【正文】 1— 集電環(huán)； 2— 電刷； 3— 變阻器 圖 34 繞線形轉(zhuǎn)子與外加變阻器的連接 ② 籠形繞組 在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個(gè)銅環(huán)（稱 為端環(huán)）把導(dǎo)條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖 35（ a）所示。 i iu iv iw iu ?? ?? ?? 0 3 3 ?t 三相電流波形 V 2 V W1 W1 V 2 W1 U1 iU ,iV ,iW 2 U 2 U1 U2 U1 U2 W W V1 2 V W2 V1 2 1 ?? ?t=?? Iw=Im ? ?t=0 Iu=Im ?t=? Iv=Im 圖 兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)示意圖 圖 38 空間 120 度 對(duì)稱分布的三相繞組通 過三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng) 為極對(duì)數(shù) p=1 的空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，每電源周期旋轉(zhuǎn)一周，即兩個(gè)極距；▲某相繞組 中電流達(dá)到最大值時(shí)，磁極軸線恰好旋轉(zhuǎn)到該相繞組軸線上。 (n 不 能等于 n0)特點(diǎn)：▲電動(dòng)機(jī)內(nèi)必須有一個(gè)以 n0 旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 3．額定電壓 額定電壓是指接到電動(dòng)機(jī)繞組上的線電壓，用 UN 表示。定子繞 組的連接只能按規(guī)定方法連接，不能任 意改變接法，否則會(huì)損壞三相電動(dòng)機(jī)。此電源 輸出的電壓或電源及頻率，由控制回路指令進(jìn)行控制。 在圖 41 點(diǎn)劃線內(nèi)，僅以控制 A 部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無速度檢測(cè)電路，為 開環(huán)控制。采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速時(shí)，由于再生功率直流電路 電壓將升高，有時(shí)超過容許值。 （ 3）其他保護(hù) 1）防止失速過電流。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(shí)， 在異步電動(dòng)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。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上， 為了防止逆變器期間、線路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 4制動(dòng)電路 異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量儲(chǔ)存于平波回路電 容器中，使直流電壓升高。 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。 8．定額 定額是指三相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時(shí)間，分為連續(xù)、短時(shí)、 周期斷續(xù)三種。銘牌上注明這臺(tái)三相電動(dòng) 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(dòng)機(jī)的重 要依據(jù)，銘牌的主要內(nèi)容如下。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 有電流流過。三相繞組的首端 U1,V1,W1 接在三相對(duì)稱電源上，有三相對(duì)稱電流通過三相繞組。這六個(gè)出線端在接線 19 機(jī)械手的 PLC 控制 盒里的排列如圖 33所示，可以接成星形或三角形。中、 小型三相電動(dòng)機(jī)的機(jī)座還有兩個(gè)端蓋支承著轉(zhuǎn)子，它是三相電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的重 要組成部分。 2． 6 機(jī)械手 PLC 選擇及參數(shù) 綜合上述原則機(jī)械手控制系統(tǒng)主機(jī)為三菱的 FX2N48MR。 PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì) 和選用外，一般 PLC 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。這時(shí)才是 PLC 真正的輸出。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對(duì)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(duì)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?？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(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。 （ 3） PLC 電源 PLC 電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。它和硬件一起決定了該 PLC的各項(xiàng) 功能。隨著中國經(jīng)濟(jì)的 高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi) PLC 在我國仍將保持高 速增長勢(shì)頭。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順 序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。這種末端執(zhí)行器由于楔塊和滾 子之間為滾動(dòng)接 觸，摩擦力小，活動(dòng)靈活，且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離接觸的 循環(huán)叫外循環(huán)（如圖 12所示）。 3 機(jī)械手的 PLC 控制 第一章 機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu) 1． 1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1．螺旋機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu)由螺桿、螺母和機(jī)架組成，其主要功能是將轉(zhuǎn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)， 并同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，按螺旋副中的摩擦性質(zhì)，螺旋機(jī)構(gòu)可以分為滑動(dòng)螺旋機(jī) 構(gòu)和滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)兩種類型。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流 電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、 滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件組成。其機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)是在螺桿和螺母之間設(shè)有封閉循環(huán)滾道，并在其間放如剛球，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 剛球沿螺旋滾道滾動(dòng)并帶動(dòng)螺母作直線運(yùn)動(dòng)。如右圖所示，裝在桿上端的滾子 3 和楔塊之間為滾動(dòng)接觸。但是，在中國等發(fā)展中國家 PLC 的增長十分迅速。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。 在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。 模 擬 量 ： 按 信 號(hào) 類 型 分 ， 有 電 流 型 （ 420mA,020mA）、 電 壓 型 （ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit等?？删幊绦蚩刂破鞯? 