机电一体化的未来发展趋势探析11191.docx
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1、机电一体化的未来发展趋势探析来源:考试试吧(E)2009-8-31 14:53:00【考试吧:中国教育培训第一门户】论文大全-【论文文关键词】:光机电一一体化;技技术特征;发展 【论文文摘要】:介绍了光光机电一体体化技术特特征,研究究了国内外外技术现状状和发展趋趋势,指出出了未来发发展前景和和一些重要要技术热点点。 近些些年来,光光机电一体体化技术得得到迅猛发发展,在民民用工业和和军事领域域得到广泛泛地应用。因因此,光机机电一体化化技术成为为当今机械械工业技术术发展的一一个主要趋趋势。 1.光机电一一体化技术术特征 光光机电一体体化系统主主要由动力力、机构、执执行器、计计算机和传传感器五个个部
2、分组成成,相互构构成一个功功能完善的的柔性自动动化系统。其其中计算机机软硬件和和传感器是是光机电一一体化技术术的重要组组成要素。与与传统的机机械产品比比较,光机机电一体化化产品具有有以下技术术特征。 1.1体积小,重重量轻,适适应性强,操操作更方便便 光机电电一体化技技术使得操操作人员摆摆脱了以往往必须按规规定操作程程序或节后后频繁紧张张地进行单单调重复操操作的工作作方式,可可以灵活方方便地按需需控制和改改变生产操操作程序,任任何一台光光机电一体体化装置的的动作,可可由预设的的程序一步步一步控制制实现,甚甚至实现操操作全自动动化和智能能化。 11.2功功能增加,精精度大幅提提高 光机机电一体化
3、化系统包括括以激光、电电脑等现代代技术集成成开发的自自动化、智智能化机构构设备、仪仪器仪表和和元器件。电电子技术的的采用使得得包馈控制制水平提提高,运算算速度加快快,通过电电子自动控控制系统可可精确按预预设动作,其其自行诊断断、校正、补补偿功能可可减少误差差,达到靠靠单纯机械械方式所不不能实现的的工作精度度。同时,由由于机械传传动部件减减少,机械械磨损及配配合间隙等等引起的误误差也大大大减小。 1.3部分硬件件实现软件件化,智能能化程度提提高 传统统机械设备备一般不具具有自维修修或自诊断断功能。光光机电一体体化技术使使得电子装装置能按照照人的意图图进行自动动控制、自自动检测、信信息采集及及处理
4、、调调节、修正正、补偿、自自诊断、自自动保护直直至自动记记录、显示示、打印工工作结果。通通过改变程程序,指令令等软件内内容而无需需改动硬件件部分就可可变换产品品的功能,使使机械控制制功能内容容的确定和和变化趋势势向软件件化和智能化。 1.4产品品可靠性得得到提高,使使用寿命增增长 传统统的机械装装置的运动动部分,一一般都伴随随着磨损及及运动部件件配合间隙隙所引起的的动作误差差,导致可可动摩擦、撞撞击、振动动等加重,严严格影响装装置寿命、稳稳定性和可可靠性。而而光机电一一体化技术术的应用,使使装置的可可动部件减减少,磨损损也大为减减少,像集集成化接近近开关甚至至无可动部部件、无机机械磨损。因因此
5、,装置置的寿命提提高,故障障率降低,从从而提高了了产品的可可靠性和稳稳定性。 1.5融合了多多种学科新新技术,衍衍生出许多多功能更强强、性能更更好的新产产品 光机机电一体化化产品的研研究开发涉涉及到许多多学科和专专业知识,包包括数学、物物理学、化化学、声学学、机械工工程学、电电力电子学学、电工学学、系统工工程学、光光学、控制制论、信息息论和计算算机科学等等。例如人人们很熟悉悉的静电复复印机、彩彩色印像机机等,就是是一种由机机、电、光光、磁、化化学等多种种学科和技技术复合创创新的新型型产品。光光机电一体体化技术将将光电子技技术、传感感器技术、控控制技术与与机械技术术各自的优优势结合起起来,衍生生
6、出许多功功能更强、性性能更好的的新一代技技术装备。 1.6产品系统统性增强,各各部分系统统间协调性性要求提高高 光机电电一体化是是一门学科科的边缘科科学技术,多多种技术的的综合及多多个部分的的组合,使使得光机电电一体化技技术及产品品更具有系系统性、完完整性和科科学性。其其各个组成成部分在综综合成一个个完整的系系统中相互互配合有严严格的要求求,这就要要求各种技技术扬长避避短,提高高系统协调调性。 2.研究现状状和发展趋趋势 2.1研究现现状 自从从我国实行行改革开放放以来,科科技领域急急起直追,我我国的光机机电一体化化技术已取取得明显的的成效,数数控产品有有了很大的的提高,尤尤其是经济济型灵敏数
