步進(jìn)電機(jī)控制及高速脈沖指令

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1、步進(jìn)控制系統(tǒng)的組成控制器1.PLC、單片機(jī)、位置控制模塊等。2.產(chǎn)生脈沖和方向信號(hào)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器1.對(duì)控制器送來(lái)的脈沖和方向信號(hào)進(jìn)行放大和分配。步進(jìn)電機(jī)和工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)按照分配來(lái)的信號(hào)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。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(hào)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(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。脈沖數(shù)越多電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度越大。脈沖的頻率越高電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，但不能超過(guò)最高頻率否則電機(jī)的力矩會(huì)迅速減小，電機(jī)不轉(zhuǎn)。

2、步進(jìn)電機(jī)的種類分?類?方?式具?體?類?型按力矩產(chǎn)生的原理（1）反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無(wú)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（2）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（1）伺服式：輸出力矩在百分之幾之幾至十分之幾（N·m）只能驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載，要與液壓扭矩放大器配用，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等較大的負(fù)載（2）功率式：輸出力矩在5-50N·m以上，可以直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)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）多定子式按各相繞組分布（1）徑向分布式：電機(jī)各相按

3、圓周依次排列（2）軸向分布式：電機(jī)各相按軸向依次排列步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)目前，我國(guó)使用的步進(jìn)電機(jī)多為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)中，有軸向分相和徑向分相兩種軸向分相：各相繞組按軸向依次排列。徑向分相：各相繞組按圓周依次排列。軸向分布步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(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(lì)磁后：它吸引轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的齒與該相定子磁極上的齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，換一相得電時(shí)，轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)。步進(jìn)電機(jī)繞組的通斷電狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度α稱為步距角。步進(jìn)電機(jī)工作原理三相

4、單三拍。得電相序?yàn)锳-B-C-A步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)三相單三拍。得電相序?yàn)锳-C-B-A步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)行方向與通電的相序有關(guān)，改變通電的相序，電機(jī)的運(yùn)行方向會(huì)改變。步進(jìn)電機(jī)工作原理上面所述的這種通電方式稱為三相三拍。還有一種三相六拍的通電方式，它的通電順序是：順時(shí)針為A→AB→B→BC→C→CA→A…；逆時(shí)針為A→AC→C→CB→B→BA→A…。若以三相六拍通電方式工作，當(dāng)A相通電轉(zhuǎn)為A和B同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁極將同時(shí)受到A相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和B相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)的共同吸引，轉(zhuǎn)子的磁極只好停在A和B兩相磁極之間，這時(shí)它的

5、步距角α等于30°。當(dāng)由A和B兩相同時(shí)通電轉(zhuǎn)為B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極再沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，與B相磁極對(duì)齊。其余依此類推。采用三相六拍通電方式，可使步距角α縮小一半。步進(jìn)電機(jī)工作原理綜上所述，可以得到如下結(jié)論：(1)步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)確定的角度，即步進(jìn)電機(jī)的步距角α；(2)改變步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變；(3)步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高；(4)步進(jìn)電機(jī)步距角α與定子繞組的相數(shù)m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z、通

6、電方式k有關(guān)，可用下式表示：式中m相m拍時(shí)，k=1；m相2m拍時(shí)，k=2；依此類推。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器原理從步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理可以看出，要使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行，必須按規(guī)律控制步進(jìn)電機(jī)的每一相繞組得電。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收外部的信號(hào)是方向信號(hào)（DIR）和脈沖信號(hào)（CP）。另外步進(jìn)電機(jī)在停止時(shí)，通常有一相得電，電機(jī)的轉(zhuǎn)子被鎖住，所以當(dāng)需要轉(zhuǎn)子松開時(shí)，可以使用脫機(jī)信號(hào)（FREE）.步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器環(huán)型分配器的功能：主要是把外部CP端送入的脈沖進(jìn)行分配，給功率放大器，功率放大器相應(yīng)的晶體管導(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(dòng)器和PLC之間的連接步進(jìn)

7、驅(qū)動(dòng)器工作模式有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線圈電流的控制精度（即激磁方式）。整步驅(qū)動(dòng)在整步運(yùn)行中，同一種步進(jìn)電機(jī)既可配整/半步驅(qū)動(dòng)器也可配細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，但運(yùn)行效果不同。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器按脈沖/方向指令對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線圈循環(huán)激磁（即將線圈充電設(shè)定電流），這種驅(qū)動(dòng)方式的每個(gè)脈沖將使電機(jī)移動(dòng)一個(gè)基本步距角，即1.80度(標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個(gè)步距角)。半步驅(qū)動(dòng)在單相激磁時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來(lái)相繼處在激磁狀態(tài)，則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角，停

8、在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對(duì)兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。所有Leadshine公司的整/半步驅(qū)動(dòng)器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)器撥碼開關(guān)的撥位進(jìn)行選擇。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn)