基于ProfibusDP总线控制的机电一体化系统

万方数据

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基于Profibus-DP总线控制的机电一体化系统

作者：王立， 于玲， 赵艳菊， WANG Li， YU Ling， ZHAO Yanju

作者单位：王立,于玲,WANG Li,YU Ling(天津轻工职业技术学院,自动化系,天津,300380)， 赵艳菊,ZHAO Yanju(天津大学,机械工程学院,天津,300072)

刊名：

电力自动化设备

英文刊名：ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT

年，卷(期)：2009，29(6)

被引用次数：0次

参考文献(15条)

1.siemens公司Simatic S7-200可编程序控制器系统手册

2.Siemens公司Simatic S7-300 S7-400语句表编程手册

3.天津市龙洲科技仪器有限公司Me093399型机电一体化实训系统实验指导书 2005

4.北京亚控科技发展有限公司组态王使用手册 2008

5.Siemens公司Simatic S7-300参考手册

6.张浩.谭克勤.朱守云现场总线与工业以太网络应用技术手册 2002

7.王杰现场总线技术的现状与发展[期刊论文]-电气传动自动化 2005(03)

8.阳宪惠现场总线技术及其应用 1999

9.刘泽祥现场总线技术 2005

10.周明现场总线控制 2002

11.潘莹玉现场总线技术及其在变电综合自动化系统中的应用 1998(01)

12.西门子(中国)自动化与驱动集团深入浅出西门子-300PLC 2004

13.李正军现场总线及其应用技术 2005

14.王锦松.刘宇现场总线控制系统的集成技术 2002(03)

15.严丽霞.瞿坦基于Profibus的经济型现场总线控制系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2001(01)

相似文献(10条)

1.学位论文董艳丽基于PROFIBUS-DP现场总线的自动配料系统研究与设计2008

随着经济的发展，自动配料在工业生产中发挥着越来越重要的作用。结合机电一体化、现场总线技术以及控制理论设计高精度、信息化、自动化的智能型自动配料系统成为配料领域发展的必然趋势。

现场总线技术综合了计算机技术、通信技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表技术等多种技术手段，构成了一种全分散、全数字、智能、双向、互联、多变量、多接点的通信与控制系统。本文运用PROFIBUS-DP现场总线协议构建了一个分布式的PLC控制系统，实现了传输信号的数字化，其全分布、全数字、全开放的特性，解决了集散型控制系统中存在的不足。

配料工艺的多样性、控制系统的复杂性和PLC程序设计偏重于逻辑设计等面向过程的特点，使得配料控制程序的可读性差，不利于以后的系统维护和功能扩展。因此，本文借鉴面向对象的思想，使PLC的程序设计在提高质量的同时，向工业化的设计方法靠拢，为大型PLC的程序集体协同开发提供保障。

在系统组态软件的设计中，从配料工艺流程分析，到系统通信组态、变量组态和管理、图形界面制作、动态对象设计、全局脚本程序设计，本文均有详细的说明。

配料数据的实现主要包括生产数据库的设计、配方管理系统和动态库文件三个模块，模块间层次分别采用ADO和ODBC API数据库技术实现。利用可视化编程工具VB和VC对WinCC的报表和数据处理功能加以扩展。

系统的整体设计结合了计算机和自动控制的思想，提出了一套基于柔性开发的结构化方法。利用面向对象设计方法和软件重用的概念，设计了可重用模块。利用模块化的思想，基于WinCC与PLC，方便的实现了系统的自动控制。软件组态灵活，控制方案完全适应不同层次用户的需要，维护方便。硬件上支持与多种设备相连接，可以组成不同的控制系统。采用现场总线通信网络，将生产过程数据上送到管理层，实现数据共享及远程监控。该设计实现了“机电一体、软硬结合、管控兼备”的性能，并通过预留的参数设置接口，使内部程序模块化、规范化、商业化。

2.期刊论文邢君平.XING Jun-ping基于PROFIBUS的智能电梯式立体车库控制系统设计-保定学院学报2008,21(2) 分析研究现场总线技术与PLC及网络技术,根据现场总线技术和电梯式车库的结构形式提出了控制系统的总体方案,设计了基于PROFIBUS-DP总线技术的控制系统;并在Me093399型机电一体化系统设备上进行了实验验证,达到设计目标.

