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控制電機(jī)是什么 控制電機(jī)分類的有哪些 控制電機(jī)的應(yīng)用

?1.控制電機(jī)的概念

??控制電機(jī)一股是指在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件或測量元件使用的電氣單元,它是在普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的;其工作原理與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)并無本質(zhì)區(qū)別,都是基于各種電磁理論,只是它們的用途有所不同,?？刂齐姍C(jī)主要用來完成控制信號的傳遞和變換?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)對它的基本要求是高jingque度,、高靈敏度和高可靠性。

??1)高jingque度

??jingque度是指控制電機(jī)的實(shí)際特性與理想特性的差異應(yīng)越小越好,。對功率元件來說,是指其特性的線性度和不靈敏區(qū):對信號元件來說,則主要指靜態(tài)誤差,、動態(tài)誤差以及環(huán)境溫度、電源頻率和電源電壓的變化所引起的漂移,這些特性都直接影響整個系統(tǒng)的jingque度,。

??2)高靈敏度

??高靈敏度是指控制電機(jī)的輸出量應(yīng)能迅速跟上輸入信號的變化,即對輸人信號能做出快速響應(yīng),。目前,自動控制系統(tǒng)中的控制指令是經(jīng)常變化的,有時極為迅速.控制電機(jī)、特別是功率元件能否對輸人信號做出快速響應(yīng)是至關(guān)重要的,，高靈敏度表征快速響應(yīng)的主要指標(biāo)有靈敏度和機(jī)電時間常數(shù)等,。

??3)高可靠性

??高可靠性是指控制電機(jī)對不同的使用環(huán)境應(yīng)有廣泛的適應(yīng)性，在較差的環(huán)境中能非?？煽康毓ぷ?以保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行,。

??2.控制電機(jī)的分類

??控制電機(jī)的功能和用途各不相同,但大致上仍然可以分為執(zhí)行元件類控制電機(jī)利和測量元件類控制電機(jī)兩大類。由于控制電機(jī)的種類非常多,這里只介紹幾種相對較為常見的控制電機(jī),?？刂齐姍C(jī)的分類如圖0-10所示。

圖 0-10 控制電機(jī)的分類

??1)執(zhí)行元件類控制電機(jī)

??(1)伺服電動機(jī),。伺服電動機(jī)根據(jù)其電源的類型可分為直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī),，直流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的大小機(jī)U機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的大小和相位。在控制系統(tǒng)中,伺服電動機(jī)作為執(zhí)行元件,機(jī)特性近于線性,即轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加近似線性下降,比普通電動機(jī)的控制精度高,。使用時,伺服電動機(jī)通常經(jīng)齒輪減速后帶動負(fù)載,將輸人的電壓信號變換成電機(jī)軸上的角位移和角速度等機(jī)械信號輸出,又稱為執(zhí)行電動機(jī),。

??(2)步進(jìn)電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或線位移的機(jī)電元件,。它由專門的電源供給脈沖信號電壓,再由相應(yīng)的驅(qū)動器將脈沖信號轉(zhuǎn)換成電壓相的變化信號,。當(dāng)輸人一個電脈沖信號時,步進(jìn)就前輸出角位移量或線位移最與輸人脈沖數(shù)成正比,而轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，步進(jìn)電動機(jī)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件得到廣泛應(yīng)用,。

??(3)微型同步電動機(jī),。微型同步電動機(jī)主要有三種類型,即永磁式同步電機(jī)、反應(yīng)式同步電機(jī)和磁滯式同步電機(jī),。不同類型的微型同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)都是相同的,或者是三相繞組通以三相交流電,或者是兩相繞組通以兩相電流(包括單相電源通過電容分相),或者是單相翠極式,其主要作用都是產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)滋場,。但其較子的結(jié)構(gòu)形式和材料卻有很大差別,其運(yùn)行原理也就各不相同，由于這類電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組,也不需要電刷和滑環(huán),微型同步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,、運(yùn)行可靠,、維護(hù)方便,轉(zhuǎn)速恒定等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)和其他需要恒定轉(zhuǎn)速的儀器上。

??(4)電機(jī)擴(kuò)大機(jī),。電機(jī)擴(kuò)大機(jī)可以利用較小的功率輸入來控制較大的功率輸出,在系統(tǒng)中作為功率放大元件,。電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的控制繞組上所加的電壓一般不高,勵磁電流不大,而輸出電動勢較高,電流較大,這就是功率放大，電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的放大倍數(shù)可達(dá)1000一10000倍,也可作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)元件,。

??(5)直線電動機(jī),。直線電動機(jī)就是把電能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的機(jī)械能的電動機(jī),。它解茯了直線運(yùn)動系統(tǒng)總是需要用中間傳動機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的問題,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行效率和傳動精度都較高。與旋轉(zhuǎn)電動機(jī)相對應(yīng),直線電動機(jī)也可以分為直線異步電動機(jī),直線同步電動機(jī),、直線直流電動機(jī)等,。

??(6)電磁調(diào)速電動機(jī)。電磁調(diào)速電動機(jī)是采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的異步電動機(jī),。這種電動機(jī)可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行無級平沿調(diào)速:是交流無級調(diào)速設(shè)備中最簡單實(shí)用的一種,在紡織,、印染、造紙等輕工業(yè)機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用,。

??(7)磁滯電動機(jī),。磁滯電動機(jī)具有恒速特性,亦可在異步狀態(tài)下運(yùn)行,主要用于驅(qū)動功率較小、要求轉(zhuǎn)速平穩(wěn)和起動須繁的同步驅(qū)動裝置中,。

??(8)單相申勵電動機(jī),。單相申勵電動機(jī)可交直流兩用,多數(shù)情況下使用交流電源:由于它具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較軟的機(jī)械特性,廣泛應(yīng)用在電動工具中,如手電鉆就采用這種電動機(jī)。

??2)測量元件類控制電機(jī)

??(1)測速發(fā)電機(jī),。測速發(fā)電機(jī)是機(jī)械轉(zhuǎn)速測量裝置,它的輸人是轉(zhuǎn)速,輸出是電壓,其輸出電壓與轉(zhuǎn)速jingque地保持正比關(guān)系,。根據(jù)其輸出電壓信號的不同,測速發(fā)電機(jī)又可分為直流測速發(fā)電機(jī)和交流測速發(fā)電機(jī)兩種。測速發(fā)電機(jī)也可作為數(shù)分,、積分的計(jì)算元件來使用,。

??(2)自整角機(jī)。自整角機(jī)的基本用途是傳輸角度數(shù)據(jù),一般由兩個以上元件對接使用,，輸出電壓信號時是測量元件;輸出轉(zhuǎn)矩時是執(zhí)行元件,。作為測量元件時,輸出電壓是兩個元件轉(zhuǎn)子角差的正弦函數(shù)。作為執(zhí)行元件時,輸出轉(zhuǎn)矩也近似為兩個元件轉(zhuǎn)子角差的正弦函數(shù),。自整角機(jī)在何服系統(tǒng)中可作為自整步元件或角度的傳輸,、變換、接收元件,。

??(3)旋轉(zhuǎn)變壓器,。普通旋轉(zhuǎn)變壓器都做成一對磁極,其輸出電壓是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的正弦、余弦或其他函數(shù),主要用于坐標(biāo)變換,、三角運(yùn)算,也可作為角度數(shù)據(jù)傳輸和移相元件使用,。多極旋轉(zhuǎn)變壓器足在普通旋轉(zhuǎn)變壓器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種精度可達(dá)角秒級的元件,在高精度解算裝置和多通道系統(tǒng)中用作解算、檢測元件或?qū)崿F(xiàn)數(shù)模傳遞,。

??3.控制電機(jī)的典型應(yīng)用

??在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,控制電機(jī)已經(jīng)是構(gòu)成各類控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件,廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),如鋼鐵冶金,加工制造,、能源化工、交通通信等,。不管是在數(shù)控機(jī)床,、自動化儀器和儀表、電影、電視,、打印機(jī).電子計(jì)算機(jī)外設(shè)等民用設(shè)備上,還是雷達(dá)天線自動定位、飛機(jī)自動駕駛儀,、導(dǎo)航儀,、激光和紅外線技術(shù)、導(dǎo)彈和火箭的制導(dǎo),、自動火炮射擊控制,、艦艇駕駛盤和方向盤的控制等軍事設(shè)備上,都能夠見到控制電機(jī)的廣泛應(yīng)用。

??這些控制設(shè)備船夠處理包括直線位移,、角位移,、速度、加速度,、溫度,、濕度、流量,、壓力,、液面高低.密度,濃度、硬度等多種物理量,。

??現(xiàn)以自動控制系統(tǒng)的一個典型實(shí)例按預(yù)定要求控制工件到指定位置的伺服系統(tǒng)為例來說明控制電機(jī)的種炎和用途,如圖0-11所示,。這種控制系統(tǒng)常用于數(shù)控機(jī)床上。

