【正文】 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就比較大是Nm級(jí)的，可以直接去驅(qū)動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其勵(lì)磁相數(shù)，可以分為三相、四相、五相、六相甚至八相。一般來(lái)說(shuō)隨著相數(shù)的增加，在相同頻率的情況下，每相導(dǎo)通電流的時(shí)間增加，各相平均電流會(huì)高些，從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩特性會(huì)好些，步距角亦小。但是隨著相數(shù)的增加，電動(dòng)機(jī)的尺寸就增加，結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜，目前多用3～6相的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著輸入脈沖頻率變化而變化，調(diào)速范圍很廣，靈敏度高，輸出轉(zhuǎn)角能夠控制，而且輸出精度較高，又能實(shí)現(xiàn)同步控制，所以廣泛地使用在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，也還可用在一般通用機(jī)床上，提高進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化水平。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其工作原理來(lái)分，主要有磁電式和反應(yīng)式兩大類(lèi)，這里只介紹常用的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理。 在電動(dòng)機(jī)定子上有A、B、C三對(duì)磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為A相、B相和C相，而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)A、B、C三個(gè)磁極的線圈依次輪流通電，則A、B、C三對(duì)磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 首先有一相線圈（設(shè)為A相）通電，則轉(zhuǎn)子3兩齒被磁極A吸住，轉(zhuǎn)子就停留在圖5—5a的位置上。然后，A相斷電，6相通電，則磁極A的磁場(chǎng)消失磁極B產(chǎn)生了磁場(chǎng)，磁極召的磁場(chǎng)把離它最近的4兩齒吸引過(guò)去，停止在圖b的位置上，這時(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30176。再接下去B相斷電，C相通電。根據(jù)同樣道理，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30176。，停止在圖c的位置上。若再A相通電，C相斷開(kāi)，那么轉(zhuǎn)子再逆轉(zhuǎn)30176。，使磁極A的磁場(chǎng)把4兩個(gè)齒吸住。定子各相輪流通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒。這樣按A→B→C→A→B→C→A→…次序輪流通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就一步一步地按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。通電線圈每轉(zhuǎn)換一次，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)30176。，我們把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱之為步距角。如果把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電線圈轉(zhuǎn)換的次序倒過(guò)來(lái)?yè)Q成A→C→B→A→C→B→…的順序，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，所以要改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以在任何一相通電時(shí)進(jìn)行。 （a）三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖 （b）三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖 （c）三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式（以三相步進(jìn)電機(jī)為例）步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍三相繞組中的通電順序?yàn)椋? 這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相單三拍。 三相單三拍的特點(diǎn)：1）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) b表示 q ,此角稱為步距角，用30176。2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。由于設(shè)計(jì)的需要，在此只介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理（3）電動(dòng)機(jī)的選擇。三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖51所示。三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖（1） 定子 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由三部分組成：定子定子鐵心由厚度為0。5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ。定子繞組三組用漆包線繞制好的，對(duì)稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組（2） 轉(zhuǎn)子 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心由厚度為0。5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組 鼠籠式 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 　繞線式 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0。2~1。0mm之間。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 基本原理 為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖52所示。（1） 在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。 （2） 當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 （3） 欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1） 產(chǎn)生 圖53表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（圖54）。 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線 當(dāng)wt=00時(shí)，AX繞組中無(wú)電流；為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖54（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，BY繞組中無(wú)電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖54（b）所示。 當(dāng)wt=2400時(shí)，CZ繞組中無(wú)電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖54（c）所示。 可見(jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成3． 