機電一體化系統(tǒng)實用設(shè)計案例精選

前言

　　“機電一體化"已成為當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展的主要趨勢，也帶動了傳統(tǒng)機／電工業(yè)的一場嶄新的革命，也是我國工業(yè)實現(xiàn)從大國到強國、從低端到高端、從中國制造到中國創(chuàng)造的關(guān)鍵點。機／電工業(yè)要爭生存、求發(fā)展，必須走“機電一體化”之路已是不再爭論的共識，世界各國都已把“機電一體化”列入本國高新技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的前沿領(lǐng)域，紛紛在搶占該項技術(shù)的制高點！　　“機電一體化”已成為目前國內(nèi)外各高校最熱門、最緊俏、最搶手、最受學(xué)子們歡迎和青睞的新專業(yè)，也是我院每年招收學(xué)生最多、就業(yè)率最高的品牌／特色／支柱專業(yè)。為了抓精品辦特色創(chuàng)名牌，更有效地推進我院的高職教育，完成我院當(dāng)前面臨的“江蘇省示范性高職院校建設(shè)任務(wù)驗收"、“創(chuàng)建國家示范性高職院、“黨建評估”、“第二輪教育教學(xué)水平評估準(zhǔn)備”等四大中心任務(wù)，就必須努力提高我院的學(xué)術(shù)水平和地位，最大限度地提升我院在全國高校特別是高職院中的知名度和影響力。為此我院在重拳出擊，狠抓師資培養(yǎng)內(nèi)涵建設(shè)的同時，還大膽決策引進了一批高層次的專家教授，形成我院優(yōu)質(zhì)辦學(xué)和創(chuàng)示范性高職院的整體合力。高安邦特聘教授就是我院近年來引進的人才之一?！　「甙舶罱淌诓回摫娡鳛椤皺C電一體化”專業(yè)的學(xué)術(shù)帶頭人，一來到學(xué)院就以主人翁的態(tài)度，積極參加了我院“機電一體化”專業(yè)的教學(xué)發(fā)展和科研開發(fā)工作，竭盡全力作出了自己力所能及的貢獻：　?。?）依據(jù)國家最新頒布的專業(yè)目錄對照表，積極建議將“機電一體化”新專業(yè)調(diào)整到電氣工程系，實現(xiàn)以“機械”為主體、“控制”和“計算機”為技術(shù)核心，“機械+電氣+計算機"三分天下的教學(xué)格局；為我院“機電一體化”新專業(yè)的可持續(xù)大發(fā)展和創(chuàng)建“機電一體化”品牌專業(yè)作了一些卓有成效的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。　?。?）發(fā)揮特聘教授“傳幫帶”作用，創(chuàng)建了江蘇省首批優(yōu)秀教學(xué)團隊（全省45個）。

內(nèi)容概要

本書從實用的角度出發(fā)，精選了一些典型的機電一體化系統(tǒng)實用設(shè)計案例。    全書共精選了11個案例，內(nèi)容包括全自動鋼管表面除銹機生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、機電一體化中的單片機控制系統(tǒng)實用設(shè)計、基于模糊理論的現(xiàn)代城市交通指揮燈微機控制系統(tǒng)設(shè)計、基于Lon現(xiàn)場總線的現(xiàn)代智能測控系統(tǒng)創(chuàng)新實驗設(shè)計、全自動洗衣機的機電一體化設(shè)計、基于新型數(shù)字同步閥的同步模糊控制系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)控車床的機電一體化改造設(shè)計、智能機器人的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、國產(chǎn)高速話纜絕緣線芯生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)設(shè)計、德國M系列拉線機的電控系統(tǒng)設(shè)計、煙廠環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計。這是一部既有設(shè)計理論更突出工程設(shè)計應(yīng)用實踐的綜合性實用專著。    本書既可作為機電一體化系統(tǒng)設(shè)計人員的指導(dǎo)書，也可作為理工科大學(xué)相關(guān)專業(yè)本/?？茙熒膶嵱媒滩暮蛥⒖紩?。

書籍目錄

