【正文】 關(guān)鍵詞：電動機(jī)閥門，繼電器保護(hù)，機(jī)電一體化技術(shù)總結(jié) 3中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文目 錄內(nèi) 容 摘 要.......................................................................................2 插 圖 索 引.......................................................................................4 引 言...................................................................................................5 第1章 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨向...................................6 1．1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程.......................................................6 1．2 機(jī)電一體化發(fā)展趨向...............................................................6 第2章 機(jī)電一體化中電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)及工作原理.......9 系統(tǒng)工作原理...........................................................................10 第3章 機(jī)電一體化中閥位及速度控制原理.................................12 第4章 關(guān)鍵技術(shù)問題的解決.........................................................14 第5章 機(jī)電一體化中繼電器保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展.........................15 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀.................................................................15 繼電保護(hù)的未來發(fā)展.............................................................17 計(jì)算機(jī)化.....................................................................................17 網(wǎng)絡(luò)化........................................................................................18 保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化.....................................19 智能化........................................................................................20 結(jié)束語...............................................................................................21 參考文獻(xiàn)...........................................................................................21 4中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文插 圖 索 引圖21 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)框圖??????????????9 圖22 IPM輸出電流、電壓檢測??????????????11 圖23 程序出格自恢復(fù)電路??????????????12 圖31 閥位及速度控制原理框圖??????????????12 圖33 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的典型運(yùn)行速度圖 ?????????????13 圖41 線性隔離放大器 ??????????????????15 5中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文引 言在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)起著十分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。第一篇：機(jī)電一體化畢業(yè)論文機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)系 別：專 業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：機(jī) 電 系機(jī)電一體化李偉論文完成日期：2011年8月8日2中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文內(nèi) 容 摘 要依據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景，提出一種新型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹了該執(zhí)行機(jī)構(gòu)各功能元件的選型與設(shè)計(jì)、閥位及速度控制原理以及各種關(guān)鍵問題的解決方法?，F(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在著控制手段落后、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度低、可靠性差等問題。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等技術(shù)在工業(yè)過程中的應(yīng)用，這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。實(shí)際運(yùn)行表明，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定，性能可靠。39。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。4 網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個 7 8中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。9 綠色化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)——,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”?！悄芑?3.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。這一探究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特征是硬 件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部分。單片機(jī)通過8255控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速以及閥位控制。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進(jìn)行整個系統(tǒng)的檢測、保護(hù)、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。經(jīng)計(jì)算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿 10 11中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文足系統(tǒng)要求。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中多采用繞線電位器、差動變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點(diǎn)的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點(diǎn)。如圖22所示。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來 12中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文存入需長期保存的數(shù)據(jù)。并采用文字和圖形相結(jié)合的方式，顯示直觀、清晰。第3章 機(jī)電一體化中閥位及速度控制原理閥位及速度控制原理框圖如圖31所示。13中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文外環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置速度的設(shè)定，通過速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。執(zhí)行機(jī)構(gòu)各階段運(yùn)行速度的計(jì)算原理圖32為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的典型運(yùn)行速度圖，它由若干段變化速率不同的折線組成。任意時刻的速度給定值為：Ts為采樣周期?？刂葡到y(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運(yùn)行方式、速度而定，并具有自動過流保護(hù)、過載保護(hù)、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。2)閥位的極限位置判斷 閥位的極限位置是指全開和全關(guān)位置。其原理是，單片機(jī)將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認(rèn)為己達(dá)到極限位置，立即切斷異步電機(jī)的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。4)準(zhǔn)確定位 傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)在異步電機(jī)通電后會很快達(dá)到其額定動作速度，當(dāng)接近停止位置時，電機(jī)斷電后，由于機(jī)械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程 14 15中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文度的超程，這一超程通常采用控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動來校正。采用LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。若運(yùn)放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運(yùn)放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強(qiáng)度將增強(qiáng)，則使其集射極電壓減小，最后使運(yùn)放A反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍 16中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文從無到有，在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。我國從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。南京電力自動化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這就要求每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈 18 19中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文準(zhǔn)確。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。結(jié)束語在機(jī)電一體化控制中，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)集微機(jī)技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機(jī)是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運(yùn)行速度和關(guān)斷力矩。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的 20 21中北大學(xué)成人教育學(xué)院2011屆畢業(yè)論文進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。同時，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。隨著我國后經(jīng)濟(jì)危機(jī)時代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級大潮的來臨，企業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備正在經(jīng)歷一個更新?lián)Q代的頻繁時期，因此對高技能的機(jī)電一體化人才和高技術(shù)含量的機(jī)電產(chǎn)品需求越來越大。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列入“863計(jì)劃”中。而“十二五”時期貴州將重點(diǎn)實(shí)施工業(yè)強(qiáng)省戰(zhàn)略，因此我校機(jī)電一體化專業(yè)的畢業(yè)生可以立足貴州，放眼全國，就業(yè)前景很好，而且往屆畢業(yè)生普遍反應(yīng)待遇較好。歷屆學(xué)生畢業(yè)后主要面向珠江三角洲各企業(yè)、公司，從事加工制造業(yè)，家電生產(chǎn)和售后服務(wù)，數(shù)控加工機(jī)床設(shè)備使用維護(hù)，物業(yè)自動化管理系統(tǒng)，機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造、技術(shù)支持，以及機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、銷售、經(jīng)營管理等等。可在模具設(shè)計(jì)及制造、機(jī)械加工、塑料、五金、電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)生產(chǎn)等企業(yè)從事數(shù)控機(jī)床的加工工藝設(shè)計(jì)編程，數(shù)控機(jī)床的調(diào)試、維護(hù)及加工操作，從事生產(chǎn)和技術(shù)管理工作，也可以從事國內(nèi)外數(shù)控設(shè)備的營銷工作?？稍跈C(jī)械設(shè)計(jì)、制造與裝備行業(yè)、模具制造業(yè)，輕工、家用電器、電子制造業(yè)從事設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)改造、產(chǎn)品營銷、設(shè)備管理與維護(hù)等工作。這多半是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造具有封閉性的特點(diǎn)，可以獨(dú)立完成一個小型電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、元器件的采購和裝配調(diào)試全過程，時間短、見效快。本專業(yè)的重點(diǎn)學(xué)習(xí)知識應(yīng)該是在控制及與控制相關(guān)的學(xué)科方面。那么，機(jī)電一體化培養(yǎng)的學(xué)生的就業(yè)流向如何呢? 由實(shí)際就業(yè)趨勢可以得出：他們主要是在機(jī)械行業(yè)和其他與機(jī)械相關(guān)的行業(yè)內(nèi)面對機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造，機(jī)電一體化設(shè)備（系統(tǒng)）調(diào)試、檢測和維護(hù)，生產(chǎn)管理和經(jīng)營銷售等方面的工作。總之，培養(yǎng)機(jī)電一體化人才應(yīng)抓住“以機(jī)為主、以電為用、機(jī)電結(jié)合”的方向，從應(yīng)用的角度講授電工電子知識，強(qiáng)調(diào)機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動控制相結(jié)合，提高學(xué)生