機電一體化總復習試題及答案

一、名詞解釋：機電一體化產(chǎn)品：是指按機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)有機結合，從而產(chǎn)生新功能和新性能的新產(chǎn)品。香農(nóng)采樣定理：對于一個有限頻率的連續(xù)信號，當采樣頻率fs≥2fmax時，采樣函數(shù)才能不失真地恢復原來的連續(xù)信號。采樣/保持器：計算機系統(tǒng)模擬量輸入通道中的一種模擬量存儲裝置傳感器：是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。熱電阻效應：測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。熱電效應：當受熱物體中的電子〔空穴〕，因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動時，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象?？删幊炭刂破鳎褐缚赏ㄟ^編程或軟件配置改變控制對策的控制器。步進電機：用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的微電機熱電效應：將兩種不同材料的導體或半導體焊接起來，構成一個閉合回路，當導體的兩個連接點之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。柔性制造系統(tǒng)：由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)：是在信息技術、自動化技術、管理與制造技術的根底上，通過計算機及其軟件的輔助將分散在產(chǎn)品設計和制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來，形成適用與多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)整體效益的集體化和智能化制造系統(tǒng)二、簡答題機電一體化系統(tǒng)與傳統(tǒng)機電系統(tǒng)的區(qū)別是什么？簡述機電一體化系統(tǒng)的共性關鍵技術。答：傳統(tǒng)機電技術的操作控制主要以電磁學原理的各種電器來實現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機械本體和電氣驅動界限清楚，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機控制。機電一體化技術以計算機為控制中心，在設計過程中強調機械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機控制下具有一定的智能性。共性關鍵技術：機械設計和制造技術，微電子技術，傳感器技術，軟件技術，通信技術，驅動技術，自動化技術，系統(tǒng)技術機電一體化系統(tǒng)包含哪些根本要素？答；機械本體、動力與驅動局部、執(zhí)行機構、傳感測試局部、控制及信息處理局部。簡述滾珠絲杠的工作原理及特點。答：傳動效率高，定位精度高，使用壽命長，傳動可逆，同步性能好。簡述滾珠絲杠的安裝方式的類型及其特點。答：單推-單推式；特點：軸向剛度較高，預拉伸安裝時預緊力較大雙推-雙推式；特點：剛度最高，使用與高速，高剛度、高精度的精密絲桿傳動系統(tǒng)。雙推-簡支式;特點：雙推端可拉伸安裝，預緊力小，軸承壽命較長雙推-自由式；特點：軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝絲杠傳動系統(tǒng)為什么要消除齒輪副間隙？常用什么方法消除間隙？答：齒輪副間隙影響傳動精度最終影響加工精度；斜齒圓柱齒輪傳動常采用軸向墊片調整法和軸向壓簧調整法消除間隙，直齒圓柱齒輪傳動常采用中心距調整法，雙片薄齒輪錯齒調側隙法，軸向墊片調整法導向機構都有哪幾種類型？各有什么特點？答：1〕滑動摩擦導軌的運動件與承導件直接接觸。其優(yōu)點是結構簡單、接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。2〕滾動摩擦導軌是在運動件和承導件之間放置滾動體〔滾珠、滾柱、滾動軸承等〕，使導軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。滾動導軌的特點是：摩擦系數(shù)小，驅動功率小，定位精度高，能無間隙運動，機械性能好，結構復雜，加工困難，本錢較高3〕靜壓導軌的缺點是：結構較復雜，需要一套供油設備，油膜厚度不易掌握，調整較困難。摩擦系數(shù)極小，適用于精密、輕載、高速的場合。簡述機電一體化系統(tǒng)的分類。答：1〕基于PC的控制系統(tǒng)2〕基于微處理器的控制系統(tǒng)3〕基于PLC的控制系統(tǒng)4〕其他控制系統(tǒng)工控機的接口卡有哪些類型，各有什么功能？答：模擬量輸入/輸出卡：主要作用是處理模擬信號的輸入和輸出。數(shù)字量輸入/輸出卡：實現(xiàn)各類開關信號的輸入輸出控制。運動控制卡：使用伺服機構來控制機器的位置和速度。RS-232/RS-485模塊：用于串行通信的標準接口卡。CAN總線接口卡：具有多主控協(xié)議、實時能力、糾錯功能和強抑噪能力。簡述工業(yè)控制計算機的硬件組成結構及其作用。答：主板：將采集到的實時信息按照預定程序進行必要的數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、及時選擇控制策略并將結果輸出到工業(yè)過程。系統(tǒng)總線：分為內(nèi)部和外部總線，內(nèi)部總線是工控機內(nèi)各組成局部之間進行信息傳送的公共通道；外部總線是工控機與其他計算機和智能設備進行信息傳送的公共通道。輸入/輸出接口：是工控機和外部設備或生產(chǎn)過程之間進行信號傳遞和變換的連接通道。入機接口：用于操作員與計算機之間進行嘻嘻交換。通信接口：是工控機與其他計算機和智能設備進行信息傳送的通道。系統(tǒng)支持：功能主要包括監(jiān)控定時器、電源掉電監(jiān)測、后備存儲器和實時日歷時鐘。磁盤系統(tǒng)：存儲的載體。簡述工業(yè)控制計算機的軟件組成及其作用。