3.学位论文王红莲PROFIBUS现场总线在智能低压电器中的应用2008

智能化的低压电器是一种把微处理技术、网络技术和信息技术与现代机电一体化集成在一起的高新技术产品。现场总线技术在智能化低压电器产品中的应用，使得新一代的低压电器产品显示出了优越的性能和更强的生命力，是智能化低压电器产品发展的标志。日前在智能化低压电器中应用比较广泛的现场总线技术有PROFIBUS总线、CAN总线、DEVICENET总线、MODBUS总线。

本文主要针对的是PROFIBUS-DP现场总线在智能低压电器中的应用。本文首先论述了PROFIBUS 现场总线技术在国内外的研究现状及其在智能化低压电器中的发展趋势以及课题的研究意义

。其二，对PROFBIUS协议进行了介绍（主要包括系统组成、协议结构、数据存取机制、从站通信原理）。

其三，针对PROFIBUS-DP现场总线及其在智能低压电器中的应用要求，深入研究了SIEMENS公司的ASIC芯片SPC3的协议规范，在掌握PROFIBUS 现场总线技术的基础上提出了利用SPC3芯片开发PROFBIUS-DP智能从站接口的方案，利用微处理器和SPC3协议专用芯片设计了PROFIBUS-DP硬件接口电路，根据SPC3协议开发了接口程序及应用程序。

最后，以PC机为主站，本文所设计的接口板为智能低压断路器（DW45）的接口模块，组建单主站单从站的网络通信测试系统，调试软件程序，完成通信。

4.期刊论文满海波.徐敏基于PROFIBUS-DP现场总线的磁选车间自动化系统改造-机电一体化2009,15(5)

针对选矿厂磁选车间原有自动化系统存在的技术缺陷,运用先进的S7-300PLC、6RA70整流器、PROFIBUS-DP现场总线及WinCC人机界面技术,对系统进行了自动化网络升级改造,并实现了球磨同步电机励磁系统的数字化控制及基于HMI技术的系统远程实时监控,取得了良好的技术经济效益.

5.学位论文王栋基于嵌入式系统的电液伺服控制器设计与研究

电液伺服控制系统是机电一体化设备中最为常见的自动控制装置，由电液伺服控制器，伺服阀，执行机构和检测元件组成。论文根据电液伺服控制系统的特点，将电子系统和液压系统以及智能控制相结合，研制了基于嵌入式系统的数字式通用电液伺服控制器。这是当今液压控制系统重要的研究方向之一，具有重要的实用价值。

论文设计了电液伺服控制器硬件结构，并完成了电液伺服控制器软件设计；硬件结构以dsPIC30F6012A为执行控制单元，并移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ以满足实时控制；本控制器可通过PROFIBUS-DP总线直接和主控计算机实时通信，实现了数据的实时采集、显示和控制功能。最后搭建位置伺服控制系统进行了位置控制验证，分析了控制结果，对课题作出总结与展望。

