步进电机控制,高速脉冲指令.ppt

步进控制系统的组成 步进电机结构和工作原理 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 脉冲数越多电机转动的角度越大。 脉冲的频率越高电机的转速越快，但不能超过最高频率否则电机的力矩会迅速减小，电机不转。 步进电机的种类 步进电机的结构 目前，我国使用的步进电机多为反应式步进电机。 在反应式步进电机中，有轴向分相和径向分相两种 轴向分相：各相绕组按轴向依次排列。 径向分相：各相绕组按圆周依次排列。 步进电机工作原理 步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。 当某相定子励磁后：它吸引转子，转子的齿与该相定子磁极上的齿对齐，转子转动一个角度，换一相得电时，转子又转过一个角度，如此每相不停地轮流通电，转子不停地转动。 步进电机绕组的通断电状态每改变一次，其转子转过的角度α称为步距角。 步进电机工作原理 电机的运行方向与通电的相序有关，改变通电的相序，电机的运行方向会改变。 步进电机工作原理 上面所述的这种通电方式称为三相三拍。还有一种三相六拍的通电方式，它的通电顺序是：顺时针为A → AB → B → BC → C → CA → A … ；逆时针为A → AC → C→ CB → B → BA →A…。 若以三相六拍通电方式工作，当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极只好停在A和B两相磁极之间，这时它的步距角α等于30°。当由A和B两相同时通电转为B相通电时，转子磁极再沿顺时针旋转30°，与B相磁极对齐。其余依此类推。采用三相六拍通电方式，可使步距角α缩小一半。 步进电机工作原理 综上所述，可以得到如下结论： (1) 步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的角度，即步进电机的步距角α； (2) 改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变； (3) 步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高； (4) 步进电机步距角α与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示： ?? 式中m相m拍时，k=1；m相2m拍时，k=2；依此类推。 步进驱动器原理 从步进电机的转动原理可以看出，要使步进电机正常运行，必须按规律控制步进电机的每一相绕组得电。步进驱动器接收外部的信号是方向信号（DIR）和脉冲信号（CP）。另外步进电机在停止时，通常有一相得电，电机的转子被锁住，所以当需要转子松开时，可以使用脱机信号（FREE）. 步进驱动器 环型分配器的功能：主要是把外部CP端送入的脉冲进行分配，给功率放大器，功率放大器相应的晶体管导通，步进电机的线圈得电。 步进电机、步进驱动器和PLC之间的连接 步进驱动器工作模式 　有三种基本的步进电机驱动模式：整步、半步、细分。其主要区别在于电机线圈电流的控制精度（即激磁方式）。 整步驱动在整步运行中，同一种步进电机既可配整/半步驱动器也可配细分驱动器，但运行效果不同。步进驱动器按脉冲/方向指令对两相步进电机的两个线圈循环激磁（即将线圈充电设定电流），这种驱动方式的每个脉冲将使电机移动一个基本步距角，即1.80 度(标准两相电机的一圈共有200个步距角)。　 半步驱动 在单相激磁时，电机转轴停至整步位置上，驱动器收到下一脉冲后，如给另一相激磁且保持原来相继处在激磁状态，则电机转轴将移动半个步距角，停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。所有Leadshine公司的整/半步驱动器都可以执行整步和半步驱动，由驱动器拨码开关的拨位进行选择。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点，所以实际使用整/半步驱动器时一般选用半步模式。　 细分驱动 细分驱动模式具有低速振动极小和定位精度高两大优点。对于有时需要低速运行（即电机转轴有时工作在60rpm以下）或定位精度要求小于0.90度的步进应用中，细分驱动器获得广泛应用。其基本原理是对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制，从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。如上图所示。例如十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈200*16=3200步的运行精度（即0.1125°）。Leadshine公司可提供规格齐全、性能优越、品质可靠、价格优惠的十余款细分驱动器。 步进驱动器有关细分的设置 什么叫细分？ 为了提高步进电机控制的精度，现在的步进驱动器都有细分功能，