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数控机床电气系统组成数控机床是集机（械）、电（气）、液（压气动）、光（学器件）及微电子为一体的自动化设备。图2-3-1数控机床电气系统的组成（1）操作装置。操作装置是操作人员与数控机床（系统）进行交互的工具，是数控机床特有的一个输入输出部件。操作装置主要由显示装置、NC键盘（功能类似于计算机键盘的按键阵列）、机床控制面板、状态灯、手持单元等部分组成。（2）计算机数控装置（CNC装置或CNC单元）。计算机数控（CN 系统的核心。其主要作用是根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和 PLC等），控制其动作，加工出需要的零件。（3）伺服机构。伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。指令信息是以脉冲信息体现的，每一脉冲使机床移动部件产生的位移量称为脉冲当量。常用的脉冲当量为0.001mm～0.01mm。（4）检测装置。检测装置（也称反馈装置）对数控机床运动部件的位置及速度进行检测，通常安装在机床的工作台、丝杠或驱动电动机转轴上。按有无检测装置，CNC机床可分为开环（无检测装置）与闭环（有检测装置）数控机床。数控机床上常用的检测装置有光栅、编码器（光电式或接触式）、感应同步器、旋转变压器、磁栅、磁尺、双频激光干涉仪等。（5）可编程控制器。可编程控制器（简称P 控制装置，专为在工业环境下应用而设计。由于最初研制这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故被称为可编程逻辑控制器（简称PL 顺序动作时，也被称为可编程机床控制器（简称PM 38

FX3U-4D （1）FX3U-4DA-ADP模拟量输出适配器 分辨率为12位二进制的高精度模拟量输出适配器。 可进行4通道的电压输出（DC0-10V）或者电流输出（DC4-20m 可以对各通道分别指定电压或者电流输出。 无需程序（无需专用指令）即可传送数据。（2）FX3U-4AD-TC-ADP温度控制适配器 热电偶（KJ）温度传感器输入适配器。 可以输入4个通道。 测定单位可以设定为摄氏（℃）或者华氏 无需程序（无需专用指令）即可传送数据。（3）FX3U-4AD模拟量输入模块 分辨率为15位二进制+符号1位（电压）、14位二进制+符号1位（电流）的高精度模拟量输入模块。 可进行4通道的电压输入（DC-10～10V）或者电流输入（DC-20～20m、DC4～ 20m 可以对各通道分别指定电压或电流输入。 BFM的数据传输速度比以前最多快5倍。 实现了500s/通道高速A/D转换。 具有数字滤波功能及峰值保持功能等多种功能。（4）FX3U-4DA模拟量输出模块 分辨率为15位二进制+符号1位（电压）、15位二进制（电流）的高精度模拟量输出模块。 可进行4通道的电压输出（DC-l0～10V）或电流输出（DC0～20m 可以对各通道分别指定电压或者电流输出。 BFM数据传输速度比以前最多快5倍。 具有表格输出功能及上下限值功能等多种功能。

根据最简逻辑函数表达式画逻辑图。（3）竞争与冒险在组合逻辑电路中，某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端，由于每条途 107 径延迟时间不同，到达输出门的时间就有先有后，这种现象称为竞争。把不会产生错误输出的竞争的现象称为非临界竞争。把产生暂时性的或永久性错误输出的竞争现象称为临界竞争。信号在器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为“毛刺”。如果一个组合逻辑电路中有“毛刺”出现，就说明该电路存在冒险。综上所述，由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。这就是竞争冒险的产生原因。 ●冒险的判别方法（1）代数法：逻辑函数表达式中，若某个变量同时以原变量和反变量两种形式出现，就具备了竞争条件。去掉其它变量，留下有竞争能力的变量，如果表达式为：(　　)就会产生“0”冒险；(　　)（2）卡诺图法:只要在卡诺图中存在两个相切但不相交的圈（静态1型冒险是1构成的圈，静态0型冒险是0构成的圈），就会产生冒险。 ●冒险的消除方法（1）修改设计，增加冗余项

