篇一：机电一体化的大专论文
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创作编号：
创作者：
别如克*
南京铁道职业技术学院继续教育 学院
毕业论文
题目
机电一体化技术及其研究
专业
铁道机车车辆（理工）函授
班级
14 大专四
学号
151020040
姓名
倪荣寰
指导教师 王峰
二 O 16 年 3 月
目录
第一章 绪论 1.1 概述
第二章 机电一体化技术发展 2.1 数字化 2.2 智能化
机电一体化技术应用及其研究
摘要
讨论了机电一体化技术在数字化、智能化、模块化、网络化、人性 化、微型化、集成化、带源化、绿色化这些方面的研究和发展对于改变 整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明机电一体化技术的智能化 技术，分布式控制系统、开放式控制系统、现场总线技术、交流传动技 术在钢铁工业中的应用以及发展趋势。
1.1 概述
第一章 绪论
进入 80 年代以 来 ，关 于机 电一 体化技 术的 研究 和应 用 已
成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的
日 用 消 费 品 生 产 到 复 杂 的 社 会 生 产 和 管 理 系 统 .机 电 一 体 化 技 术 几 乎 达
到 无 所 不 在 、 无 孔 不 入 的 地 步 。
然 而 ，“ 什 么 是 机 电 一 体 化 ?”，‘ 呼 机 电
一 体 化 技 术 都 包 括 那 些 特 征 ?”， “ 机 电 一 体 化 技 术 在 各 应 用 领 域 中 的 发 展
状 况 如 何 ?”等 问 题 却 很 难 令 人 回 答 ，这 一 方 面 是 因 为 机 电 一 体 化 技 术 的
研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定
义来界定其发展潜力;另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断
向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。
第二章 机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的 交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方 向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带
源化和绿色化 2.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数
控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平 了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品 的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机 界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
2.2 智能化 即 要 求 机 电 产 品 有 一 定 的 智 能 ,使 它 具 有 类 似 人 的 逻 辑 思 考 、判 断
推理、自主决策等能力。例如在 CNC 数控机床上增加人机对话功能，设 置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的 方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等 人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准
机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂 而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单 元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。
这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新 的产品。
2.4 网络化
由 于 网 络 的 普 及 ，基 于 网 络 的 各 种 远 程 控 制 和 监 视 技 术 方 兴 未 艾 。
而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技 术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以 计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各
种 高 技 术 带 来 的 好 处 ，因 此 ，机 电 一 体 化 产 品 无 疑 应 朝 网 络 化 方 向 发 展 。
2.5 人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋 予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的 性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对 人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
2.6 微型化
微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机 电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称 MEMS)是指可 批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控 制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年 美 国 斯 坦 福 大 学 研 制 出 第 一 个 医 用 微 探 针 ， 1988 年 美 国 加 州 大 学 Berkeley 分校研制出第一个微电机以来，国内外在 MEMS 工艺、材料以 及 微 观 机 理 研 究 方 面 取 得 了 很 大 进 展 ，开 发 出 各 种 MEMS 器 件 和 系 统 ，如 各 种 微 型 传 感 器（ 压 力 传 感 器 、微 加 速 度 计 、微 触 觉 传 感 器 ），各 种 微 构 件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以 及 微 机 器 人 等 ）。
2.7 集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结 构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管 理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使 系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分 散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次 有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
2.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和
大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体 化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展 方向之一。
2.9 绿色化
科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时 也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回 归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色 产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。
在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一 体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束 时，产品可分解和再生利用。
第三章 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工 控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合 并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制 精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几 个方面：
3.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技 术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控 制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛
应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个 方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸 ———轧钢综合调度系统、冷连轧等。
3.2 分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测 控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更 多 级 的 。利 用 计 算 机 对 生 产 过 程 进 行 集 中 监 视 、操 作 、管 理 和 分 散 控 制 。
随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现 生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产 计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。Ｄ CS 具有 特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高 等特点 。ＤCS 是监 视集 中控制 分散 ，故 障影 响 面小，而且 系统 具有 连 锁 保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。
分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全 性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3.3 开放式控制系统(OCS)
开 放 控 制 系 统 (Open Control System)是 目 前 计 算 机 技 术 发 展 所 引 出 的 新 的 结 构 体 系 概 念 。“ 开 放 ”意 味 着 对 一 种 标 准 的 信 息 交 换 规 程 的 共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互 换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管 理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使 现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
3.4 计算机集成制造系统(CIMS)
钢 铁 企 业 的 CIMS 是 将 人 与 生 产 经 营 、生 产 管 理 以 及 过 程 控 制 连 成 一
体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和 过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自 动 化 孤 岛 ”式 的 单 机 自 动 化 缺 乏 信 息 资 源 的 共 享 和 生 产 过 程 的 统 一 管 理 ， 难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小 批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人 员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键 就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日 本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 CIMS 化。
3.5 现场总线技术(FBT)
现 场 总 线 技 术 (Fied Bus Technology)是 连 接 设 置 在 现 场 的 仪 表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。
采 用 现 场 总 线 技 术 取 代 现 行 的 信 号 传 输 技 术 (如 4～ 20mA，Ｄ C 直 流 传 输 ) 就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在 共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多 的 现 场 信 号 连 接 导 线 。现 场 总 线 的 引 入 导 致 Ｄ CS 的 变 革 和 新 一 代 围 绕 开 放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总 线 化 检 测 仪 表 、现 场 总 线 化 PLC(Programmable Logic Controller)和 现场就地控制站等的发展。
3.6 交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力电子技术和 微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优 越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字 技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的 调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量
电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统 在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大
总结 综 上 所 述 , 经 过 20 多 年 的 发 展 ，机 电 一 体 化 技 术 已 经 成 为 当 今 世 界 最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。
我 国 从 80 年 代 初 对 机 电 一 体 化 技 术 和 产 品 开 始 予 以 重 视 ，先 后 在 国 家 科 技攻关计划、863 高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体 技 术 加 以 研 究 ，并 取 得 了 一 系 列 重 大 科 技 成 果 。199。年 ，国 家 将 用 电 子 技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战 略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。
致谢 大学时光，匆匆，太匆匆。一切恍如昨日历历在目，转眼间，灰飞 烟灭，各走天涯。回首这三年，感慨万分，万千思绪在心头。说不出， 道不尽，心中多少欢乐与忧愁。谢谢学校三年来给予我的教导和莫大的 帮助，无论是在学习上、还是在工作的过程中都教会了我许多许多。在 学校和老师的悉心指导下，我也慢慢地学到了很多知识不管是专业知识 还是其它方面的知识。在我论文的整个写作过程中，从论文的选题、提 纲的撰写、格式的要求、内容的修改甚至标点符号各个方面都给了详细 的意见和修改，使我能够按时按照学院要求顺利地完成整篇论文。我很 庆幸能够在这样学校学校，感谢学校感谢老师！
参考文献 [1] 李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004. [2] 李运华.机电控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003. [3] 洪钟洲.数控系统的发展现状和趁势.机电一体化.1996 [4] 项占琴.微电子机械的发展现状及前景.机电工程.1997， [5] 张 建 民 .机 电 一 体 化 系 统 设 计 [M].北 京 ：
北 京 理 工 大 学 出 版 社 ， 1996 [6] 陈 瑜 . 国 外 机 电 一 体 化 技 术 发 展 趋 势 [J]. 国 外 机 电 一 体 化 技 术.2000，5 [7] 谢存禧.机电一体化生产系统设计.北京：机械工业出版社，1999 [8] 机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.北京：机械工 业出版社，1994 [9] 胡泓、姚伯威主编.机电一体化原理及应用.北京：国防工业出版 社，1999 [10] 梁 景 凯 主 编.机 电 一 体化 技 术 与 系 统 .北 京 ：机 械 工 业 出 版 社， 1997 [11] 徐志毅主编.机电一体化实用技术.上海：上海科学技术文献出版 社，1995 [12] 秦曾煌主编.电工学.北京：高等教育出版社，1999
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创作编号：
创作者：
别如克*
篇二：机电一体化的大专论文
机电一体化的大专毕业论文范文
引言
近几十年来，中国机电工程类行业已经有了突飞猛进的发展，同时这也是中国一直比 较重视的工程项目。而在这项工程实施过程中，相关机械设备的管理工作又是重中之重， 如果不有效落实机械设备管理工作，整个工程的施工过程以及整体施工质量都会受到严重 的影响。因此，分析研究机电工程机械设备管理工作当中存在的问题，采取有效措施解决 这些问题，完善机电工程机械设备管理工作，才能够提升机电工程整体质量水平。
1 机电工程机械设备管理存在的主要问题
1.1 未建立健全完善的管理制度
很多情况下，为了赶工期，在许多机电工程施工过程中，相关的管理工作并没有得到 重视，特别是机械设备管理工作。通常情况下，众多施工单位机械设备相关管理人员都缺 乏对本职工作的认识和管理意识，对工作抱以一种无所谓的态度。另外，很多管理人员没 有较高的思想政治觉悟，想的都是贪图安逸，敷衍工作，造成管理工作总是不能得到落实。
无论什么企业单位，想要做好管理工作，都需要构建一个较为完善合理的相关管理机制， 特别对于机电工程机械设备管理工作而言更是如此。没有建立准确健全的相关管理规章制 度，不能明确每一个相关管理工作人员能够明确自身的工作内容以及职责，管理人员就没 有肩负法律责任，这样管理工作人员就不会重视对管理工作就，导致机电工程机械设备管 理工作质量水平无法得到提升。
1.2 对机械设备的新旧处理不到位
目前，科技技术不断发展，各种机械设备在快速更替，眼下许多机电工程施工单位的 相关机械设备已经显得老旧不堪重负了。更有甚者，一些施工单位的机械设备过于老化破 旧，严重落后于目前的工程需求，以至于这些单位无承担那些较先进大型的机电工程，在 一定程度上影响了单位的发展，制约了单位经济的长远增长。针对这种情况，有些施工单 位已经在购置替换相关工程机械设备，有的从国外引进了大量的先进机械设备，使自身具 备一定的市场竞争力。可是，这些单位没有结合自身的实际发展需求，更没有制定好相关 的机械设备改良替换计划，致使许多购置工作都是盲目实施，花大量资金买来的机械设备 实际上不能起到作用。对于机械设备新旧处理不到位也是机械设备管理工作中十分严重的 一个问题。
1.3 相关管理工作人员缺少专业能力及素质
很多的机电工程施工单位为了减少成本，在相关设备材料不能再削减的情况下，只有 减少工作人员以最大化降低工程成本。这就使得很多施工单位在管理工作方面大量减少工 作人员，其中就包括机械设备管理相关人员。这种情况致使施工过程中机械设备的管理人
员严重缺失，实际工作没有得到有效开展。另一方面，很多施工单位在管理工作上实施随 便安排工作人员，所以在机械设备管理工作中出现了大量没有相关工作经验和专业技术能 力的人，这种情况已经屡见不鲜了，其最终必定造成机械设备管理工作不能落到实处。
2 加强机电工程机械设备管理的策略
2.1 建立健全完善的管理制度
任何一个企业单位想要搞好管理工作，无论是哪方面的管理工作，都必须要先构建一 个较为完善健全的管理机制体系，尤其在机电工程机械设备管理工作上更是如此。相关工 程施工单位必须根据自身企业文化以及施工相关实际需求，建设一个合理有效且具有针对 性的管理机制，以约束工作人员，使相关管理人员能够认清自己的工作本质和肩负的责任。
另一点，配合着管理制度，大力开展思想政治教育培训，强化管理人员的思想觉悟，提升 管理工作人员自身的职业修养，从而诚心投入到管理工作当中。例如，施工单位根据自身 企业的文化历史以及企业实际大小，建立一个符合自身实际需求的工程机械设备管理机制。
这个机制必须有严格的管理条款和考核制度，以强化要求相关管理工作人员认真对待自己 的工作。与此同时，单位还需要定期组织相关管理工作人员进行思想教育培训，以提高员 工的工作热情。通常这种培训可以以半年为一个期限落实开展，并且可以根据实际需求在 每次工程施工之前开展一次。
2.2 合理配置工程机械设备资源
在机电工程机械设备的相关资源配置工作上也要注意合理实施管理，这个方面关系着 单位的实际利益和长期发展的需求。在相关配置管理工作中，需要清楚自身单位已有设备 的实际情况，哪些设备需要更换，哪些只是需要维护修理。在之后购置新设备的过程中， 根据整合已有工程机械设备相关信息进行针对性添置更替，严格把关购置过程，不仅要重 视设备的质量是否合格，还要注意购置的设备是否都是真正需要的。在工程机械设备的购 置工作上，必需先制定一个合理的购置计划，并按照计划落实执行，要最大化利用已有资 源，然后补充必需资源，这样才能有效提升单位效益。例如，某机电工程施工单位，经过 改革之后，在工程机械设备管理工作质量上有了明显提升。特别是在机械设备的配置工作 上，深入了解分析了单位已有设备资源的情况，一改以往胡乱购置的现象，将购置管理工 作严格把控起来，使得已有设备得到最大化利用的同时，购置的新设备也是当前最合适单 位施工所需的。通过这样有计划性的管理，使该企业在购置工作中省下一大笔不需要的开 支，进而使得单位的无意义消耗减少了 7.6%，由于机械设备合理购置管理而增加的企业效 益上升了 4.1%，真正实现了利益最大化。
2.3 强化相关管理人员的专业技能水平
想要有好的管理效果，就必须选用合适的管理人才，故此，机电工程机械设备管理工 作得以顺利开展的一大重要元素就是管理人才的正确使用。相关施工单位必须明白，如果 不启用专业技术过硬以及有相关工作经验的素质人才，那么机械设备管理工作始终不可能 真正得到完善。所以，施工单位必须挑选优质专业管理人才，加大力度引进真正具有管理
能力和经验的管理人员，然后将其融入本单位，同时鼓励管理人才适时进行进修，完善自 身的技术能力以及管理思维，从而使得工程机械管理工作可以由对的人落实执行。
2.4 树立安全意识
机电工程施工过程中，对于工程机械设备管理工作的提升必须建立在树立安全意识之 上。只有相关单位把施工安全意识重视起来，才能够强化安全管理工作，而对机械设备的 管理正是关系着安全的一大重要方面。树立良好的安全意识，正是有效提升机电工程机械 设备管理工作质量水平的重要保障。
篇三：机电一体化的大专论文
机电一体化技术应用及其研究
摘要
讨论了机电一体化技术在数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集 成化、带源化、绿色化这些方面的研究和发展对于改变整个机械制造业面貌所起的重要 作用，并说明机电一体化技术的智能化技术，分布式控制系统、开放式控制系统、现场 总线技术、交流传动技术在钢铁工业中的应用以及发展趋势。
1.1 概述
第 1 章 绪论
进入 80 年代以 来 ，关 于机 电一 体化技 术的 研究 和应 用 已成为 全球 性的 课
题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生
产 和 管 理 系 统 .机 电 一 体 化 技 术 几 乎 达 到 无 所 不 在 、 无 孔 不 入 的 地 步 。
然 而 ，“ 什 么 是 机
电 一 体 化 ?”，‘ 呼 机 电 一 体 化 技 术 都 包 括 那 些 特 征 ?”，“ 机 电 一 体 化 技 术 在 各 应 用 领 域 中
的 发 展 状 况 如 何 ?”等 问 题 却 很 难 令 人 回 答 ，这 一 方 面 是 因 为 机 电 一 体 化 技 术 的 研 究 不 断
向 深 度 持 续 发 展 ，所 采 用 的 技 术 手 段 越 来 越 先 进 ，无 法 通 过 定 义 来 界 定 其 发 展 潜 力 ;另 一
方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其
应用围。
第二章 机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发 展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、 网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化 2.1 数字化
微 控 制 器 及 其 发 展 奠 定 了 机 电 产 品 数 字 化 的 基 础 ，如 不 断 发 展 的 数 控 机 床 和 机 器 人 ；
而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成 制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊 断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
2.2 智能化 即 要 求 机 电 产 品 有 一 定 的 智 能 ,使 它 具 有 类 似 人 的 逻 辑 思 考 、判 断 推 理 、自 主 决 策