序前言案例1  全自動鋼管表面除銹機生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、生產(chǎn)工藝流程及電控系統(tǒng)方案    1.1.1  結(jié)構(gòu)組成及生產(chǎn)工藝流程    1.1.2  電控系統(tǒng)方案  模塊2  鋼刷輪打磨除銹縱向進給交流電磁調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計    1.2.1  YCTG系列電磁調(diào)速電動機的選用    1.2.2  JD1系列電磁調(diào)速電動機控制裝置的選用  模塊3  本案例設(shè)計所采用的PLC控制技術(shù)    1.3.1  PLC控制器的功能及特點    1.3.2  日本三菱公司F1系列PLC簡介    1.3.3  PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計    1.3.4  PLC控制系統(tǒng)中最常用的典型基本控制環(huán)節(jié)的設(shè)計  模塊4  全自動鋼管表面除銹機操作控制PLC系統(tǒng)設(shè)計    1.4.1  全自動鋼管表面除銹機PLC的硬件實際接線圖    1.4.2  全自動鋼管表面除銹機PLC控制的軟件編程  模塊5  操作使用說明案例2  機電一體化中的單片機控制系統(tǒng)實用設(shè)計  模塊1  單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)    2.1.1  單片機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成    2.1.2  常用典型單片機的硬件資源    2.1.3  常用典型單片機的軟件系統(tǒng)    2.1.4  常用典型單片機的開發(fā)應(yīng)用方法  模塊2  單片機控制系統(tǒng)中最常用的典型設(shè)計案例    2.2.1  單片機的最小控制系統(tǒng)設(shè)計    2.2.2  單片機擴展控制系統(tǒng)設(shè)計    2.2.3  單片機最常用的典型實用控制環(huán)節(jié)電路設(shè)計  模塊3  新型實用天車電腦秤的設(shè)計案例    2.3.1  新型實用天車電腦秤的組成和主要功能    2.3.2  新型實用天車電腦秤的硬件系統(tǒng)設(shè)計    2.3.3  新型實用天車電腦秤的軟件系統(tǒng)設(shè)計    2.3.4  新型實用天車電腦秤系統(tǒng)設(shè)計  模塊4  交流電動機電腦控制柜的設(shè)計案例    2.4.1  交流電動機電腦控制柜的組成和主要功能    2.4.2  交流電動機電腦控制柜的硬件系統(tǒng)設(shè)計    2.4.3  交流電動機電腦控制柜的軟件系統(tǒng)設(shè)計    2.4.4  交流電動機電腦控制柜系統(tǒng)設(shè)計案例3  基于模糊理論的現(xiàn)代城市交通指揮燈微機控制系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  凌陽單片機簡介    3.1.1  8位單片機    3.1.2  16位單片機  模塊2  SPCE061A的硬件資源    3.2.1  SPCE061A內(nèi)核的硬件結(jié)構(gòu)    3.2.2  SPCE061A的片內(nèi)存儲器    3.2.3  SPCE061A的片內(nèi)外設(shè)部件  模塊3  SPCE061A的指令系統(tǒng)    3.3.1  指令的分類    3.3.2  尋址方式  模塊4  基于模糊理論的微機控制交通指揮燈控制系統(tǒng)創(chuàng)新實驗設(shè)計    3.4.1  系統(tǒng)的總體設(shè)計    3.4.2  城市交通指揮燈模糊控制器的設(shè)計    3.4.3  顯示電路設(shè)計    3.4.4  車流量檢測電路    3.4.5  系統(tǒng)主程序和模糊控制程序設(shè)計    3.4.6  系統(tǒng)顯示程序設(shè)計    3.4.7  交通提示和違規(guī)車輛的報警語音子程序    3.4.8  本模塊總結(jié)案例4  基于Lon現(xiàn)場總線的現(xiàn)代智能測控系統(tǒng)創(chuàng)新實驗設(shè)計  模塊1  本案例所基于的LonWorks技術(shù)概述    4.1.1  LonWorks技術(shù)的形成和發(fā)展    4.1.2  LonWorks的技術(shù)定位    4.1.3  LonWorks的技術(shù)核心    4.1.4  LonWorks網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)    4.1.5  LonTalk網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供的通信服務(wù)    4.1.6  LonWorks技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用    4.1.7  本模塊總結(jié)  模塊2  本案例所用到的Lonworks技術(shù)硬/軟件資源基礎(chǔ)    4.2.1  本案例用到的主要硬件資源    4.2.2  本案例用到的主要軟件資源    4.2.3  