组合逻辑电路举例（1）加法器在计算机中，二进制数的加、减、乘、除四则运算往往是转换为加法进行的。因此，加法器是计算机中的基本运算单元。1位全加器是组成加法器的基础，而半加器又是全加器的基础。半加器：只考虑本位两个1位二进制数A和B相加，不考虑低进位来的进位数相加称为半加。全加器：除考虑本位两个1位二进制数相加外，还与低位向本位的进数相加称为全加器。半加器没有接收进位的输入端，全加器有进位输入端，在将两个多位二进制数相加时，除了最低位外，每一位都要考虑来自低位的进位，半加器则不用考虑，只需要考虑两个输入端相加即可。实现多位二进制数加法运算的电路称为加法器。按照相加方式不同，分为串行进位加法器和超前进位加法器。 108 （2）数值比较器用以对两个数字的大小或是否相等进行比较的逻辑电路称为数值比较器。有1位数值比较器和多位数值比较器。1位数值比较器是组成多位数值比较器的基础。当两个多位二进制数进行比较时，则需从高位到低位逐位进行比较。只有在高位相应二进制数相等时，才能进行低位数的比较。当比较到某一位二进制数不等时，其比较结果便为两个多位二进制数的比较结果。图2-5-21位二进制数的数值比较器逻辑图图2-5-3CT74LS85的逻辑功能示意图表2-5-14位数值比较器CT74LS85的功能表比较输入级联输入输出 33(　　)11B(　　)I ＞ )(B ＜ )(B  )(B ＞ )(B ＜ )(B  109 33 BA＞ × × × 33 BA＜ × × × 33 BA 22BA＞ × × 33 BA 22BA＜ × × 33 BA 22BA 11BA＞ × 33 BA 22BA 11BA＜ × 33 BA 22BA 11BA 00 BA＞ 33 BA 22BA 11BA 00 BA＜ 33 BA 22BA 11BA 00 BA 33 BA 22BA 11BA 00 BA 33 BA 22BA 11BA 00 BA × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×

触发器在数字系统中，除了需要各种逻辑运算电路外，还需有能保存运算结果的逻辑元件，这就需要具有记忆功能的电路，而触发器就具有这样的功能。它是存储1位二进制信息的基本单元电路，其框图如图2-5-4所示。它有一个或多个输入端和两个互补输出端 Q 和 Q 。图2-5-4触发器的框图触发器具有两个特点：（1）具有两个能自保持的稳定状态。通常用输出端Q的状态来表示触发器的状态。（2）在输入信号作用下，可从一个稳定状态转换到另一个稳定状态。通常将输入信号作用前的状态称为现态，用 n Q表示；输入信号作用后的状态称为次态，用 1n Q表示。触发器的逻辑功能用特性表、激励表（又称驱动表）、特性方程、状态转换图和波形图 110 （又称时序图）来描述。触发器按其逻辑功能可分为：RS触发器，JK触发器，D触发器，T触发器和T’触发器。按触发器方式可分为：高电平触发、低电平触发、上升沿触发和下降沿触发。按所使用的元器件分，可分为：TTL触发器、CMOS触发器和PMOS触发器等。举例说明常见触发器如下：（1）基本RS触发器如图2-5-5，电路由两个与非门的输入和输出交叉耦合组成。(　　)R和(　　)S为信号输入端，它们上面的非号表示低电平有效，逻辑符号中用小圆圈表示。Q和Q为输出端，在触发器处于稳定状态时，它们的输出状态相反。（2）主从JK触发器 111 （3）D触发器 112

降压式斩波电路又称为Buck变换器，其原理图如图2-5-39(　　)所示。图中采用IGBT开关（也可采用其他全控型器件，如果使用晶闸管则应设置辅助关断电路）；电感L电容C组成输出端低通滤波电路，以减小输出电压的波动；VD为续流二极管，在斩波开关V关断时为电感L存储的能量提供续流通路。图2-5-39降压式斩波电路的原理图及工作波形

