1朝棉、引 言
　　
　　工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)是由直流伺服電機(jī)驅(qū)動肛走，通過環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來達(dá)到對工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的伺服控制的目的焚志。本研究將技術(shù)成熟映凳、編程方便胆筒、可靠性高、體積小的SIEMENS S-200可編程控制器 诈豌，應(yīng)用于可控環(huán)流可逆調(diào)系統(tǒng)仆救，研制出機(jī)器人關(guān)節(jié)直流伺服系統(tǒng)，用以對工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)進(jìn)行伺服控制矫渔。

　　2 彤蔽、工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)直流伺服系統(tǒng)

　　工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)是由直流伺服電機(jī)驅(qū)動，通過環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來達(dá)到對工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的伺服控制的目的庙洼。
　　
　　2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　系統(tǒng)采用SIEMEN S7-200型PLC顿痪， 外加D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，將PLC數(shù)字信號變成模擬信號油够，通過BT—I變流調(diào)速系統(tǒng)(主要由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR蚁袭、電流調(diào)節(jié)器ACR、環(huán)流調(diào)節(jié)器ARR虹烈，正組觸發(fā)器GTD淆逛、反組觸發(fā)器GTS、電流反饋器TCV組成)驅(qū)動直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)败何，驅(qū)動機(jī)器人關(guān)節(jié)按控制要求進(jìn)行動作取阳。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 機(jī)器人關(guān)節(jié)直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

　　2.2 系統(tǒng)工作原理
　　
　　系統(tǒng)原理如圖2所示诺骏，可控環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用交叉聯(lián)接方式灌罐，整流變壓器的一個(gè)副邊繞組接成Y型，另一個(gè)接成△ 型基恩，2個(gè)交流電源的相位錯(cuò)開30°坡循，其環(huán)流電壓的頻率為l2倍工頻。為了抑交流環(huán)流斤杏，在2組可控整流橋之間接放了2只均衡電抗器肯拨，電樞回路中仍保留一只平波電抗器。
　　
　　控制電路主要由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR腹呀、電流調(diào)節(jié)器ACR雪猪、環(huán)流調(diào)節(jié)器ARR， 正組觸發(fā)器GTD起愈、反組觸發(fā)器GTS只恨、電流反饋器TCV組成(見圖2)，其中2組觸發(fā)器的同步信號分別取自與整流變壓器相對應(yīng)的同步變壓器抬虽。

圖2 工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)直流伺服系統(tǒng)原理圖

　　系統(tǒng)給定為零時(shí)官觅，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR纵菌、電流調(diào)節(jié)器ACR被零速封鎖信號鎖零。此時(shí)休涤，系統(tǒng)主要由環(huán)流調(diào)節(jié)器ARR組成交叉反饋的恒流系統(tǒng)咱圆。由于環(huán)流給定的影響，2組可控硅均處于整流狀態(tài)功氨，輸出的電壓大小相等序苏、極性相反，直流電機(jī)電樞電壓為零疑故，電機(jī)停轉(zhuǎn)杠览，輸出的電流流經(jīng)2組可控硅形成環(huán)流弯菊。環(huán)流不宜過大昵乾，一般限制在電機(jī)額定電流的5%左右。正向啟動時(shí)田蕴，隨著轉(zhuǎn)速信號Ugn的增大歼取，封鎖信號解除，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR輸正负稚， 電機(jī)正向運(yùn)行踱措。此時(shí)，正組電流反饋電壓+Ufi2反映電機(jī)電樞電流與環(huán)流電流之和; 反組電流反饋電壓-Uril反映了電樞電流央改， 因此可以對主電流進(jìn)行調(diào)節(jié)毕嘹。而正組環(huán)流調(diào)節(jié)器輸入端所加的環(huán)流給定信號-Ugih和交叉電流反饋信號-Ufil對這個(gè)調(diào)節(jié)過程影響極小。反組環(huán)流調(diào)節(jié)器的輸入電壓為(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)仑锥，隨著電樞電流的不斷增大沸幅，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，環(huán)流自動消失德州，反組可控硅進(jìn)入待逆變狀態(tài)聪弊。反向啟動時(shí)情況相反。另外窝革，可控環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)制動時(shí)仍然具有本橋逆變购城，反接制動和反饋制動等過程。由于啟動過程也是環(huán)流逐漸減小的過程虐译， 因此瘪板， 電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)的環(huán)流達(dá)最大值漆诽。環(huán)流有助于系統(tǒng)越過切換死區(qū)侮攀，改善過渡特性。

　　3拴泌、 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
　　
　　程序設(shè)計(jì)方案為手動輸入一個(gè)角度值魏身，讓電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過與電動機(jī)相聯(lián)的光電碼盤來檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)的角度，將轉(zhuǎn)動角度變成脈沖信號箭昵。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速非乘捌樱快，所以只能把脈沖信號送往PLC的高速計(jì)數(shù)器家制。然后將計(jì)數(shù)器的脈沖記錄與手輸入的進(jìn)行比較正林，如果兩者相等說明電動機(jī)已經(jīng)到達(dá)指定角度位置，否則繼續(xù)進(jìn)行修正裕消。值得注意的是桃铛，由于電動機(jī)從轉(zhuǎn)動突變到停止會有一定的慣性， 因此在進(jìn)行信號比較時(shí)應(yīng)允許有一定的誤差顶怠，不然電動機(jī)就會始終處在修正位置狀態(tài)假磺。系統(tǒng)程序框圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)程序框圖

　　4腻学、 結(jié)論
　　
　　基于PLC研制的直流伺服系統(tǒng)努扶，利用PLC擴(kuò)展能力強(qiáng)的特點(diǎn)，添裝手動輸放裝置券妹，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)直流伺服系統(tǒng)的可視操作晦了。

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