【正文】 20] 式中 d3～ d0為輸入代碼， d＝ “ o”，則開關(guān)接地； d＝ “ 1” ，則開關(guān)接到輸出上。故輸出電壓為 vOUT＝ — VREF／ 24 [d3 控制功能強。 能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。 體積小，重量輕，易于裝入機器內(nèi)部。 工業(yè)控制計算機及接口 第一節(jié) 工業(yè)控制計算機 微機構(gòu)成 微機系統(tǒng) 二、工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的基本要求 具有完善的過程輸入 /輸出功能 具有實時控制功能 具有可靠性 具有較強的環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力 具有豐富的軟件 三、工業(yè)控制計算機分類及特點 PLC構(gòu)成 PLC特點 程序可變，柔性好。 后端直接與水泵電動機相連 。主要構(gòu)成為 ABB ACS600系列變頻器一臺，由于 ABB公司 ACS600系列變頻器均帶有 PID調(diào)節(jié)器，所以 可以根據(jù)給定壓力（設(shè)定壓力）和壓力傳感器返回的實際壓力信號進(jìn)行比較，實現(xiàn) PID調(diào)節(jié)（比例積分微分調(diào)節(jié)），變頻器根據(jù)用戶水量大小而引起的水壓變化，相應(yīng)地調(diào)節(jié)水泵電動機的轉(zhuǎn)速來控制水壓的恒定 ，另外變頻器可以輸出相應(yīng)的電流信號給顯示控制器，可直接顯示出變頻器的實際運行狀態(tài)，同時變頻器對電動機具有過流、過壓、欠壓、過載等全部故障保護功能。 這樣 ， 既可以滿足各部位用戶的用水的需要 ， 又不使電動機空轉(zhuǎn) ， 造成電能的浪費 。 （ 3） 變頻器選擇時 ， 要考慮電動機的運行頻率在什么功率范圍內(nèi) 。如專用脈沖調(diào)幅型變頻器，頻率達(dá) 3kHZ，對應(yīng)轉(zhuǎn)速 18 104r/min。 要求高精度的轉(zhuǎn)矩控制，加速度大，能與上位機進(jìn)行通訊。 紡織專用變頻器 ：改善傳動特性，實現(xiàn)自動化。 三、 交流伺服電動機的選擇 交流伺服電動機的初選擇 (1)首先考慮電動機能夠提供負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 在這種控制方式中 ， 以較高頻率對逆變電路的半導(dǎo)體開關(guān)元器件進(jìn)行開閉 ， 并通過改變輸出脈沖的寬度來達(dá)到控制電壓 （ 電流 ） 的目的 。由圖可知，變頻器主要由主回路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成。當(dāng)電弧長度符合要求時，反饋的弧壓up和給定電壓 u相等，通過比較器 4得偏差信號＝ o，伺服電機不轉(zhuǎn)動。 感應(yīng)型（ IM） ：籠型感應(yīng)電動機 特點 ：對定子電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制 具有直流伺服電動機的全部優(yōu)點。此外，它的轉(zhuǎn)動慣量、體積和重量一般來說也較小 。鋸齒波發(fā)生器的輸出電壓 vA和直流控制信號 vIN進(jìn)行比較。目前常用 晶體管驅(qū)動和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動 ，廣泛采用的直流伺服電機的 晶體管驅(qū)動電路有線性直流伺服放大器和脈寬調(diào)制放大器 (PwM)。 一、 特點 穩(wěn)定性好 可控性好 響應(yīng)迅速 控制功率低，損耗小 轉(zhuǎn)矩大 勵磁繞組補償繞組(c) (f)rFcFaUai電樞繞組(a)ffUiF s 直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)與一般的電機結(jié)構(gòu)相似，也是由定子、轉(zhuǎn)子和電刷等部分組成，在定子上有勵磁繞組和補償繞組，轉(zhuǎn)子繞組通過電刷供電。 直流伺服電動機按激磁方式可分為 電磁式和永磁式 兩種。 （ 2）計算各種工況下所需的等效力矩。 五、步進(jìn)電機的選擇 步距角的選擇 電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。 