表模塊總結(jié)  模塊3  基于LonWorks的現(xiàn)代智能測控系統(tǒng)創(chuàng)新實驗設(shè)計    4.3.1  本創(chuàng)新設(shè)計的技術(shù)內(nèi)涵    4.3.2  本創(chuàng)新設(shè)計的主要內(nèi)容和智能測制系統(tǒng)的技術(shù)路線圖    4.3.3  本設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓撲框圖    4.3.4  本設(shè)計的創(chuàng)新點    4.3.5  基于LonWorks技術(shù)的立體車庫等控制系統(tǒng)設(shè)計    4.3.6  本設(shè)計總結(jié)案例5  全自動洗衣機的機電一體化設(shè)計  模塊1  洗衣機設(shè)計的基礎(chǔ)理念    5.1.1  洗衣機的工作原理    5.1.2  洗衣機的類型與性能比較    5.1.3  洗衣機設(shè)計的主要性能質(zhì)量指標(biāo)    5.1.4  全自動洗衣機的設(shè)計理念  模塊2  全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計    5.2.1  滾筒式全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)    5.2.2  回轉(zhuǎn)筒式全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)    5.2.3  套筒式全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)    5.2.4  新波輪洗衣機結(jié)構(gòu)形式  模塊3  全自動洗衣機的電氣控制設(shè)計    5.3.1  全自動洗衣機的電動程控式控制電路    5.3.2  全自動洗衣機的電腦程控式控制電路    5.3.3  模糊控制全自動洗衣機控制器設(shè)計    5.3.4  具有語音提示功能的洗衣機控制器的設(shè)制  模塊4  常用的幾種洗衣機電氣控制電路設(shè)計參考原理圖案例6  基于新型數(shù)字同步閥的同步模糊控制系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  確定設(shè)計內(nèi)容    6.1.1  液壓位置同步控制系統(tǒng)基本概念及實際應(yīng)用    6.1.2  國內(nèi)外液壓位置同步控制技術(shù)的現(xiàn)狀及特點    6.1.3  現(xiàn)存的主要問題    6.1.4  本設(shè)計的意義與目的    6.1.5  主要設(shè)計內(nèi)容  模塊2  建立基于新型數(shù)字同步閥雙缸同步系統(tǒng)的開環(huán)閥控缸數(shù)學(xué)模型及分析其特點    6.2.1  新型數(shù)字同步閥結(jié)構(gòu)原理    6.2.2  雙缸液壓同步系統(tǒng)    6.2.3  雙缸液壓同步開環(huán)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立    6.2.4  本模塊總結(jié)  模塊3  進行雙缸同步控制系統(tǒng)控制策略的選擇和控制算法的設(shè)計    6.3.1  同步控制系統(tǒng)控制策略選擇    6.3.2  同步控制系統(tǒng)控制算法(控制器)選擇    6.3.3  PID控制算法    6.3.4  模糊控制    6.3.5  雙缸同步控制系統(tǒng)模糊PID算法設(shè)計    6.3.6  本模塊總結(jié)  模塊4  基于新型數(shù)字同步閥的同步控制系統(tǒng)硬件設(shè)計    6.4.1  雙缸同步控制系統(tǒng)的組成    6.4.2  雙缸位置誤差信號檢測及處理    6.4.3  智能控制器設(shè)計    6.4.4  同步閥步進電動機控制與驅(qū)動    6.4.5  本模塊總結(jié)  模塊5  基于新型數(shù)字同步閥的同步控制系統(tǒng)軟件設(shè)計    6.5.1  單片機控制程序設(shè)計方法    6.5.2  雙缸同步控制系統(tǒng)程序設(shè)計思想    6.5.3  控制程序的設(shè)計    6.5.4  本模塊總結(jié)  模塊6  雙缸同步系統(tǒng)性能仿真    6.6.1  雙缸同步控制系統(tǒng)離散狀態(tài)方程的建立    6.6.2  雙缸同步控制系統(tǒng)穩(wěn)定性校核    6.6.3  雙缸同步系統(tǒng)性能仿真分析    6.6.4  本模塊總結(jié)  附錄Ⅰ  基于新型數(shù)字同步閥液壓同步控制程序清單  附錄Ⅱ  雙缸同步系統(tǒng)性能仿真程序清單案例7  數(shù)控車床的機電一體化改造設(shè)計  