机电一体化专业毕业论文

1、 机电一体化小谈专业：机电一体化项目名称：机电一体化小谈摘要机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。本文简要介绍了机电一体化技术的基本情况和发展背景，总结了国外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。关键词：机电一体化技术现状与发展趋势目录第 1 条：什么是机电一体化 *31.1 “机电一体化”？它的来源是什么？ *41.2 集成技术的基本概念 *41.3 集成技术五要素四原则：*4第二部分：机电一体化发展历程与趋势*62.1 “一体化”的发展历程*62.2 “一体化”发展趋势*62.3 机电一体化产品*72.4 “机电一体化”发展形势与任务 *7第三篇：机电一体化技术及其应用*

2、12第 4 部分：机电一体化中的接口技术 *17第五章：机电一体化系统抗干扰探讨*20结论*21参考文献*21第一次1.1 “机电一体化”？它从何而来？“机电一体化”在国外称为机电一体化。它是日本人在 1970 年代初提出的。它是英文Mechanics前半部分和Electron-ics后半部分结合形成的一个新词，意思是它是机械技术和电子技术的有机结合。这个名字已经被包括我国在内的世界各国所认可，我们的工程技术人员习惯将其翻译为机电一体化技术。机电一体化技术又称机电一体化技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。1.2 电集成技术的基本概念机电一体化技术是在以微机为代表的微电子技术和信

3、息技术快速发展，迅速渗透到机械工业领域，机电一体化技术深度融合的基础上，机械技术、微电子技术和信息技术的综合应用。 、自动控制技术、传感器测试技术、电力电子技术、接口技术和软件编程技术等群技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，由智能、动力、结构、运动组成。以元素为基础，研究各部件之间的信息处理、界面耦合、运动传递、物质运动、能量转换等，使整个系统有机结合、有机结合，系统程序中信息流有序、微电子电路。在控制下，形成物质和能量的规律运动，实现高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗方面各种技术功能相结合的最佳功能价值系统工程技术。1.3 集成技术五要素四原则：一、五项主要内容：

4、一个机电一体化系统一般由结构部件、动力部件、运动部件、感知部件和智能部件五个部分组成。 （请参考机电之家机电一体化频道）机械体（结构元件）它是系统所有功能元件的机械支撑结构，一般包括机身、框架、支撑、连接等。动力驱动部分（动力元件）根据系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。检测传感部分（传感元件）检测系统自身和系统运行所需的外部环境的各种参数和状态，并将其转化为可识别的信号，传送给信息处理单元，经过分析处理后生成相应的控制信息。控制和信息处理部分（功能组件）未来测试传感部分的信息和直接从外部输入的指令将被集中、存储、分析和处理，并根据信息处理结果和规定的程序和节奏发出相应的指令。

5、控制整个系统的有目的的操作。执行器（运动元件）根据控制和信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能2、机电一体化四大原理：构成机电一体化系统的五个部件必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制和能量转换四大原理。接口耦合：在需要交换和传输信息的两个环节之间，由于信息方式不同（数字和模拟、串行码和并行码、连续脉冲和串行脉冲等）不能直接传输和交换，必须通过界面耦合。 .而信号强度相差很大的两条链路也必须通过接口耦合才能匹配。为了使变换放大后的信号在两条链路之间可靠、快速、准确地交换传输，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规则。因此，当接口耦合时，必须具有逻辑控制功能来保证信息。按照规定的方式进行信息交

6、换和传递。能量转换：在需要传输和交换的两条链路之间，由于方式不同，不能直接进行能量转换和交换。必须进行能量转换。能量转换包括执行器、驱动器及其不同类型的能量。最优转换方法与原理。信息控制：在系统中，所谓智能部件的系统控制单元，在软硬件的保障下，完成信息的采集、传输、存储、分析、计算、判断、决策，以达到信息化的目的。控制。高度智能化的信息控制系统还包括知识获取、推理机制和自学习功能等知识驱动功能。运动转移：运动传输使机电一体化系统的各个组件之间的不同类型运动的转换和传输得到优化，以达到运动控制的目的。3、所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法，代替人类完成各种测试、分析、判断和控制工作，

