工業(yè)機(jī)器人保養(yǎng)與維護(hù) 課件 項(xiàng)目二 工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

工業(yè)機(jī)器人保養(yǎng)與維護(hù)項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

知識(shí)目標(biāo)：1．掌握工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的組成。2．掌握伺服控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、繼電控制系統(tǒng)的作用。3．掌握主要控制元件在控制系統(tǒng)中的作用。4．掌握主要控制元件在控制系統(tǒng)中的供電標(biāo)準(zhǔn)。5．掌握閉環(huán)控制原理。能力目標(biāo)：1．認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)。2．識(shí)別工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中的元件。任務(wù)1

認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝工作任務(wù)

通過(guò)學(xué)習(xí)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行整體認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中的各元件，理解其在電氣控制系統(tǒng)中的作用，掌握各元件間的控制關(guān)系與邏輯關(guān)系，并進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的元件識(shí)別。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)主要由IPC單元、示教器、PLC單元、伺服驅(qū)動(dòng)器等組成。下面主要以華數(shù)HSR-JR608型工業(yè)機(jī)器人為例進(jìn)行說(shuō)明。工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的基本組成如圖2-1-1所示。

由圖2-1-1可知，IPC單元、PLC單元和伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)NCUC總線連接在一起，并以此完成相互之間的通信工作。IPC單元是整個(gè)總線系統(tǒng)的主站，PLC單元與伺服驅(qū)動(dòng)器是從站。NCUC總線從IPC單元的PORT0口開(kāi)始，連接第一個(gè)從站的IN口，再將從第一個(gè)從站的OUT口出來(lái)的信號(hào)接入下個(gè)一從站的IN口，依次類(lèi)推，逐個(gè)相連，把各從站串聯(lián)起來(lái)，將從最后一個(gè)從站的OUT口出來(lái)的信號(hào)連接到主站IPC單元的PORT3口上，完成NCUC總線的連接。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成1．IPC單元IPC單元是工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)算控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中的點(diǎn)位控制、軌跡控制、手爪空間位置與姿態(tài)控制等都由IPC單元發(fā)布控制命令。IPC單元由微處理器、存儲(chǔ)器、總線、外圍接口組成。IPC單元通過(guò)總線把控制命令發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器，也通過(guò)總線收集伺服電機(jī)的運(yùn)行反饋信息，通過(guò)反饋信息修正工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。IPC單元的外觀如圖2-1-2所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2．示教器

示教器是工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)交互系統(tǒng)。通過(guò)示教器，操作人員可對(duì)工業(yè)機(jī)器人發(fā)布控制命令、編寫(xiě)控制程序、查看工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、進(jìn)行程序管理。示教器的外觀如圖2-1-3所示。

示教器的額定工作電壓為DC24V，通常由開(kāi)關(guān)單元供電。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成3．PLC單元PLC（可編程控制器）單元是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。PLC單元通過(guò)PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程。PLC單元是工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中非常重要的運(yùn)算系統(tǒng)，主要完成與開(kāi)關(guān)量運(yùn)算有關(guān)的一些控制要求，如工業(yè)機(jī)器人急停的控制、手爪的抓持與松開(kāi)、與外圍設(shè)備的協(xié)同工作等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

在工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中，IPC單元和PLC單元協(xié)調(diào)配合，共同完成工業(yè)機(jī)器人的控制。PLC單元的額定工作電壓為DC24V，通常由開(kāi)關(guān)單元供電。PLC單元的外觀如圖2-1-4所示。4．伺服驅(qū)動(dòng)器

伺服驅(qū)動(dòng)器接收來(lái)自IPC單元的進(jìn)給指令，這些指令經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置變換和放大后轉(zhuǎn)變成伺服電機(jī)進(jìn)給的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角信號(hào)，從而帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)按照指定要求準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。因此，伺服驅(qū)動(dòng)器是IPC單元與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)系環(huán)節(jié)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成HSV-160U伺服驅(qū)動(dòng)器的額定工作電壓是三相AC220V，而在企業(yè)中，動(dòng)力電源是三相交流380V，這就需要伺服變壓器把三相AC380V的電源變成三相AC220V，從而為伺服驅(qū)動(dòng)器供電。伺服驅(qū)動(dòng)器的外觀如圖2-1-5所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成5．伺服電機(jī)

伺服電機(jī)將伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，與伺服驅(qū)動(dòng)器一起構(gòu)成伺服控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是IPC單元和工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)部件的聯(lián)系環(huán)節(jié)。伺服電機(jī)可分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，應(yīng)用最多的是交流伺服電機(jī)。

伺服電機(jī)由伺服驅(qū)動(dòng)器供電，伺服驅(qū)動(dòng)器提供的電能是一種電壓、電流、頻率隨指令變化的電能。伺服電機(jī)的外觀如圖2-1-6所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成6．光電編碼器

閉環(huán)控制是提高工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度的重要手段，而位置檢測(cè)傳感器則是構(gòu)成閉環(huán)控制必不可少的重要元件。位置檢測(cè)傳感器對(duì)控制對(duì)象的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)，并將位置信息傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器將指令信息與反饋信息進(jìn)行比較并得出差值，利用差值對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行修調(diào)。

光電編碼器在工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中用于檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信號(hào)，該信號(hào)將反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器和IPC單元，在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行速度控制，在IPC單元內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)角控制。光電編碼器的外觀如圖2-1-7所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜控制系統(tǒng)1．伺服控制系統(tǒng)

伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度和動(dòng)力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。例如，防空雷達(dá)控制就是一個(gè)典型的伺服控制過(guò)程，它以空中的目標(biāo)為輸入指令，雷達(dá)天線要一直跟蹤目標(biāo)，從而為地面炮臺(tái)提供目標(biāo)方位；加工中心的機(jī)械制造過(guò)程也是伺服控制過(guò)程，位置檢測(cè)傳感器不斷地將刀具進(jìn)給的位移傳送給計(jì)算機(jī)，通過(guò)與加工位置目標(biāo)進(jìn)行比較，由計(jì)算機(jī)輸出繼續(xù)加工或停止加工的控制信號(hào)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜控制系統(tǒng)

在工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中，由IPC單元、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和光電編碼器構(gòu)成伺服控制系統(tǒng)。在伺服控制系統(tǒng)中，IPC單元作為控制核心，負(fù)責(zé)發(fā)出控制指令，該指令被伺服驅(qū)動(dòng)器接收，之后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)按照指令要求運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況由光電編碼器進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器和IPC單元，用于修正給定的指令。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到誤差信息為零。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜控制系統(tǒng)2．PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)主要完成開(kāi)關(guān)量的控制工作，其控制內(nèi)容包括急停處理、限位保護(hù)、各軸的抱閘等。

工業(yè)機(jī)器人通常不是單獨(dú)完成某些工作的，而是通過(guò)與其他自動(dòng)化設(shè)備組成工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)完成具體的工作的。在組成工業(yè)控制系統(tǒng)的過(guò)程中，需要PLC與外部設(shè)備進(jìn)行通信，使工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備協(xié)同工作。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜控制系統(tǒng)3．繼電控制系統(tǒng)

繼電控制系統(tǒng)是利用具有繼電特性的元件進(jìn)行控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。所謂繼電特性，就是指在輸入信號(hào)的作用下，輸出僅為通、斷狀態(tài)的特性，因此，繼電控制也稱(chēng)為通斷控制。隨著PLC的發(fā)展，繼電控制系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)中逐步被PLC取代，但是PLC至今也無(wú)法代替繼電控制系統(tǒng)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

知識(shí)目標(biāo)：1．掌握電氣原理圖的繪制原則。2．掌握低壓斷路器、接觸器、變壓器等的作用、結(jié)構(gòu)與工作原理。3．掌握伺服驅(qū)動(dòng)器的作用、接口定義與工作原理。能力目標(biāo)：1．將工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜內(nèi)的交流供電電路進(jìn)行連接。2．對(duì)使用的低壓電器進(jìn)行選擇與連接。3．將伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)進(jìn)行連接。任務(wù)二

工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)交流用電的安轉(zhuǎn)與調(diào)試項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

低壓斷路器又稱(chēng)為自動(dòng)開(kāi)關(guān)或空氣開(kāi)關(guān)，具有控制電器和保護(hù)電器的復(fù)合功能，可用于設(shè)備主電路和分支電路的通斷控制。當(dāng)電路發(fā)生短路、過(guò)載或欠壓等故障時(shí)，低壓斷路器能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。也可用于不頻繁地直接接通和斷開(kāi)電機(jī)電路。

