機電系統(tǒng)設計第六章

1、14270D第6章機電一體化系統(tǒng)控制6.1順序控制6.2時間控制6.3速度控制6.4軌跡控制14270D6.1順序控制6.1.1實現(xiàn)順序控制的程序形式和工作方式6.1.2順序控制的實現(xiàn)14270D6.1.1實現(xiàn)順序控制的程序形式和工作方式圖6-1繼電器邏輯控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)比較a)繼電器邏輯控制系統(tǒng)b)PLC控制系統(tǒng)14270D6.1.1實現(xiàn)順序控制的程序形式和工作方式圖6-2繼電器邏輯控制簡圖14270D6.1.1實現(xiàn)順序控制的程序形式和工作方式圖6-3PLC控制簡圖14270D6.1.1實現(xiàn)順序控制的程序形式和工作方式圖6-4順序起動逆序停車的控制電路14270D6.1.2順序控制的

2、實現(xiàn)1.繼電器邏輯控制實現(xiàn)順序控制2.PLC實現(xiàn)順序控制14270D1.繼電器邏輯控制實現(xiàn)順序控制圖6-5動力頭控制系統(tǒng)時序圖14270D2.PLC實現(xiàn)順序控制圖6-7動力頭控制系統(tǒng)的順序功能圖和梯形圖14270D2.PLC實現(xiàn)順序控制圖6-8具有記憶功能的電路14270D6.2時間控制6.2.1時間繼電器6.2.2FX2系列PLC中的定時器6.2.3時間繼電器控制線路6.2.4(FX2系列)PLC定時指令及編程方法時間控制 時間繼電器也稱為延時繼電器，是一種用來實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的控制電器。空氣阻尼式電動式晶體管式直流電磁式按結構分按延時方式分通電延時型:斷電延時型:通電延時動作，斷電立

3、即復位通電立即動作，斷電延時復位通電延時型空氣式時間繼電器釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔動鐵心靜鐵心線圈微動開關2微動開關1恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理時間繼電器線圈通電后瞬時動作的觸點釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔動鐵心靜鐵心i恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔瞬時動作的觸點動鐵心靜鐵心i恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔瞬時動作的觸點動鐵心靜鐵心i恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔瞬時動作的觸點動鐵心靜鐵心i恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理延時動作的觸點釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出

4、氣孔瞬時動作的觸點動鐵心靜鐵心i恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理釋放彈簧活塞橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔動鐵心靜鐵心線圈微動開關2微動開關1斷電后立刻復位恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘1結構及工作原理釋放彈簧橡皮膜杠桿進氣孔出氣孔動鐵心靜鐵心線圈恢復彈簧調(diào)節(jié)螺釘微動開關微動開關斷電延時時間繼電器活塞釋放彈簧杠桿動鐵心靜鐵心線圈進氣孔出氣孔調(diào)節(jié)螺釘瞬時動作的觸點斷電延時時間繼電器通電后延時動作的觸點橡皮膜活塞釋放彈簧杠桿靜鐵心進氣孔出氣孔調(diào)節(jié)螺釘斷電后開始延時線圈微動開關微動開關橡皮膜活塞釋放彈簧杠桿靜鐵心進氣孔出氣孔調(diào)節(jié)螺釘斷電后開始延時線圈微動開關微動開關橡皮膜活塞釋放彈簧杠桿進氣孔出氣孔動鐵心靜鐵心線圈恢復彈

5、簧調(diào)節(jié)螺釘微動開關斷電后開始延時延時觸點歸位橡皮膜活塞2、符號KT線圈KT延時閉合的常開觸頭KT延時打開的常閉觸頭常開KTKT常閉斷電延時型時間繼電器的符號線圈KT延時閉合的常閉觸頭KT延時打開的常開觸頭KT通電延時型時間繼電器符號時間控制線路1、通電延時型控制線路SB2KA+ KT+ tKM+2、斷電延時型控制線路SB2KA+KT+ KM+SB1KA KT t KM14270D6.3速度控制6.3.1直流伺服系統(tǒng)的調(diào)速6.3.2交流伺服電動機的調(diào)速14270D6.3.1直流伺服系統(tǒng)的調(diào)速1.直流伺服電動機的類型2.直流伺服電動機的調(diào)速3.直流速度控制單元調(diào)速控制方式直流電機及調(diào)速系統(tǒng) 從圖中

6、可以看出，接入直流電源以后，電刷A為正極性，電刷B為負極性。電流從正電刷A經(jīng)線圈ab、cd，到負電刷B流出。根據(jù)電磁力定律，在載流導體與磁力線垂直的條件下，線圈每一個有效邊將受到一電磁力的作用。電磁力的方向可用左手定則判斷，伸開左手，掌心向著N極，4指指向電流的方向，與4指垂直的拇指方向就是電磁力的方向。在圖示瞬間，導線ab與dc中所受的電磁力為逆時針方向，在這個電磁力的作用下，轉子將逆時針旋轉即圖中S的方向。直流電機工作原理 隨著轉子的轉動，線圈邊位置互換，這時要使轉子連續(xù)轉動則應使線圈邊中的電流方向也加以改變要進行換向。由于換向器與靜止電刷的相互配合作用，線圈不論轉到何處，B刷h始終與運動