课题主要研究内容如下：

(1) 对嵌入式系统和电液伺服系统的研究现状进行研究和分析，确定采用嵌入式微处理器dsPIC30F6012A为控制核心，选取嵌入式实时操作系统

μC/OS-Ⅱ作为软件开发平台；

(2) 完成整个系统的硬件电路的设计，包括原理图的设计、PCB的制作、电路板的装配和调试；

(3) 对实时操作系统μC/OS-Ⅱ进行研究，并移植进微处理器dsPIC30F6012A，验证实时操作系统内核的运行情况；

(4) 完成电液伺服控制器基本软件设计，并进行调试，通过实验验证，得出实验结果；

(5) 对设计文档进行归纳、整理和总结。

设计的电液伺服控制器已经应用于实际的工业现场，获得了满意的控制效果，稳态位置控制精度达到±0.01mm。

本控制器为采用复杂的控制策略实现伺服系统的位置、力或速度的高响应、高精度提供了前提条件。

6.期刊论文高宗贵.付文忠.王建国PROFIBUS-DP和FM357-2在汽车仪表板发泡生产线上的应用-机电一体化

2008,14(12)

针对目前汽车仪表板产品更新换代快、制造复杂程度高等特点,运用西门子现场总线与多轴伺服定位技术,研制出高性能的汽车仪表板发泡生产线,实现柔性化、自动化的生产要求.

7.学位论文陈长飞基于变频调速的多电机同步控制2006

新型的机电一体化粗纱机除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构大为简化，它采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。

但是由于粗纱机中各执行机构相互之间没有了机械刚性连接，罗拉 、锭翼、筒管、龙筋都是各自独立的运转，它们很难实现真正地同步运行；同时取消了以前的锥轮等机械机构，粗纱的张力也很难保证在各个纺纱阶段都得到良好的控制，这些问题都给新型粗纱机的设计带来挑战，它们如果处理不好，纺纱就无法顺利进行，因此，这些问题是设计新型粗纱机的关键和核心部分，它们的解决与否决定着新型粗纱机设计的成败。

归根结底，这些问题主要表现在两个方面，一是如何使四个电机能够在启动、运行、停止时都能够协调运转，始终保持着一定的比例关系；二是如何得出四者之间的合适的比例关系。

针对以上的关键问题，本文在电气方案的设计和具体控制策略上提出了切实可行的具体解决方案。首先，在电气方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WinCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC 是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。其次，在控制策略方面，我们设计了由四电机的速度闭环控制和张力闭环控制组成多闭环控制，电机的速度闭环控制为内环，它来实现四个电机的同步运转；张力闭环控制的控制目标为罗拉和筒管间粗纱的悬垂度，控制输出量修正筒管的转速，从而消除纺纱过程模型不精确等因素带来的张力偏差。

由于张力控制对象中的数学模型的时变特性，常规PID闭环控制未能取得良好的预期控制效果，特别是在大纱和小纱时的张力控制效果差异很大。对此，我们尝试采用了模糊自适应PID控制来解决这个问题，从Matlab的仿真结果和粗纱机的实验结果来看，这个方法是切实可行的。

8.期刊论文乌建中.温建明.侯贤士自升式海洋平台桩腿液压升降装置控制-机电一体化2008,14(9)

利用PLC控制精度高、可靠性高、适合于顺序控制等特点,设计了基于PROFIBUS-DP现场总线的PLC控制系统,并通过WinCC组态人机界面用于自升式海洋平台液压升降装置的控制并完成人机交互.试验表明,该系统能稳定、可靠地在现场恶劣环境下完成控制要求.

9.期刊论文满海波6RA70、S7-400PLC在同步电动机励磁系统数字化改造中的应用-机电一体化2006,12(2)

文章针对线材厂中轧同步电动机原励磁系统的缺点,结合生产实际及新的控制要求,制定了合理可行的励磁系统及自动化网络改造方案.分析了新的励磁系统的组成结构及工作原理,并运用先进的西门子6RA70整流器、S7-400PLC及PROFIBUS-DP现场总线技术对中轧同步电动机励磁系统进行了成功的数字化改造,取得了良好的经济效益.