等能力。例如在 CNC 数控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据 库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小 波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔 天地。
2.3 模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力 接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集 减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的 电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开 发出新的产品。
2.4 网络化
由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的 终 端 设 备 本 身 就 是 机 电 一 体 化 产 品 ，现 场 总 线 和 局 域 网 技 术 使 家 用 电 器 网 络 化 成 为 可 能 ， 利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人 们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方 向发展。
2.5 人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情 感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等 方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高 境界就是人机一体化。
2.6 微型化
微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统 (Micro Electronic Mechanical Systems，简称 MEMS)是指可批量制作的，集微型机 构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一 体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988 年美 国加州大学 Berkeley 分校研制出第一个微电机以来，国外在 MEMS 工艺、材料以及微观 机 理 研 究 方 面 取 得 了 很 大 进 展 ，开 发 出 各 种 MEMS 器 件 和 系 统 ，如 各 种 微 型 传 感 器（ 压 力 传 感 器 、微 加 速 度 计 、微 触 觉 传 感 器 ），各 种 微 构 件（ 微 膜 、微 粱 、微 探 针 、微 连 杆 、微 齿 轮 、 微 轴 承 、 微 泵 、 微 弹 簧 以 及 微 机 器 人 等 ）。
2.7 集成化
集 成 化 既 包 含 各 种 技 术 的 相 互 渗 透 、相 互 融 合 和 各 种 产 品 不 同 结 构 的 优 化 与 复 合 ， 又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、 小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干 层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个 层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
2.8 带源化
是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由 于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的 好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
2.9 绿色化 科 学 技 术 的 发 展 给 人 们 的 生 活 带 来 巨 大 变 化 ，在 物 质 丰 富 的 同 时 也 带 来 资 源 减 少 、
生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产 品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而 可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机 电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可 分解和再生利用。
第三章 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在 钢 铁 企 业 中 ，机 电 一 体 化 系 统 是 以 微 处 理 机 为 核 心 ，把 微 机 、工 控 机 、数 据 通 讯 、 显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合 一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业 中主要应用于以下几个方面：
3.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克 服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊 控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备 与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢——
—连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。
3.2 分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能 控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程 进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能 越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调 度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。Ｄ CS 具有特点控 制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。Ｄ CS 是监视集 中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控 制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强， 具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3.3 开放式控制系统(OCS)
开 放 控 制 系 统 (Open Control System)是 目 前 计 算 机 技 术 发 展 所 引 出 的 新 的 结 构 体 系 概 念 。“ 开 放 ”意 味 着 对 一 种 标 准 的 信 息 交 换 规 程 的 共 识 和 支 持 ，按 此 标 准 设 计 的 系 统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网 络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场 总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
3.4 计算机集成制造系统(CIMS)
钢 铁 企 业 的 CIMS 是 将 人 与 生 产 经 营 、生 产 管 理 以 及 过 程 控 制 连 成 一 体 ，用 以 实 现 从 原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业 已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享 和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多 品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现
有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必 须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年 代已广泛实现 CIMS 化。
3.5 现场总线技术(FBT)
现 场 总 线 技 术 (Fied Bus Technology)是 连 接 设 置 在 现 场 的 仪 表 与 设 置 在 控 制 室的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号 传 输 技 术 (如 4～ 20mA，Ｄ C 直 流 传 输 )就 能 使 更 多 的 信 息 在 智 能 化 现 场 仪 表 装 置 与 更 高 一 级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或 更 多 的 现 场 信 号 连 接 导 线 。现 场 总 线 的 引 入 导 致 Ｄ CS 的 变 革 和 新 一 代 围 绕 开 放 自 动 化 系 统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。
3.6 交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发 展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将 来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以 实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中 小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生 产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大
总结 综 上 所 述 , 经 过 20 多 年 的 发 展 ，机 电 一 体 化 技 术 已 经 成 为 当 今 世 界 最 热 门 、最 重 要 的 技 术 发 展 方 向 之 一 ，并 影 响 到 几 乎 全 部 的 工 业 行 业 。我 国 从 80 年 代 初 对 机 电 一 体 化 技 术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863 高科技计划和国家自然科学基 金 中 列 专 项 对 机 电 一 体 技 术 加 以 研 究 ，并 取 得 了 一 系 列 重 大 科 技 成 果 。199。年 ，国 家 将 用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措 施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。
致
大学时 光，匆匆，太匆 匆。一 切恍 如昨 日历 历 在目，转眼 间，灰 飞烟 灭，各 走天 涯。
回首这三年，感慨万分，万千思绪在心头。说不出，道不尽，心中多少欢乐与忧愁。学 校三年来给予我的教导和莫大的帮助，无论是在学习上、还是在工作的过程中都教会了 我许多许多。在学校和老师的悉心指导下，我也慢慢地学到了很多知识不管是专业知识 还是其它方面的知识。在我论文的整个写作过程中，从论文的选题、提纲的撰写、格式 的要求、容的修改甚至标点符号各个方面都给了详细的意见和修改，使我能够按时按照 学院要求顺利地完成整篇论文。我很庆幸能够在这样学校学校，感学校感老师！
参考文献 [1] 建勇.机电一体化技术[M].:科学,2004. [2] 运华.机电控制[M].:航空航天大学,2003. [3] 洪钟洲.数控系统的发展现状和趁势.机电一体化.1996 [4] 项占琴.微电子机械的发展现状及前景.机电工程.1997， [5] 建民.机电一体化系统设计[M].：理工大学，1996 [6] 瑜.国外机电一体化技术发展趋势[J].国外机电一体化技术.2000，5 [7] 存禧.机电一体化生产系统设计.：机械工业，1999 [8] 机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.：机械工业，1994 [9] 胡泓、伯威主编.机电一体化原理及应用.：国防工业，1999 [10] 梁景凯主编.机电一体化技术与系统.：机械工业，1997 [11] 徐志毅主编.机电一体化实用技术.：科学技术文献，1995 [12] 曾煌主编.电工学.：高等教育，1999
篇四：机电一体化的大专论文
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国家开放大学
毕业论文（设计）
题目：机电一体化
学习中心：
吴忠电大分校 学 号：
1464001402456 姓 名：
吴 占 忠 专 业：
机电一体化 指导教师：
史 景 江
2016 年 5 月 17 日
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摘
要
作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电 的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我 将介绍一下我对电动机发展史的认识
关键词：机电一体化
电动机 机械技术 微电子技术
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目录
绪论 --------------------------------------------------------------4 第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5
一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5 二、典型机电一体化产--------------------------------------7 三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7 四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9 第二章 电动机的发展及工作原理------------------------------------11 一、电动机技术发展及现状----------------------------------11 二、电动机工作原理----------------------------------------12 三、电动机的维护------------------------------------------13. 四、结论--------------------------------------------------16 致谢---------------------------------------------------------------17 参考文献-----------------------------------------------------------18
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绪论
近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率 电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家 用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用， 它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工 作原理、电动机的运行维护。
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第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策
一、机电一体化技术发展历程及其趋势
自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体 集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术 之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.
“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪 60 年代末作商业注册时最先 创用的。当时及 70 年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期 将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。
关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在 1971 年，日本“机械设计” 杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图 47.6-1 可见它是融合机械技术、电 子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出 的产品，称之为机电一体化产品。
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从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元 件和电子元件于一体的复合系统。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了 数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并 行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电 一体化”的新领域。
进入 90 年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟 现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体 化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和 半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精 密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未 成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术 的发展而日益发展，稳步进入了 21 世纪
1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机 械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机 电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品 发展的重要趋势. 二、机电一体化的发展进程
2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的 “冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。
在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本 身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的 信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增 加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
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3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能
化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。
除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗
余度的双向联系。
4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大， 并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类 似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑) 工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电 一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研 究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌 体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展 趋，但有一段漫长的道路要走。
5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验 室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机 械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU 等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重 要发展方向。
二、典型的机电一体化产品
机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：
数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊 控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品 的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
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三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务
机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节 能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动 化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
(一)我国“机电一体化”工作面临的形势
1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度
2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。
3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、 扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的 企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种 原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故 土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产 品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产 有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔 性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改 换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工 业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明 生产。
(二) 我国“机电一体化”工作的任务
我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体 化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更 新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。
总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国 机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
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四、我国发展“机电一体化”的对策
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(一)加强统筹安排，协调发展计划
目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的 发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各 主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观 全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深 入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产 计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!
