 2,了解USB2009便携式数据采集器的工作原理,功能和使用方法. 3,了解数据采集原理和香农采样定律. 4,实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据. 三,实验设备: 主要实验设备包括: 1,USB2009采集卡和配有上位机软件的计算机; 2,FESTO气动综合实验台一套. 下图为USB2009采集卡.它包含14Bit分辨率A/D转换器,可以提供16路单端模拟信号输入,8路双端模拟输入通道,4路DA输出功能,1组计数器.提供了内外时钟和内外触发工作方式.A/D转换器输入信号范围为:±5V(USB2009),±10V(AD7899-1).硬增益范围:1,2,4,8(N6为PGA203时),1,10,100,10000(N6为PGA202时). 图1.1 USB2009采集卡 四,实验原理 将USB2009采集卡与FESTO气动综合实验台上传感器连接在一起,而后通过USB连接到计算机上.利用LabVIEW软件搭建数据采集系统,实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据. 五,实验步骤 1,由实验教师讲解FESTO气动综合实验台上传感器工作原理; 2,由实验教师讲解USB2009采集卡的工作原理和使用方法; 3,由实验教师讲解数据采集原理和香农采样定律; 4,在实验教师的指导下,由学生完成实验电路连接; 5,在实验电路检查无误后,由学生利用LabVIEW软件搭建数据采集系统; 5,打开设备电源,观察数据采集系统运行状况,纠正错误; 6,利用LabVIEW实时采集传感器信号,进行时域波形显示并存储实验数据; 7,将实验过程中形成的正确的接线方式,数据采集系统的搭建方法以及自己在实验中观察到的现象和思考的问题综合起来,写实验报告.

机电一体化实践报告

机电一体化实践报告 机电一体化实习报告时光匆匆,岁月流梭!转眼为期一周的车工实习结束了。在实习期间虽然很累、很苦,但我却感到很快乐!因为我们在学到了作为一名铣工所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人—李白那一名言:只要功夫深,铁杵磨成针的真正内涵!我们实习的第一天看了关于车工实习的有关的知识与我车工实习过程中的注意事项的碟片。看到那飞转的机器、飞溅的铁花,令我既担心又激动。担心的是,如果那飞转的机器隆隆声让人心惊肉跳和那鲜红的铁花四处飞溅的发出耀眼的的光芒令人眼花缭乱;激动的是,等待了将近一年的车工实习就要开始了。这是作为学生的我们第一次进入工厂当令人尊敬的工人,也是第一次到每一个工科学子一试身手的实习基地。我怎么会不激动万分呢。 一个星期,短短一个星期,对我们这些工科的学生来说,因为这是一次理论与实践相结合的绝好机会,又将全面地检验我们知识水平。我暗暗下定决心:我会做得最好的!思想汇报车工实习是机械类各专业学生必修的实践性很强的技术基础课。学生在车工实习过程中通过独立地实践操作,将有关机械制造的基本工艺知识、基本工艺方法和基本工艺实践等有机结合起来的,进行工程实践综合能力的训练及进行思想品德和素质的培养与锻练。车工实习是培养学生实践能力的有效途径。又是我们大学生、工科

类的大学生,院的学生的必修课,非常重要的也特别有车工实习 又是我们的一次实际掌握知识的机会,离开了课堂严谨的环境, 我们会感受到车间的气氛。同时也更加感受到了当一名工人的心情,使我们更加清醒地认识到肩负的责任。通过老师的讲解。我 终于明白了什么是铣工。同时也懂得了为什么有人说”当铣工是 最累的!“铣工是以手工操作为主,使用各种工具来完成零件的加工、装配和修理等工作。与机械加工相比,劳动强度大、生产效 率低,但是可以完成机械加工不便加工或难以完成的工作,同时 设备简单,故在机械制造和修配工作中,仍是不可缺少的重要工种。铣工的常用设备有铣工工作台、台虎铣、砂轮等。铣工的工 作范围有划线、錾削、锯削、锉削、刮削、研磨、钻孔、扩孔、 铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹、装配、和修理等等。 其中铣工的实习安全技术为: 1、铣台要放在便于工作和光线适宜的地方;钻床和砂轮一般 应放在场地的边缘,以保证安全。2、使用机床、工具(如钻床、 砂轮、手电钻等),要经常检查,发现损坏不得使用,需要修好再用。3、台虎铣夹持工具时,不得用锤子锤击台虎手柄或钢管施加 夹紧力。4、使用电动工具时,要有绝缘保护和安全接地措施。工 作体会使用砂轮时,要戴好防护眼镜。在铣台上进行操作加工时 要有防护网。5、毛坯和加工零件应放置在规定的位置,排列整齐、安放平稳,要保证安全,便于取放,并避免碰伤已加工的表面。6、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹时,工件一定要夹牢,