10.学位论文马超基于Profibus现场总线的柔性制造系统的研究与实现2010

近30年以来，为适应日趋多样的加工要求和愈演愈烈的市场竞争，柔性制

造技术得到快速发展，成为现代制造业重要的一部分。控制系统作为柔性制造

系统中重要的核心部分，同时也朝着自动化、智能化、柔性化、精密化、高可

靠性的方向迅速发展。FMS控制系统要实现对物料流、能量流和信息流的自动

控制，就必须建立现场设备级到车间级的通信网络。现场总线技术是应用于现

场设备的高速通信通道，将其应用到FMS控制系统能够有效的增强传输信息的

实时性，保障系统高效的运行。

本文分析了柔性制造系统和PROFIBUS现场总线的研究现状，在剖析传统

柔性制造系统通信网络通信缺点的基础上，提出了将现场总线技术应用在柔性

制造系统的解决方案。以合肥工业大学CIMS研究所研制开发的STAR-M FMS

柔性制造系统和STAR-JK FMS柔性制造系统为例，研究了PROFIBUS-DP技

术在柔性制造系统中解决车间级控制中心与生产现场的通讯问题，重点阐述了

系统构成、PROFIBUS-DP总线的控制方案、通讯原理以及信息的实时控制。

系统采用S7-200或ET200作为从站，S7-300和WINCC作为主站，通过WINCC

对全系统监控和管理，并使监控画面根据现场实际情况动态显示，增强了系统

的可靠性和可维护性。通过PROFIBUS-DP总线既实现了对整个系统的实时集

中控制，又能分控制各底层设备。

该方案的实施使整个控制系统的可靠性得到提高，并实现了多级实时控制。

现场总线的应用使系统的加工单元和物流系统联成一个有机整体；模块化和标

准化的硬件设计和软件编程使设计难度明显降低。两套系统功能已成功实现且

运行良好，为机电一体化专业的教学、实验、研究及实习活动提供了良好的实

验条件。

关键词：柔性制造系统；现场总线；人机界面；可编程控制；实时控制

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/6a9335181.html,/Periodical_dlzdhsb200906029.aspx

授权使用：广东技术师范学院(gdjssf)，授权号：308a2264-4b84-41ee-ac1b-9e3e00bb2572

下载时间：2010年11月30日

机电一体化技术—考试题库及答案

------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.

收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.

机电一体化模块化控制系统

WUHAN TEXTILE UNIVERSITY 《机电一体化模块化控制系统》 课程设计名：机电一体化模块化控制系统 指导老师：张智明 班级：机械11201班 姓名：程志超 学号：1202281102

供料单元的结构与控制 一、供料单元功能 供料单元可作为起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地取出，并将其传送到下个工作单元。 二、供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如上图所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑，漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽、 底板等。 2.1 工件推出与支撑及漏斗部分 该部分如图所示。用于储存工件原料，并在需要时将料仓中最下层的工

件推出到物料台上。它主要由大工件装料管、推料气缸、顶料气缸、磁感应接近 开关、漫射式光电传感器组成。 该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。 为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要 将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。 A 气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别 装有一个磁感应接近开关，如下图所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显

通信与现场总线课程设计报告书

电气工程学院 通信与现场总线课程设计

目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)

（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐的网络控制 （二）主要容及要求 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。

通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐的网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 理想模型：

现场总线控制系统的现状和发展前景

现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术，是能应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统，已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础，这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法，将极大地推动整个工业领域的技术进步，对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术，是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成，也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段，现已开始大量地在中小系统中应用，并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱，它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统，而且是建立于整个工业体系的通信系统，它的通信协议建立在控制策略之上，标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能，使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具，由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO, 近年来，现场总线控制系统行业的出口也形势喜人，2008年，全球金融危机爆发，我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面，2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。

智能控制技术在机电一体化系统中的应用

2014 年秋季学期本科生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:机电一体化系统设计 学生所在院（系）:机电工程学院 学生所在专业:机械设计制造及自动化学生姓名:汪珈右 学号:1110810710 考核结果阅卷人