7、以实现预期的目标和功能。一个自动化系统通常由多个环节要素组成，完成信息获取、信息传递、信息转换、信息处理和信息执行等功能，最终达到自动化运行的目的。第二条集成技术的发展历程与趋势自电子技术出现以来，电子技术与机械技术的结合就开始了，只有半导体集成电路的出现，尤其是以微处理器为代表的大规模集成电路的出现，以及“机电一体化”技术的出现。明显的进步引起了广泛关注。2.1 开发过程1、数控机床的问世书写了“机电一体化”历史的第一页；2、微电子技术为“机电一体化”带来活力；3、可编程逻辑控制器、“电力电子”等的发展，为“机电一体化”提供了坚实的基础；4、激光技术、模糊技术、信息技术等新技术，使“机电一体

8、化”迈上新台阶。2.2”1. 光机电一体化。总则机电一体化系统由传感系统、能量系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。因此，引入光学技术来实现光学技术的先天优势，可以有效改进机电一体化系统的传感系统、能量（动力）系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。2. 分配系统化灵活性。未来的机电一体化产品、控制和执行系统具有足够的“冗余性”和强大的“灵活性”，能够更好地应对突发事件，被设计成“自律的配电系统”。在自律分配系统中，各个子系统相互独立工作，子系统为整个系统服务，并有自己的“自律”，可以根据不同的环境条件做出不同的反应。它的特点是子系统可以生成自己的信息并附加给定的信息。总则

9、前提下，具体的“动作”是可以改变的。这样，系统的适应性（灵活性）明显增加，整个系统不受某个子系统故障的影响。3.全息系统化智能化。未来，机电一体化产品的“全息”特征将越来越明显，智能化水平将越来越高。这主要是由于模糊技术和信息技术（尤其是软件和芯片技术）的发展。此外，其系统的层次结构也从简单的“自上而下”的情况转变为复杂的双向连接，冗余度更高。4.“生物软件”仿生系统化。未来的机电一体化设备高度依赖信息，在“静态”时往往结构不稳定，而在动态（工作）时则稳定。这有点像一个活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物“死”，当控制系统（大脑）工作时，生物就活着。在仿生学研究领域已经发现了一些优秀的

10、生物体，为机电一体化产品提供了新型生物体，但如何让这些新型生物体拥有活的“生命”，还有待深入研究。这个研究领域被称为“生物-软件”或“生物系统”，生物体的特点是硬件（身体）-软件（大脑）为一体，密不可分。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势，但还有很长的路要走。5. MEMS小型化。目前，亚微米级机械部件已在实验室中使用用于制造半导体器件的蚀刻技术制造。将该结果应用于实际产品时，无需区分机械部分和控制器。那时，机械和电子可以完全“融合”，车身、执行器、传感器、CPU等可以集成在一起，而且体积很小，它们形成了一个自主的部件。这种微机械是机电一体化的一个重要发展方向。2.3 机电一体化

11、产品机电一体化产品分为系统（整机）、基本元件和部件两大类。典型的机电一体化系统包括：数控机床、机器人、汽车电子产品、智能仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元件和部件有：电力电子器件和器件、可编程控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势和市场前景分析在此省略。2.4 “机电一体化”发展形势与任务机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，目的是节约能源和材料，提高工作效率，提高产品质量，使传统产业的技术进步一步到位；二是发展自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品升级换代。前者是表面

12、工作、摘要工作；后者是改进工作，深层次工作。（一）“机电一体化”工作面临的形势一、微电子技术改造传统产业的工作量大而广（一）市工业系统700多家企业中，60%以上的企业采用微电子技术改造机床、工业炉、风机、电泵，生产过程任务尚未完成所需金额的一半。（二）工业系统中仍有2000多台机床设备需要进行微电子技术改造；在已改造的近6500台机床设备中，约有15%需要进一步改造。（三）工业体系中尚有近250座工业炉窑需要进行电子信息化改造；改造后的610座工业炉窑也需要进一步应用模糊技术进行二次改造。(4)工业系统CAD的应用还有很大的差距。目前，CAD在工业产品设计中的应用率仅为17%（而美国、日本等