模塊1  數(shù)控車床的改造方案組成框圖    7.1.1  機床數(shù)控改造的意義    7.1.2  機床數(shù)控化改造的必要性    7.1.3  數(shù)控車床改造的特點    7.1.4  數(shù)控車床改造方案組成框圖    7.1.5  普通車床的數(shù)控化改造過程    7.1.6  機床數(shù)控化改造的優(yōu)缺點  模塊2  數(shù)控車床的機械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計    7.2.1  數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇    7.2.2  數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討    7.2.3  機床數(shù)控改造主要步驟    7.2.4  車床數(shù)控化改造的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)形式  模塊3  數(shù)控車床改造的計算機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計    7.3.1  MCS-51單片機對車床的改造    7.3.2  PLC在車床的數(shù)控改造應(yīng)用  模塊4  數(shù)控車床計算機控制系統(tǒng)改造軟件設(shè)計    7.4.1  人機界面程序編制    7.4.2  上下位機通信程序編制    7.4.3  PLC程序的編制  模塊5  數(shù)控車床機電一體化改造設(shè)計實例    實例1  CY6140型普通車床數(shù)控化改造    實例2  CA6140型車床數(shù)控改造    實例3  C616車床數(shù)控改造    實例4  C61200大型臥式車床的全面數(shù)控化改造    實例5  C9220液壓半自動車床改造    實例6  C6132普通車床的數(shù)控化改造案例8  智能機器人的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  智能機器人的基本組成和主要控制功能    8.1.1  機器人概述    8.1.2  智能機器人的基本組成    8.1.3  智能機器人的主要控制功能  模塊2  智能機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計    8.2.1  末端執(zhí)行件    8.2.2  機身和臂部    8.2.3  手腕    8.2.4  典型機器人結(jié)構(gòu)  模塊3  智能機器人的控制系統(tǒng)硬/軟件設(shè)計    8.3.1  智能機器人控制系統(tǒng)硬件組成    8.3.2  排牙機器人控制系統(tǒng)整體設(shè)計    8.3.3  智能機器人的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計  模塊4  全口義齒排牙智能機器人的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計    8.4.1  硬件電路的設(shè)計與開發(fā)    8.4.2  步進電動機驅(qū)動器的研制    8.4.3  下位機應(yīng)用程序的編制  模塊5  多足步行機器人的設(shè)計    8.5.1  多足步行機器人概述    8.5.2  多足步行機器人設(shè)計    8.5.3  LR-1六足機器人系統(tǒng)的性能與特點    8.5.4  步行試驗    8.5.5  六足步行機器人實例案例9  國產(chǎn)高速話纜絕緣線芯生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、生產(chǎn)工藝流程及電控系統(tǒng)設(shè)計方案  模塊2  主傳動的多分部協(xié)調(diào)同步控制設(shè)計    9.2.1  以主牽引速度為基準(zhǔn)，“擠出-牽引-收線”五機組對速度的高精度控制    9.2.2  擠出機與牽引機間的多分部速度協(xié)調(diào)控制    9.2.3  收線機的恒張力傳動控制    9.2.4  預(yù)熱電壓跟蹤牽引速度的自動控制  模塊3  塑料擠出機的多路溫度控制    9.3.1  溫度控制的工藝要求和微機溫控系統(tǒng)的組成    9.3.2  電阻加熱器的溫度控制器設(shè)計    9.3.3  溫度的檢測    9.3.4  加熱器的主回路與電功率控制    9.3.5  塑料擠出機微機多路溫度控制系統(tǒng)設(shè)計  模塊4  可編程序控制器組成的雙盤自動切換及整機的全自動操作控制    9.4.1  可編程序控制器的原理和日本OMRON公司的C28普及型可編程序控制器簡介    9.4.2  