西安廣播電視大學
《機電一體化系統綜合》實訓報告
班級 09機電初大專
姓名馬高隆
實訓地點西安工程技術學院實習車間
指導教師任海燕
年月日《機電一體化綜合》實訓報告
緒論通過本環節的實訓，能夠使學生對機電一體化系統的基本組成，控制方式、控制物件的基本特徵及工作機理，有更進一步全面地了解，並能夠綜合運用所學的基本知識與技能，完成對典型機電一體化系統的組裝、連線、除錯，實現其基本控制功能。從而培養獨立分析問題和解決問題的能力以及工程實踐的能力。
機電一體化系統相關課程
機電一體化系統綜合實訓是機電專業的一門綜合實踐課，以《機械設計基礎》、《電工電子技術》、《數控工具機電氣控制》等課程為理論基礎。以《可程式設計控制器應用》、《微控制器技術》、《感測器技術》、《液壓與氣動技術》和《機電一體化系統》等課程及相應的實踐環節為專業基礎；並為《綜合實訓（機電）》的先行綜合實踐環節。
課程的基本要求
1、 了解控制物件的基本工作原理，及運動與動作特徵；
2、 能夠根據控制要求，正確地選擇控制系統，並掌握其主要技術效能指標；
3、 掌握系統的硬體連線、安裝、除錯的基本方式，並能進行正確的操作與維護；
4、 掌握典型控制程式的編制方法，實現基本控制功能。
相關課程的具體實訓內容
1、機電一體化的定義
機電一體化是在以機械、電子技術和電腦科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科。機電一體化的發展趨勢：智慧型化、模組化、網路化、微型化、綠色化、人格化。
2、機電一體化技術發展方向
(1)在原有機械系統的基礎上採用微型計算機控制裝置，使系統的效能提高，功能增強。
(2)用電子裝置區域性代替機械傳動裝置和機械控制裝置，以簡化結構，增強控制靈活性。
(3)用電子裝置完全代替原來執行資訊處理功能的機構，即減化了結構，又極大地豐富了資訊傳輸內容，提高了速度。
(4)用電子裝置替代機械的主要功能，形成特殊的加工能力。
(5)將機電技術完全融合形成新型機電一體化產品。
3、機電一體化產品的優越性
(1)使用安全性和可靠性提高 (2)生產能力和工作質量提高 (3)調整和維護方便，使用效能改善 (4)具有復合功能，適用面廣 (5)改善勞動條件，有利於自動化生產 (6)節約能源，減少耗材
4、機電一體化系統開發的設計思想
在開發過程中，一方面要求設計機械系統時應選擇與控制系統的電氣引數相匹配的機械系統引數；同時也要求設計控制系統時，應根據機械系統的固有結構引數來選擇和確定電氣引數。機電一體化系統設計方法：(1)取代法：
這種方法是用電氣控制取代原傳統中機械控制機構。這種方法是改造傳統機械產品和開發新型產品常用的方法。這種方法的缺點是跳不出原系統的框架，不利於開拓思路，尤其在開發全新的產品時更具有侷限性。
(2)整體設計法：這種方法主要用於全新產品和系統的開發。在設計時完全從系統的整體目標考慮各子系統的設計，所以介面簡單，甚至可能互融一體。
(3)組合法：這種方法就是選用各種標準模組，像積木那樣組合成各種機電一體化系統。利用此方法可以縮短設計與研製週期、節約工裝裝置費用，有利於生產管理、使用和維修，其基本功能主要有三個：
變換、放大、傳遞
5、 機電一體化的相關技術
（1）plc應用技術
可程式設計序控制器簡稱plc，它是將繼電器邏輯控制技術與計算機技術相結合而發展起來的一種工業控制計算機系統。
1）它以順序控制為主，能完成各種邏輯運算、定時、計數、記憶和算術運算等功能。
2）plc採用了典型的計算機結構，主要包括cpu、儲存器、輸入/輸出介面、電源、程式設計器擴充套件介面和外部裝置介面等六個主要部分。
3）plc的工作原理是採用順序掃瞄，不斷迴圈的方式進行工作的。
4）plc的技術特性：
輸入/輸出點數：指plc外部輸入、輸出端數
掃瞄速度：一般以執行1000步指令所需時間來衡量
記憶體容量：一般以plc能存放使用者程式的多少衡量
指令條數：這是衡量plc軟體功能強弱的主要指標
內部暫存器：暫存器的配置情況常是衡量plc硬體功能的指標
高功能模組：高功能模組的多少及功能強弱是衡量plc產品水平高低的乙個重要標誌
5）plc的程式語言
採用面向控制過程、物件導向的「自然語言程式設計」。這些程式語言有梯形圖語言、指令表語言、流程圖語言和布林代數語言
6）plc控制系統設計步驟
分析控制任務，了解被控物件的工藝過程，畫出流程圖。確定輸入、輸出的型別、點數正確選擇輸入裝置及輸出裝置的規格、型號。合理選擇plc型別及規模。
編制輸入、輸出接點的現場編號與plc內部位址編號的對照表。根據工藝流程、結合輸入輸出編號對照表，畫出plc控制的梯形圖。按照梯形圖編寫使用者控制程式。
用程式設計器將使用者控制程式送入plc。進行系統模擬除錯，檢查和修改程式的語法及控制邏輯、控制引數。進行plc控制系統硬體的安裝連線，設計plc外圍電路，將外圍控制裝置與plc輸入輸出端連線起來。
對整個系統進行**除錯。正式投入使用。
（2）微控制器
微控制器是把計算機系統硬體的主要部分如cpu、儲存器、i/o口、定時/計數器及中斷控制器等都整合在乙個晶元上的單晶元微型計算機。
匯流排型工業控制計算機