13、国家已超过85%；国内先进地区也已超过30%）； CAD覆盖率达到11%（而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间，大中型企业要达到35%，中小规模重点企业要达到15%-20%；到“九五”期间，按照国务委员宋健的要求，基本要扔掉画板）。（5）工业系统总改造价值的各类风机、电泵装机容量50万千瓦，尚需进行变速技术改造的49万多千瓦，约占总任务的99.5%体积。(6) 工业是我市的主要能源消耗者。 1992年，工业系统占全市能源消耗总量的59.5%。这是一个严重缺乏能源的城市。 1992年工业系统万元产值能耗折合标准煤2.47吨，比1.57吨提高57%。 2.15 吨比先进工业化国家高出 1

14、4% 和近 9 倍。因此，工业系统节能降耗任务十分繁重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。2、利用机电一体化技术加快产品更新换代，提高市场占有率，呼声高、压力大。全市工业产品约3万种，每年开发试制新产品约3000种，更新周期很长。由于更新换代的速度跟不上市场变化的需要，影响了工业产品的竞争力。1993年，市工业系统生产机电一体化产品约837种，仅占当年生产产品品种总数的7.8%左右。其中，机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种，仅占4%；化工产品占比60%；轻工系统主要产品总数为649种，其中机电一体化和智能化产品15种，机电一体化和智能化产品比重约为2.3%；一辆汽车的总成

15、本是3.5万元，平均每辆汽车的电子产品成本在300元左右，不是总成本的1%；与国外28%左右的先进水平相去甚远；大约是中国先进水平的一半。3、用机电一体化产品替代技术含量和附加值低、能耗高、耗水量大、消耗品高、污染和扰民责任重的产品，意义重大。在产业体系中，能源消耗大、水消耗大、环境污染严重的企业也占了相当大的比重，而且很多都分布在城市和郊区。近年来，虽然产业结构和产品结构进行了多次调整，但由于种种原因，效果还不够明显。虽然上级领导部门的管理存在很多问题，存在企业“出国难”、“守老本行”的问题，但不可否认也存在着不能解决的问题。针对无法选择的理想行业和产品进行优化。最好的答案早就摆在这些企业面

16、前，那就是发展机电一体化，开发生产相关机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低、灵活性强。他们可以根据市场需求和用户反馈，在不更换设备的情况下，对产品结构和生产工艺进行必要的调整和改革。这是解决机电产品多品种、小批量生产的重要途径。同时可以为传统机械行业注入新鲜血液，带来新的活力，将机械生产从繁重的体力劳动中解放出来，实现文明生产。另外，从市场需求来看，由于我国机电一体化产品研发历史较短，差距较大，很多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，年进口量比较大。因此，迫切需要发展。（二）“机电一体化”任务机电一体化的任务可以用两句话来摘要：一是用机电一体化技术对传统产业进行

17、广泛而深入的改造；总的目的是促进机电一体化产业的形成，为产业结构和产品结构的调整做出贡献。一、应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点（一）大力采用模糊技术，工业炉窑改造要再上新台阶国外的成功案例表明，应用模糊技术改造工业炉比单纯使用计算机和PID技术要好得多。因此，我们建议今后在工业炉改造时，应大力推广模糊技术的应用。到2000年，将有近250座应改造而未改造的工业炉窑采用模糊技术等先进电子信息技术进行改造。模糊技术改造应达到80%。（二）积极采用数控技术，机床高装备化改造要再上新台阶机床设备的改造应以经济型数控系统的推广应用为重点。根据需要和可能，到1995年，应改造的机床（8420台）的

18、改造率要达到80%以上，到本世纪末完成改造。（三）大力推广变频调速技术，风机、电泵改造再上新台阶风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果非常显着。因此，未来交流变频调速技术的推广应用应该是重点。到1995年，60%应采用变频调速技术改造的风机和电泵要进行改造；到本世纪末，现代风机、电泵等调速电机应普及；应采用先进的变频调速技术。（4）优先应用CAD/CAM技术，对提高工业设计水平有了新的目标重要原因之一是工业产品更新换代缓慢，设计工作跟不上需求变化。目前工业系统CAD应用率为17%，CAD覆盖率为11%。到1995年，分别达到20%和15%。到本世纪末，力争分别达到55%和45%。2

