电机控制
电机控制范文第1篇
1. 了解步进电机控制的基本原理;
2. 掌握控制步进电机转动的编程方法。
二.硬件连线
8255:CS8255接地址译码Y1;
PA0~PA3接步进电机控制脉冲BA~BD;
PC0~PC7接开关K0~K7。
三.实验原理
步进电机靠每对线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号控制,调节脉冲信号的频率可改变步进电机的转速。本实验电机为二相激磁方式,即两相通电,两相不通电,按BA/BB、BB/BC、BC/BD、BD/BA加电则正转,顺序相反则反转。本实验箱中电机的驱动是反相的。
电机控制范文第2篇
【关键词】数控机床；电气控制；控制电器；选用
伴随计算机技术的不断发展与更新，带动了数控技术的进步，所以，数控机床自身的性能与运行的质量也取得了一定的成就。现代的数控机床技术涵盖多种多样，不仅包括自动控制技术与电子技术，同时也有数字技术与通信技术以及相关的机械制造等等。文章主要通过对数控机床经常使用的控制电器进行分析，并研究控制电器在选用过程中的相应原则，进而有效的完善数控机床的运行效果。
1.数控机床电气控制系统
数控机床自身能够进行长时间的运转，并且其可靠性比较高。所以，在对数控机床电气控制系统的设计与部件选用的过程中更加注重其可靠性与容错性和冗余技术[1]。除此之外，不仅要保证电气控制系统的可靠程度，还要具有相应的先进性。选用的所有部件都应具有成熟性，并且满足国际的标准，同时还应获得相关的授权认证。数控机床电气控制系统自身也应具有一定的稳定性与安全性，更要便于日常的维护，拥有一定的控制能力和人性化的操作性能。
2.数控机床电气控制系统常用的控制电器与选用原则
2.1低压断路器
低压断路器也是数控机床的自动空气开关，能够有效的结合其控制与保护的功能。通常情况下，低压断路器主要起到不频繁接通电路与断开电路的总体电源开关作用，同时也是部分电路中的开关。在产生短路或者过截以及欠压的安全故障时，低压断路器就会发生变化，将电路进行自动切断，进而可以有效的保护串联在自身后部的相关电器设备安全，并且低压断路器在进行自动切断故障电流后无需进行零部件的更换工作。所以，低压断路器在数控机床的运行中被广泛应用。
低压断路器的选用原则分为四项，首先，低压断路器自身的额定电压与电流应不低于线路与设备在正常运行工作时的电压与电流。其次，低压断路器自身通断能力的最大极限不能低于电路的极限短路电流数值。再次，欠电压的脱扣器，其自身的额定电压应与线路额定的电压保持相同。最后，过电流的脱扣器自身额定电流要不低于线路自身最大限度的负载电流数值。
2.2接触器
数控机床电气控制系统中的接触器是自动的控制电器，能够对频繁接通的电路与分段电路中带有的负载电路进行控制。接触器有四个部分组成，有电磁机构和触点系统，还包括灭弧装置以及其他的部件[2]。基础器的工作过程首先是对线圈进行通电，使铁芯产生一定的电磁吸力，进而将衔铁进行吸合。同时，衔铁的运动带动了触点系统的运行，将常闭的触点断开，使常开的触点闭合。在对线圈进行断电过后，电磁的吸力会消失，而衔铁就会在弹簧力的反作用下进行释放，进而使触点系统恢复原位。
接触器的选用原则分为五项：（1）要结合接触器自身控制的负载工作量进行接触器类别的正确选择；（2）通常情况下，接触器额定电压主要分为两种：500V和380V，并且不能低于负载线路自身的电压值；（3）应根据电动机等其它负载的实际功率与操作的情况来规定主要触点的电流等级；（4）应保证接触器的线圈电流类别和实际电压的等级与接触器控制电流保持一致；（5）接触器的触点数量与种类要满足其电路与控制电路的相关要求。
2.3继电器
数控机床电气控制系统中的继电器可以根据相关输入信号的变化过程对控制电路进行自动接通或者断开的控制电器。在继电器的输入过程中，输入的物理量主要包括电压和电流以及温度压力，输出的便是不同的触点动作。
继电器的选用应根据实际的应用环境与条件进行类别的选择，同时应根据输入的不同信号进行继电器种类的选择。除此之外，注重输入参数的选择，并按照实际的负载情况选择适合的继电器触点种类与触点容量。
2.4变压器
数控机床电气控制系统中的变压器能够将特定的交流电压数值转换为不同的交流电压的一种静止电器。
2.4.1数控机床控制变压器
数控机床控制的变压器主要的适用频率在50-60HZ范围内，并且应满足其输入的电压不应高于660V的电路条件[3]。通常情况下，机床控制变压器在不同种类的机床与机器设备中作为电器控制的电源或者作为电动机的驱动器，还可以作为局部照明灯的电源或者指示灯的电源。
2.4.2数控机床三相变压器
数控机床的三相交流系统，实现三相电压的有效转换既可以使用三台单项的变压器，也可以使用一台的三相变压器。但是，在实际的实践过程中，三相变压器始终被优先选择使用。在数控机床的操作运行过程中，三相变压器的主要作用就是为相应的驱动系统提供适当的电能。
对数控机床电气控制系统中的变压器选用原则分为两种情况：标准的变压器选用与非标准的变压器选用。其中，针对标准变压器来说，要根据其实际的状况进行正确的选择。首先应选择合理的初级额定电压值，再进行次级的额定电压选择。与此同时，不同绕组的额定电压值应根据标准变压器自身的实际负载情况进行确定，保证不低于负载电流数值。除此之外，要依据次级的电压与电流值以及次级的额定容量选择科学合理的变压器。而对于非标准的变压器，应科学合理的选择初级的额定电压与电源的频率，同时还包括次级绕组电压与电流数值以及其总体容量的正确选择。
3.结束语
数控机床是一种机电一体化的机械设备，能够将机、电与液和气进行有效的融合。然而，电气控制系统是数控机床的核心组成部分，所以，电气控制系统的运行安全可靠性对数控机床整体的正常运行具有一定的影响。因此，熟练掌握数控机床经常使用控制电器的相关功能与选用的具体原则，一定程度上对数控机床电气控制系统的设计与改造及相关的故障与检修工作起到积极的作用。数控机床电气控制系统中的控制电器元件如果进行长时间的运行与使用或者频繁的运行，一定程度上会对其自身产生破坏或者加速电器元件的老化。因此，在进行元件选择与相关的设计时应全面考虑其使用的寿命，便于有效的保证数控机床运行过程中的安全程度，进而提高数控机床运行的质量。
【参考文献】
[1]肖飞，王清森.浅谈数控机床电气控制中控制电器的选用[J].黑龙江科技信息，2012（28）：41-41.
电机控制范文第3篇
【关键词】PLC；伺服电机；定位控制
0.引言
在工业自动化的生产及加工过程中，通常要准确定位控制机械设备的移动距离或生产工件的尺寸。在定位控制中，关键便是实现对伺服电机的控制。由于PLC体积小，可靠性高，抗干扰能力强，是一种专门应用于工业的控制计算机，因而其能有效实现机电一体化的控制。PLC的有效运用，给工业带来了巨大的经济效益的同时，也为工业技术的发展奠定了良好的基础。
1.PLC旋转编码器及高速计数器指令控制三相交流异步伺服电机实现定位控制
1.1 控制系统的工作原理
PLC的旋转编码器与高速计数器的联合运用能有效进行长度测量和精确定位控制，其中，高速计数器在不增加特殊功能单元的情况下，就能准确计算出小于PLC主机扫描周期脉宽的高速脉冲，而PLC的旋转编码器则可以将电机轴上的角位移有效转换成脉冲值。在此种控制系统中，其原理为利用光电旋转编码器将电机角位移转换成脉冲值后，高速计数器将编码器发出的脉冲个数进行统计，进而达到定位控制的目的[1]。
1.2 控制系统的设计方案