智能控制技术在机电一体化系统中的应用 1108107 汪珈右 摘要：不同于传统机械系统，在机电一体化系统中，特别重视对智能控制技术的应用。智能控制与机电一体化系统的完美结合，有效改善了机电一体化系统存在的各种缺陷。本文综述了智能控制技术的相关知识，并论述了其在机电一体化系统中的应用。 关键字：机电一体化；机械电子；智能控制；系统 前言 机电一体化系统主要是指由动力与驱动部分、机械本体、传感测试部分、执行机构、控制及信息处理部分所组成，并利用电子计算机的信息处理技术、控制功能、以及可控驱动元件特性来运行的一种现代化机械系统。所谓智能控制系统，就是指利用集合了人工智能理论、自动控制理论以及信息理论等诸多技术理论，用以实现优化调控机的新技术系统。这是一种当前最为先进的自动化控制技术，一般包括两个方面，即外部环境和控制器。在实际的应用中，通过外部环境提供信息以供控制器做出控制决策，因此无需使用模型，具有很大的环境适应协调能力，在诸多机械设备生产中都具有很大的应用价值，因而成为促进机电一体化的重要技术系统[1]。为了满足人们生产生活中的各种需要，将智能控制技术融入到机电一体化系统中，也就成为的必然的趋势。 1智能控制技术概述 1.1智能控制技术概念 智能控制是指通过计算机模拟人类的思想，通过计算机程序实现对复杂多样的操作进行模拟，从而实现在无人控制的情况下完成机械控制并实现机械的自动化生产。通过智能控制能够帮助人类解决很多复杂的问题和实现很多复杂的操作，同时极大的提高操作的精度，使得机械制造业能够制造出更加精密的设备。智能控制系统与传统控制系统相比较具有更加方便快捷、更加精确、更加安全的优势，通过智能控制系统能够最大限度地精简参与生产的人员，在人类肉眼不可能达到的精密层级进行操作，使机械设备在一些人类不能到达的空间进行工作。随着科学技术的快速发展，智能控制系统已经在工业中大放异彩，随着其与其他技术的完美结合，已经为人类做出了极大的贡献[2]。 1.2智能控制与传统控制的区别 （1）智能控制是对传统控制理论的延伸和发展，智能控制在传统控制的基础上发展出更高效的控制技术。智能控制系统运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，并不只是达到对系统某些方面高度自治的要求，而是让系统做到统筹全局的整体优化。 （2）智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，与传统控制理论将反馈控制理论作为核心的理论体系相比，智能控制理论以自动控制理论、人工智能理论、运筹学、信息论的交叉为基础。 （3）传统控制只是解决单一的、线性的控制问题，与之相比，智能控制解决了传统控制无法解决的问题，通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象。 （4）传统控制通过运动学方程、动力学方程及传递函数等数学模型来进行系统描述。相较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。

机电一体化控制技术与系统期末复习

机电一体化复习提纲 1. 机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是机电一体 化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2. 机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、良 好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与 支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死 区误差；f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3. 机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等性能要 求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达到这些要求，主要采取

①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件② 缩短传动链，简化传动系统的机 械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差 ⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4. 滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。滚珠丝杠支承方式有单推- 单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5. 滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环，内循环。滚珠丝杠螺母副中 调整间隙和预紧的方法有垫片调整式（调整垫片来改变轴向力）、双螺母调节式（调整螺母来消除间隙或预紧）齿差调节式（左右螺母外端凸缘制成齿数差1 的直齿圆柱齿轮）,原理是什么？滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式（轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低）、双推-双推式（刚度最高、易造成预紧力不对称）、双推-简支式（轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统）、双推-自由式（轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统），特点分别是什么？滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择（公称直径和基本导出的选择）。 6. 直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向 垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击，影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡，常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向

