工業(yè)機(jī)器手控制系統(tǒng) 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文

《工業(yè)機(jī)器手控制系統(tǒng) 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工業(yè)機(jī)器手控制系統(tǒng) 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（44頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、工業(yè)機(jī)器手控制系統(tǒng) [摘要] 在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，甚至于危及生命。工業(yè)機(jī)械手就這樣誕生了,機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。其電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī)械手是由PLC輸出五路來(lái)分別驅(qū)動(dòng)手臂上下直線運(yùn)動(dòng)，手臂左右直線運(yùn)動(dòng)，手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手爪夾緊動(dòng)作的精確定位，微動(dòng)開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳給PLC主機(jī)；電機(jī)拖動(dòng)手爪和底盤(pán)旋轉(zhuǎn)；電磁閥控制氣閥的開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)械手手爪的張合，

2、從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開(kāi)發(fā)的工業(yè)機(jī)械手模型可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。 [關(guān)鍵字] 機(jī)械手 可編程控制器PLC 位置控制 步進(jìn)電機(jī) Industrial Robot Arms Control System [Abstract] In terms of industrial production and other fields, as a result of the working need，people often accept

3、 the factor damage such as the high temperature , corrosion and toxic gas, even life-threatening. The industry manipulator like this was born; the manipulator which is one of robot key components is in the industry robot assembly system the duty implementing agency. There are electrical machinery, s

4、witching power supply, electromagnetic valve, electronic device composition and so on. This equipment which is the integration of machinery model represents one of instruments has covered the programmable control technology, the positions control technology, the air operated technology and so on. Th

5、is article introduced the manipulator, it outputs four groups by PLC to actuate the abscissa axis, the z-axis, the chassis rotation, hand-rotating motor separately, and controls the manipulator abscissa axis and the z-axis pint pointing, the micro switch bequeaths the position signal to the PLC main

6、 engine; The electrical machinery drives the hand fingernail and the chassis revolve; The solenoid valve controls air valve the switch to control the manipulator hand fingernail to gather, then realizes the manipulator proper motion function. This topic plans to develop the industry manipulator mode

7、l, and it is to be possible to grasp and puts the object nimbly in the space, whose movement is diverse, it may replace human work in high temperature and the dangerous operation area, and may change there lasted parameters when it is necessary according to the work pieces changing and the movement

8、flowing request. [Keyword] ? manipulator? Programmable controller PLC?(position logic control)? step-electric motor. 目錄 前言 1 第1章 概述 2 1.1選題背景 2 1.1.1機(jī)械手的應(yīng)用意義 2 1.1.2機(jī)械手的開(kāi)展趨勢(shì) 3 1.2控制系統(tǒng)的選擇 4 1.2.2 豐富的I/O接口模塊 5 1.2.3 采用模塊化結(jié)構(gòu) 6 1.2.4 編程簡(jiǎn)單易學(xué) 6 1.2.5 PLC的簡(jiǎn)單

9、介紹 6 1.3可編程控制器(PLC)的歷史與開(kāi)展趨勢(shì) 7 1.3.1可編程控制器(PLC)的歷史 7 1.3.2可編程控制器的開(kāi)展與趨勢(shì) 8 1.4可編程控制器的根本功能和特點(diǎn) 9 1.4.1 PLC根本功能 9 1.4.2 PLC的特點(diǎn) 10 1.4.3 PLC的分類(lèi) 10 1.5可編程控制器的組成和工作原理 11 1.5.1可編程控制的硬件組成 11 1.5.2 可編程控制的軟件系統(tǒng)和程序 13 1.5.3 可編程控制器的工作原理 14 1.6 解決的主要問(wèn)題 14 第2章 設(shè)計(jì)原理 16 2.1 操作原理簡(jiǎn)要說(shuō)明 16 2.2 機(jī)械手的構(gòu)成 16

10、 2.3 各電氣設(shè)備的控制方式及控制要求 18 2.3.1機(jī)械手的機(jī)能和特性 18 2.3.2軀干和傳動(dòng)系統(tǒng) 18 第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 3.1控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33 3.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 34 3.2.1 PLC梯形圖中的編程元件 35 3.2.2 I/O地址分配 35 3.2.3 控制程序梯形圖 36 第4章 設(shè)計(jì)小結(jié) 40 致謝 41 參考文獻(xiàn) 42 前 言 　　機(jī)械手是模仿人的手部動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作

11、的自動(dòng)裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測(cè)裝置三大局部組成，智能機(jī)械手還具有感覺(jué)系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。本篇介紹的是用于物件裝卸的機(jī)械手的設(shè)計(jì)，屬圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。本篇根據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)械手的一般程序，分八步詳細(xì)地介了用于物件裝卸的機(jī)械手的設(shè)計(jì)的過(guò)程。 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大局部組成。手部是用來(lái)抓持工件〔或工具〕的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)〔擺動(dòng)〕、

