华中数控实训台电气控制图分析 毕业设计.doc

渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸渤海船舶职业学院毕业设计（论文） 题目：华中数控实训台电气控制图分析系： 专业： 姓名： 指导教师： 班级： 评阅教师：学号： 完成日期： 毕业设计说明书（论文）中文摘要题目：华中数控实训台电气控制图分析摘要: 对华中数控实训台电气控制各个部分进行解剖分析从而能对实训台理解认识。关键词: 华中数控实训台强电控制 、华中数控实训台主轴电机控制、华中数控实训台步进电机驱动控制、 华中数控实训台伺服驱动控制、华中数控实训台PLC输入输出控制。 数控实训台，该设备由机械、电器两大部分组成，其特征在于：机械部分包括机身、床头、旋转刀架、尾架、防护罩、底座；电器部分包括电源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座上，防护罩安装在底座上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板上。目录一数控系统简介. .1二、主轴控制系统分析2.1 主轴电机介绍. .62.2 变频器.82.3电气控制图分析.12三、进给驱动系统 3.1 电机.15 3.2 驱动器简介.16 3.3 电气控制图分析.20四、PLC控制系统分析4.1 PLC简介.234.2控制系统分析.25五、结论.26六、参考文献.27一、 数控系统简介 1、国外数控机床技术现状1)高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米制已经成为高速高精加工的潮流。(2)多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。(3)机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。(4)智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减机床的故障率。(5)最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高34倍，同时效率得到大幅度提升。(6)最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。2.国外机床数控系统技术现状(1) 发那科公司最新的FS30i/31i/32i/35i- MODEL B数控系统，是FANUC公司最新的人工智能纳米数控系统，这个系列数控系统灵活地支持加工中心、车床、复合加工机床、五轴机床和各种高速高精度机床。系统支持FL-net，PROFIBUS-DP，DeviceNet，I/O Link-II，现场总线，系统可以实现纳米级高精度插补，可提供编程和操作导航，实现系统操作的可视性和操作性。系统提供了刚性攻丝、大型机床控制、双检安全等功能。 (2)MITSUBISHI公司的M700V采用最新的精简指令集的64-bit CPU及高性能的光纤伺服网络，具有纳米级插补技术，超光滑曲面控制SSS算法，最优化的机床响应控制，高精密校正功能，便于使用的菜单设计和宜人化的在线帮助功能，(3)SIEMENS公司推出的最新系统828D与840D sl，突出紧凑、强壮、简单、完美等特色。工作在80bit的浮点计算精度，高级曲面技术，从而获得最高的工件精度,特别适用于模具加工。智能定位与运动转换，确保加工正确的位置，独特的ShopMill/ShopTurn顺序编程功能：便利编程，极大减少编程时间，动态线条图形显示，宽范围的循环、复杂轮廓的几何处理器，高程序质量的CNC模拟仿真。(4)HEIDENHAIN公司的iTNC530友好的界面、面向车间的编程方法，对话式编程和SmarT.NC编程，DXF转换，0.5ms的程序段处理时间和优异的轮廓加工精度及五轴加工特性，具有DCM动态碰撞监控功能，AFC自适应进给控制功能，对话格式编程，TNCGuide，全局程序参数设置。3.国外数控系统的发展趋势4种类型(1) 传统专用型数控系统这类数控系统的硬件由数控系统生产厂家自行开发，具有很强的专用性，经过了长时间的使用，质量和性能稳定可靠，目前还占领着制造业的大部分市场。但由于其采用一种完全封闭的体系结构，往往存在以下缺点:a.用户的应用、维修以及操作人员培训完全依赖于数控系统生产厂家，系统维护费用较高;b.系统功能的扩充以及更新完全依赖于公司的技术水平，周期比较长;c.大量市售廉价通用软硬件在专用数控系统上无法使用，功能比较单一。因此，随着开放式体系结构数控系统的不断发展，这种传统专用型数控系统的市场正在受到挑战，市场份额已经在逐渐减小。 (2) PC嵌入NC结构的开放式数控系统如FANUC16i/18i, Simens840D,NumIO60等数控系统。这类数控系统与传统专用型数控系统相比，结构上具备一些开放性，功能十分强大，但系统软硬件结构十分复杂，系统价格也十分昂贵，一般的中小型数控机床生产厂家没有经济能力去购买。 ( 3) NC嵌入PC结构的开放式数控系统这种数控系统的硬件部分由开放式体系结构的运动控制卡与PC机构成。运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC 控制能力。如日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC。这种数控系统的开放性能比较好，并且对功能进行改进也比较方便，系统的控制功能主要由运动控制卡来实现，机床硬件发生改变时，只需要修改相应部分的控制软件，并且系统性价比也比较高，能够满足大多数的数控机床生产厂家的需要。 (4)全软件型的开放式数控系统这是一种最新型的开放式体系结构的数控系统，所有的数控功能(包括插补、位置控制等)全部都是由计算机软件来实现的。与前几种数控系统相比，全软件型开放式数控系统具有最高的性价比，因而最有生命力。其典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、德国Power Automation公司的PA8000NT，以及NUM公司的NUM1020系统等。4、华中数控系统的数控机床软件补偿原理对于华中数控系统，采用软件（数控系统）和硬件（机床）相结合，可以充分发挥数控机床的特性和功能。数控机床经过长期的运行，机械部件都有不同程度的磨损，其定位精度和重复定位精度都产生了变化，即使能满足一定的精度要求，但大多数数控机床都要重新进行位置精度的测试及补偿，这属于机床维修和维护的重要内容。当然，经维修后的数控机床就更需要进行位置精度的测试及补偿了。本节着重介绍华中数控系统精度补偿的原理和方法 。（1）华中数控系统的螺距补偿原理数控机床软件补偿的基本原理是：数控机床在机床坐标系中，无其他补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置Pi的平均位置偏差玉t，把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上。指令要求沿X轴运动到目标位置Pi，目标实际位置为，该点的平均位置偏差为Xf，将该值输人系统，则计算机数控系统在计算时自动将目标位置P的平均位置偏差Xif卺加到插补指令上，实际运动位置为P一=Pi+xif，使误差部分抵消，实现误差的补偿，螺距误差可进行单向和双向补偿 （2）华中数控系统的反向间隙补偿原理反向间隙补偿又称为齿隙补偿。机械传动链在改变转向时，反向间隙的存在会引起伺服电动机的空转而无工作台的实际运动（称为失动）。反向间隙补偿原理是在无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置Pi的平均反向差值县作为机床的补偿参数输入系统。计算机数控系统在控制坐标轴反向运动时，自动先让该坐标反向运动骨值，然后按指令进行运动，工作台正向移动到D点，然后反向移动到Pi点：反向时，电动机的丝杠先反向移动曰点，然后移动到Pi点。该过程数控系统实际指令运动值为/=P+B,反向间隙补偿在坐标轴处于任何方向。二、 主轴控制系统2.1 主轴电机介绍 （1）主轴电机 - 主轴电机简介一种主轴电动机包括一个固定轴，一个旋转套筒，和一个外环件。旋转套筒具有一个内周表面，一个外周表面和一个底表面，所述内周表面跨过一个第一微小间隙与固定轴的一个外周表面相对。外环件具有一个相对的表面和一个内周表面，上述相对的表面跨过一个第二微小间隙与旋转套筒的底表面相对，而上述内周表面跨过一个第三微小间隙与旋转套筒的外周表面相对并固定式设置。第一、第二和第三微小间隙装满一种产生动态压力的流体。一个产生第一径向动态压力的部分单独位于第一微小间隙中，和一个产生第二径向动态压力的部分在第三微小间隙中。一个产生止推动态压力的部分位于第二微小间隙中。使用伪随机磁极分布的电脉冲发生器一种包含具有伪随机分布的磁极的多磁极电脉冲发生器。优选地，磁极大小相等、间隔相等，并且极性符合伪噪声二进制序列，该序列具体是一本原多项式m-序列。在转子旋转中的一个位置，所有的转子磁极与相应的定子磁极对准以提供通过该电枢绕组的最大净磁通量。在所有其它转子的位置，磁极没有对准从而通过该电枢绕组的净磁通量小。在运行中，通过该些未对准的转子位置的旋转基本不产生磁通量变化从而不产生电能。当转子到达该对准位置时，磁通量发生突然的、大的变化而产生高能量的电脉冲。示例性的应用是用于生成内燃机的点火火花。 （2） 主轴电机 - 主轴电机与伺服电机的区别 数控机床用电机主要有两种电机:进给伺服电机和主轴电机。 一、数控机床对主轴电机和伺服电机的要求不同数控机床对进给伺服电机的要求主要为:(1)机械特性:要求伺服电机的速降小、刚度大;(2)快速响应的要求:这在轮廓加工，特别对曲率大的加工对象进行高速加工时要求较严格;(3)调速范围:这可以使数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质;适应于各种不同的加工工艺;(4)一定的输出转矩，并要求一定的过载转矩。机床进给机械负载的性质主要是克服工作台的摩擦力和切削的阻力，因此主要是恒转矩的性质。 对主轴电机的要求主要为:(1)足够的输出功率，数控机床的主轴负载性质近似于恒功率，也就是当机床的主轴转速高时，输出转矩较小;主轴转速低时，输出转矩大;即要求主轴驱动装置要具有恒功率的性质;(2)调速范围:为保证数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质;适应于各种不同的加工工艺，要求主轴电机具有一定的调速范围。但对主轴的要求比进给低;(3)速度精度:一般要求静差度小于5，更高的要求为小于1;(4)快速:主轴驱动装置有时也用在定位功能上，这就要求它也具有一定的快速性。 二、伺服电机和主轴电机的输出指标不同，伺服电机以转矩(N.m)，主轴以功率(kW)为指标。