自动生产线机电传动与控制

自动生产线传动带调速控制宋超(襄阳职业技术学院汽车工程学院,湖北襄阳441050)摘要:文章以生产企业中常见的传送带控制要求为例,通过PLC 与变频器以及控制面板的电气线路、MM420变频器的参数设置以及PLC 梯形图程序,论述了利用MM420变频器对传送带三相异步电机进行变频调速的方法。

关键词:传送带;变频器;电机正反转;多段速控制中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:2095-6584(2019)01-0070-03收稿日期:2018-10-22作者简介:宋超(1979-),男,湖北襄阳人。

讲师,硕士研究生,研究方向:机电一体化。

一、自动生产线中传送带的应用随着自动化技术的发展，大多数制造类企业都采用了自动生产线设备用以提高生产效率。

在生产线中，物料的输送是非常重要的一环。

大多生产线物料的输送采用输送机械手、传送带、自动小车等形式，其中传送带以其结构简单、容易控制、制造成本低等优点，在大多数企业生产线中广泛使用。

目前，传送带主要采用带减速器的三相异步电机作为驱动装置，通过联轴器与传送带主动轴连接，带动传送带运行。

如图1所示。

要控制传送带的启停、运行速度以及方向，主要就是控制其驱动装置，即三相异步电机的启停及调速。

三相异步电动机利用电磁线圈把电能转换成电磁力，再依靠电磁力做功，从而把电能转换成转子的机械运动。

交流电动机结构简单，可产生较大的功率，在有交流电源的地方都可以使用。

当交流异步电动机绕组电流的频率为f ，电机的磁极数为p ，则同步转速可用n 0=60f /p 表示。

异步电动机转子转速n 计算公式：n =60f p（1-s ）改变p 、s 、f 可对电机调速。

三相异步电机的调速大多采用变频调速。

[1~2]本文中所述的三相异步电机调速采用西门子的MM420通用变频器。

二、MM420变频器的接线及参数设置西门子MM420是目前工业企业中常用的变频器系列，其接线如图2所示。

变频器主电路电源由配电箱通过自动开关（断路器）QF 单独提供一路三相电源，连接到电源接线端子，电动机接线端子引出线则连接到电动机。

《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。

本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。

1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。

•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。

o传感器：用于监测系统的状态信息。

o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。

o被控对象：即需要被控制的机械设备。

•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。

1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。

到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。

近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。

未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。

第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。

o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。

•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。

▪分类：单相、三相。

▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。

o同步电机▪特点：适用于高精度场合。

▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。

2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。

机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念解释机电传动控制的定义强调机电传动控制在现代工业中的重要性1.2 机电传动系统的组成介绍机电传动系统的常见组成部分，如电动机、传动装置、负载等解释各个部分在系统中的作用和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类介绍机电传动控制系统的不同类型，如开环控制、闭环控制等比较各种控制系统的特点和应用场景第二章：电动机及其控制2.1 电动机的分类和特性介绍不同类型的电动机，如交流异步电动机、直流电动机等分析各种电动机的启动、制动和调速特性2.2 电动机的控制方法介绍电动机的常见控制方法，如开关控制、变频调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景2.3 电动机的选择和安装讲解电动机的选择依据，如负载类型、功率需求等介绍电动机的安装要求和注意事项第三章：传动装置及其控制3.1 传动装置的分类和特性介绍常见的传动装置，如齿轮传动、带传动等分析各种传动装置的传动比、传动效率等特性3.2 传动装置的控制方法介绍传动装置的常见控制方法，如机械调速、电子调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景3.3 