低壓斷路器的種類(lèi)繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為框架式（或萬(wàn)能式）斷路器、塑料外殼式（或裝置式）斷路器、直流快速斷路器和限流式斷路器等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器DW型框架式斷路器的規(guī)格、體積都比較大，主要用作配電線路的保護(hù)開(kāi)關(guān)，而DZ型塑料外殼式斷路器的規(guī)格、體積相對(duì)較小，除用作配電線路的保護(hù)開(kāi)關(guān)之外，還可用于電機(jī)、照明電路和電熱電路的控制，因此，機(jī)電設(shè)備主要使用DZ型塑料外殼式斷路器，如圖2-2-1所示。下面以DZ型塑料外殼式斷路器為例，簡(jiǎn)要介紹低壓斷路器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與選用方法等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器1．低壓斷路器的結(jié)構(gòu)與工作原理

低壓斷路器由觸點(diǎn)、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器組成。脫扣器包括過(guò)流脫扣器、欠壓脫扣器、熱脫扣器、分勵(lì)脫扣器和自由脫扣器等。低壓斷路器的工作原理示意圖和圖形符號(hào)如圖2-2-2所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

低壓斷路器合閘后，外力使鎖扣克服反作用彈簧力，使固定在鎖扣上面的靜觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)閉合，并由鎖扣鎖住搭扣，使靜觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)保持閉合狀態(tài)，開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)。

當(dāng)線路發(fā)生過(guò)載故障時(shí)，過(guò)載電流流過(guò)熱元件，電流的熱效應(yīng)使雙金屬片受熱向上彎曲，通過(guò)傳動(dòng)桿推動(dòng)搭扣與鎖扣脫扣，在彈簧力的作用下，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分?jǐn)?，切斷電路，完成過(guò)流保護(hù)。

當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流使過(guò)流脫扣器產(chǎn)生很大的電磁力，從而吸引銜鐵，銜鐵撞擊杠桿，推動(dòng)搭扣與鎖扣脫扣，切斷電路，完成短路保護(hù)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

當(dāng)電路欠壓時(shí)，欠壓脫扣器上產(chǎn)生的電磁力小于分閘彈簧上的力，在彈簧力的作用下，銜鐵松脫而撞擊杠桿，推動(dòng)搭扣與鎖扣脫扣，切斷電路，完成欠壓保護(hù)。2．低壓斷路器的型號(hào)含義和主要技術(shù)參數(shù)（1）低壓斷路器的型號(hào)含義。

低壓斷路器的型號(hào)含義如圖2-2-3所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器（2）主要技術(shù)參數(shù)。①

額定電壓。A．額定工作電壓。低壓斷路器的額定工作電壓是與其通斷能力和使用類(lèi)別相關(guān)的電壓值。對(duì)于多相電路，低壓斷路器的額定工作電壓指相間的電壓值。B．額定絕緣電壓。額定絕緣電壓是低壓斷路器的最大工作電壓。在任何情況下，低壓斷路器的最大工作電壓不超過(guò)額定絕緣電壓。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器②

額定電流。A．低壓斷路器殼架等級(jí)額定電流。低壓斷路器殼架等級(jí)額定電流用尺寸和結(jié)構(gòu)相同的框架或塑料外殼中能裝入的最大脫扣器額定電流表示。B．低壓斷路器額定電流。低壓斷路器額定電流就是額定持續(xù)電流，即脫扣器能長(zhǎng)期通過(guò)的電流。對(duì)于帶可調(diào)式脫扣器的低壓斷路器，其額定電流指可長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流。③

低壓斷路器的保護(hù)特性。

低壓斷路器的保護(hù)特性主要指低壓斷路器的過(guò)載保護(hù)和過(guò)流保護(hù)特性，即低壓斷路器的動(dòng)作時(shí)間與過(guò)載/過(guò)流脫扣器的動(dòng)作電流有關(guān)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

低壓斷路器的保護(hù)特性如圖2-2-4所示。其中，ab段為過(guò)載保護(hù)曲線，具有反時(shí)限特性；df段為瞬時(shí)動(dòng)作曲線，當(dāng)故障電流超過(guò)d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流時(shí)，過(guò)流脫扣器便瞬時(shí)動(dòng)作；bce段為定時(shí)限延時(shí)動(dòng)作曲線，當(dāng)故障電流超過(guò)c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流時(shí)，過(guò)流脫扣器經(jīng)短時(shí)延時(shí)后動(dòng)作，延時(shí)長(zhǎng)短由c點(diǎn)與d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差決定。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

根據(jù)需要，低壓斷路器的保護(hù)特性曲線可以是兩段式的，如abdf曲線，既有過(guò)載延時(shí)保護(hù)，又有短路瞬時(shí)保護(hù)；而abce曲線則為過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路短延時(shí)保護(hù)。

另外，低壓斷路器的保護(hù)特性還可以是三段式的，如abcghf曲線，既有過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路短延時(shí)保護(hù)，又有特大短路的瞬時(shí)保護(hù)。

為達(dá)到良好的保護(hù)效果，低壓斷路器的保護(hù)特性曲線應(yīng)與被保護(hù)對(duì)象的發(fā)熱特性曲線合理配合，即低壓斷路器保護(hù)特性曲線2位于被保護(hù)對(duì)象的發(fā)熱特性曲線1的下方，并以此合理選擇低壓斷路器的保護(hù)特性。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器3．低壓斷路器的典型產(chǎn)品（1）塑料外殼式斷路器。

塑料外殼式斷路器的外殼是絕緣的，內(nèi)裝觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧室及脫扣器等，可手動(dòng)或電動(dòng)（對(duì)大容量斷路器而言）操作。塑料外殼式斷路器具有較強(qiáng)的分?jǐn)嗄芰洼^高的穩(wěn)定性，同時(shí)具有較完善的選擇性保護(hù)功能，用途廣泛。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

目前，機(jī)電設(shè)備常用的低壓斷路器有DZ5、DZ20、DZX19、DZ108和C45N（已升級(jí)為C65N）等系列。其中，C45N（C65N）斷路器具有體積小、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、限流性能好、操作輕便、型號(hào)規(guī)格齊全，以及可以方便地在單極結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上組合成二極、三極、四極斷路器的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于60A及以下的支路中。以DZ5系列斷路器為例，其主要技術(shù)參數(shù)如表2-2-1所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器（2）漏電保護(hù)型低壓斷路器。

漏電保護(hù)型低壓斷路器又稱(chēng)為漏電保護(hù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，常用于低壓交流電路中配電，以及電機(jī)過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)。

漏電保護(hù)型低壓斷路器主要由3部分組成：自動(dòng)開(kāi)關(guān)、零序電流互感器和漏電脫扣器。實(shí)際上，漏電保護(hù)型低壓斷路器是通過(guò)在一般的低壓斷路器的基礎(chǔ)上增加零序電流互感器和漏電脫扣器來(lái)檢測(cè)漏電情況的。當(dāng)有人觸電或設(shè)備漏電時(shí)，漏電保護(hù)型低壓斷路器能夠迅速切斷故障電路，避免人身和設(shè)備受到危害。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

常用的漏電保護(hù)型低壓斷路器有電磁式和電子式兩大類(lèi)。電磁式漏電保護(hù)型低壓斷路器又分為電壓型和電流型兩種。電流型電磁式漏電保護(hù)型低壓斷路器比電壓型電磁式漏電保護(hù)型低壓斷路器性能優(yōu)越，因此實(shí)際使用的大多數(shù)電磁式漏電保護(hù)型低壓斷路器是電流型的（3）智能型低壓斷路器。

智能型低壓斷路器的特征是采用了以微處理器或單片機(jī)為核心的智能控制器（智能脫扣器），它不僅具備普通斷路器的各種保護(hù)功能，還具備實(shí)時(shí)顯示電路中的各種電氣參數(shù)（電流、電壓、功率、功率因數(shù)等），以及對(duì)電路進(jìn)行在線監(jiān)視、自行調(diào)節(jié)、測(cè)量、試驗(yàn)、自診斷、通信等功能項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

而且能夠?qū)Ω鞣N保護(hù)功能的動(dòng)作參數(shù)進(jìn)行顯示、設(shè)定和修改，保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)的故障參數(shù)能夠存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中，以便查詢(xún)。國(guó)內(nèi)的DW45、DW40、DW914（AH）、DW18（AE-S）、DW48、DW19（3WE）、DW17（ME）等智能型框架式低壓斷路器和智能型塑殼式低壓斷路器都配有ST系列智能控制器和配套附件，采用積木式配套方案，可直接安裝于斷路器本體中，無(wú)須重復(fù)接線，并可多種方案任意組合。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器4．低壓斷路器的選用與維護(hù)（1）低壓斷路器的選用。①

根據(jù)被保護(hù)線路對(duì)保護(hù)的要求確定低壓斷路器的類(lèi)型和保護(hù)形式。②

低壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于被保護(hù)線路的額定電壓。③

低壓斷路器欠壓脫扣器的額定電壓應(yīng)等于被保護(hù)線路的額定電壓。④

低壓斷路器的額定電流和過(guò)流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于被保護(hù)線路的計(jì)算電流。⑤