19、、机电一体化产品开发目标（一）总体目标：到1995年全市机电产品数量不少于800台，到2000年不少于2000台，机电产品机电一体化率达到25%和60%分别。(2) 单一目标：机床数控化率：1995年产值数控化率达到5%，产值数控化率达到16%； 2000年分别达到12%和40%。汽车电子化程度：1995年，每辆汽车的顶级及电子产品平均成本不低于1000元，占整车成本的比例不低于3%；低于 8%。PLC开发生产能力：“八五”期间，开发能力位居全国第一； “九五”期间，要成为全国主要的PLC生产基地之一。“电力电子”开发生产能力：“八五”期间，掌握第二代电力电子器件的量产技术和第三代电力电子器件

20、的开发技术。 “九五”期间，第三代电力电子器件生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源应成为优势产品；交流变频调速装置应达到量产水平； “九五”期间，要形成具有综合配套能力的电力电子器件和电力电子器件研究、生产、开发和推广的高新技术产业。模糊控制器开发生产能力：“八五”期间，要建设国家级模糊技术控制器开发生产基地，开发工业炉改造、压力等模糊技术控制系统典型产品。 、温度和流量控制；逐步将模糊技术应用于家用电器。 1995年空调、洗衣机、冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器的模糊控制器普及率应分别达到15%、20%、5%、15%和8%。到本世纪末，家用电器

21、模糊技术普及率应达到50%以上。其他机电一体化产品的开发和生产能力：电脑控制多色印刷机应位居全国第一；电子医疗器械研发生产力争“八五”、“九五”重大突破，品种、产量全国领先； “八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，实现规模经济；数字化、智能化仪器仪表、自动化设备必须是品种、批量总之，机电一体化技术不仅是振兴传统机电产业的新鲜血液和动力源泉，更是打开机电产业产品结构和产业结构调整大门的钥匙。如果上述“机电一体化”发展的两个目标都得到很好的实现，到本世纪末，将形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化打印系统、新型电子医疗设备和数字

22、智能仪器仪表等机电一体化设备销售额可超过150亿元。机电一体化产业既是高新技术产业的主力军，也是机电产业的主力军。停工、待产、明显亏损或潜在亏损的企业的出路。第三条3.1综合技术开发机电一体化是机械、微电子、控制、计算机和信息处理的跨学科集成。它的发展和进步有赖于相关技术的进步和发展。其主要发展方向包括数字化、智能化、模块化和网络化。 、人性化、小型化、一体化、带源化、绿色化。1 数字化微控制器及其发展为机电产品的数字化奠定了基础，例如不断发展的数控机床和机器人；计算机网络的迅速崛起为虚拟设计、计算机集成制造等数字化设计制造铺平了道路。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

23、护性、自诊断能力和友好的人机界面。数字化实施将有助于远程操作、诊断和维修。2 智能也就是说，要求机电产品具有一定的智能，使其具有类人的逻辑思维、判断推理和独立决策的能力。例如，在数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，将给使用、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和发展，为机电一体化技术的发展开辟了广阔的天地。3 模块化由于机电一体化产品和制造商种类繁多，研发具有标准机械接口、电源接口和环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。例如，开发集成减速和变频调速电机的动力驱动单元；具有视觉、图像处

24、理、识别和测距等功能的电机集成控制单元。这样，在产品开发设计过程中，可以利用这些标准的模块化单元快速开发新产品。4 联网由于网络的普及，各种基于网络的远程控制和监控技术方兴未艾。遥控终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器联网成为可能。利用家庭网络，将各种家用电器连接成一个以计算机为中心的计算机集成的家电系统，使人们能够在家中充分享受各种高科技带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应该向网络化方向发展。5 人性化机电一体化产品的最终用户是人，如何赋予机电一体化产品以人的智慧、情感和人性变得越来越重要。使用这些产品对人们来说还是一种艺术享受，比如家用机器人的最高境界就是人机融