本文以定位电机传输带的控制设计为例。假设传输带现要将货物运送到距离为20cm的终点，且货物到达终点后，电机停止工作。在此系统中，硬件设施主要包括PLC、三相交流异步伺服电机、光电旋转编码器以及变频器等，其工作原理是将光电旋转编码器的机械轴连接由三相交流异步伺服电机拖动的传动辊，通传动辊的转动，带动机械轴转动，从而将脉冲信号输出，并利用PLC的高速计数器指令计数产生的脉冲个数，此时，如果计数器的值与预置值相等时，电动机便由变频器控制停止工作，进而准确定位控制传输带的运行距离。在此控制系统中，传输带运行20cm过程中，光电编码器产生的脉冲个数即为高速计数器的预置值，脉冲个数与传动辊直径、光电编码器的每转脉冲数以及传输带的运行距离等均有着直接关系。其中，脉冲数的计算公式为：脉冲数=[（传动辊直径×π÷（脉冲数/转）] ×传送带运行距离。
2.PLC高速脉冲指令控制步进伺服电机实现定位控制
2.1 控制系统的工作原理
步进伺服电机由于成本低廉、控制简便、定位精度高以及无累积误差等，因而广泛应用于工业控制中的精确定位场合中。步进电机在工业生产中多与丝杆等机械进行连接，从而实现旋转运动向工作台面的直线运动的转变。其中，控制控制步进电机的角位移大小和转速便可定位控制工作台面的移动距离。
PLC高速脉冲指令控制步进伺服电机实现定位控制的本质为PLC通过高速脉冲输出指令PTO/PWM进行高速脉冲信号的输出，再通过步进伺服电机的脉冲细分驱动器对步进电机的运行进行有效控制，进而将工作台移动到指定的工作位置，完成定位工作。在该控制系统中， 设定PLC产生的脉冲数为定位工作的关键，其中，脉冲数值受到脉冲当量、步进电机驱动器的细分数、传动速比以及脉冲频率等参数的直接影响[2]。
2.2 控制系统的设计方案
本文以定位控制货物仓储系统中的直线导轨的设计为例。假设在仓储系统中，步进电机需将材料以直线导轨的拖动形式拖至距离为200mm的目的地。为了进行准确的定位，该系统采用的设备有型号为CPU226的PLC、混合式的步进伺服电机以及步进电机驱动器等。其中，采用的PLC的CPU包含Q0.0端子和Q0.1端子两个脉冲发生器，且均可输出脉冲频率高达20kHz的PTO/PWM高速脉冲信。系统根据控制要求需采用高速脉冲串输出PTO功能。PTO功能可以满足多个脉冲串进行排队输出，从而形成单段和多段两种流水线。
在此定位控制系统中，需将步进电机细分驱动器的脉冲细分数设定为4，驱动步距角为0.9度/1.8度，从而实现电机低频振荡的消除和分辨率的有效提高。步进电机的运行为了满足定位精度及速度的要求，需经历启动加速、恒速运行以及接近定位点时的减速运行这三个过程。此外，为了保障电机及驱动设备的有效运行，驱动脉冲频率也必须进行线性增大，因而此定位控制系统采用多管线的操作方式来实现步进电机运行过程的控制。
2.3 控制系统的注意事项
（1）严格选择PLC的类型。在选择PLC时，需满足以下两点要求：一是其输出形式必须为可以输出高速脉冲的晶体管形式，二是输出的脉冲频率大小必须满足系统控制的要求。
（2）仔细选择步进电机的脉冲细分驱动器以及严格设置其参数。
（3）在选择步进电机时，首先要考虑其类型的选择，在根据系统要求的基础上，对步进电机的电流值、电压值及使用螺栓机构等定位装置的确定，从而确定其拍数和相数。其次便是综合考虑速比、额定转矩、负载转矩、轴向力以及运行频率等，通过对步进电机规格及控制装置的确定从而选择合适的步进电机品种[3]。
（4）严格计算脉冲当量。
3.结语
综上可知，随着我国各项技术的不断进步，主要运用于数据处理与网络通信的PLC技术已经取得了较快的发展。PLC、旋转编码器以及伺服电机等组成的定位控制系统由于具备结构简单、易于实现且高性价比等一系列优点，因而在工业生产及军事领域得到了广泛地应用，并为其以后的长远发展提供更好的技术支持。
参考文献
[1]蒋景强.伺服电机控制技术的发展应用[J].中国高新技术企业，2012（20）：158-160.
