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PLC控制步进电机应用实例
基于PLC的步进电机运动控制
一、步进电机工作原理
1.步进电机简介
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点
讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的
方向转动一个固定的角度(及步进角)。可以通过控制脉冲个数来控
制角位移量,从而达到准确定位的目的;也可以通过控制脉冲频率来
控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
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。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期
性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进
电机来控制变的非常的简单
2.步进电机的运转原理及结构
电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何
轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,即A与齿1相
对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A与齿‘
5相对齐,(A就是‘A,齿5就是齿1)
3.旋转
如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,
(转子不受任何力,以下均同)。如B相通电,A,C相不通电时,
齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为
1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通电,A,B相
不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4
与A偏移为1/3て对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4与A
对齐,转子又向右移过1/3て
这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移
到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……
通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……
通电,电机就反转。由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲
数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
步进电机的静态指标术语
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表
示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相
四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即
A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角:对应一个脉冲信号,电机转子
转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常
规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360
度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/
(50*8)=0.9度(俗称半步)。
4.步进电动机的特征
1)运转需要的三要素:控制器、驱动器、步进电动机
以上三部分是步进电机运转必不可少的三部分。控制器又叫脉冲
产生器,目前主要有PLC、单片机、运动板卡等等。
2)运转量与脉冲数的比例关系
二、西门子S7-200CPU224XPCN
本机集成14输入/10输出共14个数字量I/O点。2输入/1输出
3个模拟量I/O点,可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量
I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间,6个独
立的30KHz高速计数器,2个独立的20KHz高速脉冲输出,具有
PID控制器。1个RS458通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通
讯协议和自由通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较
强能力的控制器。
三、三相异步电动机DF3A驱动器
1.产品特点
可靠性高:数字技术和单片机的应用,使得驱动器线路简单可靠;
合理的结构设计,使得整机结构紧凑、防护性能好;短路、过流、超
温、欠压保护线路提供全面、可靠的保护、大大提高了步进驱动器的
可靠性。低速性能好:引入单片机进行软环分及矢量细分,实现1:1
平滑细分及5、10、20倍矢量细分,使得步进电机低速运行平稳,
避免振荡及失步。矢量细分技术的应用,使得与μm级位置控制器配
套的步进系统输出精度接近μm级。高速性能优:输入信号频率不大
于250kHz(20细分
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