25、合。6 小型化小型化是精细加工技术发展的必然和提高效率的需要。微机电系统（Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS）是指可以批量生产，集成了微机械、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口等的微器件或系统，通讯和电源。 .自1986年斯坦福大学研制出第一台医用微探针，1988年加州大学伯克利分校研制出第一台微电机以来，国外在MEMS技术、材料和微观机理的研究方面取得了长足的进步。开发了各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微型加速度计、微型触觉传感器）、各种微型元件（微型膜、微型梁、微型探针、微型连杆、微型齿轮、微型轴承、微型泵、

26、微型弹簧和微型机器人等）。7 整合集成不仅包括各种技术的相互渗透和融合以及各种产品不同结构的优化和复合，还包括生产过程中加工、装配、检测、管理等过程的同步处理。为实现多品种小批量生产的自动化和高效化，系统应具有更广泛的灵活性。首先，可以将系统分解为多个层次，使系统功能分散，各部分可以协调、安全地运行。8 绑扎指太阳能电池、燃料电池、大容量电池等具有自身能源的机电一体化产品。由于电能不能在很多场合使用，因此自备电源对于移动机电一体化产品具有独特的优势。带源是机电一体化产品的发展方向之一。9 绿化科技的发展给人们的生活带来了巨大的变化，在物质丰富的同时，也带来了资源的减少和生态环境的恶化。因此，人

27、们呼吁保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品的概念就在这一呼吁中应运而生。绿色产品是指低能耗、低物耗、低污染、舒适、协调、可回收的产品。其设计、制造、使用和销毁应符合环境保护和人体健康的要求。机电一体化产品的绿色化主要是指在使用时不污染生态环境。在产品寿命结束时，产品可以被分解和回收。3.2 机电一体化技术在钢铁企业的应用在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理器为基础，将微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机结合起来，为提高系统控制精度、质量和可靠性创造了强有力的条件。 .机电一体化技术在钢铁企业主要应用于以下几个方面：1 智能控制技术（IC）由于钢铁行业规模化、高速化、连续化

28、的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此采用智能控制技术非常必要。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等。智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备和产品质量诊断，如高炉控制系统、电炉和连续铸造车间。 、轧钢系统、炼钢-连铸-轧钢综合调度系统、冷轧等。2 分布式控制系统（DCS）分布式控制系统采用中央计算机指挥多台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级、三级或更多。使用计算机集中监控、操作、管理和分散生产过程。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。它不仅可以实现对生产过程的控制，还可以实现生产过程的在线优化、生产过程的实

29、时调度、生产计划的统计管理等功能，成为集测量、控制、管理为一体的综合系统。 DCS具有控制功能多样化、操作简便、系统扩展、维护方便、可靠性高等特点。 DCS监控集中控制分散，故障影响面小，系统具有连锁保护功能，对系统故障采用人工手动控制操作措施，系统可靠性高。与集中控制系统相比，分布式控制系统功能更强大，安全性更高。是当前大型机电一体化系统的主要趋势。3 开放式控制系统（OCS）开放式控制系统（Open Control System）是随着计算机技术的发展而提出的一种新的结构系统概念。 “开放”意味着对标准信息交换程序的共识和支持。按照该标准设计的系统可以实现不同厂家产品的兼容和交换，实现资源

30、共享。开放式控制系统通过工业通信网络将各种控制设备和管理计算机互连，实现控制、操作、管理和决策的一体化。4 计算机集成制造系统（CIMS）钢铁企业CIMS是将人与生产管理、生产管理、过程控制相结合，实现从原材料进厂、生产加工到产品交付的整个生产过程的全局、过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应生产过程的要求。现代钢铁生产。未来钢铁企业的竞争重点将是多品种、小批量、质优价廉、交货及时。为提高生产力，节能降耗，减少人员和现有库存，加快资金周转，实现生产经营管理的整体优化，关键是要加强管理，获得必要的经济效

