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1、,交流调速系统及应用 无锡职业技术学院 黄 麟,模块四 实现步进电动机控制系统 项目五 实现井式工件库步进电机控制,项目五 实现井式工件库步进电机控制,模块四:实现步进电机控制系统,步进电机和步进电机驱动器,特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。,一、步进电机,用电脉冲进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的执行器。,模块四:实现步进电机控制系统,步进电机工作方式,步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。,机理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来
2、一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。,模块四:实现步进电机控制系统,（a）A相通电 （b）B相通电 （c）C相通电 反应式步进电动机单三拍的工作原理图,三相单三拍,三相绕组中的通电顺序为：,模块四:实现步进电机控制系统,（a）A、B相通电 （b）B、C相通电 （c）C、A相通电 反应步进电动机双三拍运行的工作原理图,三相双三拍,三相绕组中的通电顺序为：,模块四:实现步进电机控制系统,（a）A相通电 （b）AB相通电 （c）B相通电 反应式步进电动机单双六拍的工作原理图,三相单双三拍,三相绕组中的通电顺序为：,模块四:实现步进电机控制系统,步距角一定时，通电状态的切换频率越高，
3、即脉冲频率越高时，步进电动机的转速越高。脉冲频率一定时，步距角越大、即转子旋转一周所需的脉冲数越少时，步进电动机的转速越高。步进电动机的转速为,模块四:实现步进电机控制系统,模块四:实现步进电机控制系统,小步距角的步进电动机,为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是 6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。,实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，步距角越小，机加工的精度越高。,模块四:实现步进电机控制系统,不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制这是步进电机旋转的物理条件。
4、 只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。,模块四:实现步进电机控制系统,二、步进电机的选择,确定步进电机工作时拖动负载所需要的扭矩。 确定步进电机的最高转速。,模块四:实现步进电机控制系统,三、步进电机的驱动器,步进电机不能直接接到交直流电源上工作，而必须使用专用设备步进电机驱动器,模块四:实现步进电机控制系统,脉冲分配器 脉冲分配器根据指令把脉冲按一定的逻辑关系加到各相绕组的功率放大器上，使电机按一定方式运行，实现正、反转和定位 传统电路：门电路+触发器组成 集成电路：如CH205(CMOS)三相六拍脉冲分配器,脉冲发生器
5、 脉冲发生器是一个脉冲频率在几赫到几十千赫内可连续变化的脉冲信号发生器。最常见的有多谐振荡器和单结晶体管构成的张弛振荡器两种。,趋势：单片机控制步进电机 由单片机实现脉冲发生器+脉冲分配器的功能,模块四:实现步进电机控制系统,细分驱动,在步进电机步距角不能满足使用条件时，可采用细分驱动器来驱动步进电机,例：m=3、Zr=40、六拍，S=1.5o,如4细分，S=0.375o,绕组中电流的波形不再是一个近似方波，而是一个分成 N个阶级的近似阶梯波，则电流每升或降一个阶级时，转子转动一小步。当转子按照这样的规律转过N小步时，实际上相当于它转过一个步距角。 这种将一个步距角细分成若干小步的驱动方法，就
6、称为细分驱动。,模块四:实现步进电机控制系统,三相六拍4细分,模块四:实现步进电机控制系统,DN556步进电机驱动器细分设定,DN556步进电机驱动器控制信号接口描述,模块四:实现步进电机控制系统,WZM-2H042M步进电机驱动器的功能介绍,模块四:实现步进电机控制系统,CP/DIR驱动方式,CW/CCW驱动方式（CW和CCW不可同时给脉冲）,模块四:实现步进电机控制系统,步进电机与PLC互联,模块四:实现步进电机控制系统,DN556配57HS22步进电机接线图,项目五 实现井式工件库步进电机控制,模块四:实现步进电机控制系统,井式工件库步进电机控制的实训,模块四:实现步进电机控制系统,井式
7、工件库是一个立体仓库存储的模拟。 它将系统前站送来的工件或工件组合，放到不同的位置,设计自动化控制装置（含设计流程、有关电路图） 完成自动化控制装置的制作 根据电路图，编制PLC程序 根据要求完成整套设备的调试,模块四:实现步进电机控制系统,模块四:实现步进电机控制系统,模块四:实现步进电机控制系统,模块四:实现步进电机控制系统,我们在计算步进电机的脉冲数时要根据步进电机的步距角和丝杆的螺距以及步进电机要走的距离这三个参数来计算的。步距角一般不看步进电机上面的，直接看步进驱动电源上的细分布，以步进电源上的步距角为准。我们现在的这套系统中选择的步距角为0.9。而仓库的网格是边长为4cm的正方形，在加上网格边的厚度（约0.2cm）。即步进电机需走4.2cm,丝杆的螺距为4mm。可以根据下面的公式算出步进电机走一个网格需要的脉冲数： 脉冲数=（360/步距角）*（步进走的距离/丝杆螺距) 即(360/0.9)*(42/4)=4200 所以步进电机走一个网格需要给它4200个脉冲数。,脉冲数的计算,模块四:实现步进电机控制系统,步进电机与PLC互联,模块四:实现步进电机控制系统,模块四 结束 谢谢大家,