光机电一体化实训系统设计分析

时间:2022-09-13 05:42:39

光机电一体化实训系统设计分析

摘要:随着社会经济水平的提高和科学技术的不断进步,光机电一体化作为光学和机械电机工程相互综合的产物,这项技术也在迅猛发展,而且在许多领域都有了应用。而要实现光机电一体化技术的进一步发展,将PLC技术应用在光机电一体化实训系统的设计当中,这起到了关键作用。本文论述了基于PLC的光机电一体化实训系统设计,首先,文章对PLC和光电及一体化进行了简要概述,接着就基于PLC的光机电一体化实训系统设计进行了探讨,其中包括系统设计的五大促成要素和四项原则,并且进行了具体案例设计的分析。

【关键词】PLC;光机电;一体化;实训系统;设计

1概述

1.1PLC

PLC全称为可编程逻辑控制器,它是一款可用于编程的存储器,它主要是用于完成逻辑运算的执行、顺序的控制、定时、计数等用户的指令,除此之外,它还可以运用数字化或者模拟式输出及输入对机械生产进行控制。可编程逻辑控制器具有许多特点,首先,可编程逻辑控制器使用起来十分方便,而且编程简单,其主要采用的是简单的梯形图、逻辑图或者简单的程序语句来表达,所以对于用户来说,他们不用掌握十分完备的计算机知识,就可以很好地进行操作。其次,可编程逻辑控制器的功能强大,价格还十分经济,故而其性能价格比是相对较高的。还有一点,就是可编程逻辑控制器的硬件配套往往十分齐全,用户在使用时很方便,适应能力强,很可靠,在抗干扰方面,其采用大量集中的继电器,在减少接触不良方面,可编程逻辑控制器在很大程度上具有优势,从而减少接触不良带来的许多故障。关于可编程逻辑控制器的维护和修理方面,其在设计、安装和调试上的工作量少,从其维护工作来看,工作量也是相对较少的,而且操作起来方便,故障问题能够很快地解决。

1.2光机电一体化

光机电一体化又叫做机械电子工程,这是机械工程与自动化领域中的一个研究方向。随着社会经济的不断发展和科学技术不断取得重大突破,光机电一体化的技术也在迅猛发展,光机电一体化在许多领域都有了应用。从综合层面来讲,光机电一体化实际上是将许多技术进行有机结合后的产物,其中就包括机械技术、电子工程技术、信息技术等等,在结合后将光机电一体化技术应用到实际生产当中去,从而可以使得机械发展更加智能化和人性化。

2基于PLC的光机电一体化实训系统设计

2.1组成要素

基于PLC的光机电一体化实训系统设计,其设计过程中首先需要注意的是光机电一体化系统中的组成要素,主要有五大要素,分别是结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素和职能组成要素。结构组成要素是整个光机电一体化实训系统组建的基础,它为整个系统提供了结构的支持,也就是说,只有按照系统的要求,组建好结构组成要素,才能实现系统能量的正常供应和动力系统的运行。动力组成要素在整个系统的建设中起到了提供动力的作用,只有保证了动力的充足,才能实现整个系统的正常、稳定的工作。而感知组成要素在光机电一体化实训系统中主要是对系统自身的运行状态和工作环境的一个感知,从各种参数和状态进行收集、分析和处理,并且以可被识别的信号输出,从而产生相应的调控信息,使得整个系统的运行状态得以监测。在运动组成要素常常与动力组成要素相互搭配起作用,都是为系统运行所需要的动力提供基础保障。职能组成要素在控制和处理信息部分发挥着巨大的作用,由于感知组成要素是作用于收集系统运行状态和参数,在收集到大量数据之后,就需要对呈现的数据进行分析、存储和加工,从而能够使得整个系统按照获得的指令进行运作。总结来讲,光机电一体化实训系统的设计不可忽略这五大组成要素的基本功能和作用。