电机控制范文第4篇
过去的20年间，人类见证了电力技术和微处理器领域的重大发展，在此基础之上，历史上复杂的电能变频器和数字信号处理器（DSP）逐渐被广泛用来制造各个行业的高性能交流驱动装置。为了充分实现这一目标，必须利用各个领域的先进控制理论。近30年来针对非线性控制方法的深入研究，产生了大量相关的期刊和会议论文，然而并不是所有的非线性控制方法都适用于交流电机。本书旨在提供交流电动控制的有效信息，并讨论相关控制方法的分析、设计和实现。因此，重点是基于无传感器的非线性观测器、自适应高鲁棒性非线性控制器、输出反馈控制器、故障检测和隔离方法及容错控制器。本书提供了这些主题的最新进展，以及它们在交流电机控制中的应用，还描述许多其它控制相关的主题，并且大多数主题的概念和方法都由它们的提出者亲自论述。
全书共分23章：1.交流电机简介，介绍了交流电机控制的基本方法和基础知识；2.异步电机的控制模型，介绍了异步电机建模的经典公式和参数辨识方法；3.同步电机的控制模型，介绍了绕线式转子电机和永磁式转子电机在不同坐标系下的模型；4.异步电机的状态观测，介绍了异步电机运行状态下各个参数的检测方法；5.异步电机控制中的扰动注入方法，介绍了控制的分析方法和过程；6.交流电机的观测器系统设计，介绍了交流电机相关观测器的设计方法；7.同步电机观测器实验评估方法，介绍了各种观测器的实验手段和评估策略；8.异步电机鲁棒控制中的高放大率观测器，介绍了各种控制方法及其相关的检测量；9.异步电机的自适应输出反馈控制，介绍了各种非线性无传感器控制方法；10.异步电机效率最大化的非线性速度环控制，介绍了具有饱和效应的电机模型和控制；11.异步电机无速度传感器控制的实验评估方法，介绍了非线性控制器和实验方法；12.多相异步电机控制，介绍了非常规多相异步电机的建模和控制；13.双馈异步电机的控制，介绍了此类点击的建模和控制方法；14.异步电机的故障检测，介绍了各种故障，故障状态下的电机模型和故障检测方法；15.永磁同步电机的无传感器控制，介绍了在无传感状态下永磁同步电机各项参数的评估方法；16.永磁同步电机的自适应输出控制，介绍了非线性的自适应控制方法；17.永磁同步电机的故障检测，介绍了故障状态下同步电机的建模和检测方法；18.永磁同步电机在数字化控制方法，介绍了滑动平均法在数字化控制中的应用；19.嵌入式永磁同步电机的控制方法，介绍了此类点击的特点和控制方法；20.绕线式转子同步电机的非线性反馈控制，介绍了此类电机的特点和非线性控制方法；21.在车辆驱动领域交流电机控制，介绍了车辆驱动领域的特点和注意事项；22.高速列车应用中的异步电机控制，介绍了此类电机控制的特殊方法；23.大功率工业驱动领域的交流电机控制，介绍了典型工况和大功率控制器及其控制。
本书面对的读者类型十分广泛，包括教授、研究生、学术界和工业界的研究人员、工程师，和其他各类相关人员。
宁圃奇，博士，副研究员
（中国科学院电工研究所）
电机控制范文第5篇
【关键词】机电一体化；电机；控制；保护；阀门
机电一体化的最初形态是机械装置技术，随后引进电子技术，形成了生产机构上的功能化丰富。它的主功能、动力功能与控制功能被强化，并最新增添了信息处理功能。从系统化的视角来看，机电一体化就是一种将群体技术、微电子技术、电力电子技术与机械技术合理配置布局的新技术。它根据系统功能优化来组织全新的生产操作目标，其目的就是为了达到最理想的生产状态。
一、机电一体化的主要应用领域
当代机电一体化技术应用最为广泛的技术领域就是自动生产线与数控机床。正是有了机电一体化技术，数控技术的功能操作性、结构精密性与控制精度才开始拥有质的飞跃。由于采用了开放式设计，所以机电一体化的硬件体系结构可以让机械装置与电子功能模块接口相互兼容衔接，使得设备的性能最大化。另外，机电一体化也能实现多通道、多过程的同步控制，比如说一台机床可以同时控制加工多个机床才能完成的生产任务。它主要以单板和单片机作为系统控制机，并利用芯片和模组来操控主控装置，帮助系统达成多级网络功能，强化系统组合的可能性与实现复杂系统生产加工能力。正是这些技术的出现才让我国的工业生产与科学技术在进入21世纪以后拥有了突飞猛进的进步[1]。
