【正文】 相異步電動機(jī)的機(jī)座號與定子鐵心外徑及中心高度的關(guān)系見表 311 和表 312。三相異步電動機(jī)的額定功率與其他額定數(shù)據(jù)之間有如下關(guān)系式 式中 ——額定功率因數(shù) ——額定效率機(jī) 座 號1 2 3 4 5 6 7 8 9定子鐵心外徑（mm）120145167210245280327368423中心高度（mm）90 100112132160180225250280機(jī) 座 號11 12 13 14 15定子鐵心外徑（mm）560 650 740 850 990中心高度（mm）375 450 500 560 620NNNIUP??cos3?N?cos?5．額定頻率 額定頻率是指電動機(jī)所接的交流電源每秒鐘內(nèi)周期變化的次數(shù)，用 fN 表示。（3）周期斷續(xù) 周期斷續(xù)工作狀態(tài)是指電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，運(yùn)行時間很短，使電動機(jī)的溫升達(dá)不到穩(wěn)態(tài)溫升；停止時間也很短，使電動機(jī)的溫升降不到零，工作周期小于 10min 的工作方式。豎軸驅(qū)動電機(jī)承載整個機(jī)械手的所有負(fù)載，需要功率較大，而機(jī)械手主要用于生產(chǎn)線夾持較輕便物體，綜合考慮，豎軸選用 Y263M22，功率 250W，可滿足生產(chǎn)需要。 變頻器的構(gòu)成異步電動機(jī)用變頻器調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時的結(jié)構(gòu)圖如圖 41 所示。 1 整流器 最近大量使用的是二極管的變流器，如圖 42 所示，它把工頻電源變換為直流電源?？刂齐娐方o異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路。4 速度檢測電路以裝在異步電動機(jī)軸上的速度檢測器（TG、PLG 等）的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。過負(fù)載是由于負(fù)載的GD（慣性）過大或因負(fù)載過大使電機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。逆變器負(fù)載側(cè)接地設(shè)計，為了保護(hù)逆變器，有時要有接地過電流保護(hù)功能。2）超頻（超速）保護(hù)。變頻器中常用的控制方式　1 非智能控制方式　　在交流變頻器中使用的非智能控制方式有 V/f 協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。目前在變頻器中實際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。(5) 最優(yōu)控制　　最優(yōu)控制在實際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進(jìn)行個別參數(shù)的最優(yōu)化。(2) 模糊控制　　模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動機(jī)的升速時間得到控制，以避免升速過快對電機(jī)使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。(1) 數(shù)字控制變頻器的實現(xiàn)　　現(xiàn)在，變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的運(yùn)算，變頻器數(shù)字化將是一個重要的發(fā)展方向，目前進(jìn)行變頻器數(shù)字化主要采用單片機(jī)MCS51 或 80C196MC 等，輔助以 SLE4520 或 EPLD 液晶顯示器等來實現(xiàn)更加完善的控制性能。 FRA540 變頻器變頻器的接線 。學(xué)習(xí)控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息，但是需要 1~2 個學(xué)習(xí)周期，因此快速性相對較差，而且，學(xué)習(xí)控制的算法中有時需要實現(xiàn)超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實現(xiàn)的，同時，學(xué)習(xí)控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應(yīng)用時要特別注意。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式可以同時控制多個變頻器，因此在多個變頻器級聯(lián)時進(jìn)行控制比較適合。(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制　 直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達(dá)到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種 PWM 波，達(dá)到各種不同的控制目的。減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過電壓保護(hù)電路動作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過壓。過載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來檢出過熱。但瞬時停電時間在 10s 以上時，通常會使控制電路誤動作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止工作。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)通達(dá)規(guī)定的時間以上，為了防止逆變器期間、線路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。3 驅(qū)動電路為驅(qū)動主電路器件的電路。4 制動電路異步電動機(jī)在再生制動區(qū)域使用時（轉(zhuǎn)差率為負(fù)） ，再生能量儲存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。圖 42示出了典型的電壓逆變器的例子，其住電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器” ，吸收在整流和逆變時產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路” ，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器” 。 20 世 紀(jì) 80 年 代 ， 作 為 變頻 技 術(shù) 核 心 的 PWM 模 式 優(yōu) 化 問 題 吸 引 著 人 們 的 濃 厚 興 趣 ， 并 得 出 諸 多 優(yōu) 化 模 式 ，其 中 以 鞍 形 波 PWM 模 式 效 果 最 佳 。3．3 機(jī)械手電機(jī)的選用Y2 系列三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、噪音低、振動小、絕緣等級高等特點，產(chǎn)品現(xiàn)已達(dá)到九十年代國際先進(jìn)水平，是 Y 系列電機(jī)的更新產(chǎn)品。 8．定額 定額是指三相電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時間，分為連續(xù)、短時、周期斷續(xù)三種。4．額定電流 額定電流是指三相電動機(jī)在額定電源電壓下，輸出額定功率時，流入定子繞組的線電流，用 IN 表示，以安（A）為單位。銘牌上注明這臺三相電動機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是選擇、安裝、使用和修理（包括重繞組）三相電動機(jī)的重要依據(jù)，銘牌的主要內(nèi)容如下。