光机电一体化系统设计实验报告

学院实验报告 学院:专业:班级:成绩: 姓名:学号:组别:组员: 实验地点:实验日期:指导教师签名: 实验(2)项目名称:加速度传感器、速度传感器振动测量实验和悬臂梁固有频率测量实验 1.实验项目名称 加速度传感器、速度传感器振动测量实验和悬臂梁固有频率测量实验 2.实验目的和要求 (1)了解并掌握机械振动信号测量的基本方法 (2)掌握用瞬态激振方式,进行机械阻抗测试的仪器组合及使用方法,了解瞬态激振时的数据处理方法 (3)测出悬臂梁的固有频率 3.实验原理 (1)振动测量原理 机械在运动时,由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素,总是伴随着各种振动。 机械振动在大多数情况下是有害的,振动往往会降低机器性能,破坏其正常工作,缩短使用寿命,甚至造成事故。机械振动还伴随着同频率的噪声,恶化环境,危害健康。另一方面,振动也被利用来完成有益的工作,如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数,充分发挥振动机械的性能。 在现代企业管理制度中,除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外,还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断,对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能,有必要进行机械结构的振动分析和振动设计。这些都离不开振动测试。 振动测试包括两种方式:一是测量机械或结构在工作状态下的振动,如振动位移、速度、加速度、频率和相位等,了解被测对象的振动状态,评定等级和寻找振源,对设备进行监测、分析、诊断和预测。二是对机械设备或结构施加某种激励,测量其受迫振

动,以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能,如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。 振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数,称为振动三要素。 幅值:幅值是振动强度的标志,它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。 频率:不同的频率成分反映系统内不同的振源,通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小,从而寻找振源,采取响应的措施。 相位:振动信号的相位信息十分重要,如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析,各谐波的相位关系是不可缺少的。 在振动测量时,应合理选择测量参数,如振动位移是研究强度和变形的重要依据;振动加速度与作用力或载荷成正比,是研究动力强度和疲劳的重要依据;振动速度决定了噪声的高低,人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关,并决定动量的大小。 (2)YD-37加速度传感器简介 压电传感器的力学模型可简化为一个单自由度质量——弹簧系统。根据压电效应的原理,当晶体上受到振动作用力时后,将产生电荷量,该电荷量与作用力成正比,这就是压电传感器完成机电转换的工作原理。压电式加速度传感器在振动测试领域中应用广泛,可以测量各种环境中的振动量。YD-37加速度传感器与DRBS-12-A型简易电荷放大器的综合灵敏度约是6080mV/m.s-2。 (3)CD-21速度传感器简介 CD-21振动速度传感器的基本原理是基于一个惯性质量(线圈组件)和壳体,壳体中固定有磁铁,惯性质量用弹性元件悬挂在壳体上工作时,将传感器壳体固定在振动体上,这样当振动体振动时,在传感器工作频率范围内,线圈与磁铁相对运动,切割磁力线,在线圈内产生感应电压,该电压值正比于振动速度值,这就是振动速度传感器的工作原理。CD-21振动速度传感器的测量范围是10~1000Hz,灵敏度约是200mv/cm.s-2。 (4)悬臂梁试验台架由底座、悬臂梁、加速度传感器、激振捶等构成。悬臂梁结构总体尺寸为120*110*150mm(长*宽*高)。可进行悬臂梁固有频率和阻尼系数的测量。 实验时通过激振捶敲击悬臂梁,产生脉冲激振,通过安装在悬臂梁上的加速度传感器获取悬臂梁受瞬态激励后输出的振动信号波形(信号触发采样方式),经信号调理设备处理后,通过数据采集仪输入计算机中,从悬臂梁脉冲响应信号波形或信号功率谱就

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