【正文】 由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓 /電流檢測電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制回路信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變 器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”。 檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 ③再生過電壓保護(hù)。但為了確保人身安全，需要裝設(shè)漏電斷路器。逆變器的輸出頻率或者異步電 動(dòng)機(jī)的速度超過規(guī)定值時(shí)，逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 (1)V/f 控制 V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩 速 度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 采用這種控制方式。 基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動(dòng)機(jī)定子電流的相位進(jìn)行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動(dòng)。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的采用了時(shí)間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。 (2)多種控制方式的結(jié)合 單一的控制方式有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并沒有 “萬能 ”的控制方式，在有些控制場合，需要將一些控制方式結(jié)合起來，例如將學(xué)習(xí)控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，自適應(yīng)控制與模糊控制相結(jié)合，直接轉(zhuǎn)矩控 制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，或者稱之為 “混合控制 ”，這樣取長補(bǔ)短，控制效果將會(huì)更好。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動(dòng)作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是有時(shí)間來控制的。 ③連續(xù)工作方式：按下按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)，按步序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，在連續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài)： 正常停車：在正常工作狀態(tài)下停車。 手動(dòng)操作：需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松 6 個(gè)按鈕，也需要 6 個(gè)輸入端子。根據(jù)所需的 I/O 總點(diǎn)數(shù)并留有一定的備用量，可選用 F X2N48RM，其輸入和輸出各 24 點(diǎn)，繼電器輸出型。其中在左、右移動(dòng)的電路中加入 。 PLC 的輸入 /輸出端子 PLC 的輸入輸出端子分配接線圖，如圖 52 所示。以上共需要 18 個(gè)輸入信號。 緊急停車：在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時(shí)停車。為此設(shè)置了一個(gè)光電開關(guān)，以檢測“無工件”信號。通過 RS 485 接口及一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這樣在有些不適合于人類進(jìn)行現(xiàn)場操作的場合，也可以很容易的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。專家?guī)炫c推理機(jī)制的設(shè)計(jì)是尤為重要的，關(guān)系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。 智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動(dòng)機(jī)上安裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。 (2)轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動(dòng)機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。急加速時(shí)，如果異步電動(dòng)機(jī)跟蹤遲緩，則過電流保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行（失速），所以，在負(fù)載電流 減小之前要進(jìn)行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)的溫度將上升?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或快速減速的辦法，防止過電壓。由于逆變器負(fù)載側(cè)短路等，流過逆變器器件的電流達(dá)到異常值（超過容許值）時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流。在控制電路 B 部分增加了速度檢測電路，即增加了速度指令，可以對異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。為了抑制波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。而控制指令則根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。 pfn 601 ?河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 第四章 變頻器 變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。 圖 36 三相交流電流波形圖 （ 31） （ 32） （ 33） 為了分析方便，假設(shè)電流為正值時(shí)，在繞組中從始端流向末端，電流為負(fù)值時(shí)，在繞組中從末端流向首端。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子與河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為 ～ 。 （ 2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)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)。 河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)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。 （ 2） I/O 接口單元的冗余 ① 控制回路的多點(diǎn) I/O 卡應(yīng)冗余配置。 P LC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) P LC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 P LC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。從應(yīng) 用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。這時(shí)才是 P LC 真正的輸出。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對應(yīng)的輸出映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開，對應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通?？删幊绦蚩刂破鳈z查 C PU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。 通用 P LC 應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但 P LC河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 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。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)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 P LC 不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)采用的便是滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。一般要求用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向力，多用在工作時(shí)間短，速度較低的場合。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械手， PLC ，變頻器，交流電機(jī) 河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 目錄 摘要 ........................................................................................................... 3 第一章 機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu) .......................................................................... 5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ........................................................................................ 5 機(jī)械手夾持器和機(jī)座的結(jié)構(gòu) ............................................................. 6 第二章 可編程控制 PLC ........................................................................ 9 P LC 簡介 ......................................................................................... 9 P LC 的工作原理 .............................................................................10 P LC 機(jī)型的選擇方法 .......................................................................12 第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) ........................................ 15 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) ...................................................................15 三相交流電機(jī)工作原理 ...................................................................19 機(jī)械手電機(jī)的選用 .........................................................................20 第四章 變頻器 ...................................................................................... 21 變頻器的構(gòu)成 ................................................................................21 變頻器的分類和控制方式 ...............................................................25 第五章 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................... 29 機(jī)械手的工藝過程 .........................................................................29 P LC 控制系統(tǒng) .................................................................................31 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 37 致謝 ......................................................................................................... 38 河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì)