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机电一体化中的电机控制与保护 摘要 依据机电一体化技术的发展前景，提出一种新型电动执行机构的设计方案， 详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种 关键问题的解决方法。该执行机构将阀门、伺服电机、控制器合为一体，采用 8031单片机、变频技术实现了阀门的动作速度和位谿控制，解决了阀门的精确 定 位、阀门柔性开关、极限位谿判断、电机保护及模拟信号隔离等技术问题。现场 运行情况表明，该电动执行机构具有动作快、保护完善以及便于和计算机通讯等 优点，充分利用了机电一体化技术带来的方便快捷。 关键t司：电动机阀门继电器保护机电一体化技术总结 TOC \o 1-5 \h \z 内容摘要 1 引言 3 \o Current Document 第1章机电一体化技术发展历程及其趋向 4 \o Current Document 1.1机电一体化技术发展历程 4 \o Current Document . 2机电一体化发展趋向 4 \o Current Document 第2章 机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理 -7 \o Current Document 系统工作原理 8 \o Current Document 第3章 机电一体化中阀位及速度控制原理 11 \o Current Document 第4章关键技术问题的解决 13 \o Current Document 第5章机电一体化中继电器保护的现状与发展 14 \o Current Document 继电保护发展现状 14 \o Current Document 继电保护的未来发展 16 计算机化 16 网络化 17 保护、控制、测量、数据通信一体化 18 智能化 19 \o Current Document 结束语 20 参考文献 21 引言 在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系 统 中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落 后、机 械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构 的全程运 行速度取决于其 电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一 速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及 必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用 传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。 随着 计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满 足 工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术， 将 阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步 电动机直接驱动阀门的开与父。通 过 内谿变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及 电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和 可控硅 换向开关模件、机械传动装路和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护 较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳 定，性能可 靠。自电子技术一问世，电子技术和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重? 第1章 机电一体化技术发展历程及其趋向 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。 1.1机电一体化技术发展历程 ,数控机床的问世，写下了 “机电一体化”历史的第一页； .微电子技术为机电一体化”带来勃勃生气； .可编程序控制器、”电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础； .激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶? 1.2机电一体化发展趋向 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，设谿智能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