智能控制及机电一体化分析

智能控制及机电一体化分析 在现代工业的生产过程中，因为生产对象在特点及结构上的不同，使机电一体化系统的构建遇到了瓶颈。智能控制对于机电一体化系统具有极大的意义，使过去遇到的技术行问题得到了很好的解决，使智能控制技术在机电一体化系统中得到了广泛应用。那么什么是智能控制技术?智能控制系统具体还包括哪些?对于机电一体化技术系统，智能控制系统又具备哪些用处?下文将对此进行详细的阐述。 1什么是智能控制系统 智能控制系统主要由两种不同的设备构成:即对外部环境进行监测的系统以及传感设备。外部传感等设备可以监测周围环境的变化并分析得出相关数据信息，犹如人类的大脑，在感应到数据发生变化之后，能够把变化的情况及时反馈给控制设备，使被感知到的外部因素得以被分析处理。与此同时，智能系统还可以对控制决策进行处理及规划，并把信息保存起来。 2智能控制系统都包括哪些 智能控制系统对机电一体化系统起到重要的支撑作用，只有与完善的控制系统进行有效配合，才能彻底实现机电一体化。当下有越来越多的智能控制系统应运而生，而不同的控制系统其控制的能力也是各不相同，而其中属下面两种智能控制系统的应用最为广泛。(1)专家控制系统。专家控制系统主要就是把人类的经验及与人类类一样的技能录入到电子计算机当中，根据预定好的程序对控制系统进行相应的操作。(2)神经网络系统。神经网络系统和另外的系统一起被运用到了机电一体化系统中。这种技术相当于对人进行模仿且进行分散式处理，它具有很强的适应力，并且能够自我操作。 3智能系统和传统系统的不同 (1)智能控制系统属于一种较新的控制系统，传统的控制技术也是智能控制技术中的一种。智能控制系统能够对系统控制彻底进行优化，而普通的控制系统只是单一的对系统进行控制。智能控制系统的构架与普通的系统相比更加开放，因此实现了普通控制架构很难达到的信息处理能力。(2)智能控制属于一种多项目、多学科的技术，其理论涉及了人工智能、自动控制技术以及信息学科等方面，而普通的控制理论仅仅是以单纯的反馈控制理论作为依据。(3)智能控制技术主

现场总线设计报告

# 重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________ <

目录

1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日

2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。

现场总线控制系统学习心得

现场总线控制系统学习心得 班级：电技131 姓名：杨秋 学号：20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束，通过这段时间的学习和老师的耐心讲解，我初步了解到了这门课程的基本内容。 目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识，而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念 根据国际电工委员会IEC61158标准的定义，现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线，即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统，称为现场总线控制系统FCS，它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。 其中，现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为

4~20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表，使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输，这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议，在位于生产现场的多个微机化自控设备之间，以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类 老师重点讲述了现场总线的几种类别，典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF，LonWork现场总线，Profibu 现场总线，CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要，按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为

探究智能控制在机电一体化系统中的应用

探究智能控制在机电一体化系统中的应用 摘要：随着我国经济的快速增长，机电一体化系统也在飞速发展。机电一体化 技术越来越成熟。本文主要论述了机电一体化系统中智能控制的应用。 关键词：机电一体化系统；应用 一、机电一体化的概述 （一）机电一体化的含义 所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械 技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多只技术进行有机地结合，并综合应用到 实际生产生活中去的一项综合性的技术。 （二）机电一体化的基本内容与组成要素及原则 机电一体化的基本内容包括以下几项内容：一是计算机与信息技术；二是机械技术；三 是自动控制技术；四是系统技术；五是传感检测技术。 机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是动力组成要素；三是运动组成要素；四是感知组成要素；五是职能组成要素。 机电一体化的四大原则包括：一是运动传递；二是能量转换；三是结构耦合；四是信息 控制。 二、智能控制的概述 （一）智能控制的含义 所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动 控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。传统的控制只是智能控制中的一个组 成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理 论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。 （二）智能控制的特征 智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制；二是智能控制器具有非线性 特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制 系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制 是一个新兴的研究领域。 （三）智能控制的类型 智能控制的类型包括：一是分级递阶控制系统；二是专家控制系统；三是集成混合控制；四是人工神经网络控制系统；五是模糊控制系统；六是学习控制系统；七是进化计算与遗传 算法；八是组合智能控制方法等。 （四）智能控制发展的趋势 智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应性功能，其在机电一体化方面的广 泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用 在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。 三、智能控制在机电一体化系统中的应用 （一）智能控制在机械制造过程中的应用 机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能 控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用 先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技 术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合 技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。在此过程中利用神经网络 技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的 模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选 取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造 系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。 （二）智能控制在数控领域中的应用