这是因为，伺服电机和主轴电机在数控机床里作用不同，伺服电机驱动机床的工作台，工作台的负载阻尼为折合到电机轴上的转矩，所以伺服电机以转矩(N.m)为指标。主轴电机驱动机床的主轴，它的负载必需满足机床的功率，所以主轴电机以功率(kW)为指标。这是习惯的叫法。其实，通过力学公式的换算，这两个指标可以进行互算。2.2 变频器（1） 变频器 - 1、什么是变频器？ 变频器一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 （2） 变频器 - 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式（3） 变频器 - 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。（4）变频器 - 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下电流几乎不变。、基本概念（1） VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。 （2） CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ （1) r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。例如：4极电机 60Hz 1,800 r/min，4极电机 50Hz 1,500 r/min，电机的旋转速度同频率成比例。本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法 。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。3、关于散热的问题如果要正确的使用变频器, 必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。 通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少，可以用以下公式估算： 发热量的近似值 变频器容量（KW）55 W在这里, 如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% * 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。 电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量（KW）60 W因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢? 当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开, 使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁,另外，散热问题还要注意以下两个问题：（1）在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大， 所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。 （2）开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。 因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容， 就是这个道理。2.3电气控制图分析（1）主轴控制系统简介 主轴控制系统是在数控机床主轴系统控制系统中的动力装置，它带动工件和刀具作相应的旋转运动，从而配合进给运动，加工出理想零件。主轴变速目前的三种形式：1、主轴电机齿轮换挡；2、主轴变频电动机通过同步齿形带驱动主轴；3、电主轴。对主传动系统的要求如下：1、调速范围要宽；2、恒功率输出范围要宽；3、具有四象限驱动力；4、具有位控制能力。主回路的组成简介：1）主磁极。由主磁极铁芯及套装在铁芯上的励磁线圈构成，作用是建立主磁场；2）机座。为主磁路的一部分，同时构成电机的结构框架，由厚钢板或铸钢件构成；3）电枢铁芯。为电枢绕组的支撑部件，也为主磁路的一部分，由硅钢片叠压而成；4）电枢绕组。直流电机的电路部分，由绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成；5）换向器。由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒、片间用V形云母绝缘，两端再用两个形环夹紧而构成。用作直流发电机时，称整流子，起整流作用；用于直流电动机时，用于（逆变）换向；6）电刷装置。由电刷、刷盒、刷杆和连线等构成，是电枢电路的引出（或引入）装置。7）换向极。由铁芯和绕组构成，起改善换向，气隙磁场匀称等作用。直流电机是将电源电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。由定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场，主电路引入直流电源，经碳刷（电刷）传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交流电，引入电枢绕组，产生电枢电流（电枢磁场），电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成气隙磁场，产生电磁转矩。