12、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。 機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制

13、裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步開(kāi)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。 第1章 概述 1.1選題背景 機(jī)械手是近幾十年開(kāi)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)械手是機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)。尤其表達(dá)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在全國(guó)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的開(kāi)展前景，隨著工業(yè)自動(dòng)化的開(kāi)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，大大提高了勞動(dòng)生

14、產(chǎn)率，但是數(shù)控加工中心加工中常見(jiàn)的上下料工序，通常乃采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工，效力低；后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要較多繼電器，接線復(fù)雜。容易車(chē)體震動(dòng)干擾，而存在可靠性差，故障多，維修困難等問(wèn)題?？删幊炭刂破鱌LC控制的上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便，線路設(shè)計(jì)合理，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率。提高了工作效率。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電氣液壓技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他又多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作

15、。 在工資水平較低的中國(guó)，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越來(lái)越普及，那些電子和汽車(chē)業(yè)的奧美跨國(guó)公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國(guó)的工廠中引進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化時(shí)那些分布在工業(yè)密集的華南，華東沿海地區(qū)也開(kāi)始對(duì)機(jī)械手表現(xiàn)出越來(lái)越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸?duì)工人流失率高，以及交帶來(lái)的挑戰(zhàn)。隨我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的飛躍開(kāi)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸，轉(zhuǎn)向，輸送或分揀流程越來(lái)越節(jié)約勞動(dòng)力，可見(jiàn)機(jī)械手的大力開(kāi)展有著很重要的意義。 機(jī)械手的應(yīng)用意義 在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： ( 1 ) 可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、

16、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)本錢(qián)，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 ( 2 ) 可以改善勞動(dòng)條件、防止人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可局部或全部代替人平安地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以防止由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 ( 3 ) 可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械

17、手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是開(kāi)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 機(jī)械手的開(kāi)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)展的需要。 因此，國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)開(kāi)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地開(kāi)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。 將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮

18、、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類(lèi)型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時(shí)要提高精度，減少?zèng)_擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)根本單元。 在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，開(kāi)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反響能力，不能應(yīng)付外界

19、的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國(guó)外機(jī)械手的開(kāi)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反響外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。 視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀〔即距離傳感器〕以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。工作時(shí)，電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后傳送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類(lèi)、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 觸覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反響控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手先伸出手指尋找工件，通過(guò)裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前

20、方，抓住工件。 手的抓力大小可通過(guò)裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來(lái)控制，到達(dá)自動(dòng)調(diào)整握力的大小。總之，隨著傳感技術(shù)的開(kāi)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車(chē)由機(jī)械手裝配。 現(xiàn)今機(jī)械手的開(kāi)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 1.2控制系統(tǒng)的選擇 從滿足機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的平安性、擴(kuò)展性、可靠性和穩(wěn)定性方面考慮，目前常見(jiàn)的機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要有單片機(jī)控制、PLC控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)集中控制以及繼電器控制等類(lèi)型。 隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高，特別是高檔8位、16位單片機(jī)軋管系統(tǒng)由單片計(jì)算

21、機(jī)及其外圍芯片構(gòu)成機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是單片機(jī)本身小巧、功耗低，實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng)，但是其軟、硬件的開(kāi)發(fā)必須借助于開(kāi)發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開(kāi)發(fā)能力。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)械手分揀系統(tǒng)有較強(qiáng)的軟、硬件支持。利用通用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源來(lái)支持機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行工作，具有自開(kāi)發(fā)能力，有較強(qiáng)的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。 繼電器控制裝置是采用硬邏輯的方式，一個(gè)繼電器線圈的通斷將會(huì)同時(shí)影響該繼電器的所有常開(kāi)常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，同觸點(diǎn)在控制線路的位置無(wú)關(guān)。雖然繼電器控制不需要很強(qiáng)的軟、硬件支持。價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，但是性能不穩(wěn)定精度不高，不具備自動(dòng)控制功能。 高

22、可靠性 1. 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣是那個(gè)隔離，防止外部高壓的竄入。 2. 各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms，有效的抑制了高頻抗干擾信號(hào)。 3. 在PLC電路中設(shè)置了“看門(mén)狗〞電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來(lái)。 4. 采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。 5. 對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 6. 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 7. 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性能更進(jìn)一步提高。 豐富的I/

23、O接口模塊 PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如： 1. 交流或直流； 2. 開(kāi)關(guān)量或模擬量； 3. 電壓或電流； 4. 脈沖火電位； 5. 強(qiáng)電或弱電等。 有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 1. 按鈕 2. 行程開(kāi)關(guān) 3. 接近開(kāi)關(guān) 4. 傳感器及變送器 5. 電磁線圈 6. 控制閥 直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)