(二)强化行业管理，发挥“协会”作用
目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多 门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前 国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快 加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机 构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练 的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局 的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……
(三)优化发展环境、增大支持力度
优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电 一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽 可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电 一体化产品调配好资源要素等。
增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展， 对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产 业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目
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优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰
奖励等。
(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”
机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在 抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为， 有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息 技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使 “机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设 计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分， 深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
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第二章 电动机的发展及工作原理
一、电动机技术发展及现状
电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的 发展又促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作 为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机 的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随 着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类 的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的 一个独立分支。
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生 产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动 具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优 点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统 两大类。
纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电 出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19 世纪末期，由于研制出了经济
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实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的
发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正
反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交
流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以 20 世纪以来，在可逆，
可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电
力拖动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器 （又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有 易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限 制。所以，在 20 世纪 60 年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流 技术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来，大规模集成电路和计算机控制技 术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速， 各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围 宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能 方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维 修费用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直 流电力拖动而成为电力拖动的主流。
经历了 100 多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展， 对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电 子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。
未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方 向继续发展。一批"巨无霸"电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人眼前。
二、电动机工作原理
目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机。2、单相交 流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机 为例介绍其基本工作原理。起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形， 也可以接成三角形。
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综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：
（1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。
（2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流；
（3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机
转子转动。
三：电动机的运行维护
（一） 电动机启动前的准备 为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：
（1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。
（2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好， 接线是否正确、牢固等。
（3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。
（4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。
（5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子 是否紧固等。
（6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。
（7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、 脱落等。
（8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。
（9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。
（10） 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；
观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。
（二） 启动时应注意的问题 （1） 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能 带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。
（2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的 电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。
（3） 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。
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一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成
设备和人身事故。
（4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动
机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使
开关设备跳闸。
（5） 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任
意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。
（三） 电动机运行中的监视 电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及
早发现问题，减少或避免故障的发生。
1． 监视电动机的温度 电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动
机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许 限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运 行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：
（1） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；
如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。
（2） 在电动机外壳上滴 2~3 滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有 过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。
（3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。
发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。
2． 监视电动机的电流 一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相 电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也 经常用钳形表测量。
3． 监视电动机的电压 电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电 动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后
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果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。
4． 注意电动机的振动、响声和气味
电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和
焦臭气味，应停车进行检查修理。
5． 注意传动装置的检查
电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过
松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。
6． 注意轴承的工作情况
电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑
情况是否良好和有无磨损。
7． 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花
电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某
一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠
正。
（四） 电动机的定期检查和保养 为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护 外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查 和保养项目如下：
（1） 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清 扫一次。
（2） 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。
（3） 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。
（4） 定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上满， 一般占油腔的 1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗 干净的杂质，从另一面挤出来。
（5） 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。
（6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动 机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在， 都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不 应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。
所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。
（7） 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的 目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，
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彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。
四：结论
电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入 WTO 后，我国电动
机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，
高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必
要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技
术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从
事电动机工作的人士一些帮助。
参考文献
[1] 李建勇．机电一体化技术[M]．北京：科学出版社，2004；
[2] 李运华．机电控制[M]．北京航空航天大学出版社，2003；
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[4] 王中杰，余章雄，柴天佑．智能控制综述[J]．基础自动化，2006；
[5] 章浩，张西良，周士冲．机电一体化技术的发展与应用[J]．农机化研究，2006；
[6] 梁俊彦，李玉翔．机电一体化技术的发展及应用[J]．科技资讯，2007
修改意见：
1.封面这样设计打印（你的论文还没有一个标题呢）：
宁夏广播电视大学开放教育机械制造及自动化专业专科 综合实践（机电）论文
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标题
姓 名 吴占忠 学 号 1464001402456 联系方式 电话号码 工作单位 所在分校 吴忠电大分校 指导教师 史景江
专业
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稿
大专_机电一体化毕业论文正
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宁夏广播电视大学制 2016 年 5 月
2.内容太大，太散
第一，“第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策”，“二、典型的机电一体化产品” 我国发展“机电一体化”面临的形势和任务“我国发展“机电一体化”的对策”“”太大了，站在 国家的高度，论文涉及到一个局部问题能够展开论证，就算不错了。
第二，“第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策”，“第二章 电动机的发展及工作 原理”，两者议题相差太远，相互较为独立，也就是过于散乱。
你首先要选一个合适的题，建议围绕一个主题，“论某某车间电机的维护与管理”，不要题目 太大，高度也不要太高，最好能够结合到生产工作实际，内容上把技术细节与工作经验感受结合到 一起。
宁可累死 在路上 ，也不 能闲死 在家里 ！宁可 去碰壁 ，也不 能面壁 。是狼 就要练 好牙， 是羊就 要练好 腿。什 么是奋 斗？奋 斗就是 每天很 难，可 一年一 年却越 来越容 易。不 奋斗就 是每天 都很容 易，可 一年一 年越来 越难。
能干的 人，不 在情绪 上计较 ，只在 做事上 认真；
无能的 人！不 在 做事上认 真，只 在情绪 上计较 。拼一 个春夏 秋冬！ 赢一个 无悔人 生！早 安！—————献 给所有 努力的 人.
专业
篇五：机电一体化的大专论文
机电一体化专科毕业论 文精编 WORD 版
IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
课程设计说明书
课程设计名称：
机电一体化综合课程设计 题 目：
机电一体化课程设计
学 生 姓 名：
专 业：
机电一体化 学 号：
指 导 教 师：
日期：2009/10/3 目录
1 前言 ................................................................................................................................................................. 1 2 总体方案设计................................................................................................................................................ 2
2.1 总体分析 ................................................................................................................................................. 2 2.2 方案框图 ................................................................................................................................................. 2 3 单元模块设计................................................................................................................................................ 3 3.1 键盘与显示模块.................................................................................................................................... 3
