机电一体化设计范文1
关键词：机电一体化设计PLC 提升机电控技术
中图分类号： TU85 文献标识码： A
前言：
当前，随着计算机、电力电子技术及自动控制理论等的发展，机电一体化正在大踏步走进煤矿，其中矿井提升是机电一体化在煤炭行业最完美的结合之一。它是通过PLC这种先进的控制器转化并充分实现在提升过程中提升要完成的启动加速、等速、减速、及爬行等阶段，其拖动力及速度将随之变化，每个阶段控制方式也不完全相同。
1、电控系统中PLC应用的必要性
PLC即可编程逻辑控制器，它具有逻辑控制、模拟量闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制。如今PLC都配有A／D、D／A转换及算术运算功能，有的还有PID功能，这些功能使PLC在模拟量闭环控制。运动控制、速度控制等方面具有了硬件基础；许多PLC具有输出和接收高速脉冲的功能，配合相应的传感器及伺服设备，PLC可实现数字量的智能控制；PLC配合可编程序终端设备，可实时显示采集到的现场数据及分析结果，为系统分析、研究工作提供依据，利用PLC自检信号可以实现系统监控；PLC具有较强有力通信功能，可以与计算机或其他智能装置进行通信机联网，从而能方便地实现集散控制。PLC的应用通常可分为顺序控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网。它具有抗干扰能力强，可靠性高；控制系统结构简单、通用性强、应用灵活；编程方便、易于使用；功能完善、扩展能力强；PLC控制系统设计、安装、调试方便、维修方便、维修工作量小；结构紧凑、体积小、重量轻、易于实现机电一体化。
提升机是煤矿生产过程中十分重要的设备，高度可靠、安全第一、使用便利、功能强大是对提升机电控设备的基木要求。近年来，计算机控制技术取得了飞速的发展，在提升机电控系统中引入计算机控制技术已经成为时代的趋势。PLC是一种专门应用于工业现场的计算机，因其具有大量的处理开关，故不需改变外部接线，只需通过程序改变就可修改控制程序。编程简单、操作容易、省时省力，且PLC本身功耗低，故障率低，抗干扰能力强，可靠性高，性价比高，集成化、自动化程度高，维护简单，能够实现复杂程度较高的逻辑运算。可以说，在提升机电控系统中应用PLC技术，是提升机运行安全性提高、维护工作量减少、提升时间缩短、生产效率提高的有效措施。
2 、 PLC技术的功能与应用原理
PLC技术是一种较为完善的数字运算操作系统，在工业环境系统中得到广泛应用。PLC的贮存器可依靠多种方式来就生产过程或各类型机器进行控制，如模拟的、数字的输入与输出等。PLC技术特性众多，如使用便利、通用性强等。随着国内计算机技术发展的日益深入，其于工业控制领域当中的应用越加完善。此外，PLC技术还具备自诊断和监控功能，即系统异常情况卜的运行自动终止和报警信号的发出，且能够借助软件来监测故障和校验程序。依靠先进PLC技术替换了传统的继电器逻辑控制方式，其作为工作计算机，微处理功能十分独特，通过对外部信号的采集来做出逻辑判断，进而对各个执行原件进行指令传输，从而实现对提升机控制的自动化。
3 、 PLC在提升机电控系统中的应用
基于PLC技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图所示，要由以下5部分组成：高压主电路(包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源)、主控PLC电路、提升行程检测与显示电路、提升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图1电控系统控制电路组成结构图