24、各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 1.2.5 PLC的簡(jiǎn)單介紹 PLC不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。

25、 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 使用方便。PLC的結(jié)構(gòu)不僅具有先進(jìn)的通訊和輸入輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。用PLC完成一項(xiàng)控制工程時(shí)，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行，縮短了周期。 PLC的功能有： （一） 邏輯控制 （二） 定時(shí)控制 （三） 計(jì)數(shù)控制 （四） PID控制 （五） 數(shù)據(jù)控制PLC具有數(shù)據(jù)處理能力 （六） 通信和聯(lián)網(wǎng) （七） 其它 PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位

26、控制模塊，CRT模塊。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強(qiáng)，使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部，制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品。鑒于PLC的諸多優(yōu)勢(shì)，結(jié)合機(jī)械于自動(dòng)控制系統(tǒng)的需要，選擇日本三菱公司的S7-200系列可編程序控制器。SIMATIC S7-200系列PLC是西門(mén)子公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比的小型可編程控制器，由于它具有控制能力強(qiáng)、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。 1.3可編程控制器(PLC)的歷史與開(kāi)展趨勢(shì) 可編程控制器(PLC)的歷史 可編程控制器〔Progremmable Controller ,PC〕是近幾年迅速開(kāi)展并得到

27、廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此被稱(chēng)為可編程順序邏輯控制器〔Progremmable Logy Controller〕,這時(shí)的PLC根本上是〔硬〕繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。 國(guó)際電工委員會(huì)〔IEC〕與1987年2月在公布的可百鳥(niǎo)朝控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中將其一步定義為：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 2

28、0世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠商先后開(kāi)采用微處理器作為PLC的CPU，這樣使PLC的功能大大的增強(qiáng)。 20世紀(jì)80年代，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的開(kāi)展微處理器價(jià)格大幅下跌，使得各種類(lèi)型的PLC所采用的CPU的檔次普遍提高，一般采用16位和32位的CPU。 目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家。其中，美國(guó)的〔Rockwell〕、(GE)，德國(guó)的西門(mén)子〔Siemems〕，法國(guó)的施耐德〔Schmeider〕，日本的三菱，歐姆龍(Omron)還有我國(guó)的江蘇嘉華，他們從只有幾十個(gè)點(diǎn)〔I/O總點(diǎn)數(shù)〕的微型PLC到上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的巨型PLC?？梢灶A(yù)見(jiàn)PLC將會(huì)是電

29、氣控制裝置的主要控制元件。 可編程控制器的開(kāi)展與趨勢(shì) 由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的多樣性，今后幾年的PLC技術(shù)將圍繞如下幾個(gè)方面開(kāi)展。 （1） 進(jìn)一步加快CPU芯片和24位、32位、64位RIST芯片；采用新型體系結(jié)構(gòu)，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，局部系統(tǒng)程序用門(mén)陣烈電路固化，這樣可以使速度到達(dá)ns級(jí)。 （2） 變革操作控制方式。大量使用中斷驅(qū)動(dòng)方式，以增加對(duì)輸入/輸出〔I/O〕的快速反響能力。 （3） 開(kāi)展自能化模塊。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊、數(shù)/?！睤/A〕轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊及一些自能化I/O模塊。 （4） 進(jìn)一步提高可靠

30、性。PLC將在硬件上采用多CPU的容錯(cuò)系統(tǒng)，軟件上開(kāi)發(fā)更加高級(jí)的診斷程序，以及開(kāi)展軟件的容錯(cuò)技術(shù)，增強(qiáng)PLC的自診斷和外部故障檢測(cè)功能等。在PLC線路中采用隔離技術(shù)防止外部高壓的竄入；采用濾波技術(shù)，可以有效恢復(fù)作用。 可見(jiàn)PLC實(shí)質(zhì)上是一種面向用戶的工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它與通用計(jì)算機(jī)相比有其自身的特點(diǎn)。 （1） 提供更方便靈活的編程方法，PLC的使用更加的方便。最大特點(diǎn)是采用清晰直觀的繼電器控制線路演化過(guò)來(lái)的梯形圖作為編程語(yǔ)言，梯形圖是面向控制過(guò)程，面向操作人員的語(yǔ)言。因此梯形圖程序簡(jiǎn)單易學(xué)，易修改，深受電器工作人員的歡送。 （2） PLC的結(jié)構(gòu)和規(guī)模將更加兩極化——更強(qiáng)大和更小巧。更強(qiáng)