3.1.1 模块工作原理............................................................................................................................ 3 3.1.2 芯片 CH452 介绍...................................................................................................................... 4 特点........................................................................................................................................................ 4 显示驱动原理 ..................................................................................................................................... 5 3.2 单片机控制单元模块电路 ................................................................................................................. 7 3.2.1 控制原理 ..................................................................................................................................... 7 3.2.2 光电耦合电路............................................................................................................................ 8 3.2.3 芯片介绍 ..................................................................................................................................... 9 3.3 串行通信模块 ...................................................................................................................................... 12 3.3.1 RS232 通信协议 ...................................................................................................................... 12 3.3.2 串行通信电路.......................................................................................................................... 13 4 电机与电气控制电路设计 ........................................................................................................................ 15 4.1 步进电机模块 ...................................................................................................................................... 15 4.1.1 步进电机的工作原理 ............................................................................................................ 15 4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数 .......................................................................................... 17
4.3.3 步进电机的频率特性 ............................................................................................................ 18
4.2 交流电机正反转控制原理 ............................................................................................................... 20
4.3 交流电机的星—三角形启动........................................................................................................... 21
4.4 电气元件介绍 ...................................................................................................................................... 21
5 设计总结、致谢 ......................................................................................................................................... 23
6 参考文献 ...................................................................................................................................................... 24
附录Ⅰ：单片机控制系统电路原理图设计............................................................................................. 25
附录Ⅱ:电气控制原理图 1 ........................................................................................................................... 26
附录Ⅲ:电气控制原理图 2 ........................................................................................................................... 27 机电一体化综合课程设计
摘 要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完 成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片机 控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体思 路是准确安全的对工作台和电机进行控制。
位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过 处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制 回路发送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。
关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。
1 前言
机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产 物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、 产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气 化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机 床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加 工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于 微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投 资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计 成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字 信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速 度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。
它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度 控制和位置控制系统。
本设计完成了如下要求：
（1）单片机控制系统电路原理图的设计
（2）控制系统电路印制版的绘制
（3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动
（4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警
（5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图
（6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等）
（7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机）
此次 “机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业 用数控机床还有很大的距离。经过小组讨论，拟设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制 系统和交流电机启停的电器控制系统，单元模块包括：单片机控制电路，键盘接口电路， 键盘电路，显示电路，输入电路，控制电路，PC 接口电路等。由于时间仓促和自己知识 水平有限，在设计中难免会有些许瑕疵，恳请老师指正。
2 总体方案设计
2.1 总体分析
本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计。设计采用单片 机对系统进行控制，单片机的包括键盘与显示的控制、与 PC 机的串口通讯、以及电机输 入输入输出信号的控制。电机的输入信号包含报警监测，在机床边缘运用一个接近开关即 可实现此目的。
2.2 方案框图
单片机作为控制的核心，一方面对机床的运动方向和位移量进行控制，另外还将与键盘 对应的位移信息显示在 LED 上，并实现与 PC 机的通信以及对报警的处理。
4*8 键盘 8LED 显示
HD7279A
至上位 即
串行通信
三相交流
继电器控制
单片机
光电隔离 光电隔离
功率接口 功率接口
步进电机 X 步进电机 Y
工作台
行程开关
图 2.1 总体方案设计图 3 单元模块设计
3.1 键盘与显示模块
3.1.1 模块工作原理
本单元模块电路的功能是通过对单片机编程，使当前按键信息在8个LED上显示出 来，由芯片CH452来对数码管进行驱动，并对键盘进行扫描。
图 3.1 所示为一来个八位 LED 动态显示电路。在同一时刻，如果各位位选线都处于选 通状态的话，8 位 LED 将显示相同的字符。若要各位 LED 能够同时显示出与本位相应的 显示字符，就必须采用动态显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状 态，而其他各位的位选线则处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示的字符段 码。这样，在同一时刻，8 位 LED 中只有选通的那一位显示出字符，而另一位则是熄灭 的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，在段码线上输出将要显示字 符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。如此循 环下去，就可以使两位分别显示出将要显示的字符。
虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭， 但由于 LED 显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔时间足够短，则可 以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。
图 3.1 显示单元模块电路图
键盘的扫描原理与数码管的扫描显示原理类似，依次将矩阵键盘的某行或某列置一，再 逐个判断改行或该列上是否有信号为高，有则说明两座标相交处的按键按下了。
3.1.2 芯片CH452介绍
CH452是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452 内置时钟振荡电路，可以动态 驱动8 位数码管或者64 位LED，具有BCD 译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功 能；同时还可以进行64键的键盘扫描；CH452 通过可以级联的4线串行接口或者2 线串行接 口与单片机等交换数据；并且可以对单片机提供上电复位信号。
图 3.2 CH452 工作原理图 （1）显示驱动
内置电流驱动级，段电流不小于15mA，字电流不小于80mA。
动态显示扫描控制，直接驱动8 位数码管、64 位发光管LED 或者64 级光柱。
可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式。
BCD 译码支持一个自定义的BCD 码，用于显示一个特殊字符。
数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环。
各数码管的数字独立闪烁控制，可选快慢两种闪烁速度。
任意段位寻址，独立控制各个LED 或者各数码管的各个段的亮与灭。
64 级光柱译码，通过64 个LED 组成的光柱显示光柱值。
扫描极限控制，支持1 到8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。
可以选择字驱动输出极性，便于外部扩展驱动电压和电流。
（2）键盘控制 内置64 键键盘控制器，基于8×8 矩阵键盘扫描。
内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路。
键盘中断，可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。
提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。
支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的CH452 可以被部分按键唤醒。
3、外部接口 同一芯片，可选高速的4 线串行接口或者经济的2 线串行接口。
4 线串行接口：支持多个芯片级联，时钟速度从0 到2MHz，兼容CH451 芯片。
4 线串行接口：DIN 和DCLK 信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚。
2 线串行接口：支持两个CH452 芯片并联（由ADDR 引脚电平设定各自地址）。
2 线串行接口：时钟速度从500Hz 到200KHz，兼容两线I2C 总线，节约引脚。
内置上电复位，可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。
4、其它 内置时钟振荡电路，不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件，更抗干扰。
支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。
可选两种封装：SOP28、DIP24S，引脚与CH451 芯片兼容。
经过授权采用了1 项专利技术，低成本，简便易用。
CH452对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为DIG0 至DIG7，当其中一个引脚 吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。CH452内部具有电流驱动级，可以直接驱动0.5英寸 至1 英寸的共阴数码管，段驱动引脚SEG6～SEG0 分别对应数码管的段G～段A，段驱动引 脚SEG7 对应数码管的小数点，字驱动引脚DIG7～DIG0分别连接8 个数码管的阴极；
CH452 也可以连接8×8矩阵的发光二级管LED阵列或者64 个独立发光管或者64级光柱；
CH452可以改变字驱动输出极性以便直接驱动共阳数码管（不译码方式），或者通过外接 反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。
CH452支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为1 时，唯一的数码管DIG0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限 设定为8 时，8 个数码管DIG7～DIG0各得到1/8的动态驱动时间；当扫描极限设定为4 时，4个数码管DIG3～DIG0 各得到1/4 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流将 比扫描极限为8时增加一倍，所以降低扫描极限可以提高数码管的显示亮度。
CH452内部具有8 个8 位的数据寄存器，用于保存8 个字数据，分别对应于CH452所驱 动的8个数码管或者8 组每组8 个的发光二极管。CH452支持数据寄存器中的字数据左移、 右移、左循环、右循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右 循环移动的过程中，闪烁控制的属性不会随数据移动。
CH452 支持任意段位寻址，可以用于独立控制64 个发光管LED 中的任意一个或者数 码管中的特定段（例如小数点），段位编址顺序与键盘编址一致，编址从00H 到3FH。当 用“段位寻址置1”命令将某个地址的段位置1 后，该地址对应的发光管LED 或者数码管 的段会点亮，该操作不影响任何其它LED 或者数码管其它段的状态。
CH452支持64级的光柱译码，用64 个发光管或者64级光柱表示65种状态，加载新的光 柱值后，编址小于指定光柱值的发光管会点亮，而大于或者等于指定光柱值的发光管会熄 灭。
CH452默认情况下工作于不译码方式，此时8个数据寄存器中字数据的位7～位0分别 对应8 个数码管的小数点和段G～段A，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位唯一 地对应一个发光二级管。当数据位为1时，对应的数据管的段或者发光管就会点亮；当数 据位为0 时，则对应的数据管的段或者发光管就会熄灭。例如，第三个数据寄存器的位0为 1，所以对应的第三个数码管的段A点亮。通过设定，CH452 还可以工作于BCD译码方 式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数BCD 码，由CH452 将其译 码后直接驱动数码管显示对应的字符。BCD 译码方式是指对数据寄存器中字数据的位4～ 位0进行BCD译码，控制段驱动引脚SEG6～SEG0的输出，对应于数码管的段G～段A，同 时用字数据的位7 控制段驱动引脚SEG7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据的位6和 位5不影响BCD译码。下表为数据寄存器中字数据的位4～位0 进行BCD 译码后，所对应的 段G～段A 以及数码管显示的字符。参考下表，如果需要在数码管上显示字符0，只要置入 数据0xx00000B 或者00H；需要显示字符0.（0 带小数点），只要置入数据1xx00000B 或者 80H；类似地，数据1xx01000B或者88H 对应于字符8.（8 带小数点）；数据0xx10011B 或者 13H 对应于字符=；数据0xx11010B 或者1AH 对应于字符.（小数点）；数据0xx10000B或者
10H对应于字符 （空格，数码管没有显示）；数据0xx11110B 或者1EH 对应于自定义的特 殊字符，由“自定义BCD 码”命令定义。
CH452 的键盘扫描功能支持8×8 矩阵的64 键键盘。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引 脚用于列扫描输出，SEG7～SEG0 引脚都带有内部下拉电阻，用于行扫描输入。当启用键 盘扫描功能后，4线串行接口中的DOUT 引脚的功能由串行接口的数据输出变为键盘中断 输出以及按键数据输出。
CH452 定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚 按照DIG0至DIG7 的顺序依次输出高电平，其余7个引脚输出低电平；SEG7～SEG0引脚的 输出被禁止，当没有键被按下时，SEG7～SEG0都被下拉为低电平；当有键被按下时，例 如连接DIG3与SEG4的键被按下，则当DIG3输出高电平时SEG4 检测到高电平；为了防止 因为按键抖动或者外界干扰而产生误码，CH452实行两次扫描，只有当两次键盘扫描的结 果相同时，按键才会被确认有效。如果CH452检测到有效的按键，则记录下该按键代码， 并通过4 线串行接口中的DOUT引脚或者2 线串行接口中的INT#引脚产生低电平有效的键 盘中断（当INTM为1 时输出低电平脉冲中断，参考5.5 节和5.6节中的说明），此时单片机 可以通过串行接口读取按键代码；在没有检测到新的有效按键之前，CH452 不再产生任何 键盘中断。CH452 不支持组合键，也就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按 下；如果多个键同时按下，那么按键代码较小的按键优先。
CH452 所提供的按键代码为7 位，位2～位0 是列扫描码，位5～位3 是行扫描码，位6 是 状态码（键按下为1，键释放为0）。例如，连接DIG3 与SEG4 的键被按下，则按键代码是 1100011B 或者63H，键被释放后，按键代码通常是0100011B或者23H（也可能是其它值， 但是肯定小于40H），其中，对应DIG3的列扫描码为011B，对应SEG4的行扫描码为
100B。单片机可以在任何时候读取按键代码，但一般在CH452检测到有效按键而产生键盘 中断时读取按键代码，此时按键代码的位6总是1，另外，如果需要了解按键何时释放，单 片机可以通过查询方式定期读取按键代码，直到按键代码的位6为0。
下表是在DIG7～DIG0 与SEG7～SEG0之间8×8 矩阵的顺序编址，既是按键编址，也 是数码管段位、发光管LED 阵列以及光柱的编址。由于按键代码是7位，键按下时位6总是 1，所以当键按下时，CH452 所提供的实际按键代码是表中的按键编址加上40H，也就是 说，此时的按键代码应该在40H到7FH之间。
表 3.1 CH452 按键编址
3.2 单片机控制单元模块电路
3.2.1 控制原理
本次设计是以单片机为核心进行设计的。在整个单片机控制系统中，CPU 既是运算处 理中心，又是控制中心，是控制系统最关键的器件。本系统中选用与 MCS-51 系列完全兼 容的 AT89C52 单片机，AT89C52 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，提 高系统可靠性，降低系统成本。
89C52 的 P2 口输出的矩形脉冲信号直接控制步进电机的正反转，两台电机需 4 个控制 信号，一根信号线备用。工作台上行程开关的检测信号经光电隔离器件后送到单片机，这 样可以实现单片机与电机工作电路的隔离，起到了抗干扰和保护的作用，也有 3 个备用。
工作台工作时的指示灯则由 P14-P17 和 T0、T1 控制，分别用于提示操作人员工作台是在 哪个坐标上朝哪个方向运动。
图 3.2 单片机控制单元模块电路
3.2.2 光电耦合电路
电机的那个输入信号先经光电耦合器后送至单片机处理，这是由于步进电机的大功 率、高电平会对单片机产生较严重的干扰，不能直接把单片机产生的控制信号直接连在步 进电机上，需要进行强弱电隔离。在实际运用中，对于强弱电隔离一般采用电子开关方法 或光电隔离的方法，在这里我们采用光电隔离的方法，如图 3.3 所示。光电耦合器件是把 发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)集成在一起，通过光线实现耦合构成电 --光和光--电的转换器件。
图 3.3 光电耦合电路
3.2.3 芯片介绍
设计所使用的单片机 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 COMS8 位 单片机，如图 3.5 基本外围电路图所示。它片内含有 8k bytes 的可反复檫写的只读程序存 储器（PEROM）和 256 bytes 的随机存储数据存储（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高 密度、非易失性技术生产，与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂 控制应用场合。