這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 12 機(jī)械手的 PLC 控制 在輸出處理階段， CPU 將輸出映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能 13 機(jī)械手的 PLC 控制 指令。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出 和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。三相電動(dòng)機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、 定子繞組等部分組成。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。下面來討論旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。因此，三相電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分 鐘的轉(zhuǎn)速 n定子電流頻率 f及磁極對(duì)數(shù) p之間的關(guān)系是 n1 ? 60 f p 3． 3 三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 圖 39 為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖。轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， n ? n 電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 n1 ? n ； 當(dāng) n ? n 時(shí)， s ? 1 n=0,s ? ? 1 n1 ? n ? 0 ，可知異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀 n1 n 1 1 態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)差率的變化范圍總在 0和 1之間，即 0＜ s＜ 1。如 n1=1500r/min，則 nN =1440r/min。 第四章 變頻器 變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。為了抑制波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電 流）。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。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。 2）防止失速再生電壓。對(duì)于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時(shí)停電，控制電路工作正常。 2電壓 /電流檢測(cè)電路 與主回路電位隔離，檢測(cè)電壓、電流等。 圖 41 變頻器的構(gòu)成 29 機(jī)械手的 PLC 控制 圖 42典型的電壓型逆變器一例 主電路 給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)速調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。第二位數(shù)字 “ 4” 表示能承受任何方向的濺水。電壓過高，電動(dòng)機(jī)容 易燒毀；電壓過低，電動(dòng)機(jī)難以啟動(dòng)，即使啟動(dòng)后電動(dòng)機(jī)也可能帶不動(dòng)負(fù)載，容 易燒壞。電磁力作用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上，對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩， 使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)速為 n。如圖 38（ c）所示；當(dāng) ?t ? 300? 時(shí)合成磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)了 300176。 （ a）銅排轉(zhuǎn)子 （ b）鑄鋁轉(zhuǎn)子 圖 35 籠形轉(zhuǎn)子繞組 3．其他部分 其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。由于硅鋼片較薄而且片與片之 間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過 而引起的鐵心渦流損耗。輸出單元的 4 個(gè)地端，分 別引出到面板，其中只有 C4與 3V 電源共地。 （ 2）在需要時(shí)也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。 2． 4 PLC 機(jī)型的選擇方法 1． PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩 類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。 第 (N1)個(gè)掃 第 N 個(gè)掃描周期 第 (N+1)個(gè)掃 描周期 描周期 輸出刷新 輸入采樣 用戶程序執(zhí)行 輸出刷新 輸入采樣 圖 PLC 的掃描運(yùn)行方式 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為 “ 1” 狀態(tài)，梯形圖 中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。 可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng) 電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出 繼電器等。該存 儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電 時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄 存 器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處 理， 16 位（也有 32 位的）為一個(gè)模擬量。 第二章可編程控制 PLC 2． 1 PLC 簡(jiǎn)介 自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來， PLC 得到了快速發(fā)展，在世 界各地得到了廣泛應(yīng)用。按驅(qū)動(dòng)方式可以電動(dòng)、液壓和氣動(dòng)三種。 （ 1）．由螺母和螺桿組成的滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，螺母與機(jī)架固聯(lián)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)（如 圖 11b 所示），這種螺旋機(jī)構(gòu)以傳遞動(dòng)力為主，故又稱傳力螺旋機(jī)構(gòu)。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣 的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等， 這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。隨著工 業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展 ,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱 ,無人車間、 無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)方式，滑動(dòng)螺旋 機(jī)構(gòu)又分為以下兩種?；剞D(zhuǎn)型手抓有可分為單支點(diǎn)和雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，按夾持方式可以分為外 夾式和內(nèi)撐式。 整個(gè)機(jī)座安裝在基座 8 上。 PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)， 在微秒量級(jí)，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器 內(nèi)。 （ B）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O 映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯 線圈、數(shù)據(jù)寄存器