低壓斷路器的極限分?jǐn)嗄芰?yīng)大于被保護(hù)線路的最大短路電流的有效值。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器

⑥

被保護(hù)線路中的上、下級(jí)斷路器的保護(hù)性能應(yīng)協(xié)調(diào)配合，下級(jí)的保護(hù)性能應(yīng)位于上級(jí)的保護(hù)性能的下方且不相交。⑦

低壓斷路器的長(zhǎng)延時(shí)脫扣器電流應(yīng)小于導(dǎo)線允許的持續(xù)電流。（2）低壓斷路器的維護(hù)。①

在安裝低壓斷路器時(shí)，應(yīng)注意把來(lái)自電源的母線接到開(kāi)關(guān)滅弧罩一側(cè)（上口）的端子上，將來(lái)自電氣設(shè)備的母線接到另一側(cè)（下口）的端子上。②

低壓斷路器在投入使用時(shí)，應(yīng)按照要求先整定熱脫扣器的動(dòng)作電流，之后就不再隨意旋動(dòng)有關(guān)的螺釘和彈簧了。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝一、低壓斷路器③

發(fā)生斷路、短路事故后，應(yīng)立即對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行清理，檢查有無(wú)熔環(huán)，同時(shí)清除金屬熔粒、粉塵等，尤其要把散落在絕緣體上的金屬粉塵清除干凈。④

在正常情況下，每6個(gè)月對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行一次檢修，清除灰塵。（3）常見(jiàn)的低壓斷路器故障及其排除方法。

低壓斷路器在使用時(shí)可能出現(xiàn)一些故障，常見(jiàn)的低壓斷路器故障及其產(chǎn)生原因與排除方法如表2-2-2所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

接觸器是機(jī)電設(shè)備電氣控制中的重要電器，可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟?直流電路，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。接觸器的主要控制對(duì)象是電機(jī)，也可用于控制其他負(fù)載。接觸器不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作與欠壓和失壓保護(hù)功能，還具有控制容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、工作可靠、操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，因此它是電氣控制線路中使用最廣泛的元件之一。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

按通斷電流的種類(lèi)劃分，接觸器可分為直流接觸器和交流接觸器；按主觸點(diǎn)的極數(shù)劃分，接觸器可分為單極、雙極、三極、四極、五極等，其中，單極、雙極多為直流接觸器。目前使用較多的是交流接觸器。CJ20系列交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2-5所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器1．交流接觸器的結(jié)構(gòu)

交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置和其他輔助部件4部分組成。交流接觸器的外形如圖2-2-6所示，交流接觸器的文字圖形符號(hào)如圖2-2-7所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器（1）電磁系統(tǒng)。

電磁系統(tǒng)是用來(lái)操作觸點(diǎn)的閉合與分?jǐn)嗟?，包括靜鐵芯、吸引線圈、動(dòng)鐵芯（銜鐵）。鐵芯用硅鋼片疊成，以降低其鐵損耗，在鐵芯端部極面上裝有短路環(huán)，作用是消除交流電磁鐵在吸合時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。（2）觸點(diǎn)系統(tǒng)。

觸點(diǎn)系統(tǒng)起著接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔?，包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)用于接通或斷開(kāi)主電路或大電流電路。主觸點(diǎn)容量較大，一般為三極。輔助觸點(diǎn)用于接通或斷開(kāi)小電流控制電路，起控制其他元件接通或分?jǐn)嗉半姎饴?lián)鎖的作用。輔助觸點(diǎn)容量較小，在結(jié)構(gòu)上通常是常開(kāi)和常閉成對(duì)的。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

當(dāng)線圈通電后，銜鐵在電磁吸力的作用下被吸向鐵芯，同時(shí)帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)，使其與常閉觸點(diǎn)的靜觸點(diǎn)分開(kāi)，并與常開(kāi)觸點(diǎn)的靜觸點(diǎn)接觸，從而使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)、常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。輔助觸點(diǎn)不能用來(lái)斷開(kāi)主電路。（3）滅弧裝置。

滅弧裝置的作用是熄滅電弧。對(duì)于大容量的接觸器，常采用窄縫滅弧和柵片滅?。粚?duì)于小容量的接觸器，常采用電力吹弧、滅弧罩等。（4）其他輔助部件。

交流接觸器的其他輔助部件主要包括恢復(fù)彈簧、緩沖彈簧、觸點(diǎn)壓力彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和外殼等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器2．交流接觸器的工作原理

當(dāng)交流接觸器的線圈通電后，線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜鐵芯磁化產(chǎn)生足夠大的電磁吸力，克服反作用彈簧力，將銜鐵吸合，銜鐵通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔助常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)，3對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)和輔助常開(kāi)觸點(diǎn)后閉合；當(dāng)交流接觸器線圈斷電或電壓顯著下降時(shí)，由于鐵芯的電磁吸力消失或過(guò)小，銜鐵在反作用彈簧力的作用下復(fù)位，并帶動(dòng)各觸點(diǎn)恢復(fù)到原始狀態(tài)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器3．接觸器的主要技術(shù)參數(shù)（1）額定電壓：主觸點(diǎn)額定工作電壓，等于負(fù)載的額定電壓。通常，最大工作電壓即額定電壓。常用的額定電壓為220V、380V、660V等。（2）額定電流：接觸器觸點(diǎn)在額定工作條件下的電流值。常用的額定電流為5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。（3）通斷能力：最大接通電流和最大分?jǐn)嚯娏?。最大接通電流指觸點(diǎn)閉合時(shí)不會(huì)造成觸點(diǎn)熔焊的最大電流值；最大分?jǐn)嚯娏髦赣|點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)能可靠滅弧的最大電流。一般，通斷能力是額定電流的5～10倍。當(dāng)然，這一數(shù)值與開(kāi)斷電路的電壓等級(jí)有關(guān)，電壓越高，通斷能力越小。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器（4）動(dòng)作值：吸合電壓和釋放電壓。吸合電壓指接觸器吸合前，緩慢升高吸引線圈兩端的電壓，直到接觸器可以吸合時(shí)的最低電壓。釋放電壓指接觸器吸合后，緩慢降低吸引線圈的電壓，直到接觸器釋放時(shí)的最高電壓。一般規(guī)定吸合電壓不低于線圈額定電壓的85%，釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。（5）吸引線圈額定電壓：接觸器正常工作時(shí)吸引線圈上所加的電壓。一般該電壓和線圈的匝數(shù)、線徑等數(shù)據(jù)均標(biāo)于線包上，而不標(biāo)于接觸器外殼銘牌上，因此使用時(shí)應(yīng)加以注意。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器（6）操作頻率：接觸器吸合瞬間，吸引線圈需要消耗的電流是額定電流的5～7倍，如果操作頻率過(guò)高，則會(huì)使線圈嚴(yán)重發(fā)熱，直接影響接觸器的正常使用。因此，規(guī)定接觸器的允許操作頻率一般為每小時(shí)允許操作次數(shù)的最大值。（7）壽命：電氣壽命和機(jī)械壽命。目前，接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)一千萬(wàn)次以上，電氣壽命為機(jī)械壽命的5%～20%。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

另外，接觸器還有使用類(lèi)別的問(wèn)題。由于接觸器在用于不同負(fù)載時(shí)，對(duì)主觸點(diǎn)的接通和分?jǐn)嗄芰Φ囊蟛灰粯樱煌?lèi)別的接觸器是根據(jù)不同控制對(duì)象（負(fù)載）的控制方式規(guī)定的。根據(jù)低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，接觸器的使用類(lèi)別比較多，在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中，接觸器常見(jiàn)的使用類(lèi)別和典型用途如表2-2-3所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

接觸器的使用類(lèi)別代號(hào)通常標(biāo)注在產(chǎn)品的銘牌或工作手冊(cè)中。對(duì)于表2-2-3中列出的類(lèi)別，要求接觸器主觸點(diǎn)達(dá)到的接通能力和分?jǐn)嗄芰Ψ謩e為：AC-1和DC-1類(lèi)允許接通和分?jǐn)囝~定電流，AC-2、DC-3和DC-5類(lèi)允許接通和分?jǐn)?倍的額定電流，AC-3類(lèi)允許接通6倍的額定電流和分?jǐn)囝~定電流，AC-4類(lèi)允許接通和分?jǐn)?倍的額定電流。4．常用的接觸器

我國(guó)生產(chǎn)的常用交流接觸器的有CJ10、CJ12、CJX1、CJ20等系列及其派生產(chǎn)品，CJ10系列及其改型產(chǎn)品已逐步被CJ20、CJX系列產(chǎn)品取代。上述系列產(chǎn)品一般具有3對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)，常開(kāi)/常閉輔助觸點(diǎn)各兩對(duì)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器

目前常用的直流接觸器有CZ0、CZ17、CZ18、CZ21等系列。5．接觸器的選用和維護(hù)

