步進(jìn)電機(jī)課件

第七章步進(jìn)電機(jī)一、步進(jìn)電機(jī)的概述1、定義步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。特點(diǎn)在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。二、步進(jìn)控制系統(tǒng)的組成1、主要由以下三部分組成1）、控制器（plcmcu定位控制模塊）2）、步進(jìn)驅(qū)動器3）、步進(jìn)電機(jī)和工作臺外觀圖步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)驅(qū)動器2、硬件接線1、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器和plc間的硬件接線步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器和plc間的硬件接線分類方式具體類型按力矩產(chǎn)生的原理反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無繞組，由被激磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行激磁式：定、轉(zhuǎn)子均有激磁繞組（或轉(zhuǎn)子用永久磁鋼），由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。按輸出力矩大小伺服式：輸出力矩在百分之幾至十分之幾（N.m），只能驅(qū)動較小的負(fù)載，要與液壓扭矩放大器配用，才能驅(qū)動機(jī)床工作臺等較大的負(fù)載。功率式：輸出力矩在5~50（N.m）以上，可以直接驅(qū)動機(jī)床工作臺等較大的負(fù)載。按定子數(shù)1）單定子式2）雙定子式3）三定子式4)多定子式按各種繞組分布徑向分布式：電機(jī)各相按圓周依次排列軸向分布式：電機(jī)各相按軸向依次排列步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。當(dāng)某相定子勵磁后，它吸引轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的齒與該相定子磁極上的齒對齊，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，換一相得電時(shí)，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)動一個(gè)角度。如此每相不停地輪流通電，轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動。上述控制方式三相單三拍，得電順序是ABCA,電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動上述控制方式三相單三拍，得電順序是ACBA,電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動所以電機(jī)運(yùn)行的方向和通電的相序有關(guān)，改變通電的相序，電機(jī)的運(yùn)行方向也就改變。1:上述介紹的是三相單三拍的工作過程，除此之外還有三相雙三拍，三相六拍等工作方式。雙相雙三拍得電方式同事兩相繞組通電：如ABBCCAAB…三相六拍的控制方式是：AABBBCCCAA……2:電機(jī)的轉(zhuǎn)速和相序切換的頻率有關(guān)，切換得越快，電機(jī)轉(zhuǎn)動的越快。電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向和相序有關(guān)。3:電機(jī)每拍轉(zhuǎn)動的角度，稱步距角，步距角和電機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。其中m=定子繞組的相數(shù)，z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)，k為通電方式，當(dāng)是m相m拍時(shí)，k=1；當(dāng)是m相2m拍時(shí)，k=2.如上例中，m=3，z=4，k=1.=360°/(3x4x1)=30°

環(huán)型分配器的功能：環(huán)型分配器的功能是把外部cp段送進(jìn)的脈沖進(jìn)行分配，給功率放大器，功率放大器相應(yīng)相得晶體管導(dǎo)通，步進(jìn)電機(jī)的線圈得電。步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器和plc間的連接

比如把步進(jìn)驅(qū)動器設(shè)置成5細(xì)分，假設(shè)原來步距角1.8°，那么設(shè)成5細(xì)分后，步距角就是0.36°。也就是說原來一步可以走完的，設(shè)置成細(xì)分后需要走5步。步進(jìn)驅(qū)動脈沖的頻率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系當(dāng)輸出頻率超過步進(jìn)電機(jī)的最高頻率的時(shí)候，輸出轉(zhuǎn)矩會急速下降。步進(jìn)驅(qū)動器細(xì)分的設(shè)置方法六、應(yīng)用案例分析例一：控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動規(guī)定的角度利用plc作為上位機(jī)，控制步進(jìn)電動機(jī)按一定的角度旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)，步距角是1.8°要求設(shè)置4細(xì)分，電機(jī)的額定電流是2.2安控制要求：1）利用plc控制步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)2周，停5s，逆時(shí)針轉(zhuǎn)1周，停2s，如此循環(huán)進(jìn)行，按下停止按鈕，電機(jī)馬上停止（電機(jī)的軸鎖?。?）要求用靜態(tài)電流半流控制步進(jìn)電機(jī)。3）按下脫機(jī)按鈕，電機(jī)的軸松開。3)設(shè)置細(xì)分和電流（DIP）通過上表可設(shè)置：4)編寫控制程序:分析：在沒有設(shè)置細(xì)分時(shí)，步距角是1.8°，也就是200脈沖/轉(zhuǎn)。設(shè)置成4細(xì)分后，則是800脈沖/轉(zhuǎn)?？刂瞥绦蚩梢杂貌竭M(jìn)指令編寫，用plsy指令產(chǎn)生脈沖，脈沖用y0輸出，y1控制方向畫出狀態(tài)功能圖編寫梯形圖：丟步的兩個(gè)原因：1：負(fù)載過高2：驅(qū)動頻率過高所以在設(shè)置脈沖值的時(shí)候，不應(yīng)給太高的值。例二：在某系統(tǒng)中，要求對某種成圈的線材按固定裁開，裁剪的長度可以通過數(shù)字開關(guān)設(shè)置（0~99mm），切刀的時(shí)間是1s。試設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)。滾軸的周長是50mm。解題過程：1）步進(jìn)電機(jī)的選擇。步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮兩方面：一是：電機(jī)的功率。要求能拖動負(fù)載，在本系統(tǒng)中，要把成圈的線材拖動，決定于電機(jī)的工作電流，工作電流越大，功率就越大。二是：要選電機(jī)的步距角。但是如果選擇帶細(xì)分功能的驅(qū)動器，步距角就沒有多大的意義，因?yàn)橥ㄟ^細(xì)分可以改變步距角。

所以主要考慮的是電機(jī)的功率。我們選擇兩相步進(jìn)電機(jī)，步距角是1.8°，設(shè)置為5細(xì)分，所以電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周1000個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖0.05mm。2）plc的選擇我們可以選擇fx1n或fx2系列的plc，但必須是晶體管式.我們選擇fx2n