毕业论文—简析传感器、变频器、plc、伺服传动在机电一体化技术中的应用

毕业论文—简析传感器、变频器、plc、伺服传动在机电一体化技术中的应用内容摘要：

变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。 家 用电器里的变频器属于此类。 用电器里的变频器属于此类。 电气自动化 按用途分类 （ 1） . 通过用变频器 发展方向： 发展方向： 低成本的简易型通用变频器。 ① 低成本的简易型通用变频器。 高性能的多功能通用变频器。 ② 高性能的多功能通用变频器。 特点： 特点： 简易型通用变频器是一种以节能为主要目的而简化了 一些系统功能的通用变频器。 一些系统功能的通用变频器。 它主要应用于水泵、风扇、 它主要应用于水泵、风扇、鼓风机等对于系统调速性 能要求不高的场合，并具有体积小、 能要求不高的场合，并具有体积小、价格低等方面的优势。 电气自动化 （ 2） .专用变频器 专用变频器 ① 高性能专用变频器 ② 高频变频器 ③ 高压变频 器 三 、 PLC 技术 可编程控制器 (Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简 称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 随着技术的发展，这种装置的功能已经大大 超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。 但是为了避免 与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆 ，所以将可编程控制器简称 PLC。 PLC 的由来 在 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。 当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。 随着生产的发展， 汽车型号 更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费 工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。 为了改变这一现状，美国通用汽车公司在 1969 年 公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： (1). 编 程方便，现场可修改程序； (2). 维修方便，采用模块化结构； (3). 可靠性高于继电器控制装置； (4). 体积小于继电器控制装置数据可直接送入管理计算机； (5). 成本可与继电器控制装置 ； (6). 竞争； (7). 输入可以是交流 115V； (8). 输出为交流 115V， 2A 以上，能直接驱动电磁阀，接触 器等； 在扩展时 ； (9). 原系统只要很小变更； (10). 用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1969 年，美国数字设备公司 (DEC) 研制出第一台 PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得 了成功。 这 种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积 小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用到 1971 年，已经成功 地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。 1971 日本从美国引进 了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。 1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。 我国从 1974 年开始研制。 于 1977 年开始工业应用。 . PLC 的定义 PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。 为了 使其生产和发展标准化，美国电气制造 商协会 NEMA(National Electrical Manufactory Association) 经过四年的调查工作，于 1984 年首先将其正式命名为 PC(Programmable Controller),并给 PC 作了如下定义： “PC 是一个 数字式的电子装置， 它使用了可编程序的记忆体储存指令。 用来执行诸如逻辑， 顺序， 计时， 计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入 /输出模块，以控制各种机械或工作程序。 一 部数字电子计算机若是从事执行 PC 之 功能着，亦被视为 PC，但不包括鼓式或类似的机械 式顺序控制器。 ” 以后国际电工委员会 (IEC)又先后颁布了 PLC 标准的草案第一稿，第二稿 , 并在 1987 年 2 月通过了对它的定义： “ 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专 为 在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑 运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出 控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关外部设备， 都按易于与工业控制系 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 总之，可编程控制器是一台计算机，它是 专为工业环境应用而设计制造的计算机。 它具有丰富的输入 /输出接口，并且具有较强的驱 动能力。 但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实 际需要进行选用 配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 三 . PLC 的特点 PLC 的主要特点 、 (1) 高可靠性 1). 所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离， 使工业现场的 外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。 2).各 输入端均采用 RC 滤波器，其滤波时间常数 一般为 10~). 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 4). 采用性能优良的开关电 源。 5). 对采用的器件进行严格的筛选。 6） . 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发 生异常情况， CPU 立即采用有效措施，以防止故障 扩大。 7） . 大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统 ,使可靠性更进一步提高。 (2)丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如： 交流或直流； 开关量或模拟量； 电压或电流； 脉 冲或电位； 强电或弱电等。 有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如： 按钮 行 程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀 直接连接。 另外为了提高操作性 能，它还有多种人 机对话的接口模块。 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网 的接 口模块，等等。 （ 3) 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多 数 PLC 均采用模块化结构。 PLC 的各个部件，包括 CPU，电源， I/O 等均采用模块化设计， 由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 (4) 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来 说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 (5) 安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房， 可以在各种工业环境下直接运行。 使用 时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。 各种模块上均有运 行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 由于采用模块化结构，因此一旦 某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 PLC 的功能 (1) 逻辑控制 (2) 定时控制 (3) 计数控制 (4) 步进 (顺序 )控制 (5) PID 控制 (6) 数 据控制 PLC 具有数据处理能力。 (7) 通信和联网 (8) 其它 PLC 还有许多特殊 功能模块， 适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块， CRT 模块。 PLC 的发展阶段 虽然 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步， PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： （ 1） . 早期的 PLC(60 年代末 — 70 年代中期 ) 早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。 这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义， 其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控 制，定时等。 它在硬件上以准计算机的形式出现 ，在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控 制现场的要求。 装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路， 存储器采用磁芯存储 器。 另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。 在软件编程上，采用广大电气工程技 术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 — 梯形图。 因此， 早期的 PLC 的性能要优于继电器控 制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。 其中 PLC 特有的编程语言 — 梯形图一直沿用至今。 （ 2）、。