根據(jù)負(fù)載的類(lèi)型和額定參數(shù)合理選用接觸器，具體步驟如下。（1）選擇接觸器的類(lèi)型。

交流接觸器按負(fù)載的類(lèi)型一般分為一類(lèi)、二類(lèi)、三類(lèi)和四類(lèi)，分別記為AC-1、AC-2、AC-3和AC-4。一類(lèi)交流接觸器對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象是無(wú)感或微感負(fù)載，如白熾燈、電阻爐等；二類(lèi)交流接觸器用于繞線式異步電機(jī)的啟動(dòng)和停止；三類(lèi)交流接觸器的典型用途是籠型異步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和中斷；四類(lèi)交流接觸器用于籠型異步電機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器（2）選擇接觸器的額定參數(shù)。

根據(jù)被控對(duì)象和工作參數(shù)（如電壓、電流、功率、頻率和工作制等）確定接觸器的額定參數(shù)。①

接觸器的線圈電壓一般低一些較好，這樣可以降低接觸器的絕緣要求，使用時(shí)也較安全。②

電機(jī)的操作頻率不高，如水泵、風(fēng)機(jī)等，接觸器的額定電流只需大于負(fù)載額定電流即可。接觸器類(lèi)型可選用CJ10、CJ20等系列。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器③

對(duì)于重任務(wù)型電機(jī)，如機(jī)床主電機(jī)等，其平均操作頻率超過(guò)100次/分鐘，運(yùn)行于啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向制動(dòng)、反接制動(dòng)等狀態(tài)，可選用CJ10Z、CJ12型接觸器。為了保證電器的使用壽命，可使接觸器降容使用。在選用接觸器時(shí)，接觸器的額定電流大于電機(jī)的額定電流。④

對(duì)于特重任務(wù)型電機(jī)，如大型機(jī)床的主電機(jī)等，其操作頻率很高，為600～12000次/小時(shí)，經(jīng)常運(yùn)行于啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反向制動(dòng)等狀態(tài)。接觸器大致可按電器使用壽命和啟動(dòng)電流來(lái)選用，接觸器的型號(hào)選CJ10Z、CJ12等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器⑤

當(dāng)使用接觸器對(duì)變壓器進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)考慮浪涌電流的大小。例如，交流主軸電機(jī)的變壓器等，一般可按變壓器額定電流的2倍來(lái)選取接觸器，接觸器的型號(hào)選CJ10、CJ20等。（3）接觸器的使用。①

在安裝接觸器前，應(yīng)先檢查線圈的額定電壓是否與實(shí)際需要相符。②

接觸器的安裝多為垂直安裝，其傾斜角不得超過(guò)5°，否則會(huì)影響接觸器的動(dòng)作特性；在安裝有散熱孔的接觸器時(shí)，應(yīng)將散熱孔放在上下位置，以降低線圈的溫升。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器③

接觸器安裝與接線時(shí)應(yīng)將螺釘擰緊，以防其振動(dòng)松脫。④

接線器的觸點(diǎn)應(yīng)定期清理，若觸點(diǎn)表面有電弧灼傷，則及時(shí)修復(fù)。（4）接觸器常見(jiàn)故障及其處理方法。

接觸器在使用時(shí)可能出現(xiàn)的故障很多，接觸器常見(jiàn)故障、產(chǎn)生原因和處理方法如表2-2-4所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、接觸器項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、熔斷器

熔斷器是在一種低壓電路和電機(jī)控制電路中常用的保護(hù)電器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、控制有效的特點(diǎn)。熔斷器串聯(lián)在電路中使用，當(dāng)電路或用電設(shè)備發(fā)生短路或過(guò)載故障時(shí)，熔體能熔斷自身，從而切斷電路，阻止事故蔓延，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)或過(guò)載保護(hù)。無(wú)論在強(qiáng)電系統(tǒng)還是弱電系統(tǒng)中，熔斷器都得到了廣泛應(yīng)用。

熔斷器按結(jié)構(gòu)分為開(kāi)啟式、半封閉式和封閉式3種。封閉式熔斷器又分為有填料管式、無(wú)填料管式和有填料螺旋式等。熔斷器按用途分為一般工業(yè)用熔斷器、保護(hù)硅元件用快速熔斷器、特殊用途熔斷器（如直流牽引用熔斷器、旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁用熔斷器、有限流作用并熔而不斷的自復(fù)式熔斷器等）和具有兩段保護(hù)特性、快慢動(dòng)作熔斷器。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝1．熔斷器的作用原理和主要特性（1）熔斷器的作用原理。

熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管組成。熔體一般由熔點(diǎn)低、電阻率高的合金或銅、銀、錫等金屬材料制成絲狀或片狀。熔管由絕緣材料制成，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。熔體串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或過(guò)載故障時(shí)，電流增大，熔體溫度急劇上升，當(dāng)熔體溫度超過(guò)熔體熔點(diǎn)時(shí)，熔體熔斷，分?jǐn)喙收想娐?，從而保護(hù)電路和設(shè)備。熔斷器斷開(kāi)電路的物理過(guò)程包括熔體升溫階段、熔體熔化階段、熔體金屬汽化階段、電弧的產(chǎn)生與熄滅階段。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝（2）熔斷器的主要特性。①

安秒特性。安秒特性表示熔斷時(shí)間t與通過(guò)熔體的電流i的關(guān)系，為反時(shí)限特性，即短路電流越大，熔體熔斷時(shí)間越短，從而滿(mǎn)足短路保護(hù)的要求。在安秒特性中，有一個(gè)熔斷電流與不熔斷電流的分界線，與此對(duì)應(yīng)的電流稱(chēng)為最小熔斷電流。熔體在額定電流下不應(yīng)熔斷，因此最小熔斷電流必須大于額定電流。②

極限分?jǐn)嗄芰?。極限分?jǐn)嗄芰νǔＶ冈陬~定電壓和一定的功率因數(shù)（或時(shí)間常數(shù)）下切斷短路電流的極限能力，可用極限斷開(kāi)電流值f周期分量的有效值來(lái)表示。熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥诰€路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、熔斷器

2．熔斷器的圖形符號(hào)和型號(hào)含義

熔斷器在電氣原理圖中的圖形符號(hào)如圖2-2-8所示，其文字符號(hào)為FU。熔斷器的型號(hào)含義如圖2-2-9所示。例如，在型號(hào)RC1A-15/10中，R表示熔斷器，C表示瓷插式，設(shè)計(jì)代號(hào)為1A，熔斷器的額定電流為15A，熔體的額定電流為10A。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、熔斷器3．熔斷器的選用、維護(hù)與更換注意事項(xiàng)（1）熔斷器的選用。①

在選用熔斷器時(shí)，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)電路的需要，首先確定熔斷器的形式，然后選擇熔體的規(guī)格，最后根據(jù)熔體確定熔斷器的規(guī)格。②

在選擇熔體的額定電流時(shí)，應(yīng)注意熔體的額定電流在線路上應(yīng)由前級(jí)至后級(jí)逐漸減小，否則會(huì)出現(xiàn)越級(jí)動(dòng)作現(xiàn)象。另外，熔體的額定電流不應(yīng)超過(guò)線路上導(dǎo)線的允許載流量；對(duì)于與電度表相連的熔斷器，熔體的額定電流應(yīng)小于電度表的額定電流。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、熔斷器

③

熔斷器的額定電壓/電流的選擇要求如下。A．熔斷器的額定電壓必須高于或等于線路的工作電壓。B．熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。（2）熔斷器的維護(hù)。

經(jīng)常巡視檢查運(yùn)行中的熔斷器，巡視檢查的內(nèi)容有負(fù)載電流應(yīng)與熔體的額定電流相適應(yīng)；對(duì)于有熔斷信號(hào)指示器的熔斷器，應(yīng)檢查信號(hào)指示是否彈出；與熔斷器連接的導(dǎo)體、連接點(diǎn)和熔斷器本身有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象，以及連接點(diǎn)接觸是否良好；熔斷器外觀有無(wú)裂紋、臟污和放電現(xiàn)象；熔斷器內(nèi)部有無(wú)放電聲。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、熔斷器（3）更換熔體時(shí)的安全注意事項(xiàng)。

熔體熔斷后，應(yīng)首先查明熔體熔斷的原因，排除故障。熔體熔斷的原因是過(guò)載還是短路可根據(jù)熔體熔斷的情況進(jìn)行判斷。熔體在過(guò)載下熔斷時(shí)，響聲不大，僅在一兩處熔斷，變截面熔體只有小截面熔斷，熔管內(nèi)沒(méi)有燒焦現(xiàn)象：熔體在短路下熔斷時(shí)，響聲很大，熔斷部位大，熔管內(nèi)有燒焦現(xiàn)象。根據(jù)熔斷的原因找出故障點(diǎn)，并予以排除。更換的熔體的規(guī)格應(yīng)與負(fù)載的性質(zhì)和線路電流相適應(yīng)。另外，更換熔體時(shí)必須斷電，以防觸電。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行能量傳輸?shù)囊环N電氣設(shè)備。它能在輸出功率不變的情況下把一種幅值的交流電壓變?yōu)榱硪环N幅值的交流電壓。變壓器的應(yīng)用非常廣泛，在電源系統(tǒng)中，常用來(lái)改變電壓的高低，以便電信號(hào)的使用、傳輸與分配；在通信電路中，常用來(lái)進(jìn)行阻抗匹配和隔離交流信號(hào)；在電力系統(tǒng)中，常用來(lái)進(jìn)行電能傳輸與分配。1．變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）變壓器的結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器