31、大是指存儲(chǔ)容量更大，I/O點(diǎn)數(shù)更多，執(zhí)行速度更高，智能化程度更強(qiáng)，數(shù)據(jù)更平安；更小巧是指體積更小，價(jià)格更低，但性能更強(qiáng)的微型化PLC。 （3） PLC產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化將有利于PLC的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)。 （4） 加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)功能。加強(qiáng)PLC與PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)能力，為實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化提供必要的條件。這樣可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、交換和處理。 1.4可編程控制器的根本功能和特點(diǎn) 1.4.1 PLC根本功能 〔1〕邏輯控制功能 邏輯最可恨功能實(shí)際上就是位處理功能，是可編程控制器的最根本的功能之一。PLC設(shè)置有“與〞、“或〞、“非〞等邏輯指令，根據(jù)外

32、部現(xiàn)場(chǎng)〔開(kāi)關(guān)、按鈕或其他傳感器〕的狀態(tài)，按照制定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象〔電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等〕。因此PLC中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無(wú)限次地使用，邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。 〔2〕定時(shí)控制功能 PLC中用戶提供使用的定時(shí)器，定時(shí)器的設(shè)定值〔定時(shí)時(shí)間〕可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。 〔3〕計(jì)數(shù)控制功能 PLC為用戶提供了很多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器到某一定值時(shí)〔設(shè)定值〕，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該信號(hào)實(shí)現(xiàn)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。 〔4〕步進(jìn)控制功能 PLC為用戶提高了假設(shè)干個(gè)狀態(tài)器，可以實(shí)現(xiàn)有時(shí)間、技術(shù)和其

33、他指定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)移條件的步進(jìn)控制，即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。 ( 5 ) 數(shù)據(jù)處理功能 大局部PLC都有數(shù)據(jù)處理功能，可實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比擬、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作。 ( 6 ) 過(guò)程控制功能 有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能方便地對(duì)模擬量的控制調(diào)節(jié)。 ( 7 ) 通信聯(lián)網(wǎng)功能 有些PLC采用通信技術(shù)，可以多臺(tái)PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)只見(jiàn)愛(ài)你的通信等。 ( 8 ) 監(jiān)控功能 PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可多PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、定時(shí)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并根據(jù)需要

34、改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容為調(diào)試和維護(hù)提供極大的方便。 ( 9 ) 停電記憶功能 PLC內(nèi)部的局部存儲(chǔ)器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件〔如備用電池〕，以保證斷電后這局部存儲(chǔ)器中的信息不會(huì)喪失。 (10) 故障診斷功能 PLC可對(duì)系統(tǒng)組成、某些硬件狀態(tài)及指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類(lèi)型，如屬?lài)?yán)重錯(cuò)誤那么自動(dòng)終止運(yùn)行。 1.4.2 PLC的特點(diǎn) PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年，可編程控制器從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域界限邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步，其領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任

35、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越，今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，主要特點(diǎn)有： （1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)工廠環(huán)境 （2） 編程簡(jiǎn)單、直觀，可邊學(xué)邊用 （3） 適應(yīng)性好，具有柔性 （4） 功能完善，接口多樣 （5） 易于操作，維護(hù)方便 （6） 體積小、功能強(qiáng)大、用途廣 1.4.3 PLC的分類(lèi) PLC的種類(lèi)很多，其實(shí)現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類(lèi)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是按結(jié)構(gòu)形式、最可恨規(guī)模、實(shí)現(xiàn)的功能大致地分類(lèi)。 1. 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) PLC按

36、硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分整體式和模塊式。 〔1〕整體式PLC 整體式PLC的CPU、存儲(chǔ)器I/O安裝在統(tǒng)一機(jī)體內(nèi)〔如三菱的FX系列〕。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低。適用于嵌入控制設(shè)備的北部，常用與單機(jī)控制。 〔2〕模塊式PLC 組合式PLC為總線結(jié)構(gòu)。其總線做成總線板，上面有假設(shè)干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè)PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。配置靈活、組裝方便、擴(kuò)展容易。 2. 按I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類(lèi) I/O的點(diǎn)數(shù)是衡量PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)?？煞譃樾⌒蚉LC、中型PLC、和大型PLC。 (1) 微型

37、PLC I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn) (2) 小型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在64-56點(diǎn)之間 (3) 中型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在256-512點(diǎn)之間 (4) 大型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在512-8192點(diǎn)之間 3. 按控制實(shí)現(xiàn)的功能分類(lèi) 按照PLC所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，可以把PLC大致地分為低檔PLC、中檔PLC、高檔PLC三類(lèi)。 1.5可編程控制器的組成和工作原理 可編程控制的硬件組成 PLC主要有中央處理器〔CPU〕、存儲(chǔ)器〔RAM、EPROM〕、I/O、電源、擴(kuò)展接口和編程器接口等局部組成。 在常規(guī)電氣控制電路中，輸入元件和輸出元件的連接是通過(guò)導(dǎo)線連接的。而P

