【正文】 以控制其電流。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應(yīng)用中有一些成功的范例?！　o速度傳感器矢量控制是通過坐標變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，然后通過控制電動機定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(yīng)特性。對于 恒速運轉(zhuǎn)中的過電流，也進行同樣的控制。因此采用風機熱繼電器或器件散熱片傳感器，檢出異常后停止逆變器。4）瞬時停電保護。變流器的輸出電流達到異常值，也同樣停止逆變器運轉(zhuǎn)?？刂齐娐分饕ǎ? 運算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。裝置容量小時，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波電路。對于需要精密速度或快速響應(yīng)的場合，運算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓，過電流引起的損壞外就，還應(yīng)保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。 20 世 紀 60 年 代 以 后 ，電 力 電 子 器 件 經(jīng) 歷 了 SCR(晶 閘 管 )、 GTO(門 極 可 關(guān) 斷 晶 閘 管 )、 BJT(雙 極 型 功率 晶 體 管 )、 MOSFET(金 屬 氧 化 物 場 效 應(yīng) 管 )、 SIT(靜 電 感 應(yīng) 晶 體 管 )、 SITH(靜電 感 應(yīng) 晶 閘 管 )、 MGT(MOS 控 制 晶 體 管 )、 MCT(MOS 控 制 晶 閘 管 )、 IGBT(絕 緣 柵雙 極 型 晶 體 管 )、 HVIGBT(耐 高 壓 絕 緣 柵 雙 極 型 晶 閘 管 )的 發(fā) 展 過 程 ， 器 件 的 更新 促 進 了 電 力 電 子 變 換 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 。數(shù)字越大，防護能力越強，如 IP44 中第一位數(shù)字“4”表示電機能防止直徑或厚度大于 1 毫米的固體進入電機內(nèi)殼。 7．絕緣等級 絕緣等級是指三相電動機所采用的絕緣材料的耐熱能力，它表明三相電動機允許的最高工作溫度。5%。 一般情況下，額定運行時=1% ～5% 。流過電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力作用，力 F 的方向可用左手定則確定，如圖 39 所示。旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖 38（c）所示；當 時合成磁場方向旋轉(zhuǎn)了 300176。三相繞組的首端 U1, V1, W1接在三相對稱電源上，有三相對稱電流通過三相繞組。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。這六個出線端在接線盒里的排列如圖 33 所示，可以接成星形或三角形。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉(zhuǎn)子，它是三相電動機機械結(jié)構(gòu)的重要組成部分。電源單元PLC 主機左邊有外接 220V/AV 的電源插座，作為 PLC 的工作電源。2．6 機械手 PLC 選擇及參數(shù) 綜合上述原則機械手控制系統(tǒng)主機為三菱的 FX2N48MR。b． I/O 接口單元的冗余（1）控制回路的多點 I/O 卡應(yīng)冗余配置。PLC 的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進 PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。這時才是 PLC 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，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。外接的輸入觸點電路斷開，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斷開，常閉觸點接通?？删幊绦蚩刂破鳈z查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。這種計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器” ，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。（3）PLC 電源PLC 電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。使這部分存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保留；后者當 PLC 停止運行時，將這部分存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零” 。它和硬件一起決定了該 PLC 的各項功能。（2）存儲器與微型計算機一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi) PLC 在我國仍將保持高速增長勢頭。大型 PLC 使用另外一個 CPU 來完成模擬量的運算。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。同時，PLC 的功能也不斷完善。這種末端執(zhí)行器由于楔塊和滾子之間為滾動接觸，摩擦力小，活動靈活，且機構(gòu)簡單?；剞D(zhuǎn)型夾持器結(jié)構(gòu)較簡單，但當所夾持的工件直徑有變動時，將引起工件軸心的偏移。滾珠在返回時與螺桿脫離接觸的循環(huán)叫外循環(huán)（如圖 12 所示） 。一般要求用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向力，多用在工作時間短，速度較低的場合。 第一章 機械手機械結(jié)構(gòu)1．1 傳動機構(gòu)1．螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)由螺桿、螺母和機架組成，其主要功能是將轉(zhuǎn)動變換為直線運動，并同時傳遞運動和動力，按螺旋副中的摩擦性質(zhì)，螺旋機構(gòu)可以分為滑動螺旋機構(gòu)和滾動螺旋機構(gòu)兩種類型。工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、檢測技術(shù)等，是機電一體化的典型代表儀器之一。關(guān)鍵詞：機械手 PLC 變頻器 交流電機AbstractManipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key ponents. Manipulator using the mechanical structure of screwball, slider, and other mechanical devices position。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。2. 滑動螺旋機構(gòu) 螺旋副內(nèi)為滑動摩擦的的螺旋機構(gòu)，稱為滑動螺旋機構(gòu)。