步進(jìn)電機是用脈沖供電，且按一定工作方式輪流作用于各相勵磁線圈上。 該電路的特點是工作時 Vin端輸入方波步進(jìn)信號：當(dāng) Vin為“ 0”電平，由與門A2輸出 Vb為“ 0”電平，功率管（達(dá)林頓管） VT截止，繞組 W上無電流通過，采樣電阻上 R3上無反饋電壓， A1放大器輸出高電平；而當(dāng) Vin為高電平時，由與門 A2輸出的 Vb也是高電平，功率管VT導(dǎo)通，繞組 W上有電流，采樣電阻上 R3上出現(xiàn)反饋電壓 Vf，由分壓電阻 RR2得到設(shè)定電壓與反饋電壓相減，來決定 A1輸出電平的高低，來決定 Vin信號能否通過與門 A2。在繞組指令脈沖到來時，脈沖的上升沿同時使 VT1和 VT2導(dǎo)通。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 永磁式步進(jìn)電機 ：轉(zhuǎn)子用永磁鐵，靠與定子產(chǎn)生電磁力 特點 ：控制功率小，效率高，造價低，但步距角大。 例：三相變磁阻式步進(jìn)電動機，轉(zhuǎn)子 80個齒。 I=Z2/Z1=α L/360δ = 6/360 =2/1 可選 Z1=20， Z2=40，模數(shù) = 例 將改造一臺 C620車床 ， 其縱向絲杠的螺距t=12mm ， 采用 110BF003 型步進(jìn)電動機 ， 步距α=176。 例： 某步進(jìn)電機有 80個齒 , 采用 3相 6拍方式驅(qū)動 , 經(jīng)絲杠螺母副驅(qū)動工作臺做直線運動 , 絲杠的導(dǎo)程為 6mm。若通電順序改為 A→C→B→A… ，步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子將順時針轉(zhuǎn)動 30。圖 61所示的步進(jìn)電動機可構(gòu)成 A、 B、 C三相控制繞組，故稱三相步進(jìn)電動機 。 (3)氣壓傳動的效率比液壓傳動還要低，且噪聲較大。對于無油的氣動控制系統(tǒng)則特別適用于無線電元器件生產(chǎn)過程，也適用于 食品和醫(yī)藥的生產(chǎn)過程。 (2)空氣粘性很小，在管路中的沿程壓力損失為液壓系統(tǒng)的干分之一，易于遠(yuǎn)距離控制。 如果利用軟件對開關(guān)閉合進(jìn)行選擇，即 可實現(xiàn)程控增益變換。 程控增益放大器 經(jīng)過處理的模擬信號，在送入計算機進(jìn)行處理前，必須進(jìn)行量化，即進(jìn)行模擬一數(shù)字變換，變換后的數(shù)字信號才能為計算機接收和處理。 圖 3— 25是生產(chǎn)線工件計數(shù)裝置的示意圖。在一般工業(yè)生產(chǎn)自動控制中大都采用渦流式或電容式接近傳感器。 二、接近式位置傳感器 接近式位置傳感器按其上作原理主要分： ①電磁式；②光電式；③靜電容式；④氣壓 式；⑤超聲波式 。 因此、它只需要產(chǎn)生能反映某種狀態(tài)的開關(guān)量就可以了。 U sRP1R 0R 0R bU fn+U+R 1I dRP2GU cU d+U aML圖 4 － 7 帶有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖二、光電式轉(zhuǎn)速傳感器 光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測軸 (或與被測軸相連接的輸入軸 )上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件及指示縫隙盤組成，如圖 325所示。圖所示為永磁式測速機原理電路圖。光電編碼器在數(shù)控機床、機器人的位置控制、機床進(jìn)給系統(tǒng)的控制以及角度的測量、通訊及自動化控制等方面部發(fā)揮著重要的作用。 感應(yīng)同步器 在兩個相對放置的板上刻有如圖所示的繞組，當(dāng)在滑尺的兩個繞組中分別加上激勵電壓時，則在定尺繞組中就產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其幅值決定于繞組的相對位置。 把指示光柵平行地放在標(biāo)尺光柵上面，并且使它們的刻線相互傾斜 一 個很小的角度，這時在指示光柵上就出現(xiàn)幾條較粗的明暗條紋，稱為莫爾條絞。鐵心處在中間位置時，輸出不為零。 注意 ： 輸出交流電壓、幅值與鐵心位移成正比。 