雙盤切換及操作控制的PLC系統(tǒng)設(shè)計    9.4.3  高速話纜絕緣線芯生產(chǎn)線電控系統(tǒng)操作與控制流程表  模塊5  提高產(chǎn)品質(zhì)量的其他措施案例10  德國M系列拉線機的電控系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  M系列拉線機的結(jié)構(gòu)組成和電控系統(tǒng)方案  模塊2  拉絲主機對于速度的高精度控制    10.2.1  M系列拉線機對速度實現(xiàn)高精度控制的主要特點    10.2.2  M系列拉線機實現(xiàn)對速度高精度控制的線路圖  模塊3  M30中拉機收線機的恒張力控制    10.3.1  收線機恒張力卷取的控制原理    lO.3.2  收線機恒張力控制的線路圖    10.3.3  收線機裝置中的繼電操作和其他控制線路圖  模塊4  M30中拉機連續(xù)退火的電控技術(shù)    10.4.1  接線機連續(xù)退火的電控方案    10.4.2  連續(xù)退火裝置電控系統(tǒng)的線路設(shè)計  模塊5  M30中拉機的操作使用說明案例11  煙廠環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計  模塊1  系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)及功能  模塊2  系統(tǒng)設(shè)計方案論證  模塊3  系統(tǒng)的硬件設(shè)計  模塊4  系統(tǒng)的軟件設(shè)計  模塊5  煙廠環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計探討附錄  電氣圖常用圖形符號和文字符號新/舊標(biāo)準(zhǔn)對照表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　鋼鐵是一種時代進步的產(chǎn)物，它具有成本低、強度高、韌性強、綜合機械性能卓越等多種優(yōu)良特性，是社會進步，科學(xué)和國民經(jīng)濟發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。它的產(chǎn)量和質(zhì)量一直代表著一個國家的經(jīng)濟實力和發(fā)展水平。一個經(jīng)濟強國必須是鋼鐵大國，我國的鋼鐵產(chǎn)量目前已躍居世界各個國家的第一位?！　〉?，從它出現(xiàn)伊始，就有一個一直在困擾著人們而又亟待解決的問題一一鋼鐵的氧化銹蝕問題。根據(jù)權(quán)威研究報道，世界每年鋼鐵產(chǎn)量達到十幾億噸，但每年卻有5％的鋼鐵被氧化腐蝕掉。所以防銹很重要，而除銹也是必不可少?！　′撹F的表面除銹工藝，傳統(tǒng)的方法有兩種：化學(xué)劑腐蝕法和物理打磨敲擊法?；瘜W(xué)劑腐蝕法除銹質(zhì)量好、干凈徹底，但工藝流程復(fù)雜、操作麻煩，且除銹用的化學(xué)劑危害操作人員的健康，特別是除銹后的殘液嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，后處理困難，所以通常只在某些特殊場合或配合電鍍工藝一起使用。物理除銹的方法很多，其中最具有代表性的有兩種：噴丸噴砂除銹法和鋼刷刮擦除銹法。噴丸噴砂除銹法是一種成本低、效率高的好方法，但它只適用于大面積的平面除銹。對于鋼管這類表面形狀變化大，并具有滾動截面的物體，用鋼刷輪打磨除銹是最經(jīng)濟也是效率最高的方法。應(yīng)用戶的要求，筆者參加研制了一種全自動鋼管表面除銹機。該課題是哈爾濱電站設(shè)備集團公司委托的橫向科研項目，通過用戶驗收后即投入了生產(chǎn)運行。該機器主要針對鍋爐和暖氣用各種待除銹鋼管直徑繁多、長度不同的特點，專門設(shè)計了可變直徑、變長度，由PLC操作控制的全自動化生產(chǎn)線，操作方便、使用安全可靠、工人勞動強度低。經(jīng)過多年的運行使用證明，該機器是一種經(jīng)濟、實用、高效、快速、自動化程度高的典型機電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品，達到國內(nèi)先進水平，深受用戶喜愛，也為國民經(jīng)濟建設(shè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟價值和社會效益。　　本案例就介紹筆者應(yīng)用戶要求而開發(fā)研究的這種全自動鋼管表面除銹機。它采用鋼刷輪打磨除銹工藝，全機采用PLC控制，從上料到打磨除銹及下料，實現(xiàn)生產(chǎn)過程全自動化；操作方便，安全可靠，工人勞動強度低，適用于各種直徑、各種長度的鋼管除銹；是一種經(jīng)濟、實用、高效、快速、自動化程度高的典型“機電液”一體化新設(shè)備產(chǎn)品。

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