【正文】 相異步電動機的機座號與定子鐵心外徑及中心高度的關系見表 311 和表 312。三相異步電動機的額定功率與其他額定數據之間有如下關系式 式中 ——額定功率因數 ——額定效率機 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 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所接的交流電源每秒鐘內周期變化的次數，用 fN 表示。（3）周期斷續(xù) 周期斷續(xù)工作狀態(tài)是指電動機帶額定負載運行時，運行時間很短，使電動機的溫升達不到穩(wěn)態(tài)溫升；停止時間也很短，使電動機的溫升降不到零，工作周期小于 10min 的工作方式。豎軸驅動電機承載整個機械手的所有負載，需要功率較大，而機械手主要用于生產線夾持較輕便物體，綜合考慮，豎軸選用 Y263M22，功率 250W，可滿足生產需要。 變頻器的構成異步電動機用變頻器調速運轉時的結構圖如圖 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。控制電路給異步電動機供電（電壓、頻率可調）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軸上的速度檢測器（TG、PLG 等）的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。過負載是由于負載的GD（慣性）過大或因負載過大使電機堵轉而產生的。逆變器負載側接地設計，為了保護逆變器，有時要有接地過電流保護功能。2）超頻（超速）保護。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)調控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等。目前在變頻器中實際應用的矢量控制方式主要有基于轉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)控制在實際中的應用根據要求的不同而有所不同，可以根據最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進行個別參數的最優(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，使電動機的升速時間得到控制，以避免升速過快對電機使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。(1) 數字控制變頻器的實現　　現在，變頻器的控制方式用數字處理器可以實現比較復雜的運算，變頻器數字化將是一個重要的發(fā)展方向，目前進行變頻器數字化主要采用單片機MCS51 或 80C196MC 等，輔助以 SLE4520 或 EPLD 液晶顯示器等來實現更加完善的控制性能。 FRA540 變頻器變頻器的接線 。學習控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息，但是需要 1~2 個學習周期，因此快速性相對較差，而且，學習控制的算法中有時需要實現超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實現的，同時，學習控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應用時要特別注意。而且神經網絡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)時進行控制比較適合。(4) 直接轉矩控制　 直接轉矩控制是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復雜的變換計算，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，達到各種不同的控制目的。減速時產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電路動作，在直流電壓下降之前要進行控制，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共用，但考慮低速運轉的過熱時，在異步電動機內埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內的電子熱保護來檢出過熱。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轉。3 驅動電路為驅動主電路器件的電路。4 制動電路異步電動機在再生制動區(qū)域使用時（轉差率為負） ，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 80 年 代 ， 作 為 變頻 技 術 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 機械手電機的選用Y2 系列三相異步電動機具有結構新穎、造型美觀、噪音低、振動小、絕緣等級高等特點，產品現已達到九十年代國際先進水平，是 Y 系列電機的更新產品。 8．定額 定額是指三相電動機的運轉狀態(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的主要技術數據，是選擇、安裝、使用和修理（包括重繞組）三相電動機的重要依據，銘牌的主要內容如下。三相電動機的轉子轉速 n 始終不會加速到旋轉磁場的轉速 n1。設旋轉磁場按順時針方向旋轉，且某時刻為上為北極 N 下為南極 S，如圖 310 所示。即轉 1 周，如圖38（a）所示。圖 三相交流電流波形圖 設 為了分析方便，假設電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負值tiU?sin?)120i(??tiWtii ??0t?UiWi時，在繞組中從末端流向首端。三相異步電動機的定子與轉子之間的空氣隙，一般僅為 ～。（2）轉子繞組 異步電動機的轉子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉子異步電動機與籠形異步電動機。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，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，它的作用是把轉子固定在定子內腔中心，使轉子能夠在定子中均勻地旋轉。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 三相異步電動機的工作原理及結構3．1 三相異步電動機的結構 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。改變這些開關或按扭的通斷狀態(tài)，即可對主機輸入所需要的開關量。3）根據需要對重要的 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，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。2．輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(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生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數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控制功能。一般交流電壓波動在正負 10%（15%）之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網上去。不同類型的 PLC 其存儲容量各不相同，一般來說，隨著 PLC 機型增大其存儲容量也相應增大。（A）I/O 映象區(qū)由于 PLC 投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數據，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數據送至相應的外設。PLC 的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應用軟件。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器2．2 PLC 內部原理 PLC 實質上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一的。　　相同 I/O 點數的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右） 。運行時按存儲程序的內容逐條執(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，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。另外機座還要求有足夠大的安裝基面，以保證機械手工作時的穩(wěn)定行。但其機械機構繁雜，體積大，制造精度要求高。機械手的橫向運動采用的便是滾動螺旋傳動。本文所介紹的機械手的豎軸就是用的傳導螺旋機構。螺旋機構具有結構簡單，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，應用得更為廣泛。本課題擬開發(fā)的物料搬運機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)進行作業(yè)，并可根據工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數。本文介紹的機械手是由 PLC 輸出三路脈沖，分別驅動橫軸、豎軸變頻器，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關將位置信號傳給 PLC 主機；位置信號由接近開關反饋給 PLC 主機，通過交流電機的正反轉來控制機械手手爪的張合，從而實現機械手精確運動的功能。工業(yè)機械手是提高生產過程自動化、改善勞動條件、提高產品質量和生產效率的有效手段之一。按用途可以分為傳力螺旋、傳導螺旋和調整螺旋三種類型。（2） ．由螺母、螺桿和機架組成的滑動螺旋機構，如圖 11a 所示，螺桿轉動，螺母移動，這種螺旋機構以傳遞運動為主，故又稱為傳導螺旋機構。外循環(huán)螺母只需設置一個反向器，當滾珠進入反向器時，就被阻止而轉彎，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．機座機座是機械手的支撐部件，機座承受機械手的全部重量和工作載荷，所以機座應有足夠的強度、剛度和承載能力。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。把計算結果送給 PLC 的控制器。 通用 PLC 應用于專用設備時可以認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)以及各類軟設備（例如：邏輯線圈、數據寄存器、計時器、計數器、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)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。 在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。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，即使輸入數據和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映象區(qū)的相應單元的數據和狀態(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生的滯后時間三部分組成。整體型 PLC 的 I/O 點數固定，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，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。重要的應用場合，應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：24輸出點數：24輸入信號類型：直流或開關量輸入電流：24VDC 5mA模擬輸入：10V～1