传动装置的选择和安装讲解传动装置的选择依据，如负载类型、传动比需求等介绍传动装置的安装要求和注意事项第四章：机电传动控制系统的应用4.1 机电传动控制系统在工业自动化中的应用介绍机电传动控制系统在工业自动化中的典型应用案例，如、生产线等分析机电传动控制系统在提高生产效率和产品质量方面的作用4.2 机电传动控制系统在交通运输领域的应用介绍机电传动控制系统在交通运输领域的典型应用案例，如电动汽车、轨道交通等分析机电传动控制系统在提高运输效率和减少能源消耗方面的作用4.3 机电传动控制系统在其他领域的应用介绍机电传动控制系统在其他领域的典型应用案例，如医疗设备、建筑自动化等分析机电传动控制系统在提高生活质量和工作效率方面的作用第五章：机电传动控制系统的维护与故障诊断5.1 机电传动控制系统的维护介绍机电传动控制系统的日常维护内容和注意事项强调定期维护对于系统稳定运行的重要性5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法介绍常见的故障诊断方法，如观察法、参数测量法等分析各种故障诊断方法的优缺点和适用场景5.3 机电传动控制系统的故障处理和预防措施讲解故障处理的一般流程和方法介绍预防措施，如使用高质量的元件、避免过载等第六章：传感器与信号处理6.1 传感器的类型与作用介绍各种常用传感器，如温度传感器、压力传感器等分析传感器在机电传动控制系统中的作用和重要性6.2 传感器的选用与安装讲解传感器的选用依据，如测量范围、精度要求等介绍传感器的安装方法和注意事项6.3 信号处理与分析解释信号处理的基本概念和方法分析信号处理在机电传动控制系统中的应用，如滤波、放大等第七章：PLC控制系统7.1 PLC的基本原理与组成介绍PLC的概念、工作原理和组成结构强调PLC在机电传动控制系统中的应用优势7.2 PLC编程与控制讲解PLC编程的基本语言和方法，如梯形图、指令表等分析PLC控制在机电传动系统中的应用案例7.3 PLC系统的维护与故障诊断介绍PLC系统的日常维护内容和注意事项讲解故障诊断的方法和技巧第八章：变频器与电机调速8.1 变频器的基本原理与类型介绍变频器的工作原理和类型，如电压型、电流型等强调变频器在电机调速中的应用优势8.2 变频器控制与应用讲解变频器的控制原理和方法，如矢量控制、直接转矩控制等分析变频器在电机调速中的应用案例8.3 变频器的选用与安装介绍变频器的选用依据，如电机功率、调速范围等讲解变频器的安装方法和注意事项第九章：伺服控制系统9.1 伺服控制系统的基本原理与组成介绍伺服控制系统的工作原理和组成，如伺服电动机、伺服驱动器等强调伺服控制系统在精确控制中的应用优势9.2 伺服控制系统的选用与调试讲解伺服控制系统的选用依据，如控制精度、响应速度等介绍伺服控制系统的调试方法和注意事项9.3 伺服控制系统的应用案例分析伺服控制系统在典型应用场景中的应用案例，如数控机床、等第十章：机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能技术的应用介绍节能技术在机电传动控制系统中的应用，如电机变频调速、高效传动装置等分析节能技术在降低能耗和提高经济效益方面的作用10.2 环保技术的应用介绍环保技术在机电传动控制系统中的应用，如废弃物回收、低噪音传动装置等强调环保技术在实现可持续发展和社会责任方面的意义10.3 节能与环保的法规和标准讲解与节能和环保相关的法规和标准，如节能产品认证、环保法规等强调企业和个人在遵循法规和标准方面的责任第十一章：机电传动控制系统的安全与保护11.1 安全防护措施的重要性强调在机电传动控制系统中实施安全防护措施的必要性讨论因缺乏安全防护导致的潜在风险和事故11.2 安全防护技术与设备介绍常见的安全防护技术，如紧急停止按钮、安全门等分析安全防护设备在保障人员和设备安全方面的作用11.3 安全标准与合规性讲解与机电传动控制系统安全相关的国家和行业标准强调遵守安全标准和合规性的重要性第十二章：案例分析与实践12.1 机电传动控制案例分析分析具体的机电传动控制案例，如自动化装配线、升降机等讨论案例中的关键技术、挑战和解决方案12.2 实践操作与技能培训强调实际操作在理解机电传动控制系统中的重要性介绍常见的实践操作活动和技能培训方法12.3 项目设计与实施讲解机电传动控制系统项目设计的基本步骤和方法讨论项目实施过程中的管理、协调和风险控制第十三章：发展趋势与创新13.1 机电传动控制技术的发展趋势探讨机电传动控制技术的发展方向，如智能化、网络化等分析新兴技术如物联网、大数据在机电传动控制系统中的应用潜力13.2 创新设计与研发强调创新在推动机电传动控制系统发展中的重要性介绍创新设计的方法和研发流程13.3 知识产权保护与技术转移讲解知识产权在技术创新中的作用和保护方法讨论技术转移和产业化的途径和挑战第十四章：经济效益与投资分析14.1 经济效益评估介绍经济效益评估的方法和指标分析机电传动控制系统投资的经济效益14.2 投资决策与风险分析讲解投资决策的基本原则和方法分析机电传动控制系统投资的风险因素和应对策略14.3 财务分析与投资回报介绍财务分析的方法，如现金流量分析、净现值分析等讨论投资回报的计算和评估方法第十五章：综合测试与评价15.1 测试方法与设备介绍机电传动控制系统综合测试的方法和设备强调测试在确保系统性能和可靠性中的重要性15.2 性能评价与优化讲解机电传动控制系统的性能评价指标和方法讨论系统性能优化的策略和技术15.3 持续改进与寿命周期管理强调持续改进在提高机电传动控制系统性能和寿命中的作用介绍寿命周期管理的方法和实践重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关概念、系统组成、控制方法、应用领域、维护与故障诊断等方面的内容。