工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推离紧闸位置。主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向(或反向)极端位置，主控PLC通过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接人全部转子电阻启动，然后依次切除8段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，输出2列a／b相脉冲，分别接到主控PLC的高速计数器HSC0的a／b相脉冲输入端，由主控PLC根据a／b脉冲的相位关系，自动确定HSC0的加、减计数方式。根据HSC0的计数值，就可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的a相脉冲，主控PLC进行加计数。根据HSC1在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。
下面是PLC控制软件主程序流程图如图所示。
图2PLC控制软件主程序流程图
(1)初始化子程序用于对高速计数器HSC0和HSC1进行以下操作：写控制字、定义工作模式、清零、写设定值、设置定时中断、连接中断、启动计数。
(2)制动油泵、油泵、动力制动电源、五通阀电磁铁、四通阀电磁铁和安全阀电磁铁等的控制属于交流提升机安全运行所需辅助设备的控制。
(3)制动油过压信号、制动油过热信号和油过压信号的显示控制用于交流提升机工作状态的显示控制。
(4)调绳闭锁回路是在调绳过程中起安全保护作用。双卷简提升机换水平调绳时，调绳转换开关1hk－3断开，使调绳连锁环节串入安全回路。正常运行时，1hk－3接通，调绳连锁不起作用。
(5)提升信号回路用于对交流提升电动机启动或减速作好准备。
(6)位置测量子程序用于测量提升机在矿井中的位置。
(7)行程显示子程序根据旋转编码器的脉冲个数来显示当前的行程位置。
(8)减速信号回路和减速信号铃用于减速控制并且发出铃声提示信号。
(9)自动换向工作回路和手动正反转工作回路分别用于自动和手动方式下对交流提升电动机进行正反转控制。
(10)安全回路用于防止和避免交流提升机发生意外事故。
(11)定时器控制回路和转子电阻通断控制用于交流提升电动机启动或减速时的转子电阻切换控制。
(12)动力制动回路用于动力制动电源的投入与切除控制。
(13)脚踏制动联锁和工作闸继电器用于交流提升电动机制动控制。
下面简述PLC在提升机运行过程中的重要环节(梯形图略)；
(1)安全回路通过连锁功能保证了提升机安全、可靠运行，当出现不正常工作状态时PLC输出断电信号，安全回路运行指示灯熄灭，安全闽电磁铁不得电，提升机进行安全制动。其中安全回路由主令控制器手柄零位连锁触电、工作闸制动手柄连锁触点、测速回路断线监视继电器KV的动合触点、过速保护继电器动合触点、常速保护继电器动合触点、高压油过压辅助动合触点、制动油过压输出动断触点、过卷开关松绳保护开关、闸瓦磨损保护开关、调绳开关调绳闭锁贿赂触电等触电、元件完成安全保护。
(2)控制回路工作过程。
开车前的准备条件：将制动手柄至全抱闸位置(通电)，主令控制器处于中间位置(接通)，个转换开关板至所需位置；主回路和辅助回路送电；启动油泵；如果安全回路正常，安全回路指示灯亮，解除安全制动。
提升机启动加速：当井口发来开车信号，将制动手柄至于松闸位置，电机启动并完成8级启动运行。
(3)等速阶段。
(4)正力减速阶段。
(5)低速爬行阶段。
(6)停车：当达到停车点时，换向开关被撞开，使工作闸继电器断电，自动实现工作制动，同时使提升机控制只能选择反向运转，实现自动换向，防止过卷。
4、提升机电控系统PLC的应用效果
首先，在提升机电控系统中应用PLC技术，表现出十分显著的优越性，不但减小了控制系统体积，也简化了提升控制系统，使控制系统故障率得到了很大程度上的减少;其次，在提升机电控系统中应用PLC技术，使得系统木身按照程序逻辑指令严格执行，协调了各程序间的动作配合，使体止时间得以缩短，提升机生产能力大幅度提高，从而表现出十分显著的经济效益;最后，在提升机电控系统中应用PLC技术，从而将提升信号与提升机控制有效地结合在一起，严格闭锁了提升机的操作与信号发送，避免了人为因素所带来的运行隐患，提高了提升机电控系统自动化程度，便利了安全生产，维护工作量和耗电量明显减少，节能效果十分显著。
结束语：
PLC技术在提升机电控系统中的应用表现出极大的优越性和前瞻性，是科学技术发展与工业生产需求的有机融合，依靠PLC技术应用，来建设、优化提升机电控系统，对于电控系统的性能提升十分关键，极具推广意义。随着科学技术的进一步发展和PLC应用经验的沉淀积累，我们有理由相信，PLC技术必将在提升机电控系统乃至整个工业大环境中得到更好的应用，从而发挥出更为全面、稳定的作用。