38、LC的輸入元件和輸出元件的連接不是通過(guò)導(dǎo)線連接的，而是通過(guò)程序來(lái)連接的。所以不會(huì)發(fā)生常規(guī)電氣控制電路所出現(xiàn)的問(wèn)題。 PLC的控制程序由編程器或計(jì)算機(jī)通過(guò)編程電纜輸入到PLC中，還可以對(duì)PLC內(nèi)部控制的狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和修改，十分方便。當(dāng)控制功能發(fā)生變化時(shí)，不必重新改接線，只需改變程序就可以了。 FX2N型可編程序控制器上設(shè)置有4個(gè)指示燈，以顯示PLC的電源、運(yùn)行/停止、內(nèi)部鋰電池的電壓、CPU和程序的工作狀態(tài)。 FX2N型可編程序控制器是一種小型機(jī)，一般小型機(jī)多采用整體式，當(dāng)輸入輸出不夠用時(shí)可以通過(guò)擴(kuò)展端口增加輸入輸出的擴(kuò)展模塊，通過(guò)擴(kuò)展端口還可以連接各種特殊模塊。

39、 圖1-1可編程控制器實(shí)物組成編程器 中央處理單元 〔CPU〕 輸入電路 輸出電路 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 電源 圖1-2 PLC硬件的根本結(jié)構(gòu)圖 （1） CPU模塊 在PLC系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。 （2） I/O模塊 輸入〔INPUT〕模塊和輸出〔OUTPUT〕模塊簡(jiǎn)稱(chēng)I/O模塊，他們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，數(shù)字量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、等數(shù)字信

40、號(hào)，模擬輸入模塊用來(lái)接收電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸入模塊用來(lái)控制接觸、器電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警器裝置器等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU模塊的工作電壓一般是DC5V，而PLC的輸出/輸出信號(hào)電壓信號(hào)一般較高,如DC5V和AC220V，可防止從外部引入的尖峰的電壓和干擾信號(hào)可能損壞CPU模塊中的元器件或影響PLC的正常工作。I/O模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來(lái)隔離外部輸入電路和負(fù)載，I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離作用。 （3） 編程裝置 編程裝置用來(lái)生成用戶程序，并

41、對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改，手持式編程不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它體積小，價(jià)格廉價(jià)，一般用來(lái)給小型PLC編程，或者用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同的編程語(yǔ)言的互相轉(zhuǎn)換，程序被編譯下載到PLC也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳遞。 （4） 電源 PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供各種直流電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。 可編程控制的軟件系統(tǒng)和程序 PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，不僅有硬件，軟件也是必不可少的。在PLC中

42、軟件分為兩大局部，即系統(tǒng)程序和用戶程序。 ( 1 ) 系統(tǒng)程序時(shí)PLC賴(lài)以工作的根底，采用匯編語(yǔ)言寫(xiě)，在PLC車(chē)廠時(shí)就醫(yī)固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，不需要用戶干擾。系統(tǒng)程序分為系統(tǒng)監(jiān)控程序和解釋程序。 ( 2 ) 用戶程序又稱(chēng)為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一特定任務(wù)而利用PLC的編程語(yǔ)言而編制的程序。用戶程序通過(guò)編程器輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，通過(guò)PLC的運(yùn)行而完成這一特定的任務(wù)。 可編程控制器的工作原理 PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的器件，實(shí)際上這些器件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的。例如，輸入繼電器X由輸入電路和映像輸入觸點(diǎn)的存儲(chǔ)器組成；輸出繼電器Y由輸出電路和映像輸出點(diǎn)

43、的存儲(chǔ)器組成；定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)器S、數(shù)據(jù)存放器D、變址積存器V/Z等都有存儲(chǔ)器組成。為了把它們與普通的硬件區(qū)分開(kāi)，通常把上面的器件成為軟器件。從工作過(guò)程看，只注重器件的功能和器件的名稱(chēng)。如，輸入繼電器X、輸出繼電器Y等，而且每個(gè)器件都有確定的地址編號(hào)，這對(duì)編程十分重要。 PLC的工作原理可概括為；在系統(tǒng)管理程監(jiān)控下，對(duì)I/O集中采樣、順序執(zhí)行用戶程序并將運(yùn)算結(jié)果集中輸出的工作過(guò)程，與計(jì)算機(jī)不同的是，計(jì)算機(jī)一般采用查詢(xún)等待命令的工序的執(zhí)行并轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序。因此，當(dāng)控制軟件發(fā)生故障時(shí)，會(huì)一直等待鍵盤(pán)或I/O命令，可能發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。而PLC作為專(zhuān)用工業(yè)控制機(jī)，一般采用掃描用戶