这是直流电机的基本工作原理。（2）步进电机的工作原理 步进电机是一种将数字脉冲信号输入转换成物体旋转增量运动的电磁执行元件。输入一个脉冲信号，步进电机转轴进一个距角增量。因此，步进电机机能方便的将买葱信号转换为角位移，具有定位精度高、无漂移和无累积定位误差等优点。它还能跟踪一定范围的脉冲序列，可作为同步电机使用，广泛的应用于各种小型自动化设备仪器中。 异步电动机的转速：n=（1-s）n1=(1-s)f1/p。 n-异步电动机的转速（r/min） n1-同步转速（r/min） f1-电子供电电源频率（Hz） S-异步电动机转差率 P-磁极对数从上式可以看出，调速方式可以改变转差率、磁极对数、供电频率、就能获得线性无极变速。简单来说，变频器就是通过改变电机绕组电源频率的方式控制电机转速。 (3) 主轴电机启动：由上图所示电主轴和普通的电机有点相似。有定子（线圈），转子就是永久磁铁，同时转子底部带着可以装刀的装置。工作原理与变频电动机一样。三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场， 定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。（4）主轴电机的正方转：电机正反转控制电路图中的“按钮互锁”和“接触器互锁”，按钮互锁:就是一个按钮上装有两组联动触点，分别接在不同的电路（正反转），手动时当一组闭合时通过联动另一组断开（或OF，ON）；接触器互锁：就是在正转的接触器上的常闭辅助触点上接入反转控制电路，当正转接触器动作时带动反转电路断开（反之则反），达到安全转换的目的。电机正转90度，碰到限位开关一，延时10秒钟后，电机反转90度，碰到限位开关二，延时10秒钟后接着上面循环。合上总开关K1，再把总停旋钮合上，按下按钮1，电机开始正转（缺点：如果电机刚好碰到两端的行程开关，则会自动运行以下动作，不需要按按钮。这个缺点你可以按着这个思路去改进，我就先这样吧。），当电机碰到行程1时，KM1停止工作，电机停转，时间继电器开始工作，触电断开，当时间继电器过10后动作时，时间继电器触电闭合，KM2开始工作，电机反转，时间继电器断电停止工作。当碰到行程2时，KM2停止工作，电机停转，时间继电器又开始工作，触电断开，过10秒后，时间继电器触电合闭，KM1又开始工作，时间继电器停止工作，触电合闭。如此周而复式的工作。如须停止，则把总停旋钮关上或者关闭总开关K1。三、进给驱动系统3.1 电机伺服电机 - 分类： 直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。（1） 伺服电机 - 特点 其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，控制比较容易，体积小重量轻，输出功率和转矩大，方便调速。启动转矩大，调速一般为变频调速。在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。（2） 伺服电机 - 交流伺服电机 也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。输入或输出为交流电能的旋转电机。交流电动机分定子绕组和转子导体.转子导体形状像鼠笼导体与导体之间用硅钢片，有的交流电动机转子也有绕组。交流伺服电机转子是高阻抗的金属合金制成的，定子上的线圈有两组，分励磁线圈和力矩线圈，励磁线圈以固定的频率给转子励磁，力矩线圈负责提供转动的力矩，这两组线圈都在驱动器的带动下工作。自带的叫：旋转编码器，精度是：分度数（转动一周发出的脉冲数）。 交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。在定子上有两个相空间位移90电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf接一恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电动机运行的目的。交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于1015和小于1525）等特点。直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同。电动机转速n为 nEK1j（UaIaRa）K1j式中E为电枢反电动势；K为常数；j为每极磁通；Ua，Ia为电枢电压和电枢电流；Ra为电枢电阻。改变Ua或改变，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通恒定。（3） 伺服电机 - 同步电机同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。（4） 伺服电机 - 异步电机异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式，以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时，必须从电网吸取无功励磁功率，使电网的功率因数变坏。因此，对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械设备，常采用同步电机。