對(duì)于不同型號(hào)的變壓器，盡管它們?cè)诰唧w結(jié)構(gòu)、外形、體積和質(zhì)量上有很大的差異，但是它們的基本構(gòu)成都是相同的，主要由鐵芯和線圈組成。變壓器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2-10所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器

①

鐵芯。

鐵芯是變壓器磁路的主體部分，也是變壓器線圈的支撐骨架。鐵芯由鐵芯柱和鐵軛兩部分構(gòu)成，線圈纏繞在鐵芯柱上，鐵軛用于連接鐵芯柱，構(gòu)成閉合的磁場(chǎng)回路。為了降低鐵芯內(nèi)交變磁通引起的磁滯損耗與渦流損耗，鐵芯通常由表面涂有漆膜，厚度為0.35mm或0.5mm的硅鋼片沖壓成一定的形狀后疊裝而成，硅鋼片之間保持絕緣狀態(tài)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器②

線圈。

線圈是變壓器電路的主體部分，擔(dān)任著輸入、輸出電能的任務(wù)，一般由絕緣銅線繞制而成。通常把變壓器與電源相連的一側(cè)稱(chēng)為一次側(cè)，相應(yīng)的線圈稱(chēng)為一次繞組或原邊；把與負(fù)載相連的一側(cè)稱(chēng)為二次側(cè)，相應(yīng)的線圈稱(chēng)為二次繞組或副邊。

一次側(cè)與二次側(cè)線圈的匝數(shù)并不相同，匝數(shù)多的稱(chēng)為高壓繞組，匝數(shù)少的稱(chēng)為低壓繞組。變壓器的重要組成部分是鐵芯和線圈，兩者裝配在一起構(gòu)成變壓器的器身。變壓器器身在油箱中的被稱(chēng)為油浸式變壓器，器身沒(méi)有在油箱中的被稱(chēng)為干式變壓器。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器

油浸式變壓器中的油既是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油浸式變壓器通過(guò)油液的對(duì)流對(duì)鐵芯和線圈進(jìn)行散熱。另外，油浸式變壓器中的油還可以保護(hù)線圈和鐵芯不被空氣中的潮氣侵蝕，一般為大中型變壓器。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器（2）變壓器的工作原理。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器（2）變壓器的工作原理。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器結(jié)論2：一次繞組、二次繞組的電流比等于其匝數(shù)比的倒數(shù)。匝數(shù)多的繞組電流小。結(jié)論3：變壓器一次繞組的輸入功率等于二次繞組的輸出功率。結(jié)論4：流過(guò)變壓器電流的大小取決于負(fù)載的需要。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器

2．變壓器的主要性能指標(biāo)和選用項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝四、變壓器（2）變壓器的選用。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭

航空插頭是電子工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的一種部件。它的作用非常單純：在電路內(nèi)被阻斷處或獨(dú)立不通的電路之間架起“溝通的橋梁”，使電路接通，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。航空插頭是電氣設(shè)備中不可缺少的部件，順著電流流通的通路觀察，總會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)航空插頭。航空插頭的形式和結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，隨著應(yīng)用對(duì)象、頻率、功率、應(yīng)用環(huán)境等的不同，產(chǎn)生了各種不同形式的航空插頭。例如，球場(chǎng)上點(diǎn)燈用的航空插頭和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的航空插頭、點(diǎn)燃火箭的航空插頭是大不相同的。但是，無(wú)論哪種航空插頭，都要保證電流流暢、連續(xù)、可靠地流通。航空插頭的外觀如圖2-2-11所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭1．航空插頭的特點(diǎn)（1）改善生產(chǎn)過(guò)程。航空插頭簡(jiǎn)化了電子產(chǎn)品的裝配過(guò)程和批量生產(chǎn)過(guò)程。（2）易于維修。如果裝有航空插頭的某電子元件失效，則可以快速更換失效的電子元件。（3）便于升級(jí)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，航空插頭便于更新元件，即用新的、更完善的元件代替舊的元件。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭（4）提高設(shè)計(jì)的靈活性。

航空插頭使工程師在設(shè)計(jì)和集成新產(chǎn)品與用元件組成系統(tǒng)時(shí)有更高的靈活性2．航空插頭的性能指標(biāo)（1）機(jī)械性能。

就連接功能而言，航空插頭的插拔力是重要的機(jī)械性能。插拔力分為插入力和拔出力（也稱(chēng)分離力），兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，有對(duì)最大插入力和最小拔出力的規(guī)定。從使用角度看，插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無(wú)插入力ZIF的結(jié)構(gòu)），而拔出力若太小則會(huì)影響接觸的可靠性。另外，航空插頭還有一個(gè)重要的機(jī)械性能，是連接器的機(jī)械壽命。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭

機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性的機(jī)械操作，它以一次插入和一次拔出為一個(gè)循環(huán)，以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能（如接觸電阻值）作為評(píng)判依據(jù)。連接器的插拔力和機(jī)械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)（正壓力大?。?、接觸部位鍍層質(zhì)量（滑動(dòng)摩擦系數(shù)）和接觸件排列尺寸精度（對(duì)準(zhǔn)度）有關(guān)。（2）電氣性能。航空插頭的電氣性能主要包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭①

接觸電阻。高質(zhì)量的航空插頭應(yīng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。航空插頭的接觸電阻為幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。②

絕緣電阻。絕緣電阻是衡量航空插頭接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級(jí)為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。③

抗電強(qiáng)度。抗電強(qiáng)度又稱(chēng)為耐電壓、介質(zhì)電壓，用于表征航空插頭接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗(yàn)電壓的能力。（3）環(huán)境性能。常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、耐振動(dòng)和耐沖擊等。。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭①

耐溫。

目前，航空插頭的最高工作溫度為200℃（少數(shù)高溫特種航空插頭除外），最低工作溫度為-65℃。由于航空插頭在工作時(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為航空插頭的工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與觸點(diǎn)溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了航空插頭在額定電流下容許的最高工作溫度。②

耐濕。

濕氣的侵入會(huì)影響航空插頭連接的絕緣性能，并銹蝕金屬結(jié)構(gòu)件。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭③

耐鹽霧。

航空插頭在含有濕氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面鍍層可能會(huì)產(chǎn)生電化腐蝕，從而影響其物理和電氣性能。為了評(píng)價(jià)航空插頭承受這種環(huán)境的能力，設(shè)計(jì)了鹽霧試驗(yàn)：將航空插頭懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，將規(guī)定濃度的氯化鈉溶液壓縮噴出，形成鹽霧空氣，其暴露時(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭④

耐振動(dòng)和耐沖擊。

耐振動(dòng)和耐沖擊是航空插頭的重要性能，在特殊的應(yīng)用環(huán)境中（在航空航天、鐵路和公路運(yùn)輸中尤為重要），該性能是檢驗(yàn)航空插頭機(jī)械結(jié)構(gòu)的緊固性和電接觸可靠性的主要指標(biāo)。在沖擊試驗(yàn)中，應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時(shí)間和沖擊脈沖波形、電氣連續(xù)性中斷時(shí)間。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭⑤

其他環(huán)境性能。

根據(jù)使用要求，航空插頭的環(huán)境性能還有密封性（空氣泄漏、液體壓力）、耐液體浸漬能力（對(duì)特定液體的耐浸漬能力）。（4）屏蔽性。

在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中，元件的密度及其之間的相關(guān)功能日益增加，這對(duì)電磁干擾提出了嚴(yán)格的限制。因此，航空插頭往往用金屬殼體封閉起來(lái)，以阻止內(nèi)部電磁能輻射或受到外界電磁場(chǎng)的干擾。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭3．航空插頭的選擇（1）電氣參數(shù)要求。

航空插頭是連接電氣線路的機(jī)電元件，因此，航空插頭自身的電氣參數(shù)是選擇時(shí)首先要考慮的問(wèn)題。①

額定電壓。額定電壓又稱(chēng)工作電壓，取決于航空插頭使用的絕緣材料、接觸件之間的間距大小。航空插頭的額定電壓事實(shí)上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠商推薦的最高工作電壓。原則上說(shuō)，航空插頭在低于額定電壓下都能工作。因此，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)航空插頭的耐壓（抗電強(qiáng)度）指標(biāo)，按照使用環(huán)境、安全等級(jí)要求來(lái)合理選用額定電壓。也就是說(shuō)，對(duì)于相同的耐壓指標(biāo)，根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求，可使用不同的最高工作電壓。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭

②

額定電流。額定電流又稱(chēng)工作電流。同額定電壓一樣，在小于額定電流的情況下，航空插頭一般都能正常工作。在航空插頭的設(shè)計(jì)過(guò)程中，是通過(guò)對(duì)航空插頭的熱設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足額定電流要求的，因?yàn)樵诮佑|件有電流流過(guò)時(shí)，由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻，接觸件將發(fā)熱，當(dāng)發(fā)熱超過(guò)一定極限時(shí)，將破壞航空插頭的絕緣性能和形成接觸件表面鍍層的軟化，造成故障。因此，要限制額定電流，事實(shí)上就是要限制航空插頭內(nèi)部的溫升不超過(guò)設(shè)計(jì)的額定值。在選擇時(shí)要注意的問(wèn)題：對(duì)多芯航空插頭而言，額定電流必須降額使用，這在大電流場(chǎng)合更應(yīng)引起重視。例如，一般規(guī)定mm接觸件的額定電流為50A，但在5芯時(shí)要降額33%使用，即每芯的額定電流只有33.5A，芯數(shù)越多，降額幅度越大。

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝五、航空插頭

（2）安裝方式和外形。

航空插頭接線端子的外形千變?nèi)f化，用戶(hù)主要從直形、彎形電線或電纜的外徑，以及外殼的固定要求、體積、質(zhì)量、是否需要連接金屬軟管等方面加以選擇；對(duì)于在面板上使用的航空插頭，還要從造型、顏色等方面加以選擇。

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)1．伺服驅(qū)動(dòng)器的功能

伺服驅(qū)動(dòng)器又稱(chēng)為伺服控制器、伺服放大器，是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器。通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器，可把上位機(jī)的指令信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行的能量。伺服驅(qū)動(dòng)器通常以電機(jī)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩作為控制目標(biāo)，從而控制運(yùn)動(dòng)機(jī)械跟隨控制指令運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)高精度的機(jī)械傳動(dòng)與定位。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)

HVS-160U是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的新一代全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器，主要應(yīng)用于對(duì)精度和響應(yīng)比較敏感的高性能控制領(lǐng)域。HVS-160U具有高速工業(yè)以太網(wǎng)總線接口，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的NCUC總線協(xié)議，可與數(shù)控裝置進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換；具有高分辨率絕對(duì)式編碼器接口，可適配復(fù)合增量式、正余弦、全數(shù)字絕對(duì)式等多種信號(hào)類(lèi)型的編碼器，位置反饋分辨率最高達(dá)23位。HVS-160U的交流伺服驅(qū)動(dòng)單元共有20A、30A、50A、75A幾種規(guī)格，功率回路的最大功率輸出達(dá)5.5kW。

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)HVS-160U的接口分為交流電源輸入/輸出接口、NCUC總線連接接口和編碼器反饋接口3類(lèi)。HVS-160U的交流電源輸入/輸出接口示意圖如圖2-2-12所示。

交流電源輸入接口的作用是把外部的三相動(dòng)力電源輸入伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部。該三相動(dòng)力電源在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部經(jīng)整流與逆變后通過(guò)交流電源輸出接口輸出到伺服電機(jī)的繞組上，為伺服電機(jī)的運(yùn)行提供能量。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)NCUC總線連接接口用于連接多個(gè)智能化器件，構(gòu)成NCUC總線網(wǎng)絡(luò)，從而完成指令信號(hào)與反饋信號(hào)的傳輸工作。

編碼器反饋接口用于接收光電式編碼器的反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)反映的是伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向信息。反饋信息先通過(guò)編碼器反饋接口傳遞給伺服驅(qū)動(dòng)器，再通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器上的NCUC總線連接接口傳遞給IPC單元，最后由IPC單元進(jìn)行運(yùn)算與處理。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)

（1）XT1外部電源輸入端子。XT1外部電源輸入端子引腳分布示意圖如圖2-2-13所示。XT1外部電源輸入端子引腳功能說(shuō)明如下。L1、L2、L3：主電路三相電源輸入端子，供電標(biāo)準(zhǔn)為三相AC220V，50Hz。該三相電源經(jīng)整流后逆變?yōu)樗欧姍C(jī)旋轉(zhuǎn)所需的動(dòng)力電源。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)

（2）XT2電源輸出端子。XT2電源輸出端子引腳分布示意圖如圖2-2-14所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝六、伺服驅(qū)動(dòng)器的功能與接口分類(lèi)2．伺服驅(qū)動(dòng)器的接口分類(lèi)XT2電源輸出端子引腳功能說(shuō)明如下。U、V、W：與伺服電機(jī)上的動(dòng)力端子相連（必須與伺服電機(jī)上的U、V、W端子對(duì)應(yīng)連接），為伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。PE：保護(hù)接地端子。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝七、電氣系統(tǒng)圖電氣系統(tǒng)圖主要包括電氣原理圖、電氣元件布置安裝圖和電氣安裝接線圖。1．電氣原理圖

電氣原理圖是電氣系統(tǒng)圖的一種，是用來(lái)表明電氣設(shè)備的工作原理和各電氣元件的作用、關(guān)系的一種表達(dá)方式。電氣原理圖是根據(jù)控制電路的工作原理繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明的特點(diǎn)，一般由主電路、控制電路、檢測(cè)與保護(hù)電路、配電電路等幾部分組成。由于電氣原理圖直接體現(xiàn)了電氣元件與電氣結(jié)構(gòu)及其相互間的邏輯關(guān)系，因此一般用在設(shè)計(jì)、分析電路中。當(dāng)電氣原理圖用在分析電路中時(shí)，可通過(guò)識(shí)別圖紙上所畫(huà)的各種電路元件符號(hào)，以及它們之間的連接方式來(lái)了解電路實(shí)際工作時(shí)的情況。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝七、電氣系統(tǒng)圖

掌握識(shí)讀電氣原理圖的方法和技巧對(duì)分析電氣線路、排除設(shè)備電路故障是十分有益的。2．電氣元件布置安裝圖

電氣元件布置安裝圖主要用來(lái)表明各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備和電氣控制柜中的實(shí)際安裝位置，并為機(jī)電設(shè)備的制造、安裝、維護(hù)、維修提供必要的資料。電氣元件布置安裝圖的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。（1）必須遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)和繪制。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝七、電氣系統(tǒng)圖（2）在布置相同類(lèi)型的電氣元件時(shí)，應(yīng)把體積和質(zhì)量較大的電氣元件安裝在電氣控制柜或面板的下方。（3）發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電氣控制柜或面板的上方或后方，但熱繼電器一般安裝在接觸器的下方，以便與電機(jī)、接觸器連接。（4）對(duì)于需要經(jīng)常維護(hù)、整定和檢修的電氣元件、操作開(kāi)關(guān)、監(jiān)視儀器儀表，其安裝位置應(yīng)高低適宜，以便工作人員操作。（5）強(qiáng)電、弱電應(yīng)分開(kāi)走線，并注意屏蔽層的連接，防止干擾的竄入。（6）布置電氣元件時(shí)應(yīng)考慮安裝間隙，并盡可能做到整齊、美觀。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝七、電氣系統(tǒng)圖3．電氣安裝接線圖

電氣安裝接線圖為裝置、設(shè)備或成套裝置的布線提供各項(xiàng)目之間電氣連接的詳細(xì)信息，包括連接關(guān)系、線纜種類(lèi)和敷設(shè)線路。一般情況下，電氣安裝接線圖和電氣原理圖應(yīng)配合使用。在繪制電氣安裝接線圖時(shí)，應(yīng)遵循的主要原則如下。（1）必須遵循相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（2）電氣安裝接線圖各電氣元件的位置、文字符號(hào)必須與電氣原理圖中的標(biāo)注一致，同一個(gè)電氣元件的各部件（如同一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)、線圈等）必須畫(huà)在一起，各電氣元件的位置應(yīng)與實(shí)際安裝位置一致。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝七、電氣系統(tǒng)圖（3）不在同一安裝板或電氣控制柜中的電氣元件或信號(hào)的電氣連接一般應(yīng)通過(guò)端子排進(jìn)行連接，并按照電氣原理圖中的接線編號(hào)進(jìn)行。（4）走向相同、功能相同的多根導(dǎo)線可用單線或線束表示。畫(huà)線時(shí)，應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的規(guī)格、型號(hào)、顏色、根數(shù)和穿線管的尺寸。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法