7、到N極下的線圈邊相接觸，而電極A始終與運動到S極下的線圈邊相接觸這就保證了電流總是經(jīng)電刷經(jīng)N極下導體流入，再沿S極導體經(jīng)電刷B流出。因而電磁力和電磁轉矩的方向始終保持不變，使電機沿逆時針方向連續(xù)轉動。 直流電機工作原理電磁式直流電機的種類電磁式直流電機的種類永磁式直流伺服電機結構直流伺服電機構成直流伺服電機的電源特點直流伺服電機的類型直流電機的基本方程_1靜態(tài)方程靜態(tài)方程是指電機穩(wěn)態(tài)下的機械平衡方程，電壓平衡方程。Ia直流電機的基本方程_1動態(tài)方程過渡狀態(tài) 停止/啟動、加速、減速、加載、減載I直流電機的基本方程_1動態(tài)方程過渡狀態(tài) 停止/啟動、加速、減速、加載、減載I(t)直流電機的基本方程_

8、2電流直流電機的調(diào)速原理電壓調(diào)速直流電機的速度控制原理_1機械特性方程的推導Ia直流電機的基本特性_1理想轉速轉速降IaK值的大小反映了什么？KM 也被稱為轉速降n，其物理意義是負栽對轉速的影響機械特性曲線直流伺服電機的基本特性_2啟動電壓啟動電壓的物理意義？啟動特性曲線電機調(diào)速基本概念恒功率調(diào)速nMnP電機調(diào)速基本概念恒轉矩調(diào)速nMnP電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍額定轉速在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數(shù)據(jù)）電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍靜差度額定轉速在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數(shù)據(jù)）電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍靜差度由靜差度許可值求調(diào)速范圍額定轉速在額定電壓，額定負載條件

9、下（電機銘牌上所給出的數(shù)據(jù)）直流電機的基本特性_1理想轉速轉速降IaIa普通直流電機的銘牌數(shù)據(jù)額定工作轉速額定工作轉矩額定工作電壓額定工作電流電機線圈直流內(nèi)阻電機調(diào)速基本概念直流電機調(diào)速的基本概念：什么是恒轉距調(diào)速？什么是恒功率調(diào)速？什么是動態(tài)平衡方程？什么是靜態(tài)平衡方程？這兩類方程的應用場合。理想轉速轉速降Ia直流電機的控制方法單片機工業(yè)PC可編程控制器機床在加工過程中、需要按不同的加工要求，調(diào)整主軸的轉速、進給速度。為保證工件表面質量和精度求調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速穩(wěn)定能迅速消除擾動(主要是負載和電樞電壓波動)而引起的轉速波動。要求系統(tǒng)具有足夠的動態(tài)穩(wěn)定性和快速性，使起動、制動、調(diào)速過程平穩(wěn)迅速。電機

10、調(diào)速系統(tǒng)的作用直流電機調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結構_1控制驅動電機機械速度控制直流電機調(diào)速系統(tǒng)速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（半閉環(huán)）電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結構_2控制驅動電機機械測量速度控制直流伺服電機調(diào)速驅動單元結構實例速度指令測速電機速度單元電機直流伺服電機調(diào)速驅動單元結構實例速度環(huán)速度指令測速電機電機直流伺服電機調(diào)速驅動單元結構實例電流環(huán)速度環(huán)電壓脈沖變換速度指令測速電機電機直流伺服電機調(diào)速驅動單元結構實例電流環(huán)速度環(huán)電壓脈沖變換速度指令測速電機電機14270D6.3.2交流伺服電動機的調(diào)速圖6-21永磁交流伺服電動機結構1定子2轉子3定子三相繞組4編碼器5出線盒14270D2.進給

11、系統(tǒng)中交流伺服電動機的調(diào)速方法由于新型大功率電力電子器件、新型變頻技術的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論、微機的數(shù)字控制技術等在實際應用中取得的重要進展，促進了交流伺服驅動技術的發(fā)展，使得交流伺服驅動逐漸替代直流伺服驅動。14270D3.PWM型變頻器圖6-22單相逆變電路a)橋式電路b)交流波波圖14270D3.PWM型變頻器圖6-23雙極性SPWM通用型主回路(三相逆變電路)14270D3.PWM型變頻器圖6-24調(diào)制波形式14270D6.4軌跡控制6.4.1脈沖增量插補原理6.4.2數(shù)據(jù)采樣插補原理14270D6.4.1脈沖增量插補原理1.逐點比較法直線插補2.逐點比較法圓弧插補3.象限與坐標變換4.逐點比較法的終點判別14270D1.逐點比較法直線插補圖6-25直線插補過程14270D表6-3逐點比較法直線插補運算舉例表6-3逐點比較法直線插補運算舉例14270D2.逐點比較法圓弧插補圖6-26圓弧插補過程14270D表6-4逐點比較法圓弧插補運算舉例表6-4逐點比較法圓弧插補運算舉例14270D3.象限與坐標變換圖6-28直線和圓弧不同象限的走向14270D4.逐點比較法的終點判別逐點比較法除能插補直線和圓弧之外，