光机电一体化的组成与发展前景
来源：未知 作者：admin 发布时间：2019-09-17 17:04
机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
一、光机电一体化包含的内容：
1.机械技术
机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
2.电脑技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3.系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
4.自动技术
其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
6.伺服技术
包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
二、光机电一体化前景：
随和经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，这些产品除了要用到机械驱壳，还需要用电路来控制，电的部分已经不再是简单的开关电路，而是用大规模的集成电路，单片机、传感器、可编程控制器等智能元件被用来和设备的机械部分想结合。单纯的机械活着单纯的电子已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化这个学科。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，到目前这个学科已经逐渐成熟了。机电一体化系统主要由五个部分组成：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源。机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点；检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制；电子控制单元又称ECU（Electrical Control Unit ），是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行；执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式；动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。机械作为减轻人类劳动强度的一种工具，自从出现以来就一直不断地发展进步。模块化、网络化、智能化、自动化、系统化和绿色化已经成为机械发展的方向。在未来的几个世纪，并没有什么东西能取代机械的位置。也就是说，这个行业还有很长的路要走，它在人们消费的比重将不断提高。而这个行业的竞争也会变得越来越激烈，只有不断创新，只有把机电一体化产品的软硬部分完美地结合起来才能做成优异的机电一体化产品。
三、KH-GJD01光机电一体化控制实训装置的构成：
光机电一体化控制实训装置由由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或竞赛要求组装具有生产功能的机电一体化设备。模块采用标准结构和抽屉式模块放置架，互换性强；按具有生产性功能和整合学习功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。设备需完全符合电工电子全国职业技能大赛所要求，同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个用户学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
技术参数：
1. 交流电源：三相五线 AC 380V±10% 50 Hz；
2. 温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3. 外形尺寸：长×宽×高=1200×800×1500 mm；
4. 整机功耗：≤1.5 kW；
5. 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
设备结构：
实训装置台架为铝合金导轨式，实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与安全插座连接，使用带安全插头的导线进行电路连接；各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子牌连接电路相结合，既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。
铝合金导轨式实训台：可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构。实训模块及PLC主机等可以放置在拉出式的支架上。
触摸屏：MCGS7062,模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铁质喷塑板。
PLC模块及变频器模块：PLC 40点以上IO西门子CPU226；变频器：MM420 0.37KW；模块材料要求：高强度塑料外壳、重量轻，面板是铝塑板，图案、文字符号采用进口油墨丝印。
电源模块：三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，熔断器3只，单相电源插座2个，安全插座5个；
按钮模块：24 V/6 A、12 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关2只，蜂鸣器1只，复位按钮黄、绿、红各1只，自锁按钮黄、绿、红各1只，24V指示灯黄、绿、红各2只；
一体化接线排：接线排壳体上两侧相对设置有一初级接线区（接线端子）和一次级接线区（安全插座）；接线端子与对应的安全插座通过导电弹性件连接；接线排壳体边缘卷折，设有固定用的螺孔，可以固定在实训桌上。
螺旋上料机构：工件库1件，物料推出机构1件，接近开关1只，减速电机1只，主要完成将工件库中的工件依次推出。
气动机械手装置：四自由度气动机械手，气缸及附属传感器选用SMC；气动手臂两侧装有2个限位挡板，挡板上装有电感传感器、缓冲阀，进行对手臂的旋转限位。整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。气缸及附属传感器选用SMC。
物料分拣装置：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带端点处设计有落料口，通过光电传感器检测物料；传送带上装有三个出料槽，对应位置有电感传感器、光纤传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计三个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。气缸及附属传感器选用SMC。
实训项目：
1．气动系统的安装与调试
（1）气动方向控制回路的安装
（2）气动速度控制回路的安装
（3）气动顺序控制回路的安装
（4）气动机械手的安装
（5）气动系统气路的连接
（6）磁性开关的位置调整
（7）气动系统调试
（8）摆动控制回路的安装
2．变频器的安装与调试
（1）变频器与交流电机主电路的连接
（2）变频器面板的参数设置与操作
（3）变频器面板控制交流电机调速
（4）通过变频器外部端子控制电机启停
3．机电设备的安装与调试
（1）传动装置同轴度的调整
（2）皮带输送机的安装与调整
（3）搬运机械手设备安装与调试
（4）物件分拣设备的安装与调试
（5）送料设备的安装与调试
（6）自动生产线设备安装与调试
4．电气控制电路的安装与PLC编程
（1）电动机正反转控制电路的连接与程序编写
（2）电动机调速控制电路的连接与程序编写
（3）皮带输送检测程序编写
（4）气动顺序动作控制程序编写
（5）气动机械手控制程序编写
（6）机电一体化设备控制程序编写
（7）自动生产线控制程序编写
5．自动控制系统的安装与调试
（1）多种传感器的安装与调试
（2）皮带输送检测的自动控制
（3）机械手的自动控制
（4）机电一体化的自动控制
（5）PLC控制系统的安装与调试
（6）自动生产线的安装与调试
6．触摸屏基本控制及设置
（1）触摸屏的接线和基本参数设置；
（2）基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习；
（3）PLC、触摸屏与变频器通信控制。
7．可用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力
（1）机械构件的装配与调整能力
（2）机电设备的安装与调试能力
（3）电路安装能力
（4）气动系统的安装与调试能力
（5）机电一体化设备的控制程序的编写能力
（6）自动控制系统的安装与调试能力