参考文献：
机电一体化设计范文2
关键词:汽车;检测设备;机电一体化;设计
汽车检测通常是对车辆的动力性、经济性以及安全性等各个方面进行检测，通过对这些方面的检测，确定汽车现象的技术状况以及工作能力等。传统结构设计的汽车检测设备已经不能够满足汽车在正常行驶状态下的检测要求，随着现代科学技术的发展，出现了新型的技术，实现了检测设备的机电一体化，对于汽车故障诊断和车辆检测中具有非常重要的作用。
一、汽车检测设备
机电一体化设计的必要性分析汽车行驶中常用的检测设备主要应用于发动机性能检测、故障诊断、整车检测以及电气试验等方面，在传统结构的汽车检测设备中，通常应用的检测设备只能够检测汽车的低速行驶状态下的相关参数，例如，常见的机械式侧滑试验台以及指针式侧滑试验台，应用这两种设备对汽车的性能进行检测时，必须要求汽车的行驶速度保持在4千米/小时，要求车速缓慢通过检测平台才能够顺利的完成检测。侧滑量的检测结果往往是由机械转动的指针他通过摆动的方式来显示的。还有一种检测设备是汽车制动试验台，采用这种设备对汽车的车轮动力进行检测时，由于受到测力弹簧的限制，要求受检汽车的车速控制在0．15千米/小时，甚至还低于0．15千米/小时，车辆制动的检测结果由指针摆动显示出来，车辆自身没有制动功能。汽车在正常行驶条件下，速度保持在30—80千米/小时的范围，甚至还会出现比上限高的数据，为了检测汽车正常行驶状态下的某些性能，传统的汽车检测设备是不能够满足要求的。
二、汽车检测设备机电一体化设计及相关问题分析
(一)汽车检测设备机电一体化的相关设计
在汽车检测设备机电一体化设计中，为了减少机械传动环节，应该在传统检测设备的基础上强化设计方法，传感器的选择最好是反应速度较快并且高精度的传感器，设计方法采用电子计算机和机械装置结合的方法，通过这种形式设计的汽车检测设备，才能够确保汽车高速行驶的安全性，同时还能为工况形式的真实性提供可能。
1、计算机控制下的汽车制动检测仪设计制动装置是汽车运行过程中经常使用的装置，汽车不同车轮制动力的变化往往是在较短的时间内完成的。所以，在汽车制动检测仪设计过程中，取消了传统结构中的测力弹簧、传力杠杆等，然后采用电子计算机来处理检测传感器的信号。
2、计算机控制下的汽车侧滑检测仪设计在汽车行驶过程中，汽车转向系统作为组成汽车整体的一个重要系统，具有极为重要的作用。高速行驶中的汽车车轮会发生较大的变化，同低速行驶中的汽车比较，高速行驶汽车的车轮侧滑量以及车轴侧滑量较大。对于高速行驶汽车的侧滑仪进行设计时，可以取消传统结构中的齿轮齿条传动，同时取消连杆传动，进而增强仪器的检测速度。此外，传统结构当中的自整角发动电机无法满足现代汽车行驶中发动电机运行要求，可以选择反应速度较快的高精度位移传感器取代传统的发动电机，为了保证传感器的信号稳定性，采用电子计算机来处理检测传感器的信号。
(二)汽车检测设备机电一体化设计中需要注意的细节
1、检测信号的截取问题在汽车侧滑检测仪和汽车制动检测仪设计中，可以在检测设备中直接截取侧滑检测板以及平台机架之间的位移信号，也可以截取汽车制动反转矩的力信号，以此降低检测误差。在设置传感器安装位置时，需要充分考虑到检测误差问题。在设置侧滑检测仪时，为了减小传动误差，避免通过齿轮制动的方式将侧滑检测板和平台机架的位移量输入普通传感器中，可以选择高精度的传感器输入。
2、零点示值的误差问题分析在汽车检测设备当中输入检测信号，检测信号就会受到多种因素的影响，导致检测设备标定时的零点示值出现误差。主要的影响因素有机械装置的制造公差、装配精度误差、传感器输出信号的波动允差等。对于这种误差问题，需要从计算机设计和机械装置两个方面尽可能的去克服。一些设备生产厂家为了解决这一问题，往往会在检测设备上设置标定按键，这种设置方法显然是不合理的。标定时的工作状态应该同工作时的状态保持一致，而不是在计算机处理程序上进行区别。
结束语:
机电一体化设计范文3
随着经济的飞速发展和汽车科技水平的不断提高，汽车机电一体化技术的飞速发展，使得汽车产业得到了跨越式发展。本研究结合汽车设计的具体实践经验,分析了现代汽车机电一体化技术的方法和意义，并就机电一体化技术在实际汽车设计中的注意事项进行了详细阐述，希望引起汽车行业相关人士的重视。