7、数控装置发发展很快,是是我国特有有的经济实实用产品,不不但适用国国内市场的的需要,部部分产品还还随主机配配套出口。国国内的机械械产品采用用可编程控控制器(PPC)和微微电子技术术控制设备备也越来越越多,覆盖盖面也日益益扩大,从从纺织机械械、轴承加加工设备、机机床、注塑塑机到橡胶胶轮胎成型型机、重型型机械、轻轻工业机械械都是如此此,我国自自行研制和和生产的光光机电设备备,在质量量上也有重重大突破,为为今后的推推广应用打打下了良好好的基础。 22.2发发展趋势 光机电一一体化技术术已经渗透透到各个学学科、领域域,成为一一种新兴的的学科,并并逐渐成为为一种产业业,而这些些产业作为为新的经济济增长点越
8、越来越受到到高度重视视。 从世界科学学技术的发发展情况来来看,光机机电一体化化技术的未未来技术热热点主要包包括: (11)激光技技术 1)高高单色性,利利用激光高高单色性作作精密测量量时,可极极大地提高高测量精度度和量程。 2)高方方向性,因因具有很远远距离传输输光能和传传输控制指指令的能力力,从而可可以进行远远距离激光光通信、激激光测距、激激光雷达、激激光导航以以及遥控。 3)高亮亮度性,利利用激光的的高亮度特特性,中等等亮度激光光束在焦点点附近可产产生几千到到几万度的的高温,可可使照射点点物体熔化化或汽化,对对各种各样样材料和产产品进行特特种加工。 4)相干干性,由于于激光速频频率单一、相
9、相位方向相相同。适用用于激光通通信、全息息照相、激激光印刷以以及光学计计算机的研研制,而在在实际运用用中也会通通过一些激激光技术改改变激光辐辐射的特性性,应用范范围更广。 (2)传传感检测技技术 1)激激光准直,能能够测量平平直度、平平面度、平平行度、垂垂直度,也也可以做三三维空间的的基准测量量。 2)激激光测距,其其探测距离离远,测距距精度高,抗抗干扰性强强,体积小小,重量轻轻,但受天天然影响大大。 3)光光纤探测器器,在目标标很小,间间隔受限或或危险的环环境中,最最常选用的的是光纤探探测器。 其他还有有激光打孔孔、刻槽=标记、光光化学沉积积等加工技技术。 (33)激光快快速成型技技术 激光
10、光快速成型型是利用计计算机将复复杂的三维维物体转化化为二维层层,将热塑塑性塑料粉粉末或胶粘粘衬底片材材纸张烧结结,由点、线线构造零件件的面(层层),然后后逐层成型型。激光快快速成型技技术可使新新产品及早早投放市场场,极大地地提高了汽汽车生产企企业对市场场的适应能能力和产品品的竞争能能力。 (44)光能驱驱动技术 利用光致致变形材料料可制作光光致动器和和光机器人人。现已研研制成功一一种光致动动器,其工工作原理是是将光照在在形状记忆忆合金上,反反复地通、断断使材料伸伸缩,再利利用感温磁磁性体的温温度特性,将将材料末端端吸附在衬衬底上。利利用材料本本身的伸缩缩和端部的的吸附特性性,加上光光的通断便便
11、能实现所所要求的动动作。实验验验证,该该致动器能能可在顶面面步行。这这种状态目目标处于初初级阶段,如如果能发现现具有优异异光作用特特性的动态态物质,则则可使光能能驱动技术术广泛应用用。 3.结结语 技术术上的改革革和与之相相配套的技技术支持是是创新技术术的基础。开开发光机电电一体化产产品有不同同的层次和和灵活的自自由度。在在机械技术术中恰当地地引入电子子技术,产产品的面貌貌和行业的的面貌就可可以迅速发发生巨大变变化。产品品一旦实现现光机电一一体化,便便具有很高高的功能水水平和附加加价值,将将给开发生生产者和用用户带来巨巨大的社会会经济效益益。 参考文文献 11刘志志,朱文坚坚.光机机电一体化化