AT89C52 提供以下标准功能：8k 字节 Flash 闪速存储器，256 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工川行通信口， 片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可
选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信 口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所 有部件工作直到下一个硬件复位。
图 3.4 AT89C52 基本外围电路图 AT89C52 的内部逻辑框图如图 3.6 所示，其管脚功能如下：
(1)电源引脚：
Vcc(40 引脚)：接+5V 电源。
Vss(20 引脚)：接地。
(2)时钟引脚：
2 个时钟引脚 XTAL1、XTAL2 外接晶体与片内的反向放大器构成了一个晶体振荡 器，它为单片机提供了时钟控制信号。两个引脚也可以外接独立的晶体振荡器。
XTAL1（19 引脚）：接外部晶体的一个引脚。该引脚内部是一个反向放大器的输入 端，这个反向放大器构成了片内振荡器。
XTAL1（18 引脚）：接外部晶体的另一端，在该引脚的内部接至内部反向放大器的 输出端。若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号。
图 3.5 AT89C52 的内部逻辑框图 (3)控制引脚：
此类引脚提供控制信号，有的引脚还有复用功能。
RST/VPD(9 引脚)：RST（RESET）是复位信号输入端，高电平有效。当单片机运行 时，在此引脚上加上持续时间大于两个机器周期的高电平时，就可以完成复位工作。在单 片机正常工作时，此引脚应为≤0.5V 低电平。VPD 为本引脚的第二功能，即备用电源输 入端。
ALE/PROG（30 引脚）：ALE 引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工 作以后，ALE 引脚不断输出正脉冲信号。当单片机访问外部存储器时，ALE 输出信号的 负跳沿用于单片机发出的低 8 位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。PROG 为本引脚 的第二功能，为低电平有效。在对片内 EPROM 型单片机编程写入，此引脚作为编程脉冲 输入端。
PSEN（29 引脚）：程序存储器允许输出控制端，为低电平有效。在单片机访问外部 程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。
EA/VPP（31 引脚）：EA 功能为内外程序存储器选择控制端，为低电平有效。EA 为 高电平时，单片机访问片内程序存储器，反之则选择片外程序存储器。VPP 为本引脚的第 二功能。在对 Flash 闪速存储器编程时，该引脚加上+12V 或是+5V 的编程允许电源。
(4)I/O 口引脚：
P0 口：双向 8 位三态 I/O 口，此口为地址总线（低 8 位）及数据总线分时复用口， 可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。
P1 口：8 位准双向 I/O 口，可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。
P2 口：8 位准双向 I/O 口，与地址总线（高 8 位）复用，可驱动 4 个 LS 型 TTL 负 载。
P3 口：8 位准双向 I/O 口，双功能复用口，可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。除此之外， P3 口还有第二功能，如表 3.2 所示：
表 3.2 P3 口的第二功能 3.3 串行通信模块
串行通信有很多种，目前较常用的有 RS232、RS422 和 RS485，根据本设计的实际情 况，RS232 串行通信可以满足要求，232 电平与 TTL 电平的转换使用已广泛使用且效果良 好的 MAX232 芯片。
3.3.1 RS232通信协议
（1）RS-232C 标准介绍 串行通信接口标准中，RS-232C 是目前最常用的一种串行通信接口。RS-232C 标准的全 称是 EIA-RS-232C 标准，该标准对串行通信的连接电缆和机械、电气特性、信号功能以及 传输过程都进行了明确的规定，适合于数据传输速率在 0-20kb/s 范围内的通信。
RS-232C 的推荐最大电缆长度为 15m，实际通信中可以以降低通信速率为代价适当 延长通信距离。如果要实现长距离的传输（数百米），需要使用专门的长线驱动器来延长 RS-232C 的通信距离。
（2）RS232C 中的引脚定义和电气特性
RS-232C 中定义了 20 根信号线，使用 25 芯 D 型连接器 DB25 实现，后来为了简化串 口的线路连接，出现了 9 芯 D 型连接器 DB9，DB9 引脚的分布和信号说明分别如图 3.6 和 表 3.3 所示。
图 3.6 DB9 连接器引脚定义
表 3.3 DB9 连接器信号说明
引脚 符号缩 方向 说明
号
写
DCD 输入 数据载波检出
RXD 输入 接受数据
TXD 输出 发送数据
DTR 输出 数据终端准备
好
GND
信号地
DSR
输入 数据准备就绪
RTS
输出 请求发送
CTS
输入 允许发送
9
RI
输入 振铃提示
RS-232C 标准的电气特性参数有带 3-7KΩ时驱动器的输出电平、输出开路时接受器的 输出逻辑、输入经 300Ω接地时接收器的输出逻辑和驱动器转换速率等。不同于传统的 TTL 等数字电路的逻辑电平，RS-232C 的逻辑电平以公共地为对称，其逻辑“0”电平规 定在+3V-+25V 之间，逻辑“1”电平规定在-3V—25V 之间，因此需要使用正负极性的双 电源供电。由于其与 TTL 等数字电路的逻辑电平不兼容，因此二者之间的连接必须使用 电平转换。一般使用中，只需要连接好 TXD、RXD、DSR、RTS、GND5 根线即可正常通 信。如果去掉握手信号，最少使用 3 根线即可实现正常的串口通信。
本设计采用 MAX232 芯片实现单片机和上位机之间电平的转换，而且该芯片本身对电 流具有一定的泵升的作用，因此广泛应用于串行通信中。
3.3.2 串行通信电路
RS-232C 接口电路包括 RS-232C 接口电平转换部分和 RS-232C 总线连接部分。RS-232C 标准的逻辑电平与 TTL 电平之间的转换用 MAX232 芯片实现，单片机的 TXD、RXD 分别 连到 MAX232 的 T2in、R1out 端。在 RS-232C 的总线连接上采用最简单的三线连接模式， 即连接 DB9 的 TXD、RXD 和 GND 三端。
图 3.7 RS-232C 接口电路
4 电机与电气控制电路设计
4.1 步进电机模块
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要 专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。每一个脉冲信号可使步进电机 旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频 率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可以改变电机旋转的方向。在数字控制 系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机。它在工业过程控制中得到广 泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。
图4.1 三相反应式步进电机工作原理图
4.1.1 步进电机的工作原理
步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、行程控 制等场合。
一、步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必须以脉冲 电流来驱动。若每旋转一圈以200 个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18 度，其旋转 角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。二、步进电动机的励磁方式可分为 全部励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1相励磁及2 相励磁之分，而半步励磁又称1-2 相 励磁。图为步进电动机的控制等效电路，适应控制A、B、/A、/B 的励磁信号，即可控制 步进电动机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉 冲信号，即可步进电动机连续转动。
分述如下：
A、1 相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩 小，振动较大，每送一励磁信号可走1.8 度。若欲以1 相励磁法控制步进电动机正转，其励 磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
B、2 相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，故为目 前用最多的励磁方式，每送一励磁信号可走1.8 度。若以2 相励磁法控制步进电动机正转， 其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
C、1-2 相励磁法：为1 相与2 相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，每送一 励磁信号可走0.9 度，故亦广泛被采用。若以1 相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序 如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励磁顺序：
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
3、步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限 时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。
下面介绍的 是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成， 即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图4.2和 表4.1所示：
图 4.2 步进电机原理图
表 4.1 线圈通电顺序
相顺序从 0 到 1 称为一步，电机轴将转过 18 度，0?1?2?3?4 则称为通电一周，转轴将 转过 72 度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通
电顺序如 4?3?2?1 将使电机同速反转。通电一周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转 速越快，但步进电机的转速也不可能太快，因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率 过高，可能导致电机失步，甚至只在原步颤动。
4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数
对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为 Nr ，它的齿距角 z 为：
z =2Π/ Nr ，而 步进电机运行k拍可使转子转动一个齿距位置。实际上步进电机每一拍就执行一次步进， 所以步进电机的步距角 s 可以表示如下：
s 2 / Nr k
公式（4.1）
或
s 360 / Nr k
公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。
例如：对于三相反应式步进电机而言，工作方式有三拍和六拍之分。三拍就是在转动 一个齿距时换相三次；六拍则是换相六次。而在三拍方式中还有单三拍和双三拍之分。从 公式(4.2)可知：为了使步进电机工作的步距角 s 减小，也即：使控制精度增高，步进电机 在相数一定的情况下应增加工作拍数。
4.3.3 步进电机的频率特性
对于反应式步进电机，在其绕组中通电的相序不同时，步进电机的旋转方向和步进精 度有所不同。步进电机对绕组的通电频率有一定的要求。如果通电频率过高，超过步进电 机的最大步进速度，就会产生失步。一般步进电机的通电频率，即起动频率为 ?50步／秒 到2000步／秒。步进电机的频率特性曲线，是步进电机的工作频率及其对应转动力矩所作
出的曲线，典型的步进电机频率特性曲线如图2所示。步进电机的频率特性曲线和很多因 素有关，这些因素包括步进电机的转子直径、转子铁心有效长、.控制线路的电压、齿 数、齿形、齿槽比、步进电机内部的磁路、绕组的绕线方式、定转子间的气隙、转动一个 齿距所需的拍数等。在使用中会影响到步进电机频率特性而又能由用户确定的因素有：控 制拍数、控制线路的电压、线路时间常数等。
下面分析这几种因素对步进电机频率特性的影响。
(1)工作方式对频率特性的影响
在步进电机应用中，它的工作方式是以一个齿距所用的拍数来表示的。拍数本质上也 就是转动一个齿距所需的电源电压换相次数，值得指出的是换相是指对步进电机各相绕组 进行转换，而电源电压是单极性的固定的。一般而言反应式电机拍数越多矩频特性就越 好。因此设计中应选择多拍的控制方式。
(2)线路时间常数对频率特性的影响
步进电机的每相绕组供电都是通过功率开关电路进行的。步进电机一相绕组的开关电 路如图3.2所示。其中L为步进电机绕组电感；RL为绕组电阻；Rc为晶体管T的集电极电 阻；D是续流二极管，它为绕组放电提供回路；晶体管T是大功率开关管。Rc也是个外接 的功率电阻，它是一个消耗性负载，一一般为数欧姆。这时线路的时间常数Tj 为：
Tj L / RL RC
其中：L单位为亨，Rc、RL单位为欧姆，Tj 单位为秒。
公式(4.3)
图4.3 步进电机一线绕组的开关回路
开关回路时间常数Tj 对注入电机绕组的电流达到稳定值的时间有极大关系，它影响到步进 电机的工作频率。并且有：Tj 越小，电流达稳定时间小，相应电机工作频率高；反之， Tj 越大，电流达稳定时间长，电机工作频率低。
从式(4.3)可知：要减少Tj ，可以采用增大Rc的办法。但是，增大Rc时，又会使稳态电流值 减小，从而影响电机的力矩。为了减少Tj ，而不使稳态电流减小，可采用在增大Rc的同 时，也提高供电电压的办法。
在高频应用中，要尽量减小 以改善步进的特性，所以常在开关回路中采用较大的Rc， 同时也提高回路的电源电压U。但这样也会使效率降低，在低频段工作时也会使步进电机 的振荡加剧。在实际中，可根据客观情况来考察选择恰当的外部电阻Rc，使步进电机处于 合适的工作频率状态。
(3)开关回路电压对频率的影响
在一般应用中，开关电路的脉宽和流人绕组的电流的最大值，必定会随开关电路换相 频率的提高而相应减小。开关电路产生的控制电压是以矩形波方式加在绕组上的。随着换 相频率的提高，矩形脉冲电压波频率相应提高，这样，矩形脉冲电压的宽度和周期也就会 变小，当矩形脉冲电压窄到一定程度，流入电机绕组的电流就无法达到稳定值I ，步进电 机就难以步进工作了。为了保证在矩形脉冲电压相当窄时，也即频率足够高时，步进电机 仍能正常步进工作，可以提高开关回路的电压。
开关回路加到绕组的是矩形脉冲电压，故电流也是脉冲。在步进电机中要设法增大起 动电流，以提高步进电机转动力矩，即提高其工作频率。由于步进电机是感性负载，所以 进入绕组的电流脉冲是以指数形式上升，即这时电流脉冲i为：
i IH (1 e1/Tj ) 其中：i是电流脉冲瞬时值；
公式(4.4)
IH 是在开关回路电压为u时的电流稳态值；
Tj 是开关回路的时间常数，Tj L / RL RC
综上所述，本设计选用三相步进反应式电机，采用运行中根据工作频率对电源电压 升压补偿的控制方法。
4.2 交流电机正反转控制原理
在生产实践过程中，常要求用一台电动机的正反转控制方向相反的两个运动，如小车 的左行、右行；机械手的上升、下降等。
本设计对交流电机的正反转控制的电气原理图如下所示：
图 4.4 交流电机正反转控制的电气原理图 要实现三相鼠笼型异步电动机的正反转控制，只要把三相线当中的任意两相调换一下 位置就可以了。如图 4.4 所示：假如接触器 KM1 闭合时电动机正转，则当接触器 KM1 断 开，接触器 KM2 闭合时，电动机就会反转。从图中我们可以看出：要改变三相交流电机 的旋转方向，只需要任意交换其中两相就可以达到目的。图中各元器件的作用如表所示：
表 4.2 元器件作用列表
4.3 交流电机的星—三角形启动
对于正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼型异步电动机，在启动时，为了保护电动 机，一般采用 Y/△降压启动方法来达到限制启动电流的目的。Y/△降压启动的原理如图 1 所示：在启动过程中将电动机定子绕组接成星形，即接触器 KMY 闭合。此时电动机每 相绕组承受的电压为额定电压的1/ 3 ，启动电流为三角形接法时启动电流的 1/3。接触器 KMY 闭合的同时定时器开始定时，定时时间到，接触器 KMY 断开，接触器 KM△闭合。
电动机绕组为三角形接法，进入正常运行阶段。
控制电路要有自锁、互锁、定时等常用电路，要求合上启动（正转或反转）按钮后， 电机先作星型连接启动，经延时 6 秒后自动换接到三角形连接运转。按下停止，电机停 转。按下反转按钮后，进行反转的 Y/△启动。要求正反转互锁、Y/△互锁。
4.4 电气元件介绍
⑴ 继电器 继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的 自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量。也可以的温度、时间、速度、压力等 非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。
继电器的种类很多,按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电 器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理分为：电磁式继电器、感应式 继电器、电动式继电器、热继电器、电子式继电器等。按输出形式分为：有触点和无触点 两类。本设计主要用电磁继电器、时间继电器、热继电器等。
⑵ 接触器
接触器是用来接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器。用它可以实现频 繁的远距离自动控制，接触器最主要的用途是控制电动机的启动、反转、制动和调速等。
因此它是电力拖动控制系统中最重要的控制电器之一。它具有低电压释放保护功能。它具 有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流。它是一种执行 电器，即使在先进是可编程控制器应用系统中.它一般也不能被取代。
接触器种类很多，按驱动力不同分为电磁式、气动式、和液压式，以电磁式应用最广 泛。
⑶ 熔断器 熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于 电路的短路保护和严重过载保护。它具有结构简单、体积小、使用维护方便、分断能力较 高、限流性能良好等特点，以内功用十分广泛。
熔断器在结构上主要由熔断管(或盖、或座) 、熔体及导电部件等部分组成。其中熔体 是主要部分，它既是感测元件又是执行元件。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体 熔断时熄灭电弧。
⑷ 行程开关 行程开光又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的 主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。
行程开关广泛应用于各类机床、起重机械以及轻工机械的行程控制。当生产机械运动 到某一预定位置时，行程开关通过机械可动部分的动作，将机械信号转换为电信号，以实 现对生产机械的控制，限制它们的动作和位置，借此对生产机械给以必要的保护。
5 设计总结、致谢
本次课程设计是我所做的最综合的一个题目，它跨越了机械和电气两大领域。在做设 计时，我们第一步是按照设计要求来确定该题目可能需要的元器件，再慢慢根据个电子元 件的功能及题目的要求一一进行筛选，最终确定用那些元件。第二步是设计方案并确定。
最开始我们选择了两个方案，但经过方案的比较及论证后去掉不合理的一个，最终用那个 最好的方案来设计。方案确定后便开始设计实际电路，我们是在 Protel 99 SE 软件上设计 原理图的，实际电路图设计好之后，便开始写设计报告。
这次课程设计是我又一次亲自动手设计东西，收获很多，体会也很深刻。在这次设计 中我也学会了很多新的东西，例如 Protel 99 SE 软件使用、WORD 软件的一些细节地方的 应用、以及一些常用的文本处理方法。当然最重要的是学到了基于单片机的机床设计的一 些基本方法，同时也加深了对一些常用的电子元件的理解及其基本用法的掌握，比如单片 机 AT89S52、通讯接口芯片 MAX232、键盘扫描显示芯片 CH452 等元器件，除了这些具体 的东西，我觉得在这次设计的过程中学到的另外的更重要东西是一种精神，一种同学与同 学之间的团队与合作精神，很多时候一个人的力量是有限的，一个人不可能什么都会，我 觉得人与人之间的相互帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我 们每个人的实际水平，也培养了我们的团队合作精神，这些能力对于我们今后的学习和工 作都很有帮助。
通过这次课程设计我深刻的感到了理论和实践之间的巨大差距极其之间的联系。平时 理论知识学的很好，但是在课程设计中并不能得心应手，会遇到很多不会的操作，这就需 要加强实践能力，一个同学的知识变成多个同学的知识，多个同学的知识变成一个同学的 知识，这样才能相互促进、相互提高。另外，理论与实践也存着必然的联系，在指导老师 的帮助下才能使课程设计最终成功。
在此特别感谢我的指导老师 XX 老师和 XX 老师，感谢 XX 学院给我们提供这次设计 的机会和器材，同时要感谢我班的几位同学，正是因为有了你们的指导和帮助，我的设计 才能进行和顺利结束。
6 参考文献 【1】尔桂花. 运动控制系统 清华大学出版社 2002 【2】张宏建，蒙建波.自动检测技术与装置 化学工业出版社 【3】潘永雄. 电子线路 CAD 实用教程. 西安电子科技大学出版社 【4】黄惟公 单片机原理与应用技术 西安电子科大出版社 2007 【5】张毅刚 MCS—51 单片机应用设计 哈尔滨工业大学大学出版社 【6】张万忠 电器与 PLC 控制技术 化学工业出版社 2004 【7】邓星钟 机电传动控制 华中理工大学出版社
附录Ⅰ：单片机控制系统电路原理图设计
附录Ⅱ:电气控制原理图1
附录Ⅲ:电气控制原理图2
篇六：机电一体化的大专论文
机电一体化毕业论文
国家开放大学
毕业论文（设计)
题目：机电一体化
学习中心：
吴忠电大分校 学 号：
1464001402456 姓 名：
吴 占 忠 专 业：
机电一体化 指导教师: 史 景 江
2016 年 5 月 17 日
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摘
要
作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电 的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习,提高自己的专业素养。接下来我 将介绍一下我对电动机发展史的认识
关键词：机电一体化
电动机 机械技术 微电子技术
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目录
绪论 ————--—-——-—--—-——--——--——————-—-——--—--———--—— —-———--—-----—-4
第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策-—---——————---—---—— ——5
一、机电一体化技术发展历程及其趋势---—--——-—-—--—--——--—— —5
二、典型机电一体化产———--——-—-—-——--—-—-——-———— ------——-—-7
三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务--——--—-----———-7
四、我国发展“机电一体化”的对策—-—--—---------————----—--9
第二章 电动机的发展及工作原理————-——-———————————--—--——-—--———--11
一、电动机技术发展及现状—-——-——-——-—-————————--—— ——--—--——11
二、电动机工作原理——-———-—-——--—————---——————--————-—--—-12
三、电动机的维护—————————----——-———-——---———— ---——-—-—-——-13.
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四、结论----——-————-—-—--—---———------———--———— ——---——-—-—16
致谢——--—--—--—----——-—-—-——-------—--———----—----——-————-——-——---17
参考文献--——-—---——-———--——-—————-—-—-——----—--—-—-— —--——--———---——18
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绪论
近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展,中、小功率 电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家 用电器的迅速,更需要大量的中小功率电动机.由于这种电动机的发展及广泛的应用,它 的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作 原理、电动机的运行维护。
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第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策
一、机电一体化技术发展历程及其趋势
自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体 集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术 之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.
“机电一体化"这个词是日本安川电机公司在上世纪 60 年代末作商业注册时最先创 用的.当时及 70 年代,人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机 电一体化技术”与“机械电子学”并用,近年来“机电一体化”更流行使用.
关于“机电一体化”这个名词的起源,说法很多。早在 1971 年，日本“机械设计" 杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图 47.6—1 可见它是融合机械技术、 电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造 出的产品，称之为机电一体化产品。
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从系统科学的观点来看,机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件 和电子元件于一体的复合系统。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了 数据库驱动系统。这样,对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并 行工程设计和控制的实施日显重要。此外,光学也进入了机电一体化，产生了“光机电 一体化"的新领域。
进入 90 年代,通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现 实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化 机械可两用，有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半 导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密 工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成 熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分.之后，机电一体化随着自动化技术的 发展而日益发展，稳步进入了 21 世纪
1.光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、 机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改 进机电一体化系统的传感系统、能源(动力）系统和信息处理系统.光机电一体化是机电 产品发展的重要趋势. 二、机电一体化的发展进程
2.自律分配系统化-—柔性化。未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的 “冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统". 在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本 身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的 信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增 加了系统的适应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统.
3。全息系统化-—智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能 化水平越来越高.这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。
除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗 余度的双向联系.
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4。“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大， 并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定,但在动态(工作）时却是稳定的。这有点类 似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”,而当控制系统(大脑） 工作时,生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电 一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研 究。这一研究领域称为“生物-—软件”或“生物——系统”,而生物的特点是硬件（肌 体）-—软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展 趋，但有一段漫长的道路要走。
5。微型机电化-—微型化。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室 中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械 部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合",机体、执行机构、传感器、CPU 等 可集成在一起,体积很小，并组成一种自律元件.这种微型机械学是机电一体化的重要发 展方向。
二、典型的机电一体化产品
机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类.典型的机电一体化系统有：数 控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等.典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊 控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品 的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略.
三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务
机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节 能、节材,提高工效,提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、 数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
(一)我国“机电一体化”工作面临的形势
1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度
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2。
我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力.
3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、 扰民产品的责任重，有意义.在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的 企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种 原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故 土难离”“死守故业"问题,但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品 问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这就是发展机电一体化，开发和生产有 关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性， 可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设 备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注 入新鲜血液,带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。
（二) 我国“机电一体化"工作的任务
我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体 化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更 新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。
总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国 机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
四、我国发展“机电一体化”的对策
(一）加强统筹安排，协调发展计划
目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的 发展策略.各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各 主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题,同时缺少综观 全局的有权威性的发展计划和战略规划.因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深 入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化"研究、开发、生产 计划和规划,避免开发上重复，生产上撞车!
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（二)强化行业管理，发挥“协会”作用
目前，我国“机电一体化”较热,而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多 门”是难哆的.因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构,根据目前国 家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点,我们建议，尽快加 强北京机电一体化协会的建设,赋予其行业管理职能.“协会”要进一步扩大领导机构 ——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的 办事机构、经济实体,组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的 调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……
(三)优化发展环境、增大支持力度
优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电 一体化"发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽 可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电 一体化产品调配好资源要素等.
增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展, 对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力提倡用机电一体化技术对传统产 业进行改造,对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目 优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰 奖励等。
(四）突出发展重点，兼顾“两个层次"
机电一体化产业复盖面非常广,而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓 机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次,大胆取舍，有所为， 有所不为.要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息 技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子（计算机）装置, 使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合.第二个层次是“提高”工作，即在新产品
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设计之初，就把“机械”与“电子"统一起来进行考虑,使“机械"与“电子”密不可分， 深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
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第二章 电动机的发展及工作原理
一、电动机技术发展及现状
电机是利用电磁感应原理工作的机械.随着生产的发展而发展的，反过来，电机的 发展又促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作 为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机 的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高,而且随 着自动控制系统和计算机技术的发展,在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类 的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点,已成为电机学科的 一个独立分支。
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生 产机械。拖动各种生产机械运转,可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动 具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优 点,因此大多数生产机械都采用电力拖动.
按照电动机的种类不同,电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统 两大类。
纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电 出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19 世纪末期,由于研制出了经济 实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的 发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步,对电力拖动在起动,制动,正反 转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求.由于交流 电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求,所以 20 世纪以来，在可逆，可调 速与高精度的拖动技术领域中,相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖 动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器 （又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有 易爆气体及尘埃多的场合使用)，其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限 制。所以,在 20 世纪 60 年代以后,随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技
机电一体化毕业论文
术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术 的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件.诸如交流电动机的串级调速，各 种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽, 稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面 完全可与直流电力拖动媲美。除此之外,由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费 用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中,并逐步取代直流电 力拖动而成为电力拖动的主流。
经历了 100 多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展， 对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电 子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。
未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方 向继续发展.一批”巨无霸"电机、一批"光怪陆奇”电机将同时展现在世人眼前.
二、电动机工作原理
目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机.2、单相交 流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上.下面以三相异步电动机 为例介绍其基本工作原理。起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形, 也可以接成三角形。
综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：
(1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。
（2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流；
(3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机 转子转动。
三：电动机的运行维护
(一） 电动机启动前的准备 为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：
（1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。
（2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好, 接线是否正确、牢固等。
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(3) 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。
(4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。
(5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子 是否紧固等。
（6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。
(7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地,接地线有无断路，接地螺丝是否松动、 脱落等。
（8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等. （9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。
（10) 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；
观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。
（二） 启动时应注意的问题 （1） 接通电源后,如果电动机不转,应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带 电检查电动机发故障,否则将会烧毁电动机和发生危险。
(2) 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电 流表和电压表的指示,若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。
(3) 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时,特别要注意操作顺序。一 定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置,防止误操作造成设 备和人身事故。
(4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动 机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使 开关设备跳闸。
（5) 启动时,若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意 两相互换一下位置，即可改变电动机转向。
(三) 电动机运行中的监视 电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及
早发现问题，减少或避免故障的发生。
1． 监视电动机的温度
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电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高,但不应超出允许的限度.如果电动机 负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障,就会使其温度超出允许限 度,导致绕组过热烧毁,因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中 经常检查。判断电动机是否过热,可以用以下方法:
（1) 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常; 如果手放上去烫得马上缩回来,说明电动机已经过热。
（2） 在电动机外壳上滴 2～3 滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有 过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝”声，说明电动机已经过热.
（3) 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。
发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。
2． 监视电动机的电流 一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相 电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也 经常用钳形表测量. 3． 监视电动机的电压 电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电 动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后 果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。
4． 注意电动机的振动、响声和气味 电动机正常运行时,应平稳、轻快、无异常气味和响声.若发生剧烈振动，噪音和焦 臭气味，应停车进行检查修理。
5． 注意传动装置的检查 电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过 松的现象等，如果有,应停车上紧或进行调整。
6． 注意轴承的工作情况 电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑 情况是否良好和有无磨损。
7． 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花 电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某
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一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用,必须及时加以纠 正。
（四） 电动机的定期检查和保养 为了保证电动机正常工作,除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护 外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查 和保养项目如下：
（1) 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清 扫一次. (2) 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤. (3) 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。
（4) 定期用煤油清洗轴承并更换新油(一般半年更换一次）,换油时不应上满，一 般占油腔的 1/2~1/3，否则，容易发热或甩出,油要从一面加人，可以把没有清洗干净 的杂质，从另一面挤出来。
(5） 定期检查启动设备,看触头和接线有无烧伤,氧化，接触是否良好等. （6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动 机绕组的干燥是非常重要的.电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在， 都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不 应带电的金属部分相碰,发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。
所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠. （7) 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的 目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件， 彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。
四：结论
电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色,随着我国加入 WTO 后，我国电动机 行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧.从节约能源，保护环境出发， 高效率电动机是目前国际发展的趋势.这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必 要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技 术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从 事电动机工作的人士一些帮助。
11
机电一体化毕业论文
参考文献
[1］ 李建勇．机电一体化技术［M］．北京:科学出版社，2004；
［2] 李运华．机电控制[M］．北京航空航天大学出版社,2003；
［3] 芮延年．机电一体化系统设计[M］．北京机械工业出版社,2004；
［4］ 王中杰,余章雄，柴天佑．智能控制综述［J]．基础自动化,2006；
［5］ 章浩，张西良,周士冲．机电一体化技术的发展与应用［J］．农机化研究， 2006；
[6] 梁俊彦，李玉翔．机电一体化技术的发展及应用［J]．科技资讯,2007
修改意见：
1。封面这样设计打印（你的论文还没有一个标题呢）：
宁夏广播电视大学开放教育机械制造及自动化专业专科
综合实践(机电）论文
标题
姓
名
吴占忠
学
号 1464001402456
联系方式
电话号码
工作单位
所在分校
吴忠电大分校
12
机电一体化毕业论文
指导教师
史景江
宁夏广播电视大学制 2016 年 5 月
2。内容太大，太散
第一，“ 第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策” ，“ 二、典型的机电一体化产 品” 我国发展“ 机电一体化"面临的形势和任务“ 我国发展“ 机电一体化” 的对策” “ ” 太大了，站 在国家的高度，论文涉及到一个局部问题能够展开论证,就算不错了.
第二,“ 第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策” ，“ 第二章 电动机的发展及工 作原理” ，两者议题相差太远，相互较为独立，也就是过于散乱.