【关键词】
机电一体；汽车设计；应用
近些年来，随着我国汽车行业的飞速发展，机电一体化技术在汽车设计中的应用范围也在不断扩大，机电一体化技术水平也在不断提高。机电一体化技术的动力特性、稳定特性、安全特性和经济特性，研究机电一体化技术在汽车设计中的运用，不仅有利于提高汽车整体的稳定性，还能保证机电一体化技术质量，对完善汽车的合理设计至关重要，而且有利于切实促进我国汽车行业的快速发展。
1机电一体化技术在汽车设计中的应用概述
1.1机电一体化技术的概述
机电一体化技术在我国汽车设计中主要的应用范围有能够自动防撞的汽车激光雷达装备、汽车发动机系统的微机控制、能够实现汽车自动变速的电子控制器以及汽车的ABS运行系统这几个方面。[1]机电一体化在汽车设计中的主要应用原理是通过运用先进的计算机技术、电子化技术对汽车的主要机械进行合理操控，不断实现各项技术的融合，这一技术融合产生的即为机电一体化产品。机电一体化产品又分为初级和高级两大部分。初级机电一体化技术主要以微电子技术为主，提高汽车的机械运行效率。高级机电一体化技术主要以机电一体化技术为主，引导现代化汽车设计朝着多功能化、智能化、自动化、数字化的方向发展，提升汽车设计整体的性价比，比如增强汽车动力系统的运行效能，增强汽车信息处理过程中的技术控制，充分实现计算机技术在汽车动力系统中的科学运用。[2]在汽车机动装置进行平衡时，汽车设计人员只要准确地对汽车机电控制的最佳角度位置进行定位，就可以通过微电子技术有效控制汽车机动系统的平衡，使汽车设计过程中存在的问题能够轻松解决，相关技术人员应当不断实现机电一体化技术在汽车设计中的应用推广目标。
1.2机电一体化技术在汽车设计中的意义
由于我国的汽车设计应用过程中采用的机电一体化技术发展比较缓慢，存在起步比较晚的问题，因而为了满足消费者对汽车设计的功能需求，笔者对机电一体化技术在汽车设计中的应用进行深入地探索具有重要的实践指导意义。由于机电一体化技术所涉及的科学技术领域十分多，具体涵盖精密机械技术领域、传感器技术领域、伺服驱动技术领域、系统总体技术领域、信息处理技术领域、自动控制技术领域、检测领域等。因而技术人员认真学习机电一体化技术在汽车设计中的相关理论，对实现汽车设计的创新发展具有十分重要的意义。创新我国现代汽车设计采用的机电一体化技术有利于完善汽车设计的各项功能，实现汽车动力系统灵活性的调节和实现汽车设计技术的有效改进，防止损害汽车的运行性能，延长汽车的使用寿命，使得汽车零件的机电一体化设计趋向精确化。因而完善机电一体化技术对保障汽车整体的运行效能至关重要。
2机电一体化技术在汽车设计的应用现状探究
2.1机电一体化技术设备比较陈旧
汽车的机电一体化设计技术的起步比较晚，因而传统的手动汽车控制系统的设计往往无法满足汽车用户的实际需求。同一汽车厂对不同车型的设计标准也缺乏统一的操作流程，使得汽车机械零件的设计方法能够更加的规范化、科学化，极易出现机电一体化技术不科学、设备装置无法有效安装的问题，无法满足人们对于现代化汽车设计的基本要求。这不利于改进和提升机电一体化技术在汽车设计中的应用水平。落后的汽车设计应用设备不仅耗费了大量的人力、物力和财力，还增加了机电一体化在汽车设计中的成本，不利于实现机电一体化机电产品的更新换代，不利于创新汽车机电一体化设计技术。
2.2传统、落后的汽车设计理念
汽车机电一体化设计技术理念的传统落后性使得汽车运行的整体性能和工作效率不能得到有效的提高，破坏了汽车本身的设计方案，增加了汽车故障发生的频率，不适用于现代化机电一体化汽车设计技术的创新和发展。传统落后的汽车设计理念，使得新型的机电一体化技术方案不能够得到有效的推广，不利于保证汽车良好的运转性能。在汽车运行过程中，传统的汽车维修人员往往忽视了对汽车设计理念的创新，使得机电一体化技术不能得到有效的推广使用，不利于实现汽车设计方案的有效创新，不利于保障汽车运行的整体安全。
2.3汽车机电一体化技术人员的综合素质比较低