12、技术,现现代制造工工程,20001(112) 梁进秋.微光机机电系统国国内外研究究进展.光机电信信息,20000(88) 宋宋云夺编译译.光机机电一体化化业的未来来.光机机电信息,22003(112) 左铁钏、施施定源、陈陈铠.激激光加工技技术的优势势及在工业业生产中的的应用.激光杂志志,19999(4) 王家淳淳.激光光焊接技术术的发展与与展望.激光技术术,20001(2)浅谈PLCC抗干扰的的措施 来源:考试试吧(E)2010-4-3 10:39:00【考试吧:中国教育培训第一门户】论文大全-摘要:通过过对PLCC干扰源的的分析探讨讨抗干扰的的措施。 关键词:PLC;抗干扰;编程;措措施
13、0引言 PLC(可可编程序控控制器)是是以微处理理器为核心心,综合了了计算机技技术、自动动控制技术术和通信技技术而发展展起来的一一种通用工工业自动控控制装置。具具有控制功功能强,可可靠性高,使使用灵活方方便,易于于扩展等优优点而应用用越来越广广泛。在冶冶金、交通通、化工、电电力等领域域获得了广广泛的应用用,被成为为现代工业业技术的三三大支柱之之一。 高高可靠性是是电气控制制设备的关关键性能。PPLC由于于采用现代代大规模集集成电路技技术,采用用严格的生生产工艺制制造,内部部电路采取取了先进的的抗干扰技技术,具有有很高的可可靠性。故故障也就大大大降低。尽尽管PLCC在设计制制造时已采采取了很多多
14、措施,使使它对工业业环境比较较适应,但但是为了确确保整个系系统稳定可可靠,还是是应当尽量量使PLCC有良好的的工作环境境条件,并并采取必要要的抗干扰扰措施。 1PPLC控制制系统干扰扰的主要来来源及途径径 1.11电源的干干扰。PLLC系统控控制的正常常供电电源源均由电网网供电。由由于电网覆覆盖范围广广,它将受受到所有空空间电磁干干扰,空间间的辐射电电磁场(EEMI)主主要是由电电力网络、电电气设备的的暂态过程程、雷电、无无线电广播播、电视、雷雷达等产生生的,通常常称为辐射射干扰,若若PLC系系统置于所所射频场内内,就会收收到辐射干干扰,而在在线路上感感应电压。尤尤其是电网网内部的变变化,刀开
15、开关操作浪浪涌、大型型电力设备备起停、交交直流传动动装置引起起的谐波、电电网短路暂暂态冲击等等,都通过过输电线路路传到电源源原边。可可能造成程程序错误或或运算错误误,从而产产生误输入入并引起误误输出,这这将会造成成设备的失失控和误动动作,从而而不能保证证PLC的的正常运行行。 1.2信号线线引入的干干扰。与PPLC控制制系统连接接的各类信信号传输线线,除了传传输有效的的各类信号号之外,总总会有外部部干扰信号号侵入。此此干扰主要要有两种途途径:一是是通过变送送器或共用用信号仪表表的供电电电源串入的的电网干扰扰;二是信信号线受空空间电磁辐辐射感应的的干扰,由由此引起系系统故障的的情况也很很多。 1
16、1.3接地地系统的干干扰。接地地是提高电电子设备电电磁兼容性性(EMCC)的有效效手段之一一。正确的的接地,既既能抑制电电磁干扰的的影响,又又能抑制设设备向外发发出干扰;而错误的的接地,反反而会引入入严重的干干扰信号,使使PLC系系统将无法法正常工作作。 1.4变频器器干扰。一一是变频器器启动及运运行过程中中产生谐波波对电网产产生传导干干扰,引起起电网电压压畸变,影影响电网的的供电质量量;二是变变频器的输输出会产生生较强的电电磁辐射干干扰,影响响周边设备备的正常工工作。 22抗干干扰的措施施 2.11电源干干扰的抑制制。一般通通过设置屏屏蔽电缆和和PLC局局部屏蔽及及高压泄放放元件进行行保护。
17、选选用隔离性性能较好的的设备、选选用优良的的电源、动动力线和信信号线走线线要更加合合理等等,对对电源变压压器、中央央处理器、编编程器等主主要部件,采采用导电、导导磁性良好好的材料进进行屏蔽处处理,以防防止外界干干扰信号的的影响。电电源调整与与保护:电电源波动造造成电压畸畸变或毛刺刺,将对PPLC及II/O模块块产生不良良影响。对对微处理器器核心部件件所需要的的5V电电源采用多多级滤波处处理,并用用集成电压压调整器进进行调整,以以适应交流流电网的波波动和过电电压、欠电电压的影响响。尽量时时电源线平平行走线,时时电源线对对地呈低阻阻抗,以减减少电源噪噪声干扰。其其屏蔽层接接地方式不不同,对干干扰抑