電機(jī)的選擇（1）對(duì)電機(jī)的要求在選擇電機(jī)時(shí),首先應(yīng)考慮到生產(chǎn)情況對(duì)電機(jī)的要求,灌裝機(jī)工作的環(huán)境比較潮濕,并有些小量沖擊。因此,要求電機(jī)有防潮及防震裝置（防震是次要的）,并且要連續(xù)進(jìn)行工作。（2）功率選擇 電機(jī)功率的選擇,以啟動(dòng)和連續(xù)生產(chǎn)時(shí)其中最大的功率為選擇電機(jī)功率的依據(jù),考慮到備用系數(shù),電機(jī)功率應(yīng)為 由于功率計(jì)算存在誤差,更好的方法是通過(guò)試驗(yàn)確定功率,即對(duì)樣機(jī)或類(lèi)似的灌裝機(jī)在規(guī)定的操作條件上采用瓦特計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。（3）用類(lèi)比法選擇電機(jī) 在設(shè)計(jì)中往往可以采用這種方法來(lái)選擇電機(jī),到工廠及有關(guān)單位去搜集與所設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)類(lèi)型、生產(chǎn)能力等條件相近的灌裝機(jī)所采用的電機(jī)類(lèi)型,功率大小等方面的有關(guān)資料,然后參考這些資料來(lái)選擇所設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)的電機(jī)功率和類(lèi)型。 旋轉(zhuǎn)編碼器簡(jiǎn)介編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，有增量型編碼器，絕對(duì)型編碼器。增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)工作原理由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。（1）分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。 （2）信號(hào)輸出信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開(kāi)路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A,A。B,B。Z,Z）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。（3）信號(hào)連接編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開(kāi)關(guān)頻率有低有高。 單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。 A。B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測(cè)量。A、A，B、B，Z、Z連接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米?！　? 絕對(duì)型編碼器（旋轉(zhuǎn)型）：絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線……編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。 絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。從單圈絕對(duì)值編碼器到多圈絕對(duì)值編碼器。旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤(pán)各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈絕對(duì)值編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)值編碼器。PLC知識(shí)簡(jiǎn)介第一節(jié) PLC工作原理簡(jiǎn)介可編程序控制器處理器作為中央處理單元，不僅有邏輯控制功能，還有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理甚至通信聯(lián)網(wǎng)功能，正確應(yīng)稱為PC，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)有所區(qū)別，仍稱其為PLC。 PLC的特點(diǎn)（1）、靈活通用控制功能改變，只要改變軟件及少量的線路即可實(shí)現(xiàn)。（2）、可靠性高／抗干擾能力強(qiáng)① 硬件方面：采用微電子技術(shù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路及大規(guī)模集成電路完成，CPU與輸入輸出之間，采用光電隔離措施，隔離了它們之間電的聯(lián)系。② 軟件方面：有自身的監(jiān)控程序，對(duì)強(qiáng)干擾信號(hào)、欠電壓等外界環(huán)境定期檢查，有故障時(shí)，存現(xiàn)狀態(tài)到存儲(chǔ)器，并對(duì)其封閉以保護(hù)信息；監(jiān)視定時(shí)器WTD，檢查程序循環(huán)狀態(tài)，超出循環(huán)時(shí)間時(shí)報(bào)警；對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)，程序有錯(cuò)誤進(jìn)輸出報(bào)警信息并停止執(zhí)行。（3）、使用簡(jiǎn)單采用自然語(yǔ)言——梯形圖語(yǔ)言編程方式，編程容易，更改方便。輸入輸出接口可以與各種開(kāi)關(guān)、傳感器、繼電器、接觸器、電磁閥連接，接線簡(jiǎn)單。（4）、功能強(qiáng)、體積小縱向——PLC不僅可能完成各種條件控制，還能完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，可以完成對(duì)模擬量的控制；橫向——可以控制一臺(tái)至幾臺(tái)設(shè)備，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；重量輕，體積小，便于安裝。 PLC控制思路以前面的星——角起動(dòng)二次回路為例 。按控制等效電路可分為三個(gè)部分：輸入部分、輸出部分及控制部分。（1）、輸入部分：接收由各種主令電器發(fā)出的操作指令及由各種反映設(shè)備狀態(tài)信息的輸入元件傳來(lái)的各種狀態(tài)信息。PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部繼電器，當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入用的公用腳COM接通時(shí)，該輸入繼電器得電。（2）、輸出部分：根據(jù)控制程序的執(zhí)行結(jié)果直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)負(fù)載。在PLC內(nèi)部設(shè)有輸出繼電器（可能是繼電器形式，也可能是晶體管形式），每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)硬觸點(diǎn)，當(dāng)程序執(zhí)行結(jié)果讓輸出繼電器線圈通電時(shí)，該輸出繼電器的輸出觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)外部負(fù)載的控制運(yùn)行。（3）、控制部分：是由用戶自行編制的控制程序。它存放在PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC依次讀取用戶程序存儲(chǔ)器中的程序內(nèi)容，并對(duì)它們進(jìn)行解釋并執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果送輸出端子，以使相應(yīng)的外部負(fù)載得到控制。PLC的用戶程序采用梯形圖的編程方式，它由繼電器控制電路演變而來(lái)，所不同的是，它內(nèi)部的繼電器并非實(shí)際的繼電器，而是“軟”繼電器，由軟繼電器組成的控制線路并不是真正意義上的物理連接，而只是邏輯關(guān)系上的連接（軟接線）。內(nèi)部繼電器線圈用 橢圓圈 表示，常開(kāi)點(diǎn)用 來(lái)表示，常閉點(diǎn)用 來(lái)表示。從PLC的內(nèi)部可區(qū)分為六個(gè)部分即：輸入、輸出、存儲(chǔ)器、CPU、電源及操作顯示部分。① 輸入部分：負(fù)責(zé)采集外部指令及設(shè)備狀態(tài)，以使CPU作出判斷。 ② 輸出部分：將CPU的運(yùn)算結(jié)果向外部輸出，以完成過(guò)程動(dòng)作。 注：以上輸入輸出部