比成组方式进步。 ✓ 多电机拖动：多台电机拖动一台设备，
现代的传动方法。
电动机的分类
直流电机：采用直流电源，调速特性好， 但换相电刷影响其容量、使用范围和寿 命。
交流电机：采用交流电源，克服了直流 电机的缺点，现代交流调速技术的发展 使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比， 控制方便，但功率和精度较差。
电动机的分类
旋转电机：实现直线运动需要专门的机 械传动装置，在高速、高精度应用中有 一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。
直线电机：电机的重要方向，可以实现 高速、高精度加工，机械传动机构简单。 （两个发展方向：一种是大推力，另外 是高相应。）
直 流 、 无 刷 直 流 、 交 流 电 机 比 较
主干线
多层现场总线结构
现 场 总 线 在 工 厂 自 动 化 中 的 应 用
现场总线设备作为从站
所有的元件都支持现场总线
混和式
考 虑 扩 展 的 方 案
必备的基础知识
高等数学 物理 电路与磁路 模拟电子技术 数字电路 微型计算机及接口技术 控制工程
教学安排与考试
课内讲课和习题课时间56学时 1. 教材内容讲授 2. 课堂作业（4-5次） 实验8学时， 复习、练习、写实验报告等课外时间140学时 成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为
等） 调速技术的发展（交流、大范围、高精度） 控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非
线性控制、模糊智能控制、神经网络） 制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总
线、FMS/CIMS）
传动技术的发展
动力源：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式： ✓ 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老
方式，传动机构复杂，效率低。 ✓ 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，
机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种 制造装备都是以机电传动控制为基础）
机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的 进步（提高产品质量、制造能力）
信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息 设备产品、信息的应用等）
机电传动与控制技术的发展
传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动） 电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称 目的：将电能转换为机械能，实现生产
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
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分 支
CQM1 I/O Link 单元
8-/16-点远程 I/O 终端
8-点传感 2-/4-点模 PID、温度、 16-点远程 器终端 拟量终端 高速计数终端
线
SYSMAC CQM1 OMRON
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T型分支
终端电阻
3G8E2-DRM21-E 配置器 (PCMCIA)
3G8F5-DRM21-E论与技术的发展
开环控制（步进电机、 变频调速等）
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
产品线
产品线
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C200HW-DRM21-V1 CVM1-DRM21-V1
主单元
主单元
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3G8B3-DRM21-E VME 工控机主站板
内容
PLC控制 PLC原理、组成 PLC的内部等效电路（继电器） PLC的指令系统 PLC的应用与设计方法
以三菱公司的F系列PLC为基础
第一章 概述
•机电传动的定义是什么？ •机电传动的作用是什么？ •机电传动的发展过程及趋势是什么？ •什么是成组拖动、单电机拖动、多 电机拖动？优缺点是什么？ •机电传动控制系统的发展过程与趋 势是什么？
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
内容
控制 系统
调速 系统
电机
机械 传动
对 象
机电传动系统功能框图
内容
控制系统
机电传动 系统
调速系统
电机
机械传动
继电
器/
PLC 直 流 交 流 直 流 交 流 步 进
接触
系统 调速 调速 电机 电机 电机
器
内容：
集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容 机电传动：
机电传动的动力学基础 电动机的工作原理及特性 电动机的调速及实现 步进电机及其控制 控制 继电器、接触器控制 PLC控制
内容
电动机的工作原理与特性 直流电机的原理与特性 交流电机的原理与特性 步进电机的原理与特性
电动机的速度调节 电力电子学基础 直流电机调速原理与实现 交流电机的调速原理与实现 步进电机控制
内容
继电器、接触器控制
✓ 常用的控制电器与执行器件： ✓ 继电器、接触器、检测器件、保护器件等 ✓ 基本控制电路 ✓ 常用的控制电路 ✓ 基本设计方法