机电一体化技术基础

机电一体化技术基础 “机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等相关技术有机结合的一个新形式，是电子技术、信息技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。 第一章概论 1、机电一体化的定义 机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 2、机电一体化系统的基本构成 一般而言，一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素： 机械本体、检测传感部分、电子控制单元（ECU）、执行器和动力源，各要素之间通过接口相互联系。 3、机电一体化的相关技术 （1）机械技术 （2）信息处理技术 （3）系统技术 （4）自动控制技术 （5）传感检测技术 （6）伺服驱动技术 4、机电一体化系统的分类 从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

开环控制机电一体化系统的优点是结构简单、成本低、维修方便，缺点是精度较低，对输出和干扰没有诊断能力。 闭环控制的机电一体化系统的优点是高精度、动态性能好、抗干扰能力强，缺点是结构复杂、成本高、维修难度较大。 5、机电一体化系统开发的类型 机电一体化系统开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性，可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。 （1）开发性设计： 是一种独创性的设计方式、在没有参考样板的情况下，通过抽象思维和理论分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原理和制造工艺。开发性设计属于产品发明专利范畴。 （2）适应性设计： 适应性设计是在参考同类产品的基础上，主要原理和设计方案保持不变的情况下，通过技术更新和局部结构调整使产品的性能、质量提高或成本降低的产品开发方式。这一类设计属于实用新型专利范畴。 （3）变参数设计： 变参数设计是在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。 6、机电一体化系统设计方案的常用方法 （1）取代法： 就是用电气控制取代原系统中机械控制机构。这种方法就是改造旧产品开发新产品或对原系统进行技术改造常用的方法。 （2）整体设计法：

现场总线控制系统

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南阳理工学院自动控制仪表课程报告 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升）学生： *** 指导教师： * * 完成日期2015年 12 月

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计：自动控制仪表课程报告 20 页 插图： 14 幅

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升） 学生姓名： *** 学号：1%%%%%%% 指导教师（职称）：（高级工程师） 评阅教师： 完成日期： 2015年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology

现场总线控制系统 测控技术与仪器（升） *** [摘要]技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线；工业控制；应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major（l） *** Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of

智能控制技术在机电一体化系统中的应用

2012 年秋季学期本科生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:机电一体化系统设计 学生所在院（系）:机电工程学院 学生所在专业:机械设计制造及自动化学生姓名:王杨扬 学号:1090810216 考核结果阅卷人