随着汽车需求量的增加，一些汽车行业出现汽车设计人才紧缺的问题，使得一些非专科毕业的工作人员也在经过短期培训后加入到汽车设计的行业中。这在某种程度上无法保障机电一体化技术的适用范围。由于汽车设计的程序往往比较繁琐，技术含量也比较大。如果汽车技术人员缺乏专业的知识，会使得一些小的零部件在安装过程中被忽视，不利于保障汽车运行过程中的稳定性。汽车机电一体化技术人员综合素质和专业素质的降低，使得机电一体化技术得不到有效的推广，不利于安装汽车机电一体化技术检查设备。
3完善机电一体化技术在汽车设计中的策略分析
3.1更新现代化机电一体化技术设备
机电一体化技术人员在汽车设计过程中，应当正确运用计算机应用软件，这对改善汽车工程领域的机械技术、计算机操作系统的运行效力十分重要。技术人员应当不断改善机电一体化技术设备，有效提升汽车设计的信息处理技术具有重要的作用。汽车设计系统的安全有效运行还依赖于汽车驱动技术、汽车电力系统的微电子技术、汽车运行数控系统的制造技术、汽车辅助制造系统的技术、计算机集成技术等。机电一体化设计技术设备的创新能够实现汽车设计的各项方案，提升汽车运行的整体功能，实现汽车电子系统与机电运行系统的完美结合。
3.2与时俱进，创新传统的汽车设计理念
汽车机电一体化技术的创新设计在汽车性能的完善过程中具有十分重要的作用，机电一体化作为汽车设计过程中最为重要的一个技术，对其进行汽车设计程序与理念的创新对提升汽车的整体性能是非常必要的，因而要克服种种因素的阻碍。因为汽车内部各零部件运行的好坏与人们出行的生命财产安全问题密切相关，为了使汽车的微电子精算技术和设计技术相互融合，应当不断追求汽车的高性能，这对改进汽车整体性能具有十分重要的意义。只有把汽车的机电一体化技术不断运用到汽车设计当中，增强汽车机电一体化的微电子技术水平，才能使汽车的平稳性和安全性得到较大的提高。
3.3创新机电一体化技术，提升汽车设计人员的综合素质
随着机电一体化技术在汽车设计中出现的智能化、灵活化、功能化的发展趋势，汽车机电一体化设计人员应当积极引入专业技术学习，提升专业素质，加强定期的新技术培训和专业考核制度，使机电一体化技术人员能够明确掌握汽车整体结构和运行系统的专业规范，进而提升汽车的运行质量。为了规范机电一体化汽车设计人员的专业技术，同时还应当扎实机电一体化技术，不断完善汽车设计的理论知识和专业知识，不断推广微电子技术的应用范。这有利于提升机电一体化人员的实践操作能力，方便汽车精算系统、动力系统、自动控制系统的完美调控，不断提升汽车运行的整体水平。
4结语
综上所述，伴随着机电一体化技术在汽车设计应用中的发展和消费者对汽车安全性、稳定性、自动性要求的提高，笔者认为，我国汽车设计行业应当不断鼓励机电一体化技术人员进行科技创新，改进汽车自动控制技术和微电子技术，在修理过程中积极完善汽车的零部件，加大对汽车机电一体化技术功能部件的安装检查力度，提高对机电一体化中计算机技术与微电子技术的重视程度，切实满足消费者对汽车性能的需求，保障社会公众的出行安全。
作者：石开华 单位：广西钦州力顺机械有限公司
【参考文献】
机电一体化设计范文4
在当前的机电控制领域，机电一体化和自动化控制应用愈加广泛，能够有效发挥对机电产品质量的优化，切实提升生产效率，推动机电企业发展模式的改革，在根本提升行业智能化水平，促进整个经济和社会的进步。为此，机电企业需要重视自动化和一体化新的发展形势。本文阐述了机电控制系统和自动化控制技术的涵义，分析了自动控制技术在机电控制系统中的价值，与当前机电领域发展实际相结合，探讨了机电一体化在机电控制系统中的应用方式，以期实现机电一体化的持续、长远发展。
关键词：
机电控制系统;自动化控制技术;一体化设计
0前言
随着科技的不断进步，自动化控制技术应用更加广泛，在整个社会发展中必不可少。借助自动化生产控制技术，能够实现生产规模的合理扩大，技术先进性突出。生产力的提升对机电制造业提出了了更高的标准和要求，需要满足多层次机电标准，借助自动化控制系统，切实提升生产效率。因此，机电一体化发展迅速，在整个行业发展中意义重大。
1对机电控制系统和自动化控制技术涵义的阐述
1.1对机电控制系统涵义的分析
对于机电控制系统，主要是借助计算机进行生产程序的设置，实现对装备的远程控制，达到对生产过程的掌握，其主要特征是自动化、智能化和高效化。立足机电控制系统自身的性质，自动化是其突出的特点，与通信领域的能力进行结合，达到对整个过程的全面监控，同时，强化对细节的检测，及时解决生产中的问题。立足机电工作人员，其智能化的特点能够有效降低工作压力，减少人工失误，一旦遇到机械生产环境威胁，能够借助智能机电控制系统对人的操作的替代，有力维护工作人员的安全。立足机电行业自身，在机电控制系统的应用下，整个行业更具整体性，能够高效地提升生产效率，综合控制能力得以增强。
1.2对自动化控制技术的阐述
自动化控制技术依赖的是控制装置和控制器，先行进行生产程序的设定，在无需人力协助的情况下，遵守生产规程，与人力控制相比，其优势十分明显，如借助硬盘驱动，能够实现伺服系统的精准定位，即使运行环境比较复杂，也能实现较为稳定的工作状态。
2自动控制技术在机电控制系统中应用途径的分析
2.1对自动控制技术在机电控制装备中应用的介绍
对于自动控制而言，其核心和关键性的内容就是装备和控制器，简言之，就是如果需要进行装备运转速度的记录，借助控制器测试就能够实现。很多机电企业都关注新型自动控制技术的应用，例如，PLC技术。将控制器置于机电控制装备中，能够实现整个生产系统的有效合成，在生产监控中，能够有效、快速地发现问题所在，防止出现较大程度的损失，实现了对产品的全面优化。在整个自动化进程中，控制器的作用是实现了对人工的替代，借助精密仪器，避免误操作的产生。
2.2对自动控制技术在机电微型计算机领域的应用的介绍
这一应用主要是借助控制装备实现模型的构建，通过微信计算机，实现对生产程序的有效控制，其优势十分突出，首先，实现了对自动控制和机电规模管理的调整和协调，使得单元性的技术得到有效结合，生产价值巨大，产品科技含量提升，生产时间被显著缩短，对产品使用寿命也产生了正面影响，给企业减少了相对一部分投入。立足这些优势，需要研发人员不断进行新机电模型的研发，切实满足生产需要。其次，立足安全，将自动化融入微型计算机，对危险的感知和反应能力增强，能够及时发现生产漏洞，有效控制机器的运行状态，降低损失。再次，立足机电一体化，自动化技术为机电一体化奠定了技术基础，主要体现在传感检测领域。
3对机电控制系统一体化设计的全面阐述
机电一体化设计具有较为广泛的覆盖领域，主要体现在机械、电子等领域，只有不断强化机电一体化加工技术，才能实现对整个机电控制系统的完善，加快机电智能化发展进程。机电一体化的集点是网络化、模块化、智能化和微型化，尤其是模块特征更加明显。鉴于制造业的庞大规模，类型复杂，在进行机电一体化产生研发的时候，要注重模块化，形成产品标准，注重新型机电产品的研发。微型化的特征主要立足信息技术的发展，不受时刻限制，较大程度地提升了机电一体化的影响力。
3.1对机电线路中一体化设计的分析
这一领域的设计主要体现在电子线路方面。传统的机电控制中，实现了线路与装备的隔离，设备运行中，很难实现对产品的全面、及时的了解，设备使用率不高。在应用机电一体化之后，微型计算机和控制器作用于系统，工作效率提升。在一体化设计中，产品质量被优化，工程流程被简化，因此，机电企业需要重视引进，对传统机电设备进行淘汰，发挥科技的力量，加快模块经济的发展。
3.2对机械装置中一体化设计的介绍
对于机电控制而言，系统性突出，能够实现对机械、控制、生产装备的有效统筹，加快一体化设计，因此机电工程师需要平衡三者之间的关系，融入一体化设计理念。要善于运用创造性思维，深入进行探讨，引进机电人才，重视实践活动，营造协作氛围，借用科技改变一体化模式，提升综合实力。
3.3一体化设计在机电功能模块中的发展
这一应用主要是指对整个机电控制系统和自动化控制技术进行统筹，将各个部分进行联结，借助控制器实现对各个部分的控制。模块一体化设计要立足整体，突破单一部分的功能，最大限度地发挥一体化的优势。要立足企业实际，选择最佳机电组合，最大限度地实现经济效益。
4结束语
综上，对于机电一体化而言，其是在机电控制系统和自动化控制技术相互融合的基础上产生的，能够有效实现对企业投资和收益的关系的调整，切实提升生产效率，推动智能化发展速度。因此，对于机电企业，需要重视研发机电一体化产品，加大信息使用，发挥自动化的优势，促进经济模式的转变，节约投资，提升人员素质，强化人才建设，形成机电一体化的整体营销战略，树立企业品牌。
参考文献：
[1]王亚.机电控制系统的自动控制技术与一体化设计[J].科学大众(科学教育),2015(03):178.