??圖0-11所示為兩種不同伺服系統(tǒng)的示意方框圖,。其中圖0-11(a)所示為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床常用的步進(jìn)電動機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng),計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置給出位移指令脈沖以及脈沖頻率,驅(qū)動電路將脈沖放大,去驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)按命令脈沖的須率去執(zhí)行相應(yīng)的速度,并帶動工作臺移動至相應(yīng)位置,。由于步進(jìn)電機(jī)存在著失步的可能性,這種控制系統(tǒng)的控制精度不夠高。

??圖0-11(b)所示為高檔數(shù)控機(jī)床使用的全閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng),該系統(tǒng)由數(shù)控裝置給出加工所要求的位移指令值,在機(jī)床工作臺上裝有直線位置傳感器進(jìn)行實(shí)際位置檢測,在同服電動機(jī)軸上還裝有速度傳感器完成實(shí)際速度檢測,。該系統(tǒng)的位置比較電路要進(jìn)行位置指令值和實(shí)際位置反饋值之間的俯差運(yùn)算,根據(jù)偏差情況計(jì)算出所需速度,所需速度還要和實(shí)際速度檢測值進(jìn)行比較.用一系列綜合運(yùn)算結(jié)果實(shí)時地通過伺服驅(qū)動器去推動伺服電動機(jī)旋轉(zhuǎn),，實(shí)現(xiàn)工作合的jingque移動。

優(yōu)勢結(jié)構(gòu)緊湊

由于具有超緊湊的設(shè)計(jì),，SIMATIC IPC127
特別適合改裝/棕地系統(tǒng),。

SIMATIC IPC227
是一種極為緊湊的微型節(jié)能型 PC。該微型箱式 PC 的核心部件是高性能 Intel 處理器,，具有十分多樣的安裝選件,。

SIMATIC IPC BX-39A（小型箱式 PC）
是針對 DIN 導(dǎo)軌安裝或壁式安裝、用于機(jī)器內(nèi)部的超緊湊,、堅(jiān)固的設(shè)備：總深度從 55mm 起,。

SIMATIC IPC627 (Box PC)
此箱式 PC 的最大總深度為 100 mm（沒有 DVD 驅(qū)動器是為 80 mm），可在極小空間內(nèi)使用,。式 IPC627/IPC827 可進(jìn)行節(jié)省空間的立式安裝,。

堅(jiān)固的設(shè)計(jì)

所有設(shè)計(jì)都意在在存在振動和沖擊負(fù)荷的情況表下取得最高安全性。例如,，硬盤的特殊懸置減振機(jī)構(gòu)可確保在極高機(jī)械負(fù)荷下也具有運(yùn)行可靠性,。易于從外部接觸的閃盤插槽或固態(tài)硬盤 (SSD) 可用來配置低成本,、低維護(hù)性、高可用性無磁盤系統(tǒng),。

由于沒有風(fēng)扇且并使用 CompactFlash 或 CFast 卡,，這種小型箱式 PC 和微型箱式 PC 尤其適合全天候、免維護(hù)連續(xù)運(yùn)行,。

維護(hù)方便

此箱式 PC 可方便地折起,，便于快速更換部件。設(shè)備內(nèi)部易于接觸,，便于將來擴(kuò)展,。

集成接口

在箱式 PC 上，所有接口都位于一側(cè),。箱式 PC 可通過內(nèi)置以太網(wǎng)接口與控制層/生產(chǎn)單元層連接,，并在現(xiàn)場通過集成的 PROFIBUS 接口（作為選件提供）進(jìn)行通訊。通過 DVI-I 或 DisplayPort 接口,，可以連接外部顯示器或顯示屏,。

靈活性

尤其是，帶有 5 個空閑 PC 插槽的 SIMATIC IPC827 可進(jìn)行多種方式的擴(kuò)展,。所有箱式 PC 都通過了在工業(yè)應(yīng)用以及住所/商業(yè)應(yīng)用中使用的 CE 認(rèn)證,，除了可在工業(yè)應(yīng)用中使用外，還可在樓宇自動化或公共設(shè)施內(nèi)使用,。

連續(xù)性

式 PC 采用西門子自行開發(fā)和制造的主板,，提供了極高度的投資連續(xù)性和安全性。式 PC 的訂貨期通常為 3 年,，有效市場銷售期過后,，至少在 5 年內(nèi)提供備件。

系統(tǒng)可用性

式 PC 可提供定制配置,，并且可以隨時供貨,。通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的高系統(tǒng)可用性可借助于附加的數(shù)據(jù)備份選件（如 RAID 系統(tǒng)、SIMATIC IPC Image & Partition Creator）和高效的自診斷軟件 (SIMATIC IPC DiagMonitor) 擴(kuò)展,。

6ES7211-1BE40-0XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1AE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO