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试述探析电工新技术在机电一体化中运用学士

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【摘 要】近年来电工新技术的技术产品在机电一体化中不断应用,机电一体化新技术越来越感受到各方面的关注,各个国家先进的机电一体化产品层出不穷。本文主要介绍几项具有代表性的电工新技术(如可编程控制

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器、运动控制器、变频器调速技术等)在机电一体化技术中改善、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强竞争力等方面的应用,以期使得电工新技术为更多人认识和关注。
【关键词】电工新技术;变频;控制器
我国的电工技术随着我国经济的发展取得了较大的发展成就。近年来电工新技术的技术产品在机电一体化中不断应用,机电一体化新技术越来越感受到各方面的关注,各个国家先进的机电一体化产品层出不穷。随着计算机技术、电子电力新技术和传感器技术的发展,电工新技术在机电一体化应用中也被提出了一定要求,特别是在国内外厂家推出的自动控制新技术。本文主要介绍几项具有代表性的电工新技术(如可编程控制器、运动控制器、变频器调速技术等)在机电一体化技术中改善、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强竞争力等方面的应用,以期使得电工新技术为更多人认识和关注。

一、电工新技术发展简介

电工新技术通常是指尚未实现规模化应用的技术,其内涵在与时俱进地发展与变化,是电气工程中最为活跃和最具生命力的发展方向,在创新中起着带头作用。电工新技术的发展基础是知识众多领域出现的新理论、新原理、新材料、新技术、新工艺,多学科的交叉、结合、渗透与综合的路径。二十世纪下半叶,带动电工新技术发展的新理论与新原理包括:等离子体物理、气体放电物理、电磁流体力学、生物电磁学。发展起一系列新技术包括:受控核聚变电工、放电应用、磁流体发电与应用、新型电磁诊断与医疗设备等。二十世纪下半叶,电气工程用新材料(超导材料、永磁材料和半导体材料)的出现,形成归哦产业与应用有着重大意义。它们带动了一系列新技术发展,包括:强磁场技术与应用、超导电力应用、电力电子电源与控制、太阳能光伏发电等。二十一世纪,应充分重视生物工程技术、纳米技术与网络技术的带动作用。国家经济与社会发展的实际需求是推动电工新技术发展的主要动力,主要需求来自:能源与电力交通运输、工业与民用、科学实验等。新技术发展要与这些需求紧密结合,才能有效地快速前进,形成产业,产出显著效益。

二、电工新技术在机电一体化中的主要应用

(1)自动控制系统(运动控制新技术)的应用。自动控制系统是一个带有反馈装置的动态系统,是实现自动化的主要手段。它能自动连续地测量被控制量,并根据测量求出偏差的大小,并能进行控制正负极限以最大限度的减小存在的偏差。在机电一体化自动控制中为了更好地体现稳定性、快速性和准确性三个方面,早期主要引用的是常用控制器(如积分(1)控制器、比例(P)控制器、比例微分(PD)控制器、开与闭环控制器)。随着工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展,现在对机电一体化产品定位精度和动态响应的要求越来越高。在传统的开环与闭环控制是伺服系统只接受速度指令,完成速度唤的控制,而由上位控制器来完成位置环的控制。这样上位控制器的难度大大增加了,伺服系统的推广也受到了一定限制。全闭环数字式伺服系统技术调试、使用十分简单,而且能更体现自动控制的基本要求(稳定性、速度性、准确性),充分发挥PID的控制能力,自动完成整个系统增益调节和实时调节,实现了更高精度要求。另一方面,无需增加上位控制器的负担,全闭环控制均由伺服驱动器来完成。因此,机电一体化产品在其自动化设备的改造和研制中越来越倾向选这种伺服系统。
(2)可编程控制器与触摸屏技术可编程控制器(简称PC或plc)的应用。20世纪60年代末一种新型工业控制装置:可编程序控制器应运而生。它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术、通信技术融为一体。它广泛应用于各类生产机械和生产过程的自动控制中。早期的可编程序控制器今具有逻辑控制、定时、记数等功能称为可编程序逻辑控制器。随着电子技术和大规模集成电路的广泛应用,PLC的功能日趋完善,性能不断提高。PLC已经发展为集计算机技术,自动控制技术、通信技术、过程控制技术于一身的电子装置。目前PLC正朝智能化、网络化方向发展。PLC作为一种新型的工业控制装置。用计算机编程软件代替继电控制的硬件接线,既发挥计算机优点,又考虑电器操作人员习惯,始终保持大众化特点。plc具有:可靠性高、编程方便、对环境要求低、与其他装置连接方便等优点。PLC控制系统与继电顺序控制系统的比较:PLC控制系统大部分为软件控制,系统结构紧凑、体积小;PLC控制器内部全部为“软接点”,动作快,系统的控制功能改变一般需要修改程序;PLC控制系统的设计、施工、调试周期短PLC控制系统具有较强的自检、监控功能,可靠性高,适用范围广。尤其是随着近代计算机技术和微机原理技术的发展,在机电一体化的自动控制中得到广泛应用。特别是可编程计算机控制器PCC与传统的PLC相比较能更好的实现分时多任务操作系统和多样化的应用软件设计,不仅满足了实时控制的要求还可以按照用户的实际要求任意修改。特别是近年来,触摸屏的广泛使用,与PLC来共同实现了多多任务操作系统的控制要求。
(3)运动控制卡的应用。运动控制卡是一种基于PC机及工业PC机、 用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能。它变频器的工作原理主要是:把工频电源变换成各种频率的交流电源,来实现电机的变速运行的设备。以达到无极变速,从而缩短电机方向和转速的时间,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电逆变成交流电。它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,用于控制步进(直线)电机或伺服电机。所以变频器因调速性能好、效率高、性能稳定、可靠性高等这些优点,使其在数控伺服、机械、同步传动等多种场合都得到了广泛的应用,因此,变速器调速技术已逐渐成为电气传动自动化的一项核心技术。
电工新技术的发展对国民经济的发展和科学技术的进步都有着重大的意义。人类各种技术也是持续协调发展的, 电工新技术的发展在未来机电一体化中能得到更广泛的应用,对传统工业引起革命性的变化。
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