識(shí)讀電氣原理圖的一般方法：先看主電路，明確主電路的控制目標(biāo)與控制要求；再看輔助電路，并通過(guò)輔助電路的回路研究主電路的運(yùn)行狀態(tài)。主電路一般是電路中的動(dòng)力設(shè)備，用于將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。典型的主電路就是從電源開(kāi)始到電機(jī)結(jié)束的那一條電路。輔助電路包括控制電路、保護(hù)電路、照明電路。通常來(lái)說(shuō)，除主電路以外的電路都可以稱(chēng)為輔助電路。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法1．識(shí)讀主電路的步驟（1）看清主電路中的用電設(shè)備。用電設(shè)備是指消耗電能的用電器或電氣設(shè)備，在看電氣原理圖時(shí)，首先要看清楚有幾個(gè)用電器，并分清它們的類(lèi)別、用途、接線方式和工作要求等。（2）清楚用電設(shè)備是由什么電氣元件控制的?？刂朴秒娫O(shè)備的方法很多，有的直接用開(kāi)關(guān)控制，有的用各種啟動(dòng)器控制，還有的用接觸器控制。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法（3）了解主電路中所用的控制電器和保護(hù)電器。其中，控制電器是指除常規(guī)接觸器以外的其他控制元件，如電源開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和空氣斷路器）、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；保護(hù)電器是指短路保護(hù)器件和過(guò)載保護(hù)器件，如空氣斷路器中的電磁脫扣器和熱過(guò)載脫扣器、熔斷器、熱繼電器、過(guò)流繼電器等。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)主電路進(jìn)行以上分析后即可分析輔助電路。（4）看電源，并了解電源電壓的等級(jí)是380V還是220V，由母線匯流排供電還是由配電屏供電，或者是從發(fā)電機(jī)組接出來(lái)的。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法2．識(shí)讀輔助電路的步驟

在分析控制電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)主電路中各電機(jī)和執(zhí)行電器的控制要求，逐一找出控制電路中的其他控制環(huán)節(jié)，將控制電路“化整為零”，按功能不同劃分成若干局部控制電路進(jìn)行分析。如果控制電路較復(fù)雜，那么可先排除照明、顯示等與控制電路關(guān)系不密切的電路，以便集中精力進(jìn)行分析。（1）看電源。首先，看清楚電源的種類(lèi)，是交流還是直流；其次，看清楚輔助電路的電源是從什么地方接出來(lái)的及其電壓等級(jí)。電源一般是從主電路的兩條相線接出來(lái)的，電壓為380V；也有從主電路的一條相線和一條零線上接出來(lái)的情況，電壓為單相220V。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法

此外，電源也可以從專(zhuān)用的隔離電源變壓器接出來(lái)，電壓一般為140V、127V、36V、6.3V等。當(dāng)輔助電路為直流時(shí)，直流電源可從整流器、發(fā)電機(jī)組或放大器上接出來(lái)，電壓一般為24V、12V、6V、4.5V、3V等。輔助電路中的一切電氣元件的線圈的額定電壓都必須與輔助電路電源電壓一致，否則，當(dāng)電壓低時(shí)，電氣元件不動(dòng)作；當(dāng)電壓高時(shí)，電氣元件被燒壞。（2）了解控制電路中采用的各種繼電器、接觸器的用途，對(duì)于采用了一些特殊結(jié)構(gòu)的繼電器，還應(yīng)了解其動(dòng)作原理。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法（3）根據(jù)輔助電路研究主電路的動(dòng)作情況。

分析完上述內(nèi)容后，結(jié)合主電路中的要求，就可以分析輔助電路的動(dòng)作過(guò)程了。

控制電路總按動(dòng)作順序畫(huà)在兩條水平線或兩條垂直電源線之間，因此，控制電路可從左到右或從上到下進(jìn)行分析。對(duì)于復(fù)雜的輔助電路，在電路中，整個(gè)輔助電路構(gòu)成一條大回路，在這條大回路中又分為幾條獨(dú)立的小回路，每條獨(dú)立的小回路控制一個(gè)用電器或一個(gè)動(dòng)作。當(dāng)某條獨(dú)立的小回路形成閉合回路且有電流流過(guò)時(shí)，回路中的電氣元件（接觸器或繼電器）動(dòng)作，把用電器接入電源或斷開(kāi)電源。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝八、電氣原理圖的識(shí)讀方法

在輔助電路中，一般靠按鈕或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接通電路。對(duì)控制電路的分析必須隨時(shí)結(jié)合主電路的動(dòng)作要求來(lái)進(jìn)行，只有全面了解了主電路對(duì)控制電路的要求，才能真正掌握控制電路的動(dòng)作原理。不可孤立地看待主電路和控制電路各部分的動(dòng)作原理，而應(yīng)注意各動(dòng)作之間是否有相互制約關(guān)系，如電機(jī)正、反轉(zhuǎn)之間應(yīng)設(shè)有聯(lián)鎖裝置等。（4）研究電氣元件之間的相互關(guān)系。電路中的一切電氣元件都不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系、相互制約的。這種相互控制的關(guān)系有時(shí)表現(xiàn)在一條回路中，有時(shí)表現(xiàn)在幾條回路中。（5）研究其他電氣設(shè)備和電氣元件，如整流設(shè)備、照明燈等。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

知識(shí)目標(biāo)：1．掌握PLC單元通信子模塊的功能與接口定義。2．掌握PLC單元開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊的功能與接口定義。3．掌握開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)，以及選用和使用注意事項(xiàng)。4．熟悉繼電器、電磁閥等低壓電器的作用和工作原理。能力目標(biāo)：1．會(huì)進(jìn)行PLC單元輸入/輸出接口的連接。2．能根據(jù)電氣原理圖完成工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)直流供電電路的安裝。3．會(huì)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)直流供電電路的檢查與調(diào)試。任務(wù)三

工業(yè)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)直流供電的安轉(zhuǎn)與調(diào)試項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝1．IPC單元一、IPC單元、PLC單元與示教器IPC單元是工業(yè)機(jī)器人的核心控制單元，主要功能是控制各個(gè)軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，完成工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制要求。它的供電電源接口名稱(chēng)是POWER，額定工作電壓為DC24V。華數(shù)HSR-JR608六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的IPC單元接口示意圖如圖2-3-1所示。為IPC單元供電的開(kāi)關(guān)電源的輸出功率應(yīng)不小于50W。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝1．IPC單元一、IPC單元、PLC單元與示教器（1）POWER：DC24V供電電源接口。（2）PORT0～PORT3：NCUC總線連接接口。（3）USB0：外部USB1.1接口。（4）RS232：內(nèi)部使用的串口。（5）VGA：內(nèi)部使用的視頻信號(hào)口。（6）USB1、USB2：內(nèi)部使用的USB2.0接口。（7）LAN：外部標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝2．PLC單元PLC單元也是工業(yè)機(jī)器人的核心控制單元，主要完成開(kāi)關(guān)量的控制工作，用于接收外部開(kāi)關(guān)量控制命令，通過(guò)內(nèi)部程序運(yùn)算對(duì)外輸出，控制繼電器、電磁閥等輸出器件，如控制工業(yè)機(jī)器人的啟動(dòng)和停止，控制各關(guān)節(jié)軸抱閘的抱緊與釋放、手指關(guān)節(jié)對(duì)物體的抓持與松開(kāi)等。（1）PLC單元的接口。HSR-JR608六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的PLC單元采用總線式輸入/輸出，由底板子模塊、通信子模塊、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊和模擬量輸入/輸出子模塊組成。其中，底板子模塊、通信子模塊是必選模塊；開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊和模擬量輸入/輸出子模塊可以根據(jù)實(shí)際控制需求進(jìn)行選擇配置，但最多可擴(kuò)展16個(gè)輸入/輸出單元。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

采用不同的底板子模塊可以組建兩種輸入/輸出單元。其中，HIO-1009型底板子模塊可提供1個(gè)通信子模塊插槽和8個(gè)功能子模塊插槽，組建的輸入/輸出單元稱(chēng)為HIO-1000A型總線式輸入/輸出單元；HIO-1006型底板子模塊可提供1個(gè)通信子模塊插槽和5個(gè)功能子模塊插槽，組建的輸入/輸出單元稱(chēng)為HIO-1000B型總線式輸入/輸出單元。

開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊提供16路開(kāi)關(guān)量輸入/輸出信號(hào)，有NPN型、PNP型兩種接口。NPN型接口叫作低電平有效接口，PNP型接口叫作高電平有效接口。模擬量輸入/輸出子模塊提供4通道A/D信號(hào)和4通道D/A信號(hào)。各子模塊的接口名稱(chēng)、型號(hào)和說(shuō)明如表2-3-1所示，PLC單元結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-3-2所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝（2）PLC單元的通信子模塊的功能和接口。PLC單元的通信子模塊（HIO-1061）負(fù)責(zé)完成通信功能并提供電源輸入接口。PLC單元的通信子模塊的功能和接口如圖2-3-3所示。X1接口：總線式I/O單元的工作電源接口，需要外部提供DC24V電源，電源輸出功率不小于50W。

