数字控制技术教程.ppt

步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标计算 终点判断 起点 F0=0 x0=0,y0=0 Nxy=8 1 F0=0 -x F1=F0-2x0+1=-7 x1=x0-1=3,y1=0 Nxy=7 2 F10 +y F2=F1+2y1+1=-6 x2=3,y2=y1+1=1 Nxy=6 3 F20 +y F3=F2+2y2+1=-3 x3=3,y3=y2+1=2 Nxy=5 4 F30 +y F4=F3+2y3+1=2 x4=3,y4=y3+1=3 Nxy=4 5 F40 -x F5=F4-2x4+1=-3 x5=x4-1=2,y5=3 Nxy=3 6 F5=0 +y F6=F5+2y5+1=4 x6=2,y6=y5+1=4 Nxy=2 7 F60 -x F7=F6-2x6+1=1 x7=x6-1=1,y7=4 Nxy=1 8 F70 -x F8= 7-2x7+1=0 x8=x7-1=0,y8=4 Nxy=0 3.3 多轴步进电机控制技术 3.3.1 步进电机的工作原理 3.3.2 步进电机的工作方式 3.3.3 步进电机控制接口及输出字表 3.3.4 步进电机控制程序 3.3.5 数控系统设计举例——三轴步进电机控制 数控机床的驱动元件常常是步进电机。步进电机是电机类中比较特殊的一种，它是靠脉冲来驱动的。 靠步进电机来驱动的数控系统的工作站或刀具总移动步数决定于指令脉冲的总数，而刀具移动的速度则取决于指令脉冲的频率。 步进电机不是连续的变化，而是跳跃的，离散的。 步进电机：脉冲电机，给一个脉冲电机转一下。它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D／A）转换器。 3.3.1 步进电机的工作原理 （1）步进电机的结构：一句话，内转子和定子构成。 定子：定子上有绕组，教材上这个电机是三相电机，有3对磁极，实际上步进电机不仅有三相，还有四相、五相等等。三对磁极分别为A、B、C，通过开关轮流通电。 转子：上面带齿。为了说明问题，这里只画了4个齿。（其实一般有几十个齿） （2）工作原理：对于 三相步进电机的A、B、C这 三个开关，每个开关闭合， 就会产生一个脉冲，现在 我们一块看一下工作过程。 ①初始状态时，开关A接通，则A相磁极和转子的0、2号齿对齐，同时转子的1、3号齿和B、C相磁极形成错齿状态。这就相当于初始化。 ②当开关A断开，B接通，由于B相绕组和转子的1、3号齿之间的磁力线作用，产生一个扭矩，使得转子的1、3号齿和B相磁极对齐，则转子的0、2号齿就和A、C相绕组磁极形成错齿状态。 ③开关B断开，C接通，由于C相绕组和转子0、2号之间的磁力线的作用，使得转子0、2号齿和C相磁极对齐，这时转子的1、3号齿和A、B相绕组磁极产生错齿。 ④ 当开关C断开，A接通后，由于A相绕组磁极和转子1、3号齿之间的磁力线的作用，使转子1、3号齿和A相绕组磁极对齐，这时转子的0、2号齿和B、C相绕组磁极产生错齿。很明显，这时转子移动了一个齿距角。 如果对一相绕组通电的操作称为一拍，那对A、B、C三相绕组轮流通电需要三拍。对A、B、C三相轮组轮流通电一次称为一个周期。从上面分析看出，该三相步进电机转子转动一个齿距，需要三拍操作。由于按A→B→C→A相轮流通电，则磁场沿A、B、C方向转动了360°空间角，而这时转子沿ABC方向转动了一个齿距的位置。在图中，转子的齿数为4，故齿距角90°，转动了一个齿距也即转动了90°。同样的，如果转自由40个齿，则转完一个周期是9°。 齿踞角和步踞角： 对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为Z，它的齿距角θZ为 θZ=2π／Z=360°/Z 而步进电机运行N拍可使转子转动一个齿距位置。 步进电机的步距角θ可以表示如下 θ=θZ／N=360°/(NZ) 其中：N是步进电机工作拍数，Z是转子的齿数。  对于三相步进电机，若采用三拍方式，则它的步距角是 θ=360°/(3×4)=30° 对于转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，其步距角是 θ=360°/(3×40)=3° 3.3.2 步进电机的工作方式 1．步进电机单三拍工作方式 2．步进电机的双三拍工作方式 3．步进电机的三相六拍工作方式 1. 单三拍工作方式：单三拍就是每次只给一个线组通电，其余的绕组断开。 ①绕组的通电顺序： A→B→C→A→… ②电压波形 在这里，步进电机是由脉冲控制的。而脉冲的输出受计算机的控制。 2．步进电机的双