【正文】 線） 交流伺服電動機的輸出功率一般是 。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有起動快、靈敏度高的特點。 交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點： 　 (1)起動轉矩大 由于轉子電阻大，其轉矩特性曲線如圖 3 中曲線 1 所示，與普通異步電動機的轉矩特性曲線 2 相比，有明顯的區(qū)別。 交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。的繞組，一個是勵磁繞組 Rf，它始終接在交流電壓Uf 上；另一個是控制繞組 L，聯(lián)接控制信號電壓 Uc。（二）主要特點當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。 伺服電機（一）定義伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。同步電機并非完全同步于旋轉磁場，驅動器必須進行修正工作，使電機工作穩(wěn)定不失步。當脈沖當量和進給速度都要求太高時，傳統(tǒng)的步進電機或直流伺服電機將面臨一系列問題，且實現(xiàn)起來難度大，成本較高。相電感：；保? ?持轉矩：；定位轉矩： ；空載啟動頻率： ；重量：1kg；轉動慣量：460g/ ；驅動電壓：48VDC。比如，當人們說 的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為 的步進電機。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。如果使用細分驅動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。 。、五相的為 176。、三相的為 176。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為 176。） ，這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’ ，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。（表示半步工作時為 176。電機出廠時給出了一個步距角的值，如 86BYG250A 型電機給出的值為 176。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速） [1]。步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 (3)機的力矩會隨轉速的升高而下降。 (2)外表允許的最高溫度。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關系，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單 [1]。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角 ”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為 0（繞組電流波形不再是近似方波，而是 N 級近似階梯波） ，則定子繞組電流所產生的磁場合力，會使轉子有 N 個新的平衡位置（形成 N 個步距角） 。表 25 輸出電流選擇5 6 7 5 6 7 5 6 7 5 6 7ON ON ON ON OFF ON ON ON OFF ON OFF OFF OFF ON ON OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF 3A（五）細分選擇本驅動器可提供整步、改善半步、4 細分、8 細分、16 細分、32 細分和 64細分七種運行模式，利用驅動器面板上的六位撥碼開關的第 3 三位可組合出不同的狀態(tài) [8]。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機的高速力矩，但卻會加大驅動器的損耗和升溫 [7]。 步進電機驅動器與步進電機圖 28 步進驅動器 步進驅動器的選擇此次畢業(yè)設計選擇的是兩相混合式步進電機細分驅動器 SH20403細分驅動器的原理是通過改變相鄰（A ，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉的。綜合考慮以上因素，在粗加工時主軸速度較低,切削深度和切削用量較大,輸出較大轉矩，而精加工時主軸速度較高,切削深度和切削用量較小,輸出轉矩較小,即主軸滿足恒功率調速要求。 （如?不連接電阻，變頻器可能燒壞）. 5 三相異步交流電動機三相交流異步電動機主 要 由 定 子 和 轉 子 構 成 ， 定 子 是 靜 止 不 動 的 部 分 ，轉 子 是 旋 轉 部 分 ， 在 定 子 與 轉 子 之 間 有 一 定 的 氣 隙 。在“輸出頻率 電?流顯示模式“下，進行頻率顯示和電流顯示的切換UP（上升）鍵 改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其正常運行時，用于設定正轉方向DOWN(下降)鍵改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其正常運行時，用于設定反轉方向頻率設定鍵 用操作板設定運行頻率而使用的旋鈕 接線方法圖 27 變頻器接線圖端子規(guī)格：螺絲尺寸 M3（母螺絲） 緊固力矩 ～整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率 [10]。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF 變頻或矢量控制變頻） ，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。CPU 就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在 CPU 上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。因此，此次畢業(yè)設計選擇的是晶體管輸出型 PLC（OMRON CP1HX40DTD） 變頻器及三相交流異步電動機 變頻器定義變頻器是利用電力半導體器件吧電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調的交流電的變換器。