這種傳動形式結(jié)構(gòu)緊湊，剛度較大，傳動效率高，精度高。滾動螺旋機構(gòu)摩擦阻力小，動作靈敏度高，傳動效 率高，可達 90%以上。所以當設(shè)計機械手夾持器的時候，在滿足工件的定位精度要求的條件下，盡可能的采用結(jié)構(gòu)比較簡單回轉(zhuǎn)型夾持器。如圖 13 所示，機械手采用普通軸承作為支撐元件的機座支撐結(jié)構(gòu)。作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC 在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的 PLC 年增長率保持為 20%～30%。PLC 的 CPU 內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加 1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為 END 指令） ，然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比 DCS 要低很多。如圖 所示， PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖所示：編 程 器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū) 用戶程序存儲區(qū)電源圖 21 PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖（1）中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是 PLC 的控制中樞。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲單元（RAM）以供存放 I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲單元稱作 I/O 映象區(qū)。不過對于新型的 PLC，其存儲容量可根據(jù)用戶的需要而改變。可編程序控制器一般使用 220V 交流電源。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機 或切換到 STOP 工作狀態(tài)。可編程序控制起處于（RUN）狀態(tài)時，還要完成另外 3 個階段的操作。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU 從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 的 CPU 總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負載接通時的滯后時間約為 1ms，負載由導(dǎo)通到斷開時的最大滯后時間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間約為1ms。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。選擇 PLC 時，應(yīng)考慮性能價格比。16 個接插件可外接其它直流或開關(guān)量輸入信號。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖 311 所示。軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120176。 ① 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，見圖 34。氣隙太大，電動機運行時的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。 當 的瞬間， =0， 為負值， 為正值，根據(jù)”右手螺旋定則” ，三相電流所產(chǎn)生的磁場疊加的結(jié)果，便形成一個合成磁場，如圖 37（a）所示，可見此時的合成磁場是一對磁極（即二極） ，右邊是 N 極，左邊是 S 極。 由此可見，對稱三相電流 分別通入對稱三相繞組 U1U2, V1V2, W1W2中所形成的合成磁場，是一個隨時間變化的旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動勢和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用⊕表示。因為只有這樣，轉(zhuǎn)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。 1．型號 國產(chǎn)中小型三相電動機型號的系列為 Y 系列，是按國際電工委員會 IEC 標準設(shè)計生產(chǎn)的三相異步電動機，它是以電機中心高度為依據(jù)編制型號譜的，如 Y200L26 * 中、小型三相異步電動機的機座號與定子鐵心外徑及中心高度的關(guān)系見表311 和表 312。若超過額定電流過載運行，三相電動機就會過熱乃至燒毀。1）連續(xù) 連續(xù)工作狀態(tài)是指電動機帶額定負載運行時，運行時間很長，電動機的溫升可以達到穩(wěn)態(tài)溫升的工作方式2）短時 短時工作狀態(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；停機時間很長，使電動機的溫升可以降到零的工作方式。外殼防護等級 IP54，它具有良好的起動性能和運行性能，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維修方便等特點，電機采用 E 級或 B 級絕緣，外殼防護等級為 IP44，冷卻方式為 ICO141，額定頻率為 50Hz，額定電壓為 380V。 20 世 紀 80 年 代 后 半 期 開 始 ， 美 、 日 、 德 、英 等 發(fā) 達 國 家 的 VVVF 變 頻 器 已 投 入 市 場 并 獲 得 了 廣 泛 應(yīng) 用 。另外，異步電動機需要制動時，有時需附加“制動回路” 。一般說來，由機械系統(tǒng)（含電動機）慣量積蓄的能量比電容能儲存的能量大，需要快速制動時，可用逆變器向電源反饋或設(shè)置制動回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓升高。它使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。恰當?shù)谋Ｗo需要反時限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護（使用電子電路） 。5）接地過電流保護。動作頻繁時，可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。 變頻器的分類和控制方式變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的 PWM 波以減少開關(guān)損耗。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出 100%的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負荷平衡功能。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過于復(fù)雜都會在具體應(yīng)用中帶來不少實際困難。3 變頻器控制的展望　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方