第7章 自动化技术及应用

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1、第七章第七章 自动化技术及应用自动化技术及应用机电一体化系统机电一体化系统1伺服驱动系统伺服驱动系统2可编程控制器可编程控制器3传感与检测技术传感与检测技术4第七章第七章 自动化技术及应用自动化技术及应用第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v一一 机电一体化技术的内涵机电一体化技术的内涵 机电一体化技术是在机电一体化技术是在信息论、控制论和系信息论、控制论和系统论统论的基础上，在计算机、传感器和软件技术的基础上，在计算机、传感器和软件技术三者的支撑下发展起来的。三者的支撑下发展起来的。 机电一体化系统代表现代机械系统，是对机电一体化系统代表现代机械系统，是对传统机械系统的升级。传统机械系

2、统的升级。立式铣床立式铣床 主轴电机主轴电机伺服电机伺服电机刀库刀具定位电机刀库刀具定位电机机械手旋转定位电机机械手旋转定位电机带制动器伺服电机带制动器伺服电机加工中心加工中心第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统体积小，质量轻体积小，质量轻控制装置和检测装置迅速向轻型控制装置和检测装置迅速向轻型化和小型化发展。化和小型化发展。可靠性高可靠性高非接触式传感与检测设备的广泛非接触式传感与检测设备的广泛应用使可靠性得到提高应用使可靠性得到提高柔性好柔性好用计算机软件可以调整系统执行用计算机软件可以调整系统执行机构的运动，适应多样化发展。机构的运动，适应多样化发展。二二 机电一体化系统的特点机电

3、一体化系统的特点第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统动力动力系统系统机械机械本体本体执行执行元件元件信息处信息处理与控理与控制系统制系统传感检传感检测系统测系统机电一体化系统机电一体化系统三三 机电一体化系统的构成机电一体化系统的构成必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换 第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v四四 、机电一体化技术的发展历程及趋势、机电一体化技术的发展历程及趋势 1、机电一体化技术的发展历程、机电一体化技术的发展历程 （1） 20世纪世纪50-60年代末，机电一体化概年代末，机电一体化概 念还未提出。念还未提出

4、。 （2）20世纪世纪70-80年代，年代，数控机床的问世数控机床的问世, ,写下了写下了“机电一体化机电一体化”历史的第一页历史的第一页; 微微电子技术为电子技术为“机电一体化机电一体化带来勃勃生带来勃勃生机。机。 （3）20世纪世纪90年代，智能化阶段。可编程序年代，智能化阶段。可编程序控制器、控制器、“电力电子电力电子”等的发展为等的发展为“机电一体化机电一体化”提供了坚强基础。提供了坚强基础。 （4）激光技术、模糊技术、信息技术等新技）激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使术使机电一体化机电一体化跃上新台阶跃上新台阶.第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v机电一体化技术机电一体化

5、技术科学技术不断发展，生产工科学技术不断发展，生产工艺提出新要求而迅速发展的。艺提出新要求而迅速发展的。v 在控制方法上主要是从手动到自动；在控制方法上主要是从手动到自动；v 在控制功能上，是从简单到复杂；在控制功能上，是从简单到复杂；v 在操作上，是由笨重到轻巧。在操作上，是由笨重到轻巧。v 随着新的控制理论和新型电器及电子器件的随着新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新途径。出现，又为电气控制技术的发展开拓了新途径。第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v四四 机电一体化技术的发展历程及趋势机电一体化技术的发展历

6、程及趋势 2、机电一体化技术的发展趋势、机电一体化技术的发展趋势 （1）光机电一体化）光机电一体化 （2）柔性化）柔性化 （3）智能化）智能化 （4）仿生化）仿生化 （5）微型化）微型化 （6）网络化）网络化第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v五五 机电一体化产品的分类机电一体化产品的分类 机电一体化技术一般包括五大类产品机电一体化技术一般包括五大类产品 ： 先进制造技术设备；先进制造技术设备； 机电一体化机械设备；机电一体化机械设备； 机电基础件；机电基础件； 仪器仪表；仪器仪表； 监控设备及控制系统监控设备及控制系统v典型的机电一体化系统有：典型的机电一体化系统有：v数控机床、机器

7、人、汽车电子化产品、智能化仪数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表等。器仪表等。 v 典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。成电路、伺服机构等。第一节第一节 机电一体化系统机电一体化系统v六六 机电一体化的相关技术机电一体化的相关技术 1.机械技术机械技术 2.计算机与信息处理技术计算机与信息处理技术 3.自动控制技术自动控制技术 4.系统总体技术系统总体技术 5.传感与检测技术传感与检测技术 6.伺服传

8、动技术伺服传动技术第二节第二节 伺服驱动系统伺服驱动系统v 伺服伺服驱动技术是机电一体化技术的重要组驱动技术是机电一体化技术的重要组成部分，是一种实现从成部分，是一种实现从控制信号控制信号到到机械动作机械动作的的转换技术。转换技术。 功能：在控制指令的指挥下，控制驱动功能：在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械的运动部件按指令要求运动，并元件，使机械的运动部件按指令要求运动，并具有良好的动态性能。具有良好的动态性能。第二节第二节 伺服驱动系统伺服驱动系统v1.“伺服伺服”的起源的起源 无信号输入时，转子静止不动；接到信号后，转子无信号输入时，转子静止不动；接到信号后，转子立即转动；信号消失时

9、，转子能自动停止。立即转动；信号消失时，转子能自动停止。v2.伺服系统的定义伺服系统的定义 是使物体的是使物体的位置、角度、状态等输出位置、角度、状态等输出被控量能够跟被控量能够跟随随输入目标值输入目标值任意变化的自动控制系统，又称随动系统任意变化的自动控制系统，又称随动系统或伺服机构。或伺服机构。 CNC装置是数控机床的装置是数控机床的“大脑大脑” ， “指挥机构指挥机构”伺服系统是数控机床的伺服系统是数控机床的“四肢四肢” ， “执行机构执行机构”。数控加工与传统加工的比较数控加工与传统加工的比较本质区别本质区别v 由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能由人操作，机床进给系统能

10、保证切削过程继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹控制执行件的位移和轨迹.v 由由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一定的运动规律合成轨迹。定的运动规律合成轨迹。第二节第二节 伺服驱动系统伺服驱动系统v3.伺服系统的基本性能要求伺服系统的基本性能要求 伺服系统的驱动与执行元件有关，常见执行元件有：伺服系统的驱动与执行元件有关，常见执行元件有：直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、液压直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、液压缸、液压

11、马达、汽缸、气压阀等。缸、液压马达、汽缸、气压阀等。 性能要求性能要求： 高可靠性；高可靠性； 良好的动态性；良好的动态性； 动作的准确性；动作的准确性； 高效率。高效率。v4.伺服系统的基本结构形式伺服系统的基本结构形式第二节第二节 伺服驱动系统伺服驱动系统 由控制器、功率放大器、执行机构和检测装置四部分组成由控制器、功率放大器、执行机构和检测装置四部分组成 反馈信号一般为位置反馈信号、速度反馈信号和电流反反馈信号一般为位置反馈信号、速度反馈信号和电流反馈信号等，要经多种传感元件进行检测。馈信号等，要经多种传感元件进行检测。第二节第二节 伺服驱动系统伺服驱动系统v 伺服系统的分类伺服系统的分