44、程序工作方式，系統(tǒng)管理及應(yīng)用程序的執(zhí)行全部是以循環(huán)掃描方式完成。當(dāng)軟件發(fā)生故障時(shí)，可以定時(shí)執(zhí)行下一輪掃描，防止了死機(jī)現(xiàn)象，因此可靠性更高。 1.6 解決的主要問(wèn)題 機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件〔或工具〕的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)〔擺動(dòng)〕、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)

45、械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。 機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手 機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。主要解決代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生

46、產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身平安，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。 第2章 設(shè)計(jì)原理 2.1 操作原理簡(jiǎn)要說(shuō)明 機(jī)械手有手動(dòng)、單周期、多周期和回原點(diǎn)五種工作方式，機(jī)械手在最上面、最左邊且電磁鐵線圈斷電，稱(chēng)為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)〔或稱(chēng)初始狀態(tài)〕。 在用戶程序中，坐限位開(kāi)關(guān)，上限位開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)和表示電磁鐵線圈斷電常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件〞輔助繼電器變位NO。在通過(guò)初始化指行IST利用輔助繼電器來(lái)決定機(jī)械手的工作方式， 在單周工作方式下，在初始狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手從初始步開(kāi)始一個(gè)接一個(gè)周期地反復(fù)連續(xù)的工作。在

47、按下停止按鈕并不馬上停止工作，完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。 在單步工作方式下，從初始步開(kāi)始，按下按鈕系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步完成該步任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，再按一下啟動(dòng)按鈕才轉(zhuǎn)到下一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。在選擇單周期，多周期和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，如果不滿足這一條件，可選擇回原點(diǎn)工作方式。 機(jī)械手的一個(gè)工作周期〔動(dòng)作順序〕為下降、夾緊、上升、右行、下降、釋放、上升、左行返回。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降到為達(dá)下限位時(shí)，下限位處于斷電狀態(tài)。夾緊，然后機(jī)械手上升，上升到上限位時(shí)，機(jī)械手臂右行。當(dāng)右行到右限位時(shí)，機(jī)械手下降，

48、下降到下限位時(shí)氣抓斷電，釋放工件，工件放入指定位置。然后回到原點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降到為達(dá)下限位時(shí)，接通，夾緊工價(jià)，機(jī)械手上升，上升到上限位時(shí)，機(jī)械手臂右行，當(dāng)右行到限位開(kāi)關(guān)時(shí)機(jī)械手下降，下降到下限位時(shí)，氣抓放松。然后回到原點(diǎn)位置，機(jī)械手動(dòng)作完成。 2.2 機(jī)械手的構(gòu)成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)閉手指。機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多?？筛鶕?jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。所謂沒(méi)有手指的手部，一般是指真空吸

49、盤(pán)。本設(shè)計(jì)采用二指的構(gòu)造。手臂有無(wú)關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂之分。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的捉住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確的工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確的定位。總之，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種；液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以電氣、氣動(dòng)用的最多，占90%以上；液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少。 液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)液壓缸、閥、液壓泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。它利用液壓缸、液壓馬達(dá)加齒

50、輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)液壓缸、液壓馬達(dá)與減速器、液壓缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大，動(dòng)作平緩，可無(wú)極變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點(diǎn)是需配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜，本錢(qián)較高。 氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣馬達(dá)、氣閥等。一般采用4到6個(gè)大氣壓〔392到588kpa),個(gè)別的到達(dá)8-10個(gè)大氣壓〔785-981kpa〕。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤(rùn)滑性差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。本設(shè)計(jì)的手爪局部采用氣壓驅(qū)動(dòng)。 電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)可采用

51、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母機(jī)構(gòu)。通用機(jī)械手那么考慮采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流的伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。電氣驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)單，維護(hù)、使用方便。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用同一形式的動(dòng)力，出力比擬大。本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手爪和機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于工作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。她的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，工作速度高，本錢(qián)低；缺點(diǎn)是不易于調(diào)整。 機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點(diǎn)位控制為主，占90%以上。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制，

52、它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手那么采用數(shù)字控制系統(tǒng)、以小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、修改容易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 2.3 各電氣設(shè)備的控制方式及控制要求 機(jī)械手的機(jī)能和特性 根據(jù)古典力學(xué)觀點(diǎn)，物體在三維空間內(nèi)的靜止位置是由三個(gè)坐標(biāo)和繞三軸旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定。因此，抓握物體的位置和方向〔即關(guān)節(jié)間的角度〕能從理論上求得。據(jù)資料介紹，如果采用的機(jī)械手，其技能要接近于人的上肢，那么需要具有27個(gè)自由度，而每一個(gè)自由度至少要有一根人造肌肉。這樣就需要安裝27根重量輕、小型和高輸出力的人

