【正文】 在此，我還要感謝在一起愉快的度過四年生活的2班各位同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。參考文獻[1]岳慶來主編 變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合運用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2006[2]胡曉明主編 電氣控制及PLC 機械工業(yè)出版社 2006[3]程周主編 PLC技術(shù)與應用 福建科學技術(shù)出版社 2004[4]李中年主編 控制電氣及應用 清華大學出版社 2006[5]劉美俊編著 通用變頻器應用技術(shù) 福建科學技術(shù)出版社 2004[6]馮辛安主編 機械制造裝備設計 機械工業(yè)出版社 2005[7]廖常初主編 可編程序控制器應用技術(shù) 重慶大學出版社 2002[8]張繼和 張潤敏 梁海峰主編 電機控制與供電基礎 西南交通大學出版社 2000[9]邱士安主編 機電一體化技術(shù) 西安電子科技大學出版社 2005[10]田鳴主編 機械技術(shù)基礎 機械工業(yè)出版社 2005致謝本設計及論文是在我的指導老師的親切關懷和悉心指導下完成的。圖55 自動程序圖56 用“禁止狀態(tài)轉(zhuǎn)移”設計的單步操作梯形圖當完成一步動作后，按下啟動按鈕，X0接通，其常閉接點將M8040斷開，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。當自動操作程序采用步進指令設計時，單步操作程序 用“禁止狀態(tài)轉(zhuǎn)移”標志器M8040來實現(xiàn)，如圖56所示。在運行中，如按正常停車按鈕，則X1接通，M0復位，機械手的動作繼續(xù)執(zhí)行完一個周期后，回到初始狀態(tài)。 ①連續(xù)及單周期操作。手動操作的梯形圖，如圖54所示，手動按鈕X20X25分別控制下:圖52 輸入/輸出分配接線圖圖53 總程序結(jié)構(gòu)框圖圖54 手動程序降、上升、右移、左移、加緊和放松各個動作。PLC的輸入輸出端子分配接線圖，如圖52所示。由于機械手的控制屬于開關量控制，在功能上未提出特殊要求。以上共需要18個輸入信號?！盁o工件檢測”信號：用光電開關作檢測元件，需要1個端子。緊急停車：在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時停車。手動操作可用于調(diào)整工作位置和緊急停車后機械手返回原點。為此設置了一個光電開關，以檢測“無工件”信號。機械手的工作均由電機驅(qū)動，它的上升、下降、左移、右移都是有電機驅(qū)動螺紋絲桿旋轉(zhuǎn)來完成的。通過RS485接口及一些網(wǎng)絡協(xié)議對變頻器進行遠程控制，這樣在有些不適合于人類進行現(xiàn)場操作的場合，也可以很容易的實現(xiàn)控制目標。 　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡等高新技術(shù)的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發(fā)展。專家?guī)炫c推理機制的設計是尤為重要的，關系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。但是神經(jīng)網(wǎng)絡的層數(shù)太多或者算法過于復雜都會在具體應用中帶來不少實際困難。 　　智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學習控制等。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，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動機上安裝速度傳感器，因此，應用范圍受到限制。例如形成開關次數(shù)最少的PWM波以減少開關損耗。　　(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控制的基礎上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應的電源頻率，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，就可以使電動機具有對應的輸出轉(zhuǎn)矩。 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。急加速時，如果異步電動機跟蹤遲緩，則過電流保護電路動作，運轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進行（失速），所以，在負載電流 減小之前要進行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。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。有冷卻風機的裝置，當風機異常時裝置內(nèi)的溫度將上升。⑤接地過電流保護?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\轉(zhuǎn)或快速減速的辦法，防止過電壓。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）。由于逆變器負載側(cè)短路等，流過逆變器器件的電流達到異常值（超過容許值）時，瞬時停止逆變器運轉(zhuǎn)，切斷電流。它使主電路器件導通、關斷。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，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環(huán)控制。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置制動回路（開關和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓升高。為了抑制波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。另外，異步電動機需要制動時，有時需附加“制動回路”。而控制指令則根據(jù)外部的運轉(zhuǎn)指令進行運算獲得。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用。第四章 變頻器變頻技術(shù)是應交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。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。圖36 三相交流電流波形圖 （31） （32） （33） 為了分析方便，假設電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負值時，在繞組中從末端流向首端。U1U2, V1V2, W1W2為三相定子繞組，在空間彼此相隔120176。三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，～。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。（2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠形異步電動機。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。 （2）定子鐵心異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，～，如圖32所示。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)。（1）外殼三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。第三章 三相異步電動機的工作原理及結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(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。考慮經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。（2）I/O接口單元的冗余①控制回路的多點I/O卡應冗余配置。由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。由掃描工作方式引起的滯后時間最長可達到兩個多掃描周期。這時才是PLC真正的輸出。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序行和輸出刷新階段。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系。信號經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。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。外接的輸入觸點電路接通時，對應的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。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。在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至可編程序控制器停機 或切換到STOP工作狀態(tài)。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。圖中電動機3經(jīng)減速器主動小齒輪中間齒輪大齒輪7驅(qū)動絲桿2旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動升降臺上下運動。2．機座機座是機械手的支撐部件，機座承受機械手的全部重量和工作載荷，所以機座應有足夠的強度、剛度和承載能力。如右圖所示，裝在桿上端的滾子3和楔塊之間為滾動接觸。對平移型夾持器，工件直徑的變化不影響其軸心的位置。 機械手夾持器和機座的結(jié)構(gòu)1．機械手夾持器機械手的機械夾持器多為雙指手抓式，按其手抓的運動方式可分為平移型和回轉(zhuǎn)型。 圖12 外循環(huán) 外循環(huán)螺母只需設置一個反向器，當滾珠進入反向器時，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端，形成一個循環(huán)回路。其機構(gòu)特點是在螺桿和螺母之間設有封閉循環(huán)滾道，并在其間放如剛球，當螺桿轉(zhuǎn)動時，剛球沿螺旋滾道滾動并帶動螺母作直線運動。（1）．由螺母和螺桿組成的滑動螺旋機構(gòu)，螺母與機架