主页 > 技术文章 > 探索电工新技术在机电一体化中的应用 2024-10-27

探索电工新技术在机电一体化中的应用

摘要：近年来发展极为迅速的电工新技术PLC(PCC)、驱动、步进(直线)电机、伺服、变频器等具有代表的技术产品在机电一体化的应用，并在此基础上对电工新技术的发展、前景、技术进行探讨，通过本文使得电工新技术为更多人认识和关注。
　　随着计算机技术、电子电力新技术和传感器技术的发展以及各个国家先进的机电一体化产品层出不穷。作为传统产业之一的机械工业，在这种新技术的冲击下，机电一体化新技术越来越受到各方面的关注，它在改善生产环境、提高效率、节约材料、降低消耗、增强竞争的同时，也给我们在机电一体化技术应用中提出了一定的要求，特别是在国内外厂家推出的自动控制新技术，如：伺服驱动技术、步进电机直线电机)驱动技术、可编程控制器、运动控制卡、变频器调速技术等具有代表性的产品技术。
　　根据这一系列发展的需要，本文主要介绍几项具有代表性的电工新技术。在机电一体化技术中改善、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强竞争力等方面起着极大的作用。
一、自动控制系统(运动控制新技术)的基本应用自动控制系统是一个带有反馈装置的动态系统，系统能自动连续地测量被控制量，并求出偏差的大小和正负极限进行控制，而控制的目的力图减小存在的偏差。系统的基本要求可归纳为稳定性、快速性和准确性三个方面，在机电一体化自动控制中为了更好地体现这个三个方面，早期我们引用了常用控制器，如：比例(P)控制器、积分(I)控制器、比例微分(PD)控制器、比例微积分(PID)控制器、开环控制与闭环控制器。由于现在机电一体化产品中对定位精度和动态响应的要求比较高，在原有的开环与闭环控制中，传统全闭环控制是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成 (大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。采用全闭环数字式伺服系统技术能更体现自动控制的基本要求、稳定性、快速性、准确性三个方面。而且调试、使用十分简单。能充分发挥PID的控制能力，自动完成整个系统增益调节和实时调节，实现更高精度要求，而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的机电一体化产品在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
二、可编程控制器与触摸屏技术可编程控制器简称PC或PLC，它是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，早期可编程控制器是为了取代传统的继电器控制线路，其功能只有逻辑运算、定时和计数等顺序控制功能。但随着微电子技术的发展，PLC扩大了控制器的功能，不仅具有顺序控制的逻辑功能，同时还具有了执行算术运算、对模拟量进行控制等功能。采用可编程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。尤其是随着近代计算机技术和微机原理技术的发展，广泛应用在机电一体化的自动控制中，特别是可编程计算机控制器PCC。它与传统的PLc相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计，满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。归纳起来，PLC(PCC)的主要特点有：1．功能丰富；2．使用方便；3．工作可靠；4．经济合算。总之，PLC(PCC)具有的特点，使得它既非常有用，又非常好用、耐用、省用，有无限的发展生命力和非常广泛的应用前景。短短20多年，它从诞生、生长、成熟及不断完善与发展，已成为工业自动化的支柱产品；并发展成为强大的高科技产业。可以这么说，在当代，机电一体化工业产品，其控制装置若不使用PLC(PCC)，那是不可想象的。
　　特别是近年来，触摸屏的广泛使用，与PLC(PCC)来共同实现了多任务操作系统的控制要求。作为PLC(PCC)的输入和输出设备。通过一定的相关软件，设计出满足用户要求的监控画面。实现对控制对象的操作和显示。
三、运动控制卡、变频器技术运动控制卡是一种用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度)的上位控制单元。用于控制步进(直线)电机或伺服电机。变频器的工作原理：把工频电源(50Hz或变换成各种频率的交流电源，来实现电机的变速运行的设备。以达到无级变速，从而缩短电机方向和转速的时间。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要加一个进行转矩计算的以及一些相应的电路。所以变频器作为交流电动机的驱动装置，具有调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等优点，在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到广泛的应用，变速器调速技术已成为电气传动自动化的一项核心技术，利用、了解、操作变频器技术，应用运动控制。
四、结束语：
　　综上所述，我国当前的电工新技术在机电一体化产品中的应用极为广泛，成为了机电一体化产品实现自动化控制的必要措施。电工新技术以其独有的技术特点，为机电一体化发展创造了众多有利条件，促进了机电一体化自动控制的实现。总的来说，电工新技术的发展为机电一体化技术的进步做出了贡献，它不仅省去了多余的社会劳动力，实现了机电一体化产品的自动化控制运行，还减少了能源消耗，对社会进步起到了巨大作用。

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