由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差(交流换向器电动机除外)。对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、轧机、大型机床、印染及造纸机械等，采用直流电机较经济、方便。但随着大功率电子器件及交流调速系统的发展，目前适用于宽调速的异步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美。 到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。（5）伺服电机 - 比较（1）永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 定子绕组散热比较方便。 惯量小，易于提高系统的快速性。 适应于高速大力矩工作状态。 同功率下有较小的体积和重量。（2）交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S01，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1S1、T2S2曲线）以及合成转矩特性（TS曲线） 交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。 交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。（6） 伺服电机和步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8、0.9，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 、0.36。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以山洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/8000=0.045。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360/131072=0.0027466，是步距角为1.8的步进电机的脉冲当量的1/655。2、 低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。3.2 驱动器简介 通过某个文件系统格式化并带有一个驱动器号的存储区域。存储区域可以是软盘、CD、硬盘或其他类型的磁盘。单击“Windows 资源管理器”或“我的电脑”中相应的图标可以查看驱动器的内容。 要想了解软盘和光盘中的信息，就必须把他们分别插入到软盘驱动器和光盘驱动器中，供计算机对上面的数据信息进行识别和处理。 软盘驱动器和光盘驱动器都位于机箱中，只把它们的嘴巴露在外面，随时准备吃进软盘和光盘。 至于硬盘，由于它是不可移动的，所以被固定于驱动器之中，也就是说，硬盘和硬盘驱动器是一体的。将软盘插入软盘驱动器时要注意方向,3.5吋盘在插入时应该使转轴面向下，金属片朝前，听到驱动器口下方的弹出按钮喀哒一声弹出，说明软盘插好了。 取出时，应该先按一下弹出按钮，软盘会自动弹出一部分，接着将软盘抽出。现在，使用5.25吋盘的人越来越少，计算机上已很少安装5.25吋软盘驱动器。 值得注意的是，软盘驱动器的上方或下方有一个小小的指示灯，当指示灯亮时，说明计算机正在读或写这个驱动器内的软盘，硬盘驱动器的指示灯也位于主机箱前面板上，指示灯亮时，表明计算机正在读或写硬盘。 驱动器指示灯亮时，不能取出相应驱动器内的软盘或关机，否则可能会对磁盘造成损坏。 一台计算机可能有不止一个软、硬盘驱动器，怎样区别它们呢？我们采取给驱动器取名字的办法。驱动器的名字都是用单个的英文字母表示的，用A和B来表示软盘驱动器，用C、D、E来表示硬盘驱动器，光盘驱动器一般用字母H来表示。这样，就有了我们常说的A驱、B驱、C驱、D驱，每台计算机一般只有一个光盘驱动器，所以经常简称之为光驱。 驱动器在整个控制环节中，正好处于主控制箱(MAIN CONTROLLER)->驱动器(DRIVER)->马达(MOTOR)的中间换节。他的主要功能是接收来自主控制箱(NC CARD)的信号，然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器(SENSOR),并且将马达的工作情况反馈至主控制箱(MAIN CONTROLLER)。PC机中的光盘驱动器CD-ROM，硬盘HARD DISK，软盘FLOOY DISK，都是驱动器，所谓驱动器就是驱动存储设备的器具，比如说食物和微波炉就是磁盘和驱动器的关系，苹果机中的火线硬盘，MO等等，都是驱动器，你所说的现象不能完全确定驱动器是否损坏，如果是硬盘的话，需要用专门的软件来测试驱动器主要有以下几种： （一）LTO Ultrium磁带驱动器 LTO (Linear Tape-Open) 是一种开放的磁带体系架构,是由三家世界级的存储产品制造商(IBM, HP 及Segate) 组成的联盟开发制定的。 开放的含义是产品可供多家厂商使用.Ultrium是其开发出的第一带产品. 每盘磁带的压缩容量为200GB, 数据传输量为30GB/S (2:1压缩).IBM的Ultrium磁带驱动器具备无与伦比的强大技术,不仅拥有先进的多磁道记录能力, 磁阻(MR)磁头和伺服技术,而且具有极高的记录密度.