晶體管輸出型電流小，頻率高，壽命長，適用于控制伺服控制器、固態(tài)繼電器等要求頻率高、壽命長的應用場合。晶體管型的s?是電子原件，只有老化，沒有使用壽命限制。晶體管型負載電流為 。而且它是機械元件，動作次數(shù)（壽命）會受到限制，且與負載容量有關，隨著負載容量的增加，觸點壽命幾乎按級數(shù)減少。 繼電器型的負載電流比較大，可以達到 2A。 10 CH上 部 端 子 機 （ 晶 體 管 輸 出 例 ） OM C75275O N 643640321圖 24 X/XA 型輸出端子臺排列圖X/XA 型 CP1H 的通用輸出端子可以根據(jù) PLC 的系統(tǒng)設定進行脈沖輸出。 (2)輸出規(guī)格X/XA 型 CP1H 擁有 16 個輸出點，如圖 24 所示。~ 位共 12 點，1通道 ~ 位共 12 點，2 個通道合計 24 點。第二章 系統(tǒng)硬件選型 總體方案 總控制系統(tǒng)接線圖總控制接線圖見附頁 可編程控制器（PLC）圖 21 OMRON CP1HX40DTD PLC 系統(tǒng)結構 電 磁 閥 信 號 燈接 觸 器 線 圈行 程 開 關繼 電 器 觸 點按 鈕 輸入部分 輸出部分電 源 部 分用 戶 程 序 存 儲 器系 統(tǒng) 程 序 存 儲 器中 央 處 理 器手 持 編 程 器 /上 位 計 算 機 系統(tǒng)類型圖 22 最大通用輸入輸出點數(shù)圖名稱 型號 電源電壓輸出特性 輸入特性擴展 I/O 單元最大連接數(shù)最大擴展點數(shù)CP1HX40DRA AC100~240V繼電器輸出16 點CP1HX40DTD 晶體管輸出漏型 16 點CP1H X 型CP1HX40DT1DDC24V 晶體管輸出源型 16 點DC24V24點7280 點（最多7 單元，40 點/單位）CP1HXA40DRAAC100~240V繼電器輸出16 點CP1HXA40DTD晶體管輸出漏型 16 點 CP1HXA型CP1HXA40DT1DDC24V 晶體管輸出源型 16 點DC24V24點7 同上CP1H Y 型CP1HY20DTD DC24V晶體管輸出漏型 8 點DC24V24點7 同上 本次畢業(yè)設計用到的是 CP1HX40DTD 型號的 PLC，其輸出接口為晶體管型。PLC 的基本功能包括邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)值換算，不僅控制等。所以它的平均無故障時間（MTBF）超過 4~5 萬小時，某些優(yōu)秀產品更高達十幾萬小時以上。系統(tǒng)運行時對 WDT 定時刷新，一旦程序出現(xiàn)了死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動并發(fā)出報警信號。對印刷電路板的設計、加工及焊接都采用了極為嚴格的工藝措施，而且在電路、結構及工藝上采取了一些獨特的方式，例如，在輸入輸出電路中采用了光隔離措施，做到電浮空；各個 I/O 端口除采用常規(guī)模擬器濾波以外，還加上數(shù)字濾波；內部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進的電源電路，以防止電源回路中串入的干擾信號；采用了較合理的電路形式，支持模塊在線插拔，調試時不會影響 PLC 的正常運行。PLC 的可靠性高，主要是因為它在硬件及軟件兩方面都采取了嚴格的措施。(3)操作方便、維修容易工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經短期培訓就可以使用。(2)變成簡化PLC 采用電氣操作人員習慣的梯形圖形式編程，直觀易懂。加工中心適用于零件形狀比較復雜、精度要求較高、產品更換頻繁的中小批量生產 [5]。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產效率大大提高 [3]。四十年來，可編程控制器從無到有，實現(xiàn)了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)據(jù)控制的進步，其應用領域從小到大，實現(xiàn)了從單體簡單控制到運動控制，過程控制及集散控制等一系列功能。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍。其中，機械工作臺由 X、Y、Z、C 四軸工作臺、刀庫及液壓系統(tǒng)等組成。它也是高度機電一體化的產品，工件裝夾后，系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉速、進給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時間、測量和機床調整等輔助工序時間，對加工形狀比較復雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經濟效果。目 錄第一章 緒 論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 概述 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 本課題研究的目的和意義 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1第二章 系統(tǒng)硬件選型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 總體方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 總控制系統(tǒng)接線圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 可編程控制器（PLC） ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 系統(tǒng)結構 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 系統(tǒng)類型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 規(guī)格 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 輸出類型 ????????????????????????????????