31、益，提高企业竞争力企业。美国、日本等一些大型钢铁企业在1980年代已经广泛实现了CIMS。5 现场总线技术 (FBT)现场总线技术（Fied Bus Technology）是一种数字的、双向的、多站的通信链路，将安装在现场的仪表和安装在控制室的控制设备连接起来。采用现场总线技术代替电流信号传输技术（如4-20mA，直流直流传输），可以使智能现场仪表设备与上位控制系统之间的通用通信介质上进行更多的信息传输.双向传输。现场总线连接可节省现场信号连接线66%以上。现场总线的引入导致了 DCS 的变革以及围绕开放式自动化系统的新一代基于现场总线的仪表，如智能变送器、智能执行器、基于现场总线的检测仪表、

32、基于现场总线的 PLC（可编程逻辑控制器）和现场总线。基于仪器。开发控制站等6 交流传动技术传动技术在钢铁工业中起着至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，在不久的将来，电驱动技术将用交流传动代替直流传动。数字技术的发展使复杂矢量控制技术的实际应用成为可能。交流调速系统的调速性能已达到并超过。直流调速水平。现在，无论是大容量电机还是中小容量电机，都可以使用同步电机或异步电机来实现可逆平稳的调速。交流传动系统一出现在轧钢生产中就受到用户的欢迎，应用范围不断扩大。第 4 章机电一体化系统可分为机械系统和微电子系统两部分。各部分的连接必须

33、满足一定的条件。这种连接条件通常称为接口。每个子系统由各种元素（子系统）组成。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将界面分为人机界面和机电界面两大类。1.机电接口因为机械系统和微电子系统在性质上有很大的不同，两者之间的连接必须通过机电接口进行调整、匹配和缓冲，所以机电接口起着非常重要的作用：(1)线路电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，但控制设备不一定，所以必须进行电平转换；另外，负载大时也需要功率放大；(2)抗干扰隔离。为防止干扰信号的串入，可采用光电耦合器、脉冲变压器或继电器将微机系统与电器上的控制设备隔离；(3) 执行 A/D 或 D/A 转换。当被控对象的检

34、测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，以保证微机处理的数字量与被控对象之间的差异。模拟量。之间的匹配。1、模拟信号输入接口。在机电一体化系统中，反映被控对象运行状态的信号是传感器或变送器的输出信号，通常这些输出信号是模拟电压或电流信号（如用于位置检测的差动变压器、用于温度检测的热电偶）电阻、感温电阻、测速发电机等）要控制被控对象，计算机必须获得反映系统运行情况的状态信号，而计算机只能接受数字信号。要达到获取信息的目的，应该是一个将模拟电信号转换为数字信号的接口模拟信号输入接口。2、模拟信号输出接口。在机电一体化系统中，生产过程中控制执行器的信号通常是模

35、拟电压或电流信号，如交流电机变频调速、直流电机调速器、滑差电机调速器等。计算机只能输出数字信号，并通过运算产生控制信号，达到控制生产过程的目的。应该有一个将数字信号转换为模拟电信号的接口模拟信号输出接口。其任务是将计算机输出的数字信号转换成模拟电压或电流信号，以驱动相应的执行器，达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数模信号转换器、多路模拟开关和功率放大器组成。 3、切换信号通道接口。在机电一体化系统的控制系统中，需要处理最基本类型的输入/输出信号，即数字（开关）信号包括：开关的闭合和断开；指示灯的亮灭；继电器或接触器。吸放；电机的启动和停止；阀门的开启和关闭等。这些信号的共同特

36、点是出现二进制逻辑“1”和” 0(1) 输入通道接口。开关量信号输入通道接口的任务是将控制过程中的开关量信号、逻辑电平信号和一些系统设置开关量信号传送给计算机。这些信号本质上是不同电平的数字信号，所以开关信号输入通道也称为数字输入通道（DI）。由于开关信号只有“ON”和“OFF”或数字信号“ 1”and”两种逻辑状态0(2) 输出通道接口。开关信号输出通道的作用是将计算机经过逻辑运算处理后的开关信号传送给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它本质上是一个逻辑数字输出通道，也称为数字输出通道（DO）。 DO通道接口设计的主要考虑是将器件与外部公共地隔离并驱动开关执行器的电源。开关量输出通道接口主