[2]王印束.基于动力传动系统一体化的双离合器自动变速器控制技术研究[D].吉林大学,2012.
机电一体化设计范文5
关键词：机电一体；选型设计；发展方向
中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。
一、控制系统各功能元件的选型与设计：
1、单片机 选用INTEL公司生产的8031单片机单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号。
2、三相PWM波发生器 PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3、智能逆变模块IPM 为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。
4、位置检测电路 位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行，但它是有触点的，寿命也不可能很长，精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器，这种传感器是无触点的，且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5、电压、电流及检测 检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩，以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0～50Hz，采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小，采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流，对于IPM输出电压的检测采用分压电路。
6、通讯接口 为了实现计算机联网和远程控制，选用MAX232作为系统的串行通讯接口，MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路，可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS－232标准电平，把其它微机送来的RS－232标准电平转换成TTL电平给8031，实现单片机与其它微机间的通讯。
7、时钟电路 时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM，可用来存入需长期保存的数据。
8、液晶显示单元 为了实现人机对话功能，选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择，可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式，显示直观、清晰。
9、程序出格自恢复电路 为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常，选用MAX705组成程序出格自恢复电路，监视程序运行。如图2-3所示，该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。工作原理为：一旦程序出格，WDO由高变低，由于微分电路的作用，由“与非”门输入引脚2变为高电平，引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲，使单片机产生一次复位，复位结束后，又由程序通过P1． 0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲，使WDO引脚回到高电平，程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
二、机电一体化的发展方向
机电一体化向智能化方向迈进.20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，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崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。
关注六个发展方向:
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有：
1、智能化：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中日益得到重视，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”是对机器行为的描述，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，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。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，则是完全可能而必要的。
2、模块化：模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
3、网络化：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(homenet)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(computer integrated appliance system，CIAS)，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将朝着网络化方向发展。
4、微型化：微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
机电一体化设计范文6
关键词：机电一体化；实验平台；课程改革与设计；开放性
随着科技的发展，社会对机电一体化技术人员的要求也越来越高。目前，机电一体化实验教学的形式主要有验证、现场参观实习等。这样的教学方法存在明显的不足，学生的参与性不够强，无法深入了解教学内容和应用技巧。传统的演示、验证教学方法已经无法适应社会、经济对人才需求的发展和变化[1,2]。针对这样的实际情况，本文提出了一种新型机电一体化实验教学平台，该平台采用模块化设计，开放性强，可以模拟自动化生产线的简单工艺流程，具有上料、装配、检测和分拣等功能。并基于该平台进行了机电一体化实验课程的设计与研究，通过各种典型的机电一体化实验项目，加深学生对机电一体化基本知识和理论的理解，扩展知识面，培养学生的科学思维、创新精神、实践能力。