53、造肌肉。就目前的技術(shù)狀況而言，上述功能還很難辦到，而且把機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)搞的那么復(fù)雜，動(dòng)作彼此嚴(yán)重重疊也是完全不必要的。退一步，如果機(jī)械手要求具有完全通用的程度，那么它的整機(jī)、本體、手臂和手指都得有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，總共要有24個(gè)自由度。這在實(shí)際上也是不必要的，這樣會(huì)使機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增多。因此，不應(yīng)盲目模仿人手的動(dòng)作，增加過(guò)多的自由度，而應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要的動(dòng)作設(shè)計(jì)出最少的自由度，就能完成作業(yè)所要求的動(dòng)作。所以一般專(zhuān)用的機(jī)械手通常具有兩到三個(gè)自由度。而通用機(jī)械手那么一般取四到五個(gè)自由度。 本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的機(jī)械手，它共有五個(gè)自由度。即：手臂伸縮、手臂上下擺動(dòng)、手臂左右擺動(dòng)、手腕回轉(zhuǎn)、手

54、指抓握。 軀干和傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械手的傳動(dòng)分液壓、氣壓、電氣和機(jī)械四種，本設(shè)計(jì)采用綜合傳動(dòng)方即 手臂采用電氣傳動(dòng)，而手爪那么采用氣壓傳動(dòng)。如圖 圖2.1機(jī)械手模型 1、夾緊機(jī)構(gòu) 機(jī)械手手爪是用來(lái)抓取工件的部件。手爪抓取工件時(shí)要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確和可靠的要求。設(shè)計(jì)制造夾緊機(jī)構(gòu)-手爪時(shí)，首先要從機(jī)械手的坐標(biāo)形式、運(yùn)行速度和加速度的情況來(lái)考慮。其夾緊力的大小那么根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來(lái)計(jì)算。同時(shí)考慮有足夠的開(kāi)口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化為擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用范圍，還需備有多種抓取機(jī)構(gòu)，以根據(jù)需要來(lái)更換手爪。為防止

55、損壞被夾的物體，夾緊力要限制在一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)。為防止突然停電造成的被抓物體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)本身那么應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和工作可靠。 夾緊結(jié)構(gòu)形式多樣，有機(jī)械式、吸盤(pán)和電磁式等。有的夾緊機(jī)構(gòu)還帶有傳感裝置和攜帶工具進(jìn)行操作的裝置。本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)。 機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最根本的一種，應(yīng)用廣泛，種類(lèi)繁多。如按手指運(yùn)動(dòng)的方式和模仿人手的動(dòng)作?？煞譃榛剞D(zhuǎn)型、直進(jìn)型；按夾持方式可分為內(nèi)撐式和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動(dòng)力來(lái)源那么可分為彈簧式、氣動(dòng)式、液壓式等。本設(shè)計(jì)采用二指式氣動(dòng)手爪。由可編程控制控制電

56、磁閥動(dòng)作，從而控制手爪的張閉。手爪的回轉(zhuǎn)那么用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)完成，同時(shí)通過(guò)兩個(gè)限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位，一般可設(shè)置在180°。 2.軀干 軀干由底盤(pán)和手臂兩大局部組成; ( 1 ) 盤(pán)底是支撐機(jī)械手全部重量并能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。采用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，盤(pán)底旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手每旋轉(zhuǎn)3°發(fā)出一個(gè)脈沖，由傳感氣檢測(cè)并送入可編程控制器，從而計(jì)算盤(pán)底旋轉(zhuǎn)的角度。同時(shí)，在盤(pán)底裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)270°。 ( 2 ) 手臂是機(jī)械手的主要局部，它是支撐手爪、工件并使他們遠(yuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運(yùn)動(dòng)。手臂采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲桿、螺母來(lái)實(shí)

57、現(xiàn)伸縮和升降運(yùn)動(dòng)。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運(yùn)動(dòng)。改變發(fā)出脈沖的個(gè)數(shù)，可控制手臂的兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的距離。同時(shí)在兩軸的兩端分別加限位開(kāi)關(guān)限位。采用絲桿、螺母結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)是易于自鎖，位置精度較高，傳動(dòng)效率較高。 電器元件和設(shè)備的選擇 1.PLC機(jī)型的選擇 根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)PLC,根本原那么是滿足控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行PLC型號(hào)的選定。 進(jìn)行PLC選型時(shí)，根本原那么是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時(shí)要兼顧維修、備件的通用性。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求較不高時(shí)，一般的小型PLC都可以滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制、單