18、制效效果不一样样,一般次次级线圈不不能接地。输输入、输出出线应用双双绞线且屏屏蔽层应可可靠接地,以以抑制共摸摸干扰。此此外可以安安装一台带带屏蔽层的的变比为11:1的隔隔离变压器器,以减少少设备与地地之间的干干扰,还可可以在电源源输入端串串接LC滤滤波电路等等。 2.2信号线引引入的防干干扰措施。动动力线、控控制线以及及PLC的的电源线和和I/O线线应分别配配线,隔离离变压器与与PLC和和I/O之之间应采用用双绞线连连接。将PPLC的II/O线和和大功率线线分开走线线,如必须须在同一线线槽内,分分开捆扎交交流线、直直流线,若若条件允许许,分槽走走线最好,这这不仅能使使其有尽可可能大的空空间距离
19、,并并能将干扰扰降到最低低限度。此此外利用信信号隔离器器解决干扰扰问题也是是很理想的的办法,其其原理是首首先将PLLC接收的的信号,通通过半导体体器件调制制变换,然然后通过光光感或磁感感器件进行行隔离转换换,然后再再进行解调调变换回隔隔离前原信信号或不同同信号,同同时对隔离离后信号的的供电电源源进行隔离离处理。保保证变换后后的信号、电电源、地之之间绝对独独立。只要要在有干扰扰的地方,输输入端和输输出端中间间加上这种种隔离器,就就可有效解解决干扰问问题。 2.3正确选择择接地点,完完善接地系系统。良好好的接地是是保证PLLC可靠工工作的重要要条件,可可以避免偶偶然发生的的电压冲击击危害。接接地的
20、目的的通常有两两个,其一一为了安全全,其二是是为了抑制制干扰。完完善的接地地系统是PPLC控制制系统抗电电磁干扰的的重要措施施之一。在在PLC控控制系统中中,具有多多种形式的的“接地”,主主要有:(11)信号地地。输入端端信号元件件的地;(22)交流地地。交流供供电电源的的N线;(33)屏蔽地地。为防止止静电和磁磁场感应而而设置的外外壳或金属属丝网,通通过专门的的铜导线将将其接入地地下;(44)保护地地。将机器器设备的外外壳或设备备内独立器器件的外壳壳接地,用用于保护人人身安全和和防止设备备漏电。为为了抑制附附加在电源源及输入、输输出端的干干扰,应对对PLC系系统进行良良好的接地地。一般情情况
21、下,接接地方式与与信号频率率有关,当当频率低于于1MHzz时,可用用一点接地地;高于110MHzz时,采用用多点接地地;在110MHH之间时,通通常情况下下,PLCC控制系统统采用一点点接地,将将所有地线线端子和最最近接地点点相连接,以以获得最好好的抗干扰扰能力。接接地线截面面积不能小小于2mmm2,接地地电阻不能能大于1000,接接地线使用用专用地线线。 2.4变频器器干扰的抑抑制。(11)加隔离离变压器,主主要是针对对来自电源源的传导干干扰,可以以将绝大部部分的传导导干扰阻隔隔在隔离变变压器之前前。(2)使使用滤波器器,滤波器器具有较强强的抗干扰扰能力,还还具有防止止将设备本本身的干扰扰传
22、导给电电源,有些些还兼有尖尖峰电压吸吸收功能。(33)使用输输出电抗器器,在变频频器到电动动机之间增增加交流电电抗器主要要是减少变变频器输出出在能量传传输过程中中线路产生生电磁辐射射,影响其其它设备正正常。 33结论论 PLCC控制系统统中的干扰扰是一个十十分复杂的的问题,因因此在抗干干扰设计中中应综合考考虑各方面面的因素,合合理有效地地抑制抗干干扰,才能能够使PLLC控制系系统正常工工作。随着着PLC应应用领域的的不断拓宽宽,如何高高效可靠的的使用PLLC也成为为其发展的的重要因素素。在不久久的将来,PPLC会有有更大的发发展,产品品的品种会会更丰富、规规格更齐全全,通过完完美的人机机界面、
23、完完备的通信信设备会更更好地适应应各种工业业控制场合合的需求,PPLC作为为自动化控控制网络和和国际通用用网络的重重要组成部部分,将在在工业控制制领域发挥挥越来越大大的作用。 参考文献献: 11张万忠忠.可编程程控制器应应用技术M.北北京:化学学工业出版版社,20001,112. 于于庆广.可可编程控制制器原理及及系统设计计M.北京:清清华大学出出版社,22004. 刘锴,周周海.深入入浅出西门门子S7-300PPLCMM.北京京:航空航航天大学出出版社,22004.浅谈磨削加加工与机床床设计来源:考试试吧(E)2010-3-19 11:23:00【考试吧:中国教育培训第一门户】论文大全-【摘
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