升降压式斩波电路也称为反极性斩波电路，用该变换器可得到高于或低于电源电压的输出电压，其电路原理图如图2-5-41(　　)所示。图2-5-41升降压式斩波电路原理及工作波形图

直流斩波器工作原理 1 VT为斩波器主晶闸管， 2 VT为斩波器辅晶闸管，C和 1 L组成振荡电路，与 1 V V L组成 1 VT管的换流关断电路。工作过程如图2-5-53所示。图2-5-53 1 VT、 2 VT均未触发，电源通过 1 L、 1 VD及负载对C充电到U值，如图中虚线所示，对应图2-5-54中 1 t之前时间。 150 图2-5-53脉冲宽度控制直流斩波电路工作过程图2-5-53 1 t时刻触发 1 VT导通，电源加到负载端， 1 VT流过负载电流 1 VD的存在，电容无法放电， 2 VT继续受正压，对应图2-5-54中 21 tt～时间。图2-5-53 2 2 VT导通，振荡电路 1 L、C与 2 VT形成通路，电容经 2 VT、 1 L放电，然后反充电，使电容电压极性从U 变为U，对应图2-5-54 3 t时刻，电容电压已反充到U，电容电流下降到零， 2 VT自行关断。在 3 t时刻前 1 VT管继续导通，向负载输出电流。图2-5-54斩波器换流波形图2-5-53 2 VT关断后电容通过 1 VT反向放电，流过 1 VT的电流开始减小，当流 151 1 VT的反向放电电流 4 t时刻。图2-5-53 1 VT关断后，电容经 1 V L、 2 VD回路继续放电，反向放电电流继续增大，在反向放电电流增大到最大值之前， 2 L的自感电动势给 1 VT以反压，反压持续时间为 t，电流路径如图 5 t时刻）后， 1 VT, 2 VT又恢复承受正压， 65 tt～期间，负载电流对电容正向充电到U值。图2-5-53 3 VD续流。从斩波器工作过程可见，输出电压的脉宽是通过 2 VT触发导通的时刻来控制的。若斩波器工作周期为T， 2 1 平均值越高，反之τ缩小则脉冲变窄，电压平均值也就减小。