教案机电传动控制第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的特点与应用第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍2.2 机电传动控制系统的建模方法2.3 机电传动控制系统的稳定性分析第三章：机电传动控制器的设计3.1 机电传动控制器的设计方法3.2 PID控制器的设计与应用3.3 模糊控制器的设计与应用第四章：机电传动控制系统的仿真与实验4.1 机电传动控制系统的仿真方法4.2 机电传动控制系统的实验方法4.3 机电传动控制系统仿真与实验的结果分析第五章：机电传动控制系统的优化与故障诊断5.1 机电传动控制系统的优化方法5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法5.3 机电传动控制系统的优化与故障诊断的应用实例第六章：电动机控制系统6.1 电动机的基本原理与特性6.2 直流电动机控制系统6.3 交流电动机控制系统第七章：步进电机控制系统7.1 步进电机的工作原理与特性7.2 步进电机控制系统的设计方法7.3 步进电机在实际应用中的案例分析第八章：伺服电机控制系统8.1 伺服电机的工作原理与特性8.2 伺服电机控制系统的设计方法8.3 伺服电机在实际应用中的案例分析第九章：机电传动控制系统的保护与安全9.1 机电传动控制系统的保护措施9.2 机电传动控制系统的安全操作规程9.3 机电传动控制系统保护与安全的实际应用案例第十章：现代机电传动控制技术的发展趋势10.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用10.2 网络化控制技术在机电传动控制中的应用10.3 绿色控制技术在机电传动控制中的应用第十一章：传感器在机电传动控制中的应用11.1 传感器的基本原理与类型11.2 常用传感器的特性与应用11.3 传感器在机电传动控制系统中的集成与优化第十二章：机电传动控制系统的节能与环保12.1 节能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 环保控制技术在机电传动控制中的应用12.3 节能与环保在机电传动控制系统中的重要性第十三章：机电传动控制系统的可靠性与维护13.1 机电传动控制系统的可靠性分析13.2 机电传动控制系统的维护方法与策略13.3 提高机电传动控制系统可靠性与维护的实际案例第十四章：机电传动控制系统的实际应用案例分析14.1 机床控制系统中的应用案例14.2 自动化生产线中的应用案例14.3 控制系统中的应用案例第十五章：综合训练与实践15.1 机电传动控制系统的设计与实现15.2 机电传动控制系统的仿真与实验15.3 机电传动控制系统的实际操作与调试重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关知识，包括概述、基本原理、控制器设计、系统仿真与实验、优化与故障诊断、电动机控制系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统、保护与安全、现代机电传动控制技术的发展趋势、传感器在机电传动控制中的应用、节能与环保、可靠性与维护、实际应用案例分析以及综合训练与实践。

机电工程中的机械传动与自动化控制研究摘要：机电工程中的机械传动与自动化控制研究涵盖了机械工程和自动化技术的交叉领域，旨在实现工程系统的高效运行和智能控制。

本研究深入探讨了机械传动系统，包括各种传动元件和技术，如齿轮传动、带传动、链传动等，以及电气、电子、液压和气动控制系统。

同时，研究还关注了自动化控制领域，包括PLC技术、传感器应用、自动化控制算法等。

这些研究不仅有助于提高工程系统的性能和效率，还为实现智能制造和自动化生产提供了坚实基础。

在现代工程领域，机械传动与自动化控制的研究具有重要意义，有望推动工程技术的不断进步与创新。

关键词：机电工程；机械传动；自动化控制引言机电工程作为工程领域中的一个重要分支，旨在将机械、电气、电子和自动化技术相结合，以实现复杂工程系统的高效运行和精确控制。

在这一领域中，机械传动和自动化控制是两个关键的要素，它们共同构成了现代工程系统的核心。

本研究旨在深入探讨机械传动与自动化控制的理论、方法和应用。

一、机械传动与自动化控制概述（一）机械传动的定义与原理机械传动是指通过各种机械元件（如轴、齿轮、皮带等）将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。

其原理基于力和运动的传递，通过不同类型的传动元件，可以实现速度、力矩或方向的转换。

机械传动系统通常包括动力源、传动元件和负载，其设计和选择应考虑负载的需求、效率以及可靠性等因素。

（二）自动化控制的基本概念自动化控制是通过使用控制系统来管理和调节机械、电气或电子系统的过程，以实现所需的运动、位置、速度、温度等参数。

其核心概念包括传感器、控制器和执行器。

传感器用于收集系统状态信息，控制器根据反馈信息做出决策，然后通过执行器实现对系统的控制。

自动化控制的目标是提高系统的效率、精度和可靠性。

（三）机械传动与自动化控制的关联与应用领域机械传动与自动化控制密切相关，二者通常协同工作以实现复杂系统的控制和运动。

在制造业中，自动化生产线广泛采用了机械传动和自动化控制系统，以提高生产效率和产品质量。