應(yīng)用： 可用于動態(tài)非接觸測量。由于渦流磁場的作用使原線圈的等效阻抗發(fā)生變化，變化程度與距離有關(guān)。 金屬板置于一線圈附近，相互間距為 ?。 按變換方式的不同分為 自感型（可變磁阻式與渦流式 ) 與互感型 (差動變壓器） 。 圖中兩平行極板固定不動 ， 極距為 ， 相對介電常數(shù)為的電介質(zhì)以不同深度插入電容器中 ， 從而改變電容 。 2. 變面積型電容傳感器 ： 原理： 它與變極距型不同的是，被測量通過動極板移動，引起兩極板有效覆蓋面積 A改變，從而得到電容的變化。 此外，要求體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、便于安裝與維修，耐環(huán)境性能好等。 （ 3）滾動軸承導(dǎo)軌副 目前已標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，選用時應(yīng)根據(jù)實際情況而定。 綜上所述，滾動導(dǎo)軌副應(yīng)達(dá)到的基本要求： 高的導(dǎo)向精度 、 高的耐磨性 、 足夠的剛度 、 良好的工藝性 。 3） 專業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量易于保證。 按滾道截面形狀 —— 平面導(dǎo)軌、三角形導(dǎo)軌、圓弧形（或鋼絲滾道）導(dǎo)軌等。 1）鑄鐵的特點 2）鋼的特點 3）有色金屬的特點 4）塑料的特點 （ 4） 提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施 注意：除了考慮導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法以及使用維護操作規(guī)范外，在導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還可采取下述措施進(jìn)一步提高導(dǎo)軌副的耐磨性。 （ 3） 導(dǎo)軌副材料的選擇 導(dǎo)軌副材料選擇的基本要求： 導(dǎo)軌副材料應(yīng)具有高的耐磨性、減振性、熱穩(wěn)定性以及易于生產(chǎn)制造。在導(dǎo)軌副同樣熱變形條件下， L1越大，導(dǎo)向間隙要求越大。 （ 2）常見導(dǎo)軌副組合與間隙調(diào)整、特點 特點： 兩導(dǎo)軌磨損均勻，能自動補償垂直和水平方向下磨損，接觸剛度好，導(dǎo)向和精度保持性高，但工藝性差，熱敏感性較大。 2）矩形導(dǎo)軌的特點 結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗、維修方便，導(dǎo)軌面寬、承載能力大，剛度高，但無磨損量自動補償功能。為防止因振動或傾翻載荷引起兩導(dǎo)向面較長時間脫離接觸，應(yīng)有輔助導(dǎo)向面并具備間隙調(diào)整能力。 5） 選用合理的耐磨材料、潤滑方法以及防護裝置，使導(dǎo)軌盡可能的處于良好工作狀態(tài)，減少導(dǎo)軌副的磨損。 （ 3） 導(dǎo)軌副的設(shè)計內(nèi)容與步驟 1） 依據(jù)導(dǎo)軌副使用的工作條件，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。 低速運動平穩(wěn)性 —— 指平穩(wěn)勻速運動時運動部件的波動誤差（低速“爬行現(xiàn)象”）。 耐磨精度保持性 ——摩擦副正常磨損階段特性。 在一般情況下，為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。 2）導(dǎo)軌的剛度要求 導(dǎo)軌的剛度（要求） ： 導(dǎo)軌抵抗外載荷的能力，從而不影響導(dǎo)向部件的導(dǎo)向精度（運動精度）。 在高精度導(dǎo)軌副中，可采用卸荷裝置等方法減小導(dǎo)軌面的承載載荷，提高導(dǎo)向精度。 按接觸表面的摩擦性質(zhì)可分為：滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。由于同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點的傳動零件。 滾珠絲杠副基本結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 主要依據(jù)滾珠絲杠副傳遞的最大載荷、運動特性（傳遞速度）和范圍（有效行程）、傳遞精度要求，選定滾珠絲杠副的公稱直徑、基本導(dǎo)程以及傳遞精度等級。 （ 6） 滾珠絲杠副的選擇方法 1） 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式確定 依據(jù)預(yù)緊條件和防塵條件決定滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式。d) 彈 簧式自動預(yù)緊調(diào)整使用調(diào)整不方便，但無法定量調(diào)整。 消除和減小絲杠軸向間隙的主要方法： 主要分為 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片式預(yù)緊調(diào)整、雙螺母齒差式預(yù)緊調(diào)整、彈簧式自動預(yù)緊調(diào)整、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊調(diào)整 四種方式。 單圓弧滾道和雙圓弧滾道的結(jié)構(gòu)特點 單圓弧滾道 ：結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度由加工質(zhì)量保證，軸向間隙小，無軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，加工困難，加工精度要求高，成本高，一般在輕載條件下工作。 7） 不能自鎖 。 4） 運動具有可逆性 ， 可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動 ， 也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動 ， 即絲杠和螺母都可以作為主動件 。 滾珠絲杠副的傳動效率 η＝ ～ ， 比常規(guī)的絲杠螺 母副提高 3～ 4倍 。當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時，滾珠相對于螺母上的滾道滾動，因此絲杠與螺母之間基本上為滾動摩擦。 （ 2）絲杠螺母機構(gòu)傳遞運動的基本條件 1）滑動絲杠螺母機構(gòu)傳遞運動基本條件： 應(yīng)有足夠的滑移間隙和充分地潤滑，熱脹冷縮補償空間；因而，存在一定的空回間隙。 絲杠螺母機構(gòu)傳動形式與特點 （ 1）絲杠螺母機構(gòu)的主要構(gòu)成 絲杠、絲杠螺母和減摩介質(zhì)或滾動體（回珠裝置）。裝配時，將墊片厚度增加或減少 Δt，然后再用螺母擰緊。 圖726 偏 心軸套式消除間隙結(jié)構(gòu) 1 電動機 2 偏 心軸套2 1(3) 錐度齒輪調(diào)整法 在加工齒輪 1和 2時，將假想的分度圓柱面改變成帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在齒輪的軸向稍有變化（其外形類似于插齒刀）。 第二節(jié) 機械傳動裝置 1 齒輪 2 同步齒形帶傳動 3 滾珠絲杠 4 滾珠花鍵 5 諧波齒輪減速器 提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施 提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施有： (1)適當(dāng)提高零部件本身的精度； (2)合理設(shè)計傳動鏈，減少零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響 〔 3)采用消隙機構(gòu)．以減少或消除空程。 阻尼越大，最大振幅越小，衰減越快。機械的主要功能是完成機械運動，一部機器必須完成相互協(xié)調(diào)的若干機械運動。 例如 ,設(shè)計一臺數(shù)控機床 ,可以依據(jù)機床的性能要求 ,通過對不同廠家的計算機控制單元 、 伺服驅(qū)動單元 、 位移和速度測試單元及主軸 、導(dǎo)軌 、 刀架 、 傳動系統(tǒng)等產(chǎn)品的評估分析 ,研究各單元間接口關(guān)系和各單元對整機性能的影響 ,通過優(yōu)化設(shè)計確定機床的結(jié)構(gòu)組成 。 該方法是改造舊產(chǎn)品 、開發(fā)新產(chǎn)品 或?qū)υ到y(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造常用的方法 ,也是改