直流调速器基本机构和原理数字式直流调速装置与模拟式直流调速装置的主要区别在于：前者采用单片机及数字调节技术（程序）取代后者的模拟式速度调节器、电流调节器及触发电路。以欧陆590全数字直流调速装置为例，硬件框图如图6-1-10所示。 166 图6-1-10欧陆590系列数字直流调速装置系统框图数字直流调速器的各部分主要功能包括: (1)模拟量输入。对输入的速度给定、电流给定等信号进行A/D转换及定标。 (　　)模拟量输出。经D/A转换，输出定标后的电枢电压、电枢电流及总给定电压，供给显示及监控电路。 (3)数字量输入。将起动、点动、脉冲封锁、速度／电流选择、定时停机等开关量信号输入CPU做出相应控制。 (4)数字量输出。发出CPU工作正常、装置起动、零速或零给定等信号，以便与外部控制电路进行联锁控制。 (5)测速反馈输出。根据系统不同的速度反馈方式，可选择不同输出端，反馈信号经转换后输出给定标准信号给CPU。 (6)RS-232C/RS-422通讯接口电路。利用RS-232C串行通信接口电路，可方便地建立数字式调速装置与上位计算机的通信，用上位计算机对调速装置进行组态及参数设置。 (7)CPU及RAM/EPROM/ PROM。调速系统的核心部分，CPU除了完成速度环和电流环的调节、运算及触发脉冲分配外，还要处理输入、输出，实时监控及各种控制、保护信号，并将各种运行参数及运行状态分别送往显示屏显示出来。 (8)控制及保护电路。用于采集电枢电压、电枢电流、励磁电压、励磁电流、欠电压、过电压、相序及缺相等信号，将信号转换后输入CPU。 (9)主电路及励磁电路。主电路包含两个反并联的三相桥式全控整流电路，其触发信号由驱动单元经脉冲变压器提供。励磁电路由一个单相桥式半控整流电路组成，提供电动机的励磁电压及电流。 (10)控制电源。由一组开关电源组成，分别产生±5V（CPU电源）、±15V（A/ 转换)、±10V（给定电压）及±24V（开关量信号）所需电源。数字式直流调速系统的主电路输出端连接电动机M的电枢，F+、F-端连接电动机M的励磁绕组，Ll、L2、L3端通过主接触器连接三相交流电源，L、N为控制电源交流输入，L 在数字直流调速器的硬件框图中，触发脉冲信号由微处理器根据预设参数与实际输入的各种信号（包括操作信号和保护信号等）通过计算和处理后提供。脉冲信号的触发时间和触发次序由相关的输入信号决定，也即电动机运行时的所需转矩（负载）大小或运行速度、运行方向由操作者通操作相关的开关、变阻器等元件来实施。比如，需要电动机运转速度下降 167 时，调整脉冲信号中触发时间（改变变阻器数值）短些；反之需要电动机运转速度上升时触发时间长些。如要求电动机的转向变化，则调整相关的触发信号（由相关的开关组合而定）加到不同的晶闸管模块组合元件上。直流调速装置的输出电压大小，由改变晶闸管的控制角α和导通角θ来实施调整的。正向控制电压（触发脉冲）的相位越前移，控制角α就越小，导通角θ就越大，输出电压就越大。反之，控制角α越大，导通角θ就越小，输出电压就越低。

因此可将公式写成： U 1≈ 1Φ m 若电动机的定子电压U l保持不变，则 1≈ 1Φ m可知，当定子绕组的交流电源频率ƒ 1由基频ƒ 1N向下调节时，将会引起主磁通Φ m的增加。由于额定工作时电动机的磁匝已经接近饱和，Φ m继续增大，将会使电动机磁路过分饱和，从而导致过大的励磁电流，严重会因绕组过热而损坏电动机。而从基频ƒ 1N向上调节时，主磁通Φ m将减少，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩了下降，电动机的负载能力下降，电动机的容量也得不到充分利用。因此为维持电动机输出转矩不变，我们希望在调节频率ƒ 1 的同时能够维持主磁通Φ m不变（即恒磁通控制方式）。以电动机的额定频率ƒ 1N为基准频率，称为基频。变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。 ②基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速当在额定频率以下调频，即 lN时，为了保证Φ m不变，根据式6-1-2得 1=常数也就是说，在频率ƒ 1下调时也同步下调反电动势(　　)

ABB工业机器人MoveC指令属于哪个指令集（）。 217

双闭环调速系统中，（）调节器的输出限幅值决定主回路的最大允许电流。

三菱A700变频器恒压供水系统接线中，要将变频器接线端子（）置为ON，选择 PID内置功能有效，否则不能实现PID控制。 233

ABB工业机器人常见的系统输入信号动作有（）。 277

ABB工业机器人程序数据常见的存储类型有（）。

下列关于ABB工业机器人编程语句“MoveC[\Conc]CirPointToPoint[\ID]Speed[\V] |[\T]Zone[\z][\Inpos]Tool[\Wobj][\Corr]”的解释，正确的有（）。

源代码一般为高级语言，如（）。

FX系列PLC通信接口板包括( )。

分析555定时器的逻辑功能，当复位信号 1 D R 时，可以归纳输出状态为（）。 3 2 3 2 3 2 3 1 3 1

升降压式斩波电路的输出表达式为(　　)t t U off on O     1 ，下列关于导通比与输出电压随之改变的正确描述有（）。