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【摘要】 随着科学技术的不断发展,高等教育的教学手段和教学方法也发生着根本的变化,特别是机电一体类课程具有很强的实践性,要学好它们必须加强动手能力的培养,才能适应时代对实践能力和创新能力的要求。研制和开发用于教学实验实习的机电一体化装置,有着很大的必要性和重要性,具有一定的科研意义。论文首先介绍了教育的发展要求,分析了机电一体化的构成和研制机电一体化实验教学装置的现实意义,并对实验装置的硬件构成、控制系统提出了构想。其次,论文介绍了几种工业控制系统并对它们进行了比较,构建了基于PLC控制系统的实验实习装置体系。论文在系统分析机械传动、气压传动、变频调速技术、传感器、可编程控制器性能特点的基础上,完成了系统的硬件设计与组成模块。随后,论文介绍了机电综合实验台,包括机械结构、控制系统、气动系统、电路设计、PLC端子分配及整个装置控制功能的详细设计,并对该实验装置进行了实验开发。最后,论文对本课题进行了总结,并提出了进一步研究的展望。
【关键词】 机电一体化； PLC； 气压传动； 机电综合实验台；
中文摘要 4-5
英文摘要 5
第一章 绪论 8-20
1.1 课题背景 8
1.2 机电一体化概述 8-14
1.2.1 机电一体化的产生和发展 8-10
1.2.2 机电一体化系统的构成和分类 10-13
1.2.3 机电一体化的意义 13
1.2.4 机电一体化产品的开发步骤 13-14
1.3 课题的研究意义 14-16
1.3.1 我国各类学校机电一体化实验装置的现状 14-15
1.3.2 课题的研究基础 15
1.3.3 课题的现实意义 15-16
1.4 机电综合实验台的构想 16-18
1.4.1 硬件系统的组成 16-17
1.4.2 控制方案简述 17-18
1.5 论文的主要内容和任务 18-20
第二章 控制系统的选择 20-29
2.1 工业控制系统的发展 20
2.2 PLC 与其他控制系统的比较 20-22
2.2.1 PLC 与继电器控制系统的比较 20-21
2.2.2 PLC 与单片机控制系统的比较 21
2.2.3 PLC 与计算机控制系统的比较 21
2.2.4 PLC 与集散控制系统的比较 21-22
2.3 可编程控制器 22-26
2.3.1 PLC概述 22-23
2.3.2 PLC的基本组成与各部分的作用 23-24
2.3.3 PLC 的主要特点 24
2.3.4 PLC的应用设计步骤 24-26
2.4 PLC 机型的选择 26-29
2.4.1 PLC 机型简介 26-27
2.4.2 PLC机型的选择原则 27-29
第三章 硬件系统的支撑技术 29-45
3.1 机械传动 29-31
3.1.1 电动机 29
3.1.2 减速器 29-30
3.1.3 带传动 30-31
3.2 气压传动 31-36
3.2.1 气压传动发展状况及优缺点 31-33
3.2.2 气缸的运动分析 33-35
3.2.3 气压传动系统分析 35-36
3.3 变频调速技术 36-41
3.3.1 交流调速的发展概况 36-37
3.3.2 变频器的基本结构 37-38
3.3.3 变频调速的基本原理 38-40
3.3.4 变频调速的优点 40
3.3.5 Panasonic MID083A1X 变频器性能介绍 40-41
3.4 传感器 41-45
3.4.1 传感器概述 41-42
3.4.2 传感器的种类和构成 42-44
3.4.3 传感器的技术动向 44-45
第四章 机电综合实验台的实现 45-56
4.1 实验台结构及控制原理 45-46
4.2 主要机械装置及部分零件的设计 46-49
4.3 气压传动的组成 49
4.4 电路总图及部分电路图 49-51
4.5 PLC输入/输出端子分配 51-52
4.6 系统功能分析及流程图 52
4.7 本实验台系统的主要特点 52-56
第五章 机电综合实验台的应用 56-63
5.1 熟悉Siemens 57 -200 及其软件STEP 7-Micro/WIN32 56-58
5.2 PLC 通过变频器控制交流电动机正反转及各种转速 58-59
5.3 机械手的顺序控制 59-60
5.4 数码管计数 60-61
5.5 整个实验装置的系统运行 61-63
第六章 课题结论和项目展望 63-64
致谢 64-65
参考文献 65-67
攻读硕士学位期间发表的论文 67-68
附录 整个系统运行程序 68-70
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