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直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/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φ,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,励磁绕组被磁铁所取代,磁通φ恒定。直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。
西门子直流伺服电机和西门子交流伺服电机的优缺点
1、直流伺服电机的优点和缺点
优点:速度控制,转矩速度特性很硬,控制原理简单,使用方便,价格便宜。
缺点:电刷换向,速度限制,附加阻力,产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)
2、交流伺服电机的优点和缺点
优点:速度控制特性良好,在整个速度区内可实现平滑控制,几乎无振荡,90%以上的高效率,发热少,高速控制,高度位置控制(取决于编码器精度),额定运行区域内,可实现恒力矩,惯量低,低噪音,无电刷磨损,免维护(适用于无尘、易爆环境)
缺点:控制较复杂,驱动器参数需要现场调整PID参数确定,需要更多的连线。
西门子交流伺服电机和直流伺服电机的特点:
1、交流伺服电机
(1)笼型两相交流伺服电机(细长笼型转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流小、小功率伺服、低速运转不够平滑)
(2)非磁性杯型转子两相交流伺服电机(空心杯转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流较大、小功率伺服、低速运转平滑)
(3)铁磁杯型转子两相交流伺服电机(铁磁材料杯型转子、机械特性近似线性、转子转动惯量大、齿槽效应小、运行平稳)
(4)同步型永磁交流伺服电机(由永磁同步电机、测速机及位置检测元件同轴一体机组,定子为3相或2相,磁性材料转子,必须配驱动器;调速范围宽、机械特性由恒转矩区和恒功率区组成,可连续堵转,快速相应性能好,输出功率大,转矩波动小;有方波驱动和正弦波驱动两种方式,控制性能好,为机电一体化产品)
(5)异步型三相交流伺服电机(转子与笼型异步电机相似,必须配驱动器,采用矢量控制,扩大了恒功率调速范围,多用于机床主轴调速系统)
2、直流伺服电机
(1)印制绕组直流伺服电机(盘形转子、盘形定子轴向粘接柱状磁钢,转子转动惯量小,无齿槽效应,无饱和效应,输出转矩大)
(2)线绕盘式直流伺服电机(盘形转子、定子轴向粘接柱状磁钢,转子转动惯量小,控制性能优于其他直流伺服电机,效率高,输出转矩大)
(3)杯型电枢永磁直流电机(空心杯转子,转子转动惯量小,适用于增量运动伺服系统)
(4)无刷直流伺服电机(定子为多相绕组,转子为永磁式,带转子位置传感器,无火花干扰,寿命长,噪声低)
3、力矩电机
(1)直流力矩电机(扁平结构,极数槽数换向片数串联导体数多;输出转矩大,低速或堵转下可连续工作,机械和调节特性好,机电时间常数小)
(2)无刷直流力矩电机(与无刷直流伺服电机结构相似,但为扁平状,极数槽数串联导体数多;输出转矩大,机械和调节特性好,寿命长,无火花,噪声低)
(3)笼型交流力矩电机(笼型转子,扁平结构,极数槽数多,启动转矩大,机电时间常数小,可长期堵转运行,机械特性较软)
(4)实心转子交流力矩电机(铁磁材料实心转子,扁平结构,极数槽数多,可长期堵转,运行平滑,机械特性较软)
4、步进电机
(1)反应式步进电机(定转子均由硅钢片叠成,转子铁心上无绕组,定子上有控制绕组;步距角小,启动与运行频率较高,步距角精度较低,无自锁力矩)
(2)永磁步进电机(永磁式转子,径向磁化极性;步距角大,启动与运行频率低,有保持转矩,消耗功率比反应式小,但须供正、负脉冲电流)
(3)混合式步进电机(永磁式转子,轴向磁化极性;步距角精度高,有保持转矩,输入电流小,兼有反应式和永磁式两者的优点)
5、开关磁阻电机(定转子均由硅钢片叠成,都为凸极式,与极数相接近的大步距反应式步进电机结构相似,带有转子位置传感器,转矩方向与电流方向无关,调速范围小,噪声大,机械特性由恒转矩区、恒功率区、串励特性区三部分组成)
模拟量扩展模块
模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能,优点如下:
1、适应性
可适用于复杂的控制场合
2、直接与传感器和执行器相连,12位的分辨率和多种输入/输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连,例如EM231RTD模块可直接与PT100热电阻相连
3、灵活性
当实际应用变化时,PLC可以相应地进行扩展,并可非常容易的调整用户程序。
定位模块
EM 253是一个用于简单定位任务的功能模块(1轴)。可以将它连接到步进电机和伺服电机,通过高频脉冲输入从MicroStepper连接到高性能伺服驱动器。
EM 253定位模块以与扩展模块相同的方式进行安装,通过一体化连接电缆连接到S7 - 200扩展总线。
连接之后,从CPU自动读出配置数据
该模块具有以下特点:
-用于来自过程信号的5位输入
-驱动器直接激活用24脉冲输出(向前/向后或者速度/方向)
-2控制输出(DIS;CLR)。
-12个状态LED
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称重模块
SIWAREX MS是一种多用途称重模块,用于各种简单称重和力测量任务。在SIMATICS7-200自动化系统中可以很容易安装地紧凑型模块。可以在SIMATIC CPU中直接访问实际重量的数据,无需任何额外接口。
1、使用65000件高分辨率和0.05%的准确度测量重量或者力
2、通过RS232接口,使用SIWATOOL MS PC程序简便地调整规模支持更换模块,无需更新规模调整
3、针对在Ex 2区使用,通过Ex接口为1区供电的本质安全测压元件
热电偶模块EM231(模拟模块)
热电偶模块EM231是一个采用标准热电偶和高精度温度传感器。在±80mV范围内也可能检测到低电平模拟信号。热电偶模块EM231可以与CPU 222,224和226配套使用。
4个或者8个模拟输入
不同的测量范围:J,K,T,E,R,S和N型热电偶;±80 mV的模拟信号采集检查开放线路
冷连接点的补偿
温度刻度:可以将测得的温度规定为°C或者°F。
热电阻模块EM231 RTD(模拟模块)
热电阻模块EM231是一个采用标准电阻温度检测器的高精度温度传感器。它们可以与CPU222,224和226配套使用。热电阻模块应安装在低温度波动的位置处,从而确保的准确度和可重复性。
两个或四个温度检测器用模拟输入
全部电阻温度检测器必须为相同类型
在墙或者DIN导轨上直接安装