58、臺(tái)機(jī)械的目的自動(dòng)控制等。當(dāng)控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號(hào)等情況時(shí)，要考慮輸入/輸出點(diǎn)的形式，最好采用晶體管形式輸出。對(duì)帶有局部模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選擇具有所需功能的PLC主機(jī)，還要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的傳動(dòng)感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置等。 輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)像的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)根底上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用點(diǎn)數(shù)。多數(shù)小型PLC為整體式，具有體積小、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，適于工藝過(guò)程比擬穩(wěn)定，控制要求比擬簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。模塊式

59、結(jié)構(gòu)的PLC采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。 此外，還應(yīng)考慮用戶存儲(chǔ)器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實(shí)時(shí)控制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。 本設(shè)備控制的對(duì)象是一個(gè)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時(shí)利用脈沖控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。三菱FX系列的PLC性?xún)r(jià)比搞、功能完善、指令豐富等優(yōu)點(diǎn)，能滿足本對(duì)象各項(xiàng)控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用三菱FX2N—48MR系列PLC作為根本模塊〔如圖2.2所示PLC〕，能輸出兩路脈沖信號(hào)進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制。 2.電源模塊：

60、 采用Dm150系列開(kāi)關(guān)電源。其特點(diǎn)是輸出功率大、體積小，重量輕、可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動(dòng)，具有完備的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)功能。 主要參數(shù)： 〔1〕輸入交流電壓：110-220V/50HZ、60HZ 〔2〕輸出直流電壓：24V/6.5A 〔3〕最大功率：156W 〔4〕工作環(huán)境：-10-40°C 3.三相異步電動(dòng)機(jī)： 三相異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，但各類(lèi)三相異步電動(dòng)機(jī)的根本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大根本局部組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙. 圖2-2 封閉式三相籠型異步

61、電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心； 7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機(jī)座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇 ( 1 )定子局部 定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。三相電動(dòng)機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等局部組成。 ①外殼 三相電動(dòng)機(jī)外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。 機(jī)座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護(hù)和固定三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組。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)的重要組成局部。通常，機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。 端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄

62、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)。 軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動(dòng)，另外起存放潤(rùn)滑油和保護(hù)軸承的作用。 接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護(hù)和固定繞組的引出線端子。 吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機(jī)座的上端，用來(lái)起吊、搬抬三相電動(dòng)機(jī)。 ②定子鐵心 異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部，由0.35mm～0.5mm厚外表涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖3-2所示。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(guò)而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來(lái)嵌放定子繞

63、圈。 〔a〕定子鐵心 〔b〕定子沖片 圖2-3 定子鐵心及沖片示意圖 ③定子繞組 定子繞組是三相電動(dòng)機(jī)的電路局部，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對(duì)稱(chēng)電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由假設(shè)干線圈連接而成。每個(gè)繞組即為一相，每個(gè)繞組在空間相差120°電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動(dòng)機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動(dòng)機(jī)的定子線圈那么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)。定子三相繞組的六個(gè)出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U1, V1, W1

64、 ，末端分別標(biāo)為U2, V2, W2 。這六個(gè)出線端在接線盒里的排列如圖3-3所示，可以接成星形或三角形。 〔a〕星形連接 〔b〕三角形連接 圖2-4 定子繞組的聯(lián)結(jié) 〔2〕轉(zhuǎn)子局部 ①轉(zhuǎn)子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一局部，一方面用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組。 ②轉(zhuǎn)子繞組 異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。 a.繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個(gè)三相繞組，一般接成星形，三相引出

65、線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過(guò)電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動(dòng)勢(shì)以改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，見(jiàn)圖3-4。 1—集電環(huán)；2—電刷；3—變阻器 圖2-5 繞線形轉(zhuǎn)子與外加變阻器的連接 b.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(chēng)為端環(huán)〕把導(dǎo)條連接起來(lái)，稱(chēng)為銅排轉(zhuǎn)子，如圖3-5〔a〕所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱(chēng)為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖3-5〔b〕所示。100kW以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。 〔a〕銅排

66、轉(zhuǎn)子 〔b〕鑄鋁轉(zhuǎn)子 圖2-6 籠形轉(zhuǎn)子繞組 本次設(shè)計(jì)中，三相異步電機(jī)用的是Y80M2-2.它的額定功率在1KW左右，符合課題要求。 5.變頻器： 變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR(晶閘管)、GTO(門(mén)極可關(guān)斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管)、SIT(靜電感應(yīng)晶體管)、SITH(靜電感應(yīng)晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的開(kāi)展過(guò)程，器件的更新促進(jìn)了電力電子變換技術(shù)的不斷開(kāi)展。20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問(wèn)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模式效果最正確。 〔1〕變頻器的構(gòu)成 異步電動(dòng)機(jī)用變頻器調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。通常由變頻器主電路〔IGBT、BJT、或GTO做逆變?cè)辰o異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源。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。而控制指令那么根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。對(duì)于需要精密