【机电一体化毕业论文】机电设备的维修与保养24678.doc

北岳职业技术学院 成人高等教育毕业设计 题目: 机电设备的维修与保养 学院:北岳职业技术学院 年级专业:2008年矿山机电 层 次:专科 学 号: 姓 名:曹海琴 指导教师:赵玉杰 起止时间: 2011 年 10月 15日～ 11月04日 内 容 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置控制，解决了阀门的精确定位、阀门柔性开关、极限位置判断、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目 录 内 容 摘 要 2 插 图 索 引 4 引 言 5 第1章 机电一体化技术发展历程及其趋向 6 1．1 机电一体化技术发展历程 6 1．2 机电一体化发展趋向 6 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 11 2.1 系统工作原理 11 第3章 机电一体化中阀位及速度控制原理 15 第4章 关键技术问题的解决 17 第5章 机电一体化中继电器保护的现状与发展 19 5.1 继电保护发展现状 19 5.2　继电保护的未来发展 21 5.2.1　计算机化 22 5.2.2　网络化 23 5.2.3　保护、控制、测量、数据通信一体化 25 5.2.4　智能化 26 结束语 26 参考文献 26 插 图 索 引 图2-1 电动执行机构控制系统框图……………………………………11 图2-2 IPM输出电流、电压检测 ……………………………………14 图2-3 程序出格自恢复电路 ……………………………………15 图3-2 阀位及速度控制原理框图 ……………………………………15 图3-3 执行机构的典型运行速度图 …………………………………16 图4-1 线性隔离放大器 ………………………………………………19 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 电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。 控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。 霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器，产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM，实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。 控制系统各功能元件的选型与设计1)单片机　选用INTEL公司生产的8031单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号；处理IPM发出的故障信号和报警信号；处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号；提供显示电动执行机构的工作状态信号；执行控制系统来的控制信号，向控制系统反馈信号； 2)三相PWM波发生器　PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂，有温漂现象，精度低，限制了系统的性能；数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点，并存入内存，然后通过查表及必要的计算产生PWM波，这种方法占用的内存较大，不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号，保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能，文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路，具有独立的标准微处理器接口，芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。 3)智能逆变模块IPM　为了满足执行机构体积小，可靠性高的要求，电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5．5kW的三相异步电机，其额定电压为380V，功率因数为0．75。经计算可知，选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体，并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出，是一种高性能的功率开关器件。 4)位置检测电路　位置检测电路是执行机构的重要组成部分，它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构