37、要由输出锁存器、驱动器和输出端口地址译码电路组成。2.人机界面人机界面是操作者与机电系统（主要是控制微机）进行信息交换的界面。根据信息传输的方向，可分为输入接口和输出接口两类。机电系统通过输出界面向操作者显示系统的各种状态、运行参数和结果；另一方面，操作者通过输入接口向机电系统输入各种控制指令，对系统的运行状态进行干预，以实现所需的功能。1.输入接口。(1) 拨号输入接口。表盘是机电一体化系统中常用的输入设备。如果系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，用表盘比较方便，而且这种方法有保留性。表盘的种类很多，作为人机界面使用最方便的是带十进制输入和BCD码输出的BCD码表盘。 BCD码盘

38、可直接与控制计算机的并口或扩展口相连，以BCD码的形式输入信息。(2) 键盘输入接口。键盘是一组键，为计算机提供按下的代码。常用的键盘有：1）编码键盘，自动提供按下的代码（如ASCII码或二进制码）；2）非编码键盘只是简单地提供按键的开或关（“0”或”12.输出接口。在机电一体化系统中，发光二极管显示器（Light Emitting Diode Display，LED）是典型的输出器件，因其结构简单、体积小、可靠性高、寿命长、价格低廉等优点而被广泛应用。常用的LED显示屏有7段发光二极管和点阵LED显示屏。 7段LED显示屏的原理很简单。点阵式LED显示屏一般用于显示复杂的符号、字母和表格，广

39、泛应用于大屏幕显示和智能仪表。第 5 章机电一体化是在机械的主要功能、动力功能、信息功能和控制功能中引入微电子技术，将机械设备与电子设备相关软件有机结合而成的系统。机电一体化系统在工业应用环境中投入运行时，系统总会受到电网、空间和周边环境的干扰。如果系统无法承受干扰的影响，各个电气功能模块将无法正常工作，微机系统经常会因干扰导致程序“跑路”，传感器模块输出虚假信号，电源驱动模块会输出失真的驱动信号，导致执行器出现故障，最终导致系统故障甚至瘫痪。1 干扰源从干扰进入系统的通道来看，系统接收到的干扰源分为电源干扰、工艺通道干扰和现场干扰。(1) 电源干扰大功率设备会对电网造成严重污染，造成电网电压

40、波动大、浪涌、大功率开关的通断、电机的启停等，并且经常出现高尖峰。网格。据统计，电源输入、瞬时短路、欠压、过压、电网入侵噪声等造成的CPU故障和数据丢失占各种干扰的90%以上。(2) 过程通道干扰过程信道干扰主要来自长线传输。当系统出现漏电、接地系统不完善、传感器测量元件绝缘不良等情况时；如果每个通道的传输线在同一根电缆中或捆绑在一起，特别是当信号线和交流电源线在同一根管线中时，所产生的共模或差模电压会影响系统，使系统无法正常工作。工作。(3) 场干扰系统周围的空间中总是存在磁场、电磁场和静电场，例如来自太阳和天体的辐射；来自无线电、无线电和通信发射站的电磁波；来自周围中频设备等的电磁辐射。这

41、些场扰动会通过电源或传输线影响各个功能模块的正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。2 电源干扰对策(1)配电系统的抗干扰抑制电源干扰，首先从配电系统采取措施，其次可以采用分立供电方案，即系统各模块由独立的变压器、整流器、滤波器组成的直流电源供电，和稳压电路，从而降低集中供电的风险，降低公共阻抗与公共电源耦合，提高了电源的可靠性，有利于电源的散热供应。另外，交流电的进线应使用粗线，直流电的输出线应使用双绞线，绞线间距要小，并尽量缩短走线长度。(2) 使用电源监控电路在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的，但这些仍然难以抵抗微秒级的干扰脉冲和瞬时停电，尤其是后者是恶性干扰，可能导致严重事故。因此，应采取进一步的保护措施，即使用电源监控电路。电源监控电路需具备监控电源电压瞬间短路、瞬间降压、微秒级干扰和掉电等功能；同时输出CPU接受的复位信号和中断信号。3 工艺通道抗干扰措施 抑制工艺通道上的干扰，主要措施包括光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输和合理布线。(1) 光电隔离利用光耦的电流传输特性，模块间的两个光耦器件在长期