答：系統(tǒng)軟件：管理工控機的資源，并以漸變的形式向用戶提供效勞。工具軟件：是技術人員從事軟件開發(fā)的輔助軟件，以提高軟件生產(chǎn)效率和改善軟件產(chǎn)品質量。應用軟件：是系統(tǒng)設計人員針對某個生產(chǎn)過程而編制的控制和管理程序。模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由那幾局部組成，各有什么作用？答：傳感器：把被測的物理量〔如壓力、溫度等〕作為輸入?yún)?shù)，將其轉換為電量〔電流、電壓、電阻等〕后輸出。多路模擬開關：將多路模擬信號分別與A/D轉換器接通，逐一進行A/D轉換，以到達分時享用A/D轉換器的目的。放大器：運算放大。采樣/保持器：保持在A/D轉換過程中信號的電壓不變，以保證轉換精度，以及在A/D轉換完成后跟蹤信號電壓的變化。A/D轉換器及其單片機接口：將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字量。功率輸出的常用接口方式有哪些？答：功率晶體管接口、光電耦合器隔離、雙向晶閘管接口機電一體化系統(tǒng)中的計算機接口電路通常使用光電耦合器，請問光電耦合器的作用有哪些？答：隔離和抗干擾，保護低壓與高壓電路還有脈沖放大作用。簡述PLC系統(tǒng)與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別。答：1〕控制方式：繼電器控制系統(tǒng)的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點完成既定的邏輯控制。PLC控制系統(tǒng)采用存儲邏輯，可改變內(nèi)存中的程序來改變控制邏輯，稱軟接線。2〕工作方式：繼電器控制系統(tǒng)采用并行的工作方式，PLC控制系統(tǒng)采用串行工作方式。3〕控制速度：繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC控制系統(tǒng)是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。4〕定時與計數(shù)控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，其精度不高，受環(huán)境影響大，調整困難。繼電器控制系統(tǒng)不具備計數(shù)功能。PLC控制系統(tǒng)用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調整時間方便，不受環(huán)境影響。另外PLC系統(tǒng)具備計數(shù)功能。5〕可靠性和維護性：繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差，線路復雜，維護工作量大，PLC控制系統(tǒng)可靠性較高，外部線路簡單，維護工作量小。機電一體化系統(tǒng)中的常用傳感器有哪些，并舉例說明？答：位置傳感器、位移傳感器、速度傳感器與加速度傳感器、力、壓力、力矩傳感器、溫度傳感器、視覺傳感器簡述熱電偶的四大根本定律？P192答：〔1〕均質導體定理：由同一導體構成的熱電偶不能產(chǎn)生熱電勢中間導體定律：A、B構成熱電偶，將冷端斷開，并接入第三種導體C，假設保持C兩端的溫度相等，那么回路中的總電勢不變。中間溫度定律：熱電偶AB(T、T0)產(chǎn)生的熱電勢等于熱點偶AB〔T,Tn〕和熱電偶AB(Tn,T0)產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和。標準電極定律：熱電偶AB(T、T0)產(chǎn)生的熱電勢等于熱點偶AC〔T,T0〕和熱電偶CB(T,T0)產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和。簡述電阻應變式加速度計的工作原理。答：電阻應變式加速度計由質量塊、懸臂梁、應變片和阻尼液組成，當傳感器隨被測物體運動的加速度為a時，在質量塊m上產(chǎn)生慣性力F=m*a，受慣性力作用，懸臂梁產(chǎn)生變形，通過應變片可以測量出懸臂梁的變形量，進而可以得到加速度a的數(shù)值。簡述順序控制系統(tǒng)的分類。答：時間順序控制系統(tǒng)、邏輯順序控制系統(tǒng)、條件順序控制系統(tǒng)什么是步進電機？簡述步進電機的分類。答：用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的微電機；分類：反響式步進電動機、永磁式步進電動機、混合式步進電動機簡述自動化制造系統(tǒng)的常見類型。答：剛性半自動化單機、剛性自動化單機、剛性自動線、剛性綜合自動化系統(tǒng)、一般數(shù)控機床、加工中心、混合成組制造單元、分布式數(shù)控系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造線、計算機集成制造系統(tǒng)簡述機電一體化系統(tǒng)的設計原那么、設計類型及設計方法。答：設計原那么：機電互補原那么、功能優(yōu)化原那么、自動化、省力化原那么、效益最正確原那么、開放性原那么；設計類型：開發(fā)性設計、適應性設計、變異性設計；設計方法：機電互補法、機電綜合法、組合法。22、機電一體化系統(tǒng)的性能評價內(nèi)容有哪些？答：技術性評價、經(jīng)濟性評價、平安性評價、綜合評價三、應用題1.采用PLC設計二臺電動機A、B工作的系統(tǒng)?！?〕按鈕X1為A電動機起動，按鈕X2為A電動機停止〔輸出Y1〕；〔2〕按鈕X3為B電動機起動，按鈕X4為B電動機停止〔輸出Y2〕；〔3〕只有A電動機在工作中，B電動機才能工作。要求：畫出梯形圖，寫出指令表。設計一臺電動機按要求動作的PLC控制系統(tǒng)。具體要求：系統(tǒng)只有一個按鈕。按一下，電動機正轉5s再反轉5s,如此重復3次后自動停止。試完成設計任務：〔1〕列出PLC系統(tǒng)I/O分配表；〔2〕畫出梯形圖。(3)寫出指令表。3、現(xiàn)有一電氣控制的電動機Y-Δ減壓起動控制電路，原理圖如下。假設將其改為PLC控制，試畫出相應的控制電路輸入輸出接線圖、梯形圖及對應的指令程序。4、工廠自動往復運動搬運小車的主電路如圖(a)所示，原電氣控制電路如下列圖(b)所示?，F(xiàn)要求采用PLC控制，畫出I/