2.2设计原则

光机电一体化实训系统在设计的过程中,不仅需要考虑各个组成要素的作用,还需要遵循设计的原则,这些原则主要分为四部分,分别是接口耦合、运动传递、信息控制和能量转换四项基本原则。首先是接口耦合原则,也就是说两个需要进行信息传递的接口或者需要进行传递的环节之间,如果其信息模式不一致就会造成信息无法传递的严重后果,因此,在这里就需要遵循接口耦合的原则,利用接口耦合使得信息得以传递。在信号相对较弱的两个环节之间,也需要通过接口耦合来实现扩大信号的效果,从而能够匹配,使得信号的变换更加清晰、可靠,而且更加快速、精准。第二项原则,能量转换原则,两个需要进行传输和转换的环节之间,常常会出现由于信息模式的不同而无法进行直接的信息传递,所以在这里不仅需要接口耦合,还需要能量的转换,只有能量进行转换,才能使得执行器、驱动器等不同能量实现最优的工作效率。第三,信息控制,在光电一体化实训系统的设计中,在数据的收集、传输、存储、分析等都是进行信息处理的过程,而达到最优的信息控制,是提高光电一体化实训系统运行质量和效率最关键的一步。随着社会经济的不断发展,科学技术的日益更新,机械智能化已经成为现代科技的标志,所以,在光电一体化实训系统中,遵循信息控制原则,实际上可以推进整个系统的智能化水平。第四,运动传递原则,在光机电一体化系统的各个组成要素之间,运动传递能够实现各个要素的信息传输和运动控制的目的。

2.3具体设计

光机电一体化实训系统的设计最关键的就是要保证系统设计的完整性,下面就以水池补水系统为例,对基于PLC的光机电一体化实训系统设计进行分析。首先是动力部分,水池补水系统选择电力作为动力部分,动力部分的设计需要满足系统的动力需求,以保证整个系统的动力源泉不会枯竭;就目前来讲,常见的动力源有电能、风能、水能、人力、畜力等,而水池补水系统的动力系统选择电能即可。其次,是水池补水系统的结构部分,在进行光机电一体化实训系统设计的时候,需要考虑实现的效果,从而有针对性地选取相适应的结构,在搭配其他部件,最终实现机械自动化控制,这里以水池补水系统作为例子,这里的结构本质上是需要动力部分来带动的,因此,它也是整个系统最后发挥作用的部分,也可以算是系统的核心;执行器部分是控制系统的关键部分之一,在实际操作中,常常是需要通过信号路线与PLC连接,从而实现信号的联通和传递,在该水池补水系统的执行器的选择上,选取电动截止阀和开关共同作为执行器的部分,当PLC产生信号并传输到执行器部分,执行器就可以根据指令完成其任务;在水池补水系统的计算机部分在很大程度上需要PLC的支持,从而对信息进行收集、加工和存储操作,计算机部分对于整个水池补水系统来说起到了一个总控的作用,就如同大脑之于身体,显而易见其重要性;水池补水系统的传感器部分,需要利用PLC来对系统自身和工作环境进行数据收集,并且将传感器收集到的信息传输给计算机部分,根据计算机程序的执行,最终输出结果,实现水池补水系统的随环境调试,从而更好地完成其任务。

3结语

随着社会经济的不断发展和科学技术的日渐取得重大突破,光机电一体化作为光学和机械电机工程相互综合的产物,这项技术也在迅猛发展,并且在许多领域,光机电一体化都有了应用。而为了推进光机电一体化技术的进一步发展,将PLC技术应用在光机电一体化实训系统的设计当中,起到了关键作用。本文基于PLC的光机电一体化实训系统设计进行了探讨,虽然文章在内容和结构安排上还存在不足,但是希望通过文章能够引起大众对于PLC和光机电一体化的重视,并且在未来的研究中作出更多的创新。

参考文献

[1]李利军.基于PLC的光机电一体化实训系统设计[D].郑州大学,2013.

[2]徐双君.基于PLC的光机电一体化实训系统设计与实践[J].通讯世界,2016,(02):166.

[3]寇继磊,毋丽丽.PLC在光机电一体化实训平台物料输送结构中的应用[J].数字技术与应用,2016,(06):9.

作者:窦晨 王蕊

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