匯流排結構型的工業控制計算機，根據功能要求把控制系統劃分成具有一種或幾種獨立功能的硬體模組，從內匯流排入手把各功能模組設計製造成「標準」的印製電路插板，像搭積木一樣將硬體外掛程式及模板插入一塊公共的成為底板的電路板插槽上組成乙個模組網路系統。每塊外掛程式之間的資訊都通過地底板進行交換。
（3）感測檢測技術
感測檢測技術是機電一體化系統的感覺器官，即從待測物件那獲取能反映待測物件特徵與狀態的資訊。它是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，其功能越強，系統的自動化程度就越高。
感測檢測技術的研究內容包括兩方面：一是研究如何將各種被測量轉換為與之成比例的電量；二是研究如何將轉換的電訊號的加工處理。
感測器的作用：把各種非電量資訊轉換為電訊號 ，對轉換後的電訊號進行測量,並進行放大、運算、轉換、記錄、指示、顯示等處理 。
感測器的組成
1）敏感元件：直接感受被測量，並以確定關係輸出某一物理量。
2）轉換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉換成其他引數。
3）基本轉換電路：將電路引數轉換成便於測量的電量。
感測器的分類
目前採用的感測器分類方法主要有：
按被測物理量分類：這種方法明確表明了感測器的作用，便於使用者選擇，如位移、壓力感測器。
按感測器工作原理分類：這種方法表明了感測器的工作原理，有利於感測器設計和應用，如壓阻式、壓電式、電感式。
按感測器轉換能量的方式分類
1）能量轉換型（發電型）不需外加電源而將被測量轉換成電能輸出，如壓電式，光電式等。
2）能量控制型（參量型）需外加電源才能輸出測試電量，如電阻、電感等
按感測器工作機理分類
1）結構型：被測引數變化引起感測器的結構變化，使輸出電量變化，利用物理學中的定律和運定定律等構成。
2）物性型：利用某些物質的某種性質隨被測引數變化的原理構成。感測器的效能與材料密切相關。
按感測器輸出訊號的形式分類
1）模擬式：感測器輸出為模擬電壓量。
2）數字式：感測器輸出為數字量。
習慣上，常把工作原理和用途結合起來命名感測器，有利於設計檢測系統選擇。
感測器的效能與選用原則
感測器的效能：感測器的效能分為靜態效能指標和動態效能指標
感測器的靜態效能：感測器在靜態訊號作用下，其輸入－輸出關係稱為靜態效能，其包含有線性度、靈敏度、遲滯和重複性。
線性度：感測器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為感測器的非線性誤差。
靈敏度：是指感測器在靜態訊號輸入情況下，輸入變化對輸入變化的比值s。
遲滯性：表明感測器在正、反行程期間輸入－輸出特性曲線不重合的程度。產生遲滯性現象的主要原因是機械的間隙、摩擦或磁滯等因素。
重複性：表示感測器在輸入量按同一方向作全程多次測試時所得特性曲線的不一致程度。
感測器的動態特性：指感測器對輸入訊號的響應特性，乙個動態特性好的感測器其輸出能再現輸入變化規律。但實際上除了具有理想的比例特性環節外，輸出訊號不可能與輸入訊號具有完全相同的時間函式，這種輸入與輸出之間的差異叫做動態誤差。
感測器的選用原則
感測器是測量與控制系統的首要環節，通常應該具有快速、準確、可靠而又經濟地實現資訊轉換的基本要求。
1）足夠的容量，感測器的工作範圍或量程要足夠的大，具有一定過載的能力。
2）與測量或控制系統的匹配性好，轉換靈敏度高，要求其輸出訊號與被測輸入訊號成確定關係，且比值要大。
3）反應速度快，工作可靠性好
4）適用性和適應性強，動作能量小，對被測物件的狀態影響小，內部雜訊小又不易受外界干擾的影響，使用安全。
5）使用經濟，成本低，壽命長，且易於使用、維修和校準
（4）cnc資訊處理技術
資訊處理技術包括資訊的交換、訪問、運算、判斷和決策。實現資訊處理的主要工具是計算機，因此資訊處理技術與計算機技術是密切相關的。資訊處理的發展方向是如何提高資訊處理的速度、可靠性和智慧型化程度。
（5）液壓控制技術
液壓系統的工作原理：
壓站又稱液壓幫浦站，是系統的液壓裝置，它按驅動裝置（主機）要求供油，並控制油流的方向、壓力和流量，它適用於主機與液壓裝置可分離的各種液壓機械下。使用者購買後只要將液壓站與主機上的執行機構（油缸和油馬達）用油管相連，液壓機械即可實現各種規定的動作、工作迴圈。液壓站是由幫浦裝置、整合塊或閥組合、油箱、電氣盒組合而成。
各部件功用如下：幫浦裝置——上裝有電機和油幫浦，它是液壓站的動力源，將機械能轉化為液壓油的動力能。整合塊——是由液壓閥及通道體組合而成。
它對液壓油實行方向、壓力、流量調節。 閥組合——是板式閥裝在立板上，板後管連線，與整合塊功能相同。油箱——是鋼板焊的半封閉容器，上還裝有濾油網、空氣濾清器等，它用來儲油、油的冷卻及過濾。
電器盒——分兩種形式。一種設定外接引線的端子板；一種是配置了全套控制電器。 液壓站的工作原理如下：
電機帶動油幫浦旋轉，幫浦從油幫浦中吸油後打油，將機械能轉化為液壓油的壓力能，液壓油通過整合塊（或閥組合）被液壓閥實現了方向、壓力、流量調節後經外接管路傳輸到液壓機械的油缸或油馬達中，從而控制了液動機方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動各種液壓機械做功。
課程實訓報告格式
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