你首先要选一个合适的题，建议围绕一个主题，“ 论某某车间电机的维护与管理” ，不要题目 太大，高度也不要太高,最好能够结合到生产工作实际，内容上把技术细节与工作经验感受结合到一 起。
13
篇七：机电一体化的大专论文
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【机电一体化技术论文】机电一体化的大专 论文
目录 一、论文提纲.........................................1 二、内容摘要及关键词..................................2 三、正文............................................3-9 四、参考文献..........................................10 论文提纲 1、机电产品的优越性 2、机电一体化技术的应用 3、机电一体化技术的发展趋势 4、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台 5、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善 内容摘要、关键词 摘要：随着科技日益直向整体化、交叉化和数字化以及微电子技 术信息技术的飞速发展，机电一体化技术应用越来越广泛，机电一体 化逐渐成为国民经济增长的重要推助力。现如今，我国的机电一体化 已取得初步成效，其应用领域不断拓展，有效解决了人工劳动强度大、 工作效率低、不可控质量影响因素多等问题。本文将对机电一体化技 术的应用进行简要概述，并展望其未来发展趋势。
关键词：机电一体化技术;应用;发展趋势
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探究机电一体化的发展及应用 一、机电产品的优越性 与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性：
（一）使用安全性和可靠性提高 一般机电一体化产品都具有自动监视、提醒、报警等自动保护功 能，可以减少和避免人身和设备事故，设备的使用安全性能明显提高。
（二）生产能力和工作质量提高 一体化的机电产品具有自动控制和自动处理信息的功能，其灵敏 度、精确度等都有很大提高，可以确保机械按照设计要求完动工作， 减少人为者主观因素的影响。
（三）人机交流和复合功能进一步得到提升 一体化机电普遍采用电子屏数字显示和程控技术，减少了许多外 延性的操作，更加方便、简单，人机互动更容易。自动补偿、自动校 验、自动调节保护等便多的智能化功能，能在不同工作场合领域适应 更多的工作要求。
二、机电一体化技术的应用 （一）数控机床 数控机床又称数字控制机床，是配置程序控制系统的一种自动化 机床。经大量试验数据表明，机电一体化技术是数控机床发展的可靠 支撑，不仅提了升数控机床的加工精度、加工质量以及加工效率，同 时还有助于加工性能多样化，以满足多元化的工业生产要求。数控机 床的实际生产制造过程中，机电一体化技术为总线系统和 CPU 之间的
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多重连接提供便利，这对提高管理效率，丰富数控机床种类极为重要。
首先，可以削弱多台数控机床的排斥效应，为机床使用周期的延长、 生产效率的提高奠定了良好基础;其次，用户可以按照实际生产需求， 对操作管理进行自定义设计，大幅度提高了数控机床的智能化水平。
（二）分布式控制系统 机电一体化技术应用于分布式控制系统，可以针对性解决集中控 制系统的不足。首先，便于分布式控制系统进行控制流程简化，提高 操作稳定性，进而实现对多台主机的有效管控。其次，可以强化系统 运行的安全管理。具体来讲，分布式系统与机电一体化技术的结合， 有助于控制级别多样化，以便针对不同生产情况，主机可以进行不同 的操作管理。同时，还可以化繁为简，优化在线生产以及生产计划等 功能，大幅度减少因控制系统故障导致的一系列后续问题。
（三）全自动照相机 全自动照相机是机电一体化技术应用的另一代表性产品。该类型 照相机可以利用微电子技术，根据光线条件、拍摄距离等，自动对光 圈、曝光速度以及焦距进行最优化选择。全自动照相机主要分为机械 与电子两大组成部分，它们互相协作，是一个不可分割的整体。全自 动照相机不仅包含精密机械以及复杂电路，同时还涉及光电检测、液 晶显示等多种先进技术。
（四）工业机器人 在工业生产过程中，危险生产环节以及作业环境恶劣等情况在所 难免，这导致人工操作存在诸多安全隐患。基于此，人们结合机电一
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体化技术，利用机器人代替人工进行高危操作，以降低工人劳动强度 以及作业危险性，有效避免安全事故频发问题。纵观工业机器人发展 史，有 3 个重要转折点：第一代机器人只能机械性重复简单工作，其 自动化水平以及对于外界环境变化的敏感度偏低;第二代机器人可以 部分感知外界工况，并可对部分信息进行判断与分析;第三代机器人 的智能化水平较高，基本可以模拟人脑思维模式。这也是当下机电一 体化技术的研发核心课题。
三、机电一体化技术的发展趋势
（一）人工智能 人工智能技术的迅猛发展，为机电一体化技术的智能化建设提供 了可靠技术支撑。人工智能，就是指机械设备拥有人脑思维能力，可 以自主思考问题，并及时对传感器收集信息进行有效分析与处理。与 前两代机器人相比，第三代机器人的人工智能水平得到大跨步发展。
与此同时，学习能力也是人工智能技术的重中之重，可以有效提升机 电设备控制管理系统的精确性、高效性。
（二）网络化 当今社会是信息化时代，网络化是机电一体化技术发展的重要发 展趋势。网络信息通讯技术的合理应用，可以强化机电一体化的远程 管控质量，工作人员不需要对生产车间进行实时监控，就可以在任何 时间、地点反馈生产信息，对生产规划进行动态管理，并根据实际情 况，及时采取应对措施。
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（三）模块化 实现模块化是机电一体化发展的迫切需求。然而，由于市场上的 机电一体化产品五花八门，且不同配件往往产于不同的制造厂商，导 致同一类型的机械设备多少会存在一定差异。同时，模块化对产品标 准提出了更严格的要求，真正实现产品模块化，并不容易。因此，相 关人员应加大研发力度，充分调动一切可利用资源，不断拓展资金渠 道，为部件接口统一化奠定坚实基础。
四、缺乏全、系统的并且实地性的专业信息平台 为应对技术壁垒和反倾销，应由政府和行业协会、出口企业建立 全面系统的专业信息平台。我国缺和一个综合性的信息平台，使政府 的调控和监督作用难以有效发挥，行业协会的作用也很难到位，企业 对国际标准或进口国标准等信息滞后，技术发展遇到壁垒。
五、应有的技术法规体系、市场管理体系不完善 我国有许多产品没有建立统一的技术标准，存在有标准不统一或 低于标准的现象。这对于向其它国家作为主机出口发展方向的企业是 一个无缺失。执法的不严不及明也使企业没有严格的质量标准意识， 使我国机电产品在国际市场存在很大的质量疑问。
要使我国的机电产品在国际上有一足之地，要完善技术标准和相 关法规的建设。
六、结束语 综上所述，机电一体化包含计算机技术、机械加工技术、电子信 息技术等多方面内容，对社会生产力以及工业产业的发展具有直接性
篇八：机电一体化的大专论文
信息工程职业学院大专毕业设计开题报告 2011 级 机电工程系 系 机电一体化技术 专业
学生
指导 教师
潇琛 延菲
学号
所属 系别
机电工程系
设计 题目 所属 教研室
运料小车控制系统的设计
机电工程 研究 系电气组 方向
课题论证：
本文阐述如何利用将 PLC 应用到运料小车电气控制系统,施行运料小车的自动
化。
论文方案：
1、西门子 S7-200 概述 2、运料小车系统介绍 3、运料小车控制系统的总体设计
进度计划: 1、2013 年 11 月份进入国祥运输设备岗位实习 2、2014 年 3 月 3 日至 2014 年 3 月 13 日完成毕业论文 3、2014 年 3 月 13 日上交毕业论文
指导教师意见：
教研室意见：
指导教师签字:
系部意见：
教研室主任签字: 系部负责人签字:
信息工程职业学院 大专毕业生论文评定表
学生
潇琛
学号
系部
机电工程系
专业
机电一体化技术
题目
运料小车控制系统的设计
指导教师
延菲
完成日期 2014．3．13 成绩
将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，
降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大
的经济和社会价值。
容
提
要
指 导 教 师 评 语 系 部 评 审 意 见
信息工程职业学院 毕业生毕业设计（论文）
学生：
潇琛 学生学号：
专 业：
机电一体化专业 系 别：
机电工程系 指导教师：
延菲 指导系部：
机电工程系电气组
2014 年 3 月 13 日
PLC 在运料小车控制系统中的应用
机电工程系 机电一体化技术 1 班 潇琛 3112660104
摘要：
早期运料小车电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设 计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用， PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、 维修和改造等优点。随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐 渐形成了机械化、自动化。将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动 化控制，降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济 和社会价值。
Abstract:Early delivery car electric control system for complex system composed of
relay - contactor, this system exists defects long design cycle, large volume, the cost is higher, almost data processing and communication functions, there must be someone who's in charge of the operation, the applications of PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operating cost of systems, PLC haul car electric control system has simple wiring, control the speed, reliability and good maintainability, easy to install, repair and modification, etc. With the development of the economy, increasing the material car to all fields, from manual to automatic, gradually formed the mechanization and automation. Applying PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operation cost of the system. And the application of PLC in the material car control system, has great economic and social value.
关键词：
PLC、运料小车、控制系统、S7-200
Keywords：PLC、The material car、Control system、S7-200
目录
一 西门子 S7-200 的概述 ........................................... 1 1.1 西门子 S7-200 简介 ........................................ 1 1.2 西门子 S7-200 应用领域 ..................................... 1 1.3 西门子 S7-200 优点 ......................................... 1 1.4 西门子 S7-200 组成 ......................................... 1 1.5 西门子 S7-200 工作方式 ..................................... 2 1. 6 程序设计步骤…………………………………………………………….2 1.7 程序设计容…………………………………………………………...3
二 运料小车系统介绍 .............................................. 4 2.1 运料小车的控制系统主回路 .................................. 4 2.2 运料小车运行的控制要求……………………………………………….4 2.3 方案选择……………………………………………………………………5
篇九：机电一体化的大专论文
.
石家庄信息工程职业学院大专毕业设计开题报告 2011 级 机电工程系 系 机电一体化技术 专业
学生 姓名 指导 教师
范潇琛 张延菲
学号
所属 系别
31112660104 机电工程系
设计 题目 所属 教研室
运料小车控制系统的设计
机电工程 研究 系电气组 方向
课题论证：
本文阐述如何利用将 PLC 应用到运料小车电气控制系统,施行运料小车的自动
化。
论文方案：
1、西门子 S7-200 概述
2、运料小车系统介绍
3、运料小车控制系统的总体设计
进度计划: 1、2013 年 11 月份进入石家庄国祥运输设备有限公司岗位实习
2、2014 年 3 月 3 日至 2014 年 3 月 13 日完成毕业论文
3、2014 年 3 月 13 日上交毕业论文
指导教师意见：
教研室意见：
指导教师签字:
教研室主任签字:
.
系部意见：
.
系部负责人签字:
.
.
石家庄信息工程职业学院 大专毕业生论文评定表
学生姓名
范潇琛
学号
31112660104
系部
机电工程系
专业
机电一体化技术
题目
运料小车控制系统的设计
指导教师 张延菲
完成日 2014．3．13 成绩
期
将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制， 内
降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大
容 的经济和社会价值。
提
要
指 导 教 师 评 语 系 部 评 审 意 见
.
.
石家庄信息工程职业学院 毕业生毕业设计（论文）
学生姓名：
范潇琛 学生学号：
31112660104 专 业：
机电一体化专业 系 别：
机电工程系 指导教师：
张延菲 指导系部：
机电工程系电气组
2014 年 3 月 13 日
.
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PLC 在运料小车控制系统中的应用
机电工程系 机电一体化技术 1 班 范潇琛 3112660104
摘要：
早期运料小车电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设 计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用， PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、 维修和改造等优点。随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐 渐形成了机械化、自动化。将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动 化控制，降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济 和社会价值。
Abstract:Early delivery car electric control system for complex system composed of relay
- contactor, this system exists defects long design cycle, large volume, the cost is higher, almost data processing and communication functions, there must be someone who's in charge of the operation, the applications of PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operating cost of systems, PLC haul car electric control system has simple wiring, control the speed, reliability and good maintainability, easy to install, repair and modification, etc. With the development of the economy, increasing the material car to all fields, from manual to automatic, gradually formed the mechanization and automation. Applying PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operation cost of the system. And the application of PLC in the material car control system, has great economic and social value.
关键词：
PLC、运料小车、控制系统、S7-200
Keywords：PLC、The material car、Control system、S7-200
.
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目录
一 西门子 S7-200 的概述 ................................................................................................... 1 1.1 西门子 S7-200 简介 ............................................................................................. 1 1.2 西门子 S7-200 应用领域 ..................................................................................... 1 1.3 西门子 S7-200 优点 .............................................................................................. 1 1.4 西门子 S7-200 组成 .............................................................................................. 1 1.5 西门子 S7-200 工作方式 ..................................................................................... 2 1. 6 程序设计步骤…………………………………………………………….2 1.7 程序设计内容…………………………………………………………...3
篇十：机电一体化的大专论文
..
信息工程职业学院大专毕业设计开题报告 2011 级 机电工程系 系 机电一体化技术 专业
学生 姓名 指导 教师
潇琛 延菲
学号
所属 系别
31112660104 机电工程系
设计 题目 所属 教研室
运料小车控制系统的设计
机电工程 研究 系电气组 方向
课题论证：
本文阐述如何利用将 PLC 应用到运料小车电气控制系统,施行运料小车的自动
化。
论文方案：
1、西门子 S7-200 概述
2、运料小车系统介绍
3、运料小车控制系统的总体设计
进度计划: 1、2013 年 11 月份进入国祥运输设备有限公司岗位实习
2、2014 年 3 月 3 日至 2014 年 3 月 13 日完成毕业论文
3、2014 年 3 月 13 日上交毕业论文
指导教师意见：
教研室意见：
指导教师签字:
教研室主任签字:
Word 资料.
系部意见：
..
系部负责人签字:
Word 资料.
..
信息工程职业学院 大专毕业生论文评定表
学生姓名
潇琛
学号
31112660104
系部
机电工程系
专业
机电一体化技术
题目
运料小车控制系统的设计
指导教师
延菲
完成日 2014．3．13 成绩
期
将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，
降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大 容 的经济和社会价值。
提
要
指 导 教 师 评 语 系 部 评 审 意 见
Word 资料.
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信息工程职业学院 毕业生毕业设计（论文）
学生姓名：
潇琛 学生学号：
31112660104 专 业：
机电一体化专业 系 别：
机电工程系 指导教师：
延菲 指导系部：
机电工程系电气组
2014 年 3 月 13 日
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PLC 在运料小车控制系统中的应用
机电工程系 机电一体化技术 1 班 潇琛 3112660104
摘要：
早期运料小车电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设 计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用， PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、 维修和改造等优点。随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐 渐形成了机械化、自动化。将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动 化控制，降低系统的运行费用。并且 PLC 在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济 和社会价值。
Abstract:Early delivery car electric control system for complex system composed of relay
- contactor, this system exists defects long design cycle, large volume, the cost is higher, almost data processing and communication functions, there must be someone who's in charge of the operation, the applications of PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operating cost of systems, PLC haul car electric control system has simple wiring, control the speed, reliability and good maintainability, easy to install, repair and modification, etc. With the development of the economy, increasing the material car to all fields, from manual to automatic, gradually formed the mechanization and automation. Applying PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operation cost of the system. And the application of PLC in the material car control system, has great economic and social value.