二、机电一体化技术应用中所存在的电机控制与保护问题
（一）电机控制保护装置问题
机电一体化的电机控制与保护存在诸多问题，这也是其技术功能日益复杂多元化以后所带来的技术故障困扰。就比如说在井下电机控制保护设备中，常常会用到的鼠笼式异步电机其故障率发生所占比率就非常之高（约总故障比率的68%）。当进行井下电机控制时，其目的就是为了保证井下施工的安全。而从技术角度讲，鼠笼式异步电机的故障发生就存在于电机的电磁电热技术上，例如没有充分合理利用熔断器实现短路保护、热继电器的过载保护不足等等，这些都是可能影响井下电机控制出现问题的主要因素。考虑到现如今的设备自动化操作越来越多，所以当机电设备的启动时间、电压、电流发生变化时，设备的损坏率就会受到一定影响，导致它的寿命也随之被影响。
（二）机电设备用电问题
由于自动化用电所造成的机电设备短路、电机超负荷运行问题到目前为止相当常见。许多工业生产企业在选择电机时仅仅只注重电机本身的运行性能及损坏状况，而往往忽略了电机在电能方面的损耗，这主要是由于目前依然有许多工业生产企业对生产时电能的损耗不重视，严重忽略电能节约才造成用电问题的普遍出现[2]。
三、机电一体化中电机应用的控制与保护对策
电机应该是机电一体化设备中最为重要的组成部分，因为它主要涉及两方面的执行操控功能。第一是驱动操控部分，第二是控制部分。执行操控也叫执行驱动，它主要由位置传感器、三相伺服电机等设备组成。而控制部分则主要包括了传统机械设备中所固有的单片机、输入通道和变频器。它们在电机设备中共同协调发挥功能作用。
（一）电机阀位与速度控制研究
上文提到，电机设备的控制部分包括了IPM逆变器、单片机、整流模块、PWM波发生器、A/D和D/A转换模块、输入输出通道、故障检测与报警电路等等。在电机设备处于正常运行状态下，要将三相输出电流通过电压与阀门位置经A/D转换后才能正常输出至单片机中。此时再经过PWM波发生器控制，使PWM波处于光电耦合作用下并传输至逆变模块IPM中。如上述过程就能够实现电机设备的阀位控制与一些变频调速控制功能。
另外，对电机设备的阀位与速度控制还可以采用双环控制方案。所谓双环即内环与外环，它们还被称为速度环与位置环。其中速度环的主要作用是将电机设备运行速度与给定发生器的预设速度进行横向比较，并通过速度调节器的运行来改变PWM波发生器的载波频率，进而实现对电机实际转速的控制与调节作用。而外环则主要通过对电机设备的位置速度设定，并利用速度为PWM波发生器提供所需的速度预设值。考虑到电机设备中大流量阀的执行机构在运行状态下会处于减速、匀速和加速三种阶段，所以在各个阶段的加速度、速度调节时间与速度实际给定位置都具备不确定性。如果想精确控制电机保护装置中的阀位与速度，必须将实际阀位与给定阀位进行横向对比，才有可能实现电机设备的恒定加速和减速，如果有需要，还应该对阀位实际值、阀位给定值与阀位速度进行计算。
（二）电机保护装置控制
对电机保护装置的控制是出于安全角度考虑的，因为电机设备经常会出现逆变模块故障，在此时，变频器的输出电流与电压频率是不稳定的（在0～50Hz之间）。如果采用常规电压电流互感器很难达到电机控制与保护要求。因此应该启动电机控制保护功能，运用它来快速反应电机设备中电流的大小，例如霍尔型电流互感器就能对IPM输出三相电流检测，与此同时，IPM输出电压则会通过分压电路对电机保护装置进行检测，从而达到对电机设备的电压电流频率控制目的[3]。
进入21世纪以后，国内外的机电一体化技术都在不断创造技术突破，已经形成了许多先进的技术成果。但如文中所述的各种电机设备控制保护问题也不可回避。目前包括我国在内的许多国家已经实现了对电机控制的在线监控保护，它可以根据装置的输出数据与信号来在线分析对比，明确电机设备所存在的故障类型与故障程度。这一技术也说明了在未来，机电一体化技术的研究与提升依然有较大的发展空间。
参考文献
[1]伦春红.机电一体化中的电机控制和保护[J].科技创新与应用，2012（8）：67-67.
[2]蔡士军.探究如何做好电机控制及保护工作[J].中国科技纵横，2013（9）：161-161.
[3]王晓辉.浅谈机电一体化应用中的电机控制与保护[J].机电信息，2012（12）：179-180.