由通信子模塊引入的電源為總線式I/O單元的工作電源，該電源最好與輸入/輸出子模塊涉及的外部電路（PLC電路，如無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器等）采用不同的開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源稱(chēng)為PLC電路電源。X2A、X2B接口：NCUC總線連接接口，用于在控制系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)成NCUC總線。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝（3）PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊的功能和接口。①PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊的功能和接口。PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊的接口電路采用光電耦合電路將限位開(kāi)關(guān)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為CPU能接收和受理的數(shù)字信號(hào)。PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊的接口示意圖如圖2-3-4所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝（3）PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊的功能和接口項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝

①PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊的功能和接口。

PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊包括NPN型（HIO-1011N）和PNP型（HIO-1011N）兩種，它們的區(qū)別在于NPN型為低電平有效（見(jiàn)圖2-3-5），PNP型為高電平（+24V）有效（見(jiàn)圖2-3-6）。每個(gè)PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入子模塊都提供16個(gè)輸入點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，輸入點(diǎn)的名稱(chēng)為Xm.n。其中，X代表開(kāi)關(guān)量輸入子模塊，m代表字節(jié)號(hào)，n代表m字節(jié)內(nèi)的位地址。GND為接地端，用于提供標(biāo)準(zhǔn)電位。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝②PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸出子模塊的功能和接口。PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸出子模塊的接口（見(jiàn)圖2-3-7）將PLC單元的運(yùn)算結(jié)果對(duì)外輸出，并控制繼電器、電磁閥等執(zhí)行元件。當(dāng)PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸出子模塊（HIO-1021N）為NPN型時(shí)，有效輸出為低電平；當(dāng)為PNP型時(shí)，有效輸出為高阻狀態(tài)。每個(gè)PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸出子模塊都提供16個(gè)輸出點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，輸出點(diǎn)的名稱(chēng)為Ym.n。其中，Y代表開(kāi)關(guān)量輸出子模塊，m代表字節(jié)號(hào)，n代表m字節(jié)內(nèi)的位地址。GND為接地端，用于提供標(biāo)準(zhǔn)電位。

PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出子模塊的GND端子應(yīng)與PLC電路電源的電源地可靠連接。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝②PLC單元的開(kāi)關(guān)量輸出子模塊的功能和接口項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝3．示教器

示教器主要用于操作人員與工業(yè)機(jī)器人交換信息，操作人員通過(guò)示教器發(fā)布命令，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行情況通過(guò)示教器進(jìn)行顯示。

示教器電路連接主要包括3部分，即示教器供電電源的連接、示教器與IPC單元的通信、示教器與PLC單元的信號(hào)連接。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，以維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，一般由脈沖寬度（脈寬）調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，開(kāi)關(guān)電源的相關(guān)技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子設(shè)備中，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源。1．開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)

開(kāi)關(guān)電源主要由主電路、控制電路、檢測(cè)/比較/放大電路、輔助電源4部分組成，如圖2-3-8所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源（1）主電路。①

沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。②

輸入濾波器：過(guò)濾電網(wǎng)中存在的雜波和阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波并反饋給電網(wǎng)。③

整流與濾波：將電網(wǎng)交流電直接整流為較平滑的直流電。④

逆變：將整流后的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分。⑤

整流濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源（2）控制電路。

控制電路的作用：一方面，它從輸出端取樣與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)控制逆變器，改變其脈寬和脈頻，使輸出穩(wěn)定；另一方面，根據(jù)檢測(cè)/比較/放大電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別后提供給控制電路，對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)。（3）檢測(cè)/比較/放大電路。

檢測(cè)/比較/放大電路用于提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行的各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源

2．選擇開(kāi)關(guān)電源的注意事項(xiàng)（1）選用合適的輸入電壓規(guī)格。（2）選擇合適的額定功率。為了使開(kāi)關(guān)電源的壽命增長(zhǎng)，可選用開(kāi)關(guān)電源的額定功率為額定輸出功率30%的機(jī)種。（3）考慮負(fù)載特性。如果負(fù)載是電機(jī)、燈泡或電容性負(fù)載，那么開(kāi)機(jī)瞬間電流較大，應(yīng)選用合適的開(kāi)關(guān)電源以免過(guò)載；如果負(fù)載是電機(jī)，那么還應(yīng)考慮停機(jī)時(shí)的電壓倒灌。（4）考慮開(kāi)關(guān)電源的工作環(huán)境溫度，以及有無(wú)額外的輔助散熱設(shè)備。在過(guò)高的環(huán)境溫度下，開(kāi)關(guān)電源需要降額輸出。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源（5）根據(jù)需要選擇以下各項(xiàng)功能。①

保護(hù)功能：過(guò)壓保護(hù)（OVP）、過(guò)溫度保護(hù)（OTP）、過(guò)載保護(hù)（OLP）等。②

應(yīng)用功能：信號(hào)功能（供電正常、供電失效）、遙控功能、遙測(cè)功能、并聯(lián)功能等。③

特殊功能：功因校正（PFC）功能、不斷電（UPS）功能。（6）選擇符合安全規(guī)范和經(jīng)電磁兼容（EMC）認(rèn)證的開(kāi)關(guān)電源。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源

3．使用開(kāi)關(guān)電源的注意事項(xiàng)（1）在使用開(kāi)關(guān)電源前，先確定輸入/輸出電壓的規(guī)格與所用開(kāi)關(guān)電源的標(biāo)稱(chēng)值是否相符。（2）通電前，檢查輸入/輸出的引線是否連接正確，以免損壞用戶(hù)設(shè)備。（3）檢查安裝是否牢固、安裝螺釘與開(kāi)關(guān)電源線路板上的器件有無(wú)接觸，測(cè)量外殼與輸入/輸出的絕緣電阻，以免觸電。（4）為保證使用的安全性和減少干擾，應(yīng)確保接地端可靠接地。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝二、開(kāi)關(guān)電源（5）多路輸出的開(kāi)關(guān)電源一般分主、輔輸出，主輸出優(yōu)于輔輸出，一般情況下，輸出電流大的為主輸出。（6）開(kāi)關(guān)電源頻繁開(kāi)關(guān)會(huì)影響其壽命，因此應(yīng)避免頻繁開(kāi)關(guān)。（7）工作環(huán)境和帶載程度也會(huì)影響開(kāi)關(guān)電源的壽命。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器1．電磁繼電器

繼電器是一種控制器件，通常用在自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電信號(hào)控制較高（大）電壓（電流）的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”，故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、信號(hào)放大、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器的種類(lèi)較多，如電磁繼電器、舌簧繼電器、啟動(dòng)繼電器、限時(shí)繼電器、直流繼電器、交流繼電器等。工業(yè)機(jī)器人電路中應(yīng)用的主要是電磁繼電器。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器1．電磁繼電器

項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器（1）電磁繼電器的結(jié)構(gòu)。

電磁繼電器的典型結(jié)構(gòu)如圖2-3-9所示。電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)等組成。其中，線圈的作用是把電能量轉(zhuǎn)變成磁場(chǎng)能量，鐵芯的作用是減小磁場(chǎng)構(gòu)成的回路中的磁阻，觸點(diǎn)用于接通或斷開(kāi)電路。

電磁繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)的區(qū)分方式：當(dāng)電磁繼電器線圈未通電時(shí)，處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為常開(kāi)觸點(diǎn)，處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為常閉觸點(diǎn)。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器（2）電磁繼電器的工作原理。

只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵會(huì)在電磁力吸引的作用下克服彈簧的拉力而被吸向鐵芯，帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與常開(kāi)觸點(diǎn)（靜觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力下返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的常閉觸點(diǎn)（靜觸點(diǎn)）釋放。這樣的吸合、釋放達(dá)到了在電路中導(dǎo)通、切斷電源的目的。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器（3）中間繼電器。

中間繼電器是常用的繼電器之一，它實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，其結(jié)構(gòu)與接觸器的結(jié)構(gòu)基本相同。中間繼電器的特點(diǎn)是觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電路中起增加觸點(diǎn)數(shù)量和中間放大的作用。中間繼電器的體積小、動(dòng)作靈敏度高，一般不用于直接控制電路的負(fù)載。另外，在控制電路中，中間繼電器還有調(diào)節(jié)各繼電器、開(kāi)關(guān)之間的動(dòng)作時(shí)間和防止電路誤動(dòng)作的作用。中間繼電器的文字符號(hào)、圖形符號(hào)如圖2-3-10所示。項(xiàng)目二

工業(yè)機(jī)器人的電氣安裝三、與PLC單元連接的低壓電器（4）電磁繼電器的特性、主要參數(shù)和整定方法。①

電磁繼電器的特性。

電磁繼電器的主要特性是輸入-輸出特性，又稱(chēng)為繼電特性。繼電器特性曲線如圖2-3-11所示。在電磁繼電器輸入量X由0增至X0之前，其輸出量Y為0；當(dāng)輸入量X增至X0時(shí)，電磁繼電器