三相電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 始終不會加速到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極 N 下為南極 S，如圖 310 所示。即轉(zhuǎn) 1 周，如圖38（a）所示。圖 三相交流電流波形圖 設(shè) 為了分析方便，假設(shè)電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負(fù)值tiU?sin?)120i(??tiWtii ??0t?UiWi時，在繞組中從末端流向首端。三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為 ～。（2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)與籠形異步電動機(jī)。三相繞組由三個彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。另外 PLC 的 24VDC 和 24GND 已引出到面板，供外接輸入器件（如傳感器）的工作電源用第三章 三相異步電動機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)3．1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。改變這些開關(guān)或按扭的通斷狀態(tài)，即可對主機(jī)輸入所需要的開關(guān)量。3）根據(jù)需要對重要的 I/O 信號，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。如果 PLC 本身帶有可使用電源時，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。2．輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。輸入模塊的 CPU 濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點動作是產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短，其典型值為 10ms 左右。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。掃描周期可編程序控制器在 RUN 工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次圖 所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為 1~100ms。可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。一般交流電壓波動在正負(fù) 10%（15%）之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網(wǎng)上去。不同類型的 PLC 其存儲容量各不相同，一般來說，隨著 PLC 機(jī)型增大其存儲容量也相應(yīng)增大。（A）I/O 映象區(qū)由于 PLC 投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。PLC 的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器2．2 PLC 內(nèi)部原理 PLC 實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一的。　　相同 I/O 點數(shù)的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右） 。運(yùn)行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。另外機(jī)座還要求有足夠大的安裝基面，以保證機(jī)械手工作時的穩(wěn)定行。但其機(jī)械機(jī)構(gòu)繁雜，體積大，制造精度要求高。機(jī)械手的橫向運(yùn)動采用的便是滾動螺旋傳動。本文所介紹的機(jī)械手的豎軸就是用的傳導(dǎo)螺旋機(jī)構(gòu)。螺旋機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，傳動平穩(wěn)，無噪聲易于自鎖等優(yōu)點。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。本文介紹的機(jī)械手是由 PLC 輸出三路脈沖，分別驅(qū)動橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關(guān)將位置信號傳給 PLC 主機(jī)；位置信號由接近開關(guān)反饋給 PLC 主機(jī)，通過交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動的功能。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。按用途可以分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋三種類型。（2） ．由螺母、螺桿和機(jī)架組成的滑動螺旋機(jī)構(gòu)，如圖 11a 所示，螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動，這種螺旋機(jī)構(gòu)以傳遞運(yùn)動為主，故又稱為傳導(dǎo)螺旋機(jī)構(gòu)。外循環(huán)螺母只需設(shè)置一個反向器，當(dāng)滾珠進(jìn)入反向器時，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端，形成一個循環(huán)回路。對平移型夾持器，工件直徑的變化不影響其軸心的位置。2．機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的支撐部件，機(jī)座承受機(jī)械手的全部重量和工作載荷，所以機(jī)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和承載能力。隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。把計算結(jié)果送給 PLC 的控制器。 通用 PLC 應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器，但 PLC 相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。才能構(gòu)成一臺完整的PLC。B. 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備（例如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲區(qū)。C．用戶程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。無論是小型的 PLC，還是中、大型的 PLC，其電源的性能都是一樣的，均能對 PLC 內(nèi)部的所有器件提供一個穩(wěn)定可靠的直流電源。2．3 PLC 的工作原理可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。 在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。某一編程元件對應(yīng)的映像寄存器為“1”狀態(tài)時，稱該編程元件為 ON，映像寄存器為“0”狀態(tài)時，稱該編程元件為 OFF。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。(4)輸入/輸出滯后時間輸入/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。整體型 PLC 的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。（2）重要檢測點的多點 I/O 卡可冗余配置。：工作電源：24VDC輸入點數(shù)：24輸出點數(shù)：24輸入信號類型：直流或開關(guān)量輸入電流：24VDC 5mA模擬輸入：10V～1