纠错码功能(ECC)更可帮助您实现数据的完整性.IBM提供的产品包括: 3580, 3581, 3583, 3584 不同系列. （二）DLT/SDLT磁带驱动器 DLT(digital linear tape)技术即数字线型磁带技术，最早由DEC公司于1985年开发，主要应用于VAX系统。之后被昆腾公司购买，并对其技术加以改进。DLT采用线性记录技术，其特点是大容量、高速度，但价格较高。DLT产品主要应用于中、高级服务器市场与磁带库应用系统，市场占有率增长很快。目前，DLT驱动器的容量从10GB到40GB不等，数据传送速度为1.25MB/s至5MB/s。 Super DLT（SDLT）技术 由昆腾公司于2001年推出。SDLT的容量为110GB，近3倍于DLT磁带系列产品，传输速率为11MB/s，是DLT的2倍。SDLT虽然对DLT磁带做了很多改进，但仍可与最早的DLT磁带兼容，且与DLT 4000、7000和8000驱动器有着良好的反读兼容性。 （三）VXA磁带驱动器 VXA是Exabyte 最新推出的定位在低端市场的新的磁带机技术。VXA技术的第一代产品VXA-1磁带设备单机容量为66GB，数据传输率为6MB/s（压缩后），其容量和性能是DDS-3的3倍，速度和DDS-4一样，容量超过DDS-4。 （四）AIT磁带驱动器 AIT(advanced intelligent tape)由Sony公司开发并于1996年投放市场， AIT-3可以将100GB (260GB，经过压缩处理)的数据以持续数据传输速率为12MB/s (31MB/s，经过压缩处理)的速度写到长230m的8mm磁带上，和LTO媒介提供的存储容量一样高，但是所占的空间只有LTO的1/3.驱动器通过某个文件系统格式化并带有一个驱动器号的存储区域。存储区域可以是软盘、CD、硬盘或其他类型的磁盘。单击“Windows资源管理器”或“我的电脑”中相应的图标可以查看驱动器的内容。要想了解软盘和光盘中的信息，就必须把他们分别插入到软盘驱动器和光盘驱动器中，供计算机对上面的数据信息进行识别和处理。软盘驱动器和光盘驱动器都位于机箱中，只把它们的嘴巴露在外面，随时准备吃进软盘和光盘。至于硬盘，由于它是不可移动的，所以被固定于驱动器之中，也就是说，硬盘和硬盘驱动器是一体的。将软盘插入软盘驱动器时要注意方向,3.5吋盘在插入时应该使转轴面向下，金属片朝前，听到驱动器口下方的弹出按钮喀哒一声弹出，说明软盘插好了。(1)驱动器 - 操作流程驱动器取出时，应该先按一下弹出按钮，软盘会自动弹出一部分，接着将软盘抽出。现在，使用5.25吋盘的人越来越少，计算机上已很少安装5.25吋软盘驱动器。值得注意的是，软盘驱动器的上方或下方有一个小小的指示灯，当指示灯亮时，说明计算机正在读或写这个驱动器内的软盘，硬盘驱动器的指示灯也位于主机箱前面板上，指示灯亮时，表明计算机正在读或写硬盘。驱动器指示灯亮时，不能取出相应驱动器内的软盘或关机，否则可能会对磁盘造成损坏。一台计算机可能有不止一个软、硬盘驱动器，怎样区别它们呢？我们采取给驱动器取名字的办法。驱动器的名字都是用单个的英文字母表示的，用A和B来表示软盘驱动器，用C、D、E来表示硬盘驱动器，光盘驱动器一般用字母H来表示。这样，就有了我们常说的A驱、B驱、C驱、D驱，每台计算机一般只有一个光盘驱动器，所以经常简称之为光驱。(2)驱动器 - 驱动器的作用 驱动器在整个控制环节中，正好处于主控制箱(MAINCONTROLLER)->驱动器(DRIVER)->马达(MOTOR)的中间换节。他的主要功能是接收来自主控制箱(NCCARD)的信号，然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器(SENSOR),并且将马达的工作情况反馈至主控制箱(MAINCONTROLLER)。3.3 电气控制图分析电机正反转控制电路图中的“按钮互锁”和“接触器互锁”，按钮互锁:就是一个按钮上装有两组联动触点，分别接在不同的电路（正反转），手动时当一组闭合时通过联动另一组断开（或OF，ON）；接触器互锁：就是在正转的接触器上的常闭辅助触点上接入反转控制电路，当正转接触器动作时带动反转电路断开（反之则反），达到安全转换的目的。电机正转90度，碰到限位开关一，延时10秒钟后，电机反转90度，碰到限位开关二，延时10秒钟后接着上面循环。合上总开关K1，再把总停旋钮合上，按下按钮1，电机开始正转（缺点：如果电机刚好碰到两端的行程开关，则会自动运行以下动作，不需要按按钮。这个缺点你可以按着这个思路去改进，我就先这样吧。），当电机碰到行程1时，KM1停止工作，电机停转，时间继电器开始工作，触电断开，当时间继电器过10后动作时，时间继电器触电闭合，KM2开始工作，电机反转，时间继电器断电停止工作。当碰到行程2时，KM2停止工作，电机停转，时间继电器又开始工作，触电断开，过10秒后，时间继电器触电合闭，KM1又开始工作，时间继电器停止工作，触电合闭。如此周而复式的工作。如须停止，则把总停旋钮关上或者关闭总开关K1。在数控车床上加工圆柱螺纹时，要求主轴的转速与刀具的轴向进给保持一定的协调关系，无论该螺纹是等距螺纹还是变距螺纹都是如此。为此，通常在主轴上安装脉冲编码器来检测主轴的转角、相位、零位等信号。 在主轴旋转过程中，与其相连的脉冲编码器不断发出脉冲送给数控装置，根据插补计算结果，控制进给坐标轴伺服系统，使进给量与主轴转速保持所需的比例关系，从而车出所需的螺纹。 脉冲编码器还输出一个零位脉冲信号，对应主轴旋转的每一转，可以用于主轴绝对位置的