智能控制技术在机电一体化系统中的应用 摘要：摘要:智能控制技术与系统是机电一体化控制技术发展的重要标志之一。智能控制技术通过自动化控制解决了时变性、非线性、多层次性等复杂的控 制问题，提升了机电一体化系统的运行模式，而智能控制策略在机电一体化 系统中得到了广泛认可和应用。本文分析总结了当前机电系统智能控制的发 展状况。从机电一体化系统中的智能控制策略进行探讨和分析，希望对智能 控制系统有一个更深刻的认识和了解。 关键字：机电一体化；智能控制；神经网络控制；模糊控制 一、关于机电一体化的概述 1.1机电一体化的含义 所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、 接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多只技术 进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。 1.2机电一体化发展现状 从时间及发展程度来看，机电一体化发展过程大体上可以分为三个阶段：（1）初级阶段。20 世纪60 年代以前，机电一体化被看做为第一发展 阶段，也就是初级阶段。在这个阶段，人们开始把电子技术的初步成果应用 到机械加工中，并以此来完善机械产品的性能，而这样一种技术结合往往是 在无意识的情况下自发完成的。 （2）蓬勃发展阶段。机电一体化技术发展的第二阶段是在20 世纪70-80年代，在这个阶段，随着计算机技术和控制技术的发展和成熟，为机电一体 化的发展提供了技术支持；同时，微型计算机技术以及大规模、超大规模集 成电路技术的出现，为机电一体化的发展提供了充足的物质支持。 （3）深入发展阶段。这个阶段主要指的是20 世纪90 年代后期，机电 一体化技术得到了更加深入的发展，伴随着光学和通信领域发展到了空前高度，其相关技术被引进到进机电一体化，即光机电一体化技术与微机电一体 化技术；由于光纤技术、人工智能技术以及神经网络技术领域已经取得了巨 大的进步，这就为机电一体化技术的发展开辟了广阔的空间。

机电一体化试题及答案

填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动

四种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。 23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作

机电一体化技术第二版课后习题答案

第1章 1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？ a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 c、传感与监测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。 d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。 e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。 1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。 1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。 1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。 第2章 2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。 2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。 2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。 2-4、滚珠丝杆副的选择：结构形式的选择、结构尺寸的选择 2-5、齿轮传动各级传动比分配原则：①等效转动惯量最小原则②重量最轻原则③输出轴转角误差最小原则（最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度）； 2-8、齿轮传动侧隙的调整有偏心套调整、双片薄齿轮错齿调整和轴向垫片调整等多种方法。 2-9、机械执行机构的基本要求：①惯量小、动力大；②体积小、重量轻；③便于维修、安装；④易于计算机控制。 2-10、简述各种传感器的特性及选用原则？ 一、静态特性是指当测量处于稳定状态下，传感器的输入值与输出值之间的关系。主要技术指标包括：1、线性度。2、灵敏度。3、迟滞。4、重复性。5、分辨率。6、零飘。二、动态特征是指传感器测量动态信号时输出对输入的响应特性。 （1）电气式，具有操纵方便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易与微机相接等优点；（2）液压式，优点是输出功率

现场总线技术综述

现场总线技术综述
2008-3-3 15:51:00 来源：中国自动化网
现场总线控制系统技术是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的 工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的 PLC 和 DCS 控制系 统基本结构的革命性变化。 现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术 含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原 来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。 尤其是 20 世纪 90 年 代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合 Internet 和 Intranet 的迅猛发展， 现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。 现场总线控 制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展
计算机控制系统的早期，采用一台小型机控制几十条控制回路，目的是降低每条 回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效，所以后来发展成分布式 控制（DCS），即由多台微机进行数据采集和控制，微机间用局域网（LAN）连接起 来成为一个统一系统。DCS 沿用了二十多年，其优点和缺点均充分显露。最主要的 问题仍然是可靠性：一台微机坏了，该微机管辖下的所有功能都失效；一块 AD 板上 的模/数转换器坏了，该板上的所有通道（8 或 16 个）全部失效。曾有过采用双机双 I/O 等冗余设计，但这又增加了成本，增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、 成本和复杂性之间的矛盾，更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求， 实现控制系统的网络化，一种新型控制技术──现场总线控制系统（FCS）正迅速发 展起来。 1.1 什么是现场总线 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机 系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某 个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。 数据的传输介质可以是电线电 缆、光缆、电话线、无线电等等。 通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并 联接线方式，从 PLC 控制各个电器元件，对应每一个元件有一个 I/O 口，两者之间需 用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当 PLC 所控制的电器元件数量达到数十个 甚至数百个时， 整个系统的接线就显得十分复杂， 容易搞错， 施工和维护都十分不便。 为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有 的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根 线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿 现场， 不同于计算机通常用于室内， 所以这种总线被称为现场的总线， 简称现场总线。