1新型机电一体化实验平台的设计与研究
1.1技术方案
本文设计的机电一体化综合实验平台总体结构，主要由电控系统、机械传动系统、自动化工位及各种传感器组成。各子系统有机的配合在一起，模拟自动化生产线的简单工艺流程，实现上料、装配、检测、分拣等多种功能[3]。学生通过相关实验项目的操作，可以加深对机电一体化理论知识的理解，同时提高分析问题和动手实践的能力。
(1)电控系统。是整个实验平台的核心，是各实验项目功能和指标的重要保障。其主要由基于PLC设计的电控箱、操作面板、变频调速控制器及数码管、指示灯等组成。
(2)机械传动系统。实现工件在输送带上流水传输，主要由三相异步电动机、减速器、输送带组成。
(3)自动化工位。由上料、机械手、检测和分拣等多个自动化工位组成，每个工位都是通过气缸活塞伸出或缩回实现自动操作。
(4)传感器系统。主要用于工件定位和质量检测等，采用光电式传感器或接近开关设计。实验台工作原理：按下开始按钮，控制系统通过变频器控制电动机的转速和方向，从而实现输送带的自动运行；延时5秒后，控制系统控制上料工位气缸，实现自动上料；控制器通过接近开关自动感应工件是否来到装配工位，并自动控制机械手装置实现自动装配；检测工位自动检测装配是否合格，并实现分拣与计数、显示。
1.2设计目标
通过上面的分析，实验平台应设计实现如下功能。
(1)实验平台能够直观地体现自动化生产线的工艺流程。
(2)平台输送带的电动机具有启动和停止控制功能，且为了安全起见，设计有急停按钮。
(3)采用变频器实现电动机及输送皮带的速度及转向控制，具有调速和正反转控制功能[4-5]。
(4)上料、装配、检测和分拣等功能采用气压传动系统来实现。
(5)能用机械手实现工件的自动装配。
(6)具有良好的人机接口，自动显示系统状态及工件统计状态。
(7)电控系统采用PLC控制器设计，方便同学从底层理解典型的机电控制原理。系统用变频器控制三相异步电动机启动、停止、正反转及各种转速的改变，经过减速器、三角带带动传输带运输，从而达到输送工件的目的。在传输带边上设置上料工位、机械手工位、检测工位、分拣工位，各个工位的运动都采用气压传动。另外采用指示灯来显示系统工作状态和采用LED数码管显示毛坏数和成品数。
2实验课程总体设计
我们基于新设计的综合实验平台，对原有的实验教学大纲进行了修订，增加了新的实验项目，实验内容的安排更加注重学生知识面的扩展与分析、实践能力的培养，以适应新形势对机电一体化技术人才需求的发展和变化[6]。编写了适合本实验平台的实验指导书、实验报告、相关测试程序等。实验项目的设计遵循“由浅入深、循序渐进”的原则。不同的实验项目，考核的内容和培养的目标各不相同，具有明确的针对性。通过全部实验项目的学习，使学生达到4个层次的目标：一是理解和掌握机电一体化系统的基本理论和概念；二是培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力；三是分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题；四是掌握机电一体化系统设计的相关技术、设计方法。
3实验项目详细设计
前面已经介绍了，基于本实验平台可以开展4个层次的实验项目。下面以一个与实践结合较紧密的综合实验项目——工件装配实验为例，介绍实验项目的详细设计。
3.1实验目的
理解、掌握工件装配的原理及工艺过程；培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力；分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题。
3.2实验内容
工件装配由一台气动机械手装置完成。装配前，装置应处于原点位置，即夹爪气缸应伸出，处于松开状态，水平气缸应缩回，垂直气缸应伸出；当定位传感器检测到有工件就位后，控制垂直气缸向下运行，到底后，夹爪气缸夹紧工件；然后垂直气缸向上运行，运行到顶后，水平气缸向前推出，推到行程后，垂直气缸向下运行，到底后松开工件，完成工件的装配；最后垂直气缸向上到顶，水平气缸向后缩回，装置重新回到原点。
3.3实验设备及技术参数
(1)电源：AC220V±10V(带保护地三芯插座)。
(2)空气压缩机：0.6Mpa～0.8Mpa。
(3)气动机械手装置：手动控制功能由操作面板按钮完成，自动控制功能由PLC完成。
(4)KJ223A型综合实验台。
3.4实验电路
3.5PLCIO分配表
3.6实验程序流程
3.7安全注意事项
(1)气动系统使用压力不得超过800KPA。
(2)在气动系统管路接好之前不得接通气源。
(3)接通气源和长时间停机后开始工作，个别汽缸可能会动作过快，所以要特别当心。
(4)机械手在运动过程中不能受到障碍物阻碍，否则会造成损害。
(5)机械手运行过程中不要用手去触摸它，也不要人为地阻止它运动。
(6)一段时间不用机械手或检修气动系统，应放掉压缩空气。
3.8编写实验报告
(1)根据运动控制要求，画出机械手运行梯形图。
(2)试编制机械手程序，实现工件的装配。
(3)思考工件在传送带上是如何实现定位的。
4结束语
针对目前机电一体化课程实践教学环节存在的问题，本文提出了一种新型机电一体化综合实验平台。并基于该平台进行了机电一体化实验课程的设计与研究，通过各种典型的机电一体化实验项目，开拓了学生的视野，提高了学生的理论素养和实践能力。更为重要的是，本实验台采用模块化设计理念，具有极强的开放性，学生可以依据平台提供的软硬件资源自行设计实验项目，大大提高了学生的学习能动性和分析解决问题的能力。
参考文献
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[2]梁风.机械设计实验教学与创新能力培养[J].实验室研究与探索,2006(11):1433-1435.
[3]陈功福.机电一体化实验装置设计[J].制造技术与机床,2004(6):31-33.
[4]潘树勋.机电一体化实验装置研究[J].机床与液压,1996(3):42-43.
[5]张培国.机电一体化综合控制实验装置的研制及实验课程设计[J].实验室研究与探索,2008,27(9):34-38.
[6]袁嫣红.机电一体化综合设计性实验方法及装置的研究[J].浙江理工大学学报,2008,25(3):297-300.
[7]王立权.模块化机电一体化实验系统研究与实践[J].实验室研究与探索,2002,21(6):47-50.