关键词：
PLC、运料小车、控制系统、S7-200
Keywords：PLC、The material car、Control system、S7-200
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目录
一 西门子 S7-200 的概述 ................................................................................................... 1 1.1 西门子 S7-200 简介 ............................................................................................. 1 1.2 西门子 S7-200 应用领域 ..................................................................................... 1 1.3 西门子 S7-200 优点 .............................................................................................. 1 1.4 西门子 S7-200 组成 .............................................................................................. 1 1.5 西门子 S7-200 工作方式 ..................................................................................... 2 1. 6 程序设计步骤…………………………………………………………….2 1.7 程序设计容…………………………………………………………...3
二 运料小车系统介绍 .......................................................................................................... 4 2.1 运料小车的控制系统主回路 ............................................................................... 4 2.2 运料小车运行的控制要求……………………………………………….4 2.3 方案选择……………………………………………………………………5
三 运料小车控制系统的总体设计.................................................................................... 5 3.1 PLC 的选用 ............................................................................................................... 6 3.2 PLC 电气原理图 ...................................................................................................... 6 3.3 I/O 分配 ..................................................................................................................... 6 3.4 运料小车系统设计流程图.................................................................................... 7 3.5 运料小车控制系统接线图.................................................................................... 8 3.6 运料小车控制系统梯形……………………………………………………..8 3.7 运料小车程序指令表…………………………………………………….9
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四 总结...................................................................................................................................... 9 参考文献.................................................................................................................................... 10
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一、西门子 S7-200 的概述
1.1 PLC 简介：
西门子公司较早地进行了 PLC 的研发和生产，欧洲第一台 PLC 就是由西门
子公司在 1973 年研制成功的，此后相继在 1975 年推出了 SIMATIC S3 系列 PLC， 1979 年推出了 SIMATIC S5 系列 PLC，20 世纪末又推出了 SIMATIC S7 系列 PLC， SIMATIC 是西门子自动化系列产品品牌统称。S7-200 属于 S7 系列的。
SIMATIC S7-200 Micro 自成一体：特别紧凑但是具有惊人的能力－特别是 有关它的实时性能－它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬 件和软件。但是还有更多特点：SIMATIC S7-200 Micro PLC 具有统一的模块化 设计－目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得 SIMATIC S7-200 Micro PLC 在一个紧凑的性能围为自动化控制提供一个非常有 效和经济的解决方案。
1.2 应用领域：
SIMATIC S7-200 的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网 络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200 也越来越多地提供了对以前 曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。
1.3 优点：
SIMATIC S7-200 发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点强大的 性能，最优模块化和开放式通讯。结构紧凑小巧－狭小空间处任何应用的理想 选择在所有 CPU 型号中的基本和高级功能，大容量程序和数据存储器杰出的实 时响应－在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和 安全性易于使用 STEP 7-Micro/WIN 工程软件－初学者和专家的理想选择集成
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的 R-S 485 接口或者作为系统总线使用极其快速和精确的操作顺序和过程控制 通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程 1.4 组成：
1.4.1 基本单元：
S7-200系列 PLC 中可提供4种不同的基本型号的8种 CPU 供选择使用. 1.4.2 扩展单元：
S7-200系列 PLC 主要有6种扩展单元，它本身没有 CPU，只能与基本单元 相连接使用，用于扩展 I/O 点数. 1.4.3 编程器：
PLC 在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、 存储和管理等，并将用户程序送入 PLC 中，在调试过程中，进行监控和故障检 测。S7-200系列 PLC 可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。
简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程 及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能 型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机，可直接采 用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列 PLC 的专用编程软件为 STEP7-Micro/WIN。
1.4.4 程序存储卡：
为了保证程序及重要参数的安全，一般小型 PLC 设有外接 EEPROM 卡盒接 口，通过该接口可以将卡盒的容写入 PLC，也可将 PLC 的程序及重要参数传到 外接 EEPROM 卡盒作为备份。程序存储卡 EEPROM 有6ES
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7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K 和 16K 程序步。
1.4.5 写入器：
写入器的功能是实现 PLC 和 EPROM 之间的程序传送，是将 PLC 中 RAM 区 的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将 PLC 中程序存储卡中的程序通过 写入器传送到 RAM 区。
1.4.6 文本显示器：
文本显示器 TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为 控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示 用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过 程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功 能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进 行参数设置和诊断。
1.5 工作方式：
S7-200PLC 的工作方式包括 RUN,STOP 两种模式，可以通过安装在 PLC 机 身上的模式转换开关进行切换，通过机身上的状态指示灯显示。
1）STOP 模式：PLC 处于 STOP（停止）模式，用户可以新建，编辑程序， 但不可以执行程序。在 STOP 模式下用户还可以使用调试功能，如首次扫描和 多次扫描功能，这事 PLC 可临时更改为 RUN 模式。
在 STOP 模式下，PLC 处于半空闲状态，主要的特点有：用户程序执行被 中断，执行输入更新，用户中断条件被禁止。
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2）RUN 模式：在此模式下，PLC 读取输入，执行程序，写入输入，对通 信请求作出应答，更新只能模块，执行部管理工作以及对中断条件作出应答。
PLC 不支持在 RUN 模式下执行固定次数的循环扫描周期。与 STOP 模式最大的 不同就是 RUN 模式下，用户程序被执行。
1.6 程序设计步骤
1)根据 PLC 的担负任务，明确 PLC 的输入，输出信号的种类和数量，给每 个输入，输出信号分配地址，给出每个地址对应的信号条件、名称或编号，编 制出 I/O 地址分配表。
2）制定控制结构构框图，选择控制方案。确定控制程序的基本结构，绘制 出程序结构框图。然后再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。
框图画的月详细，对编程越有利。
3）编写 PLC 梯形图程序。编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控 制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。应尽量使用编程软件 STEP 7-MICRO/WIN4.0等。梯形图语言是最普遍使用的编程语言，对初学者来说， 应熟悉掌握指令系统，尽量多参考典型控制环节程序，如电动机启停、正反转 程序。另外，编程过程中要编程软件中的网络名、网络注解等及时对程序进行 注解，最好能随编编著，增强程序可读性，方便调试。
4）程序调试和修改。程序调试又称为模拟调试，是整个程序设计工作中一 项很重要的容，他可以初步检查程序的实际效果，程序的许多功能是在调试中 修改和完善的。调试时可以先设置输入信号，观察输出信号的逻辑状态及变化 关系，输出状态可通过编程软件中的程序状态观察；控制程序经过模拟调试和
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修改后，再现场调试。
5）编制程序说明书和其他文件。程序说明书是对程序的综合说明，是整个
程序设计工作的总结。编写程序说明书的目的就是便于用户和现场调试人员使 用，它是程序文件的组成部分。程序说明书一般应包括程序设计的依据、程序 的基本就够、各功能单元分析、使用的公式和原理、各种参数的来源和运算过 程、程序调试情况等容。
1.7 程序设计容：
PLC 控制系统的程序设计就是根据被控制对象（机电设备或生产过程）的 控制要求及系统功能设计的要求，为应用程序的编写提出明确的目的、依据、 要求和目标，编制出程序规格说明书，然后在程序规格说明书的基础上，使用 相应的编程语言、指令进行程序的设计。
工程中应用的 PLC 控制系统程序设计一般包括控制程序功能分析和设 计、长须的结构分析、编制程序规格说明书、程序设计等容。
二 运料小车系统介绍：
运料小车是工业送料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线、 冶金、有 色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。
小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。小车 运行图如图 1 示：
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A端
B端
图 1 小车运行图
2.1 运料小车的控制系统主回路：
运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向左行，电机反转，
小向右行。电动机正反转主回路如图 2 所示：
图 2 电动机正反转主回路
2.2 运料小车运行的控制要求 小车停在后退终端，当小车压下后限位开关 SQ1 时，按下启动按钮 SB,按
下正向行驶开关 SB2,KM1 线圈接通，电机正转，小车前进驶向 B 端。当小车压 下行程开关 SQ2 时，小车停止运动开始装料，定时 7S 后装料完成。此时 KM2 线圈接通，电机反转，小车后退返回 A 端，当小车压下行程开关 SQ1 时，小车
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停止运动开始卸料，定时 5S 后卸料完成。此时回归初始状态，如此循环进行。
当按下停止按钮 SB 时，小车停止运行。
小车停在前进终端，当小车压下前限位开关 SQ2 时，按下启动按钮 SB,按 下反向行驶开关 SB2，KM2 线圈接通，电机反转，小车后退驶向 A 端。当小车 压下行程开关 SQ1 时，小车停止运动开始卸料，定时 5S 后卸料完成。此时 KM1 线圈接通，电机正转，小车前进驶向 B 端。当压下行程开关 SQ2 时，小车停止 运动开始装料，定时 7S 后装料完成。此时回归初始状态，如此循环进行。当按 下停止按钮 SB 时，小车停止运行。
2．3 方案选择 将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降 低系统的运行费用。PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快， 精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。
第 3 章 运料小车控制系统的总体设计 3.1 PLC 的选用
根据运料小车输入输出设备的分配，在 I/O 方面只需要 6 个输入口和 3 个 输出口，同时考虑适当的余量，选用 FX2N-16MR 的 PLC 即可。如图 3 所示：
停止按钮
右行按钮
P
L
左行按钮
C
行程开关
图 3 运料小车控制系统图
三相异步电动机
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3.2 PLC 电气原理图如图 4 所示：
图4 PLC 电气原理接线图
3.3 I/O 分配
这个控制系统的输入有 1 个启动(停止)按钮开关、2 个行程开关、一个正向
启动按钮、一个反向启动按钮、热继电器等。这个控制系统需要控制的外部设
备只有控制小车运动的三相电动机一个。电机有正转和反转两个状态，分别对
应正转继电器和反转继电器，此外该硬件电路还必须接有定时器，实现装卸料
的延时功能。对应的地址分配表如表 5 所示：
表 5 PLC I/O 分配
输入信号
输出信号
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名称 代号
总启停按钮
SB
右行按钮
SB2
左行按钮
SB3
原点行程开关 SQ1
终点行程开关 SQ2
输入点编号
名称
X000
正转接触器
X001
反转接触器
X002
X004
X003
代号 KM1 KM2
输出点编号 Y000 Y001
3.4 运料小车系统设计流程图如图 6 所示：
开始 按下右行开关
小车装到右料达行电B定端机时正7转 秒
小车左行电机反转
N 到Y达 A 端
卸料 定时 5 秒 停止按钮
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N Y Y
N Y
结束
图 6 运料小车设计流程图 图 6 运料小车系统设计流程图
3.5 运料小车控制系统接线图 7
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SB
X0
SB2 X1
SB3
COM1 Y0
X2
Y1
SQ2
FX1N
SQ1
X3
X4
KM1
KM2
COM
COM
图 7 运料小车系统接线图
FR
KM2
KM1 ~220V
3.6 运料小车控制系统梯形图 根据小车运动的控制要求，画出小车控制系统的梯形图如图 8 所示：
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图 8 运料小车梯形图
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3.7 运料小车程序的指令表
LD X000 ZRST M0 M1 LD X001 ANI X003 SET M0 LD M0 LD Y000 AND M0 ORB ANI M1 MPS ANI X003 OUT Y000 MPP AND X003 OUT T0 K70 LD X002 ANI X004
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ORB SET M1 RST M0 LD M1 LD Y001 AND M1 ORB ANI M0 MPS ANI X004 OUT T1 K50 LD T1 SET M0 RST M1 END
第四章 总结
早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统 存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须 有专人负责操作。将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自 动化控制，降低系统的运行费用。PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单， 控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。
随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域，从手动到
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自动，逐渐形成了机械化、自动化。但是，传统的继电器接触器控制在工作中 已经暴露出种种弊端，因此，新的控制设计已成为社会发展的必然趋势。本设 计运用的可编程控制器实现的自动运料小车控制器，避开了以往继电器接触不 良、开关易损坏等缺点，可靠性和稳定性都有所提高。在检测小车是否到装料、 卸料点的时候，运用了行程开关使小车的停靠位置更加准确。同时，由于输入 输出很明显，不需要好多额外的外接电路，让设计更简洁。这也是采用了成熟 的可编程控制器带来的好处。即使在出现故障、紧急停止等环节中都能快捷操 作。
参考文献：
[1] 海心，西门子 PLC 开发入门与典型事例，人民邮电出版社， 2009<2> [2] 美俊，西门子 PLC 编程及应用，机械工业出版社，2013<9> [3] 黄炜，电气 CAD 实用教程，人民邮电出版社，2012<8> [4] 晓林，电气控制与 PLC 应用技术，北京理工大学出版社，2012<5> [5] 爱军，维修电工技能实训，北京理工大学出版社，2012<6>
致谢
在课程设计论文即将完成之际，我们想向曾经给予我帮助和支持的人表示 衷心的感谢！感谢我们的指导老师，本课程设计论文是在老师的关怀和指导下 完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深 地感染和激励着我们，在此谨向杜老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我们还 要感谢在一起愉快的度过课程设计论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和 支持，我们才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
最后，再次对关心、帮助我们的老师和同学表示衷心地感谢。
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