《运动控制技术及应用》课件 项目2—任务1 基于 PLC 的工作台控制系统设计.pptxVIP

2025/3/201【任务目标】本任务主要是利用PLC控制步进电动机系统运行实现步进电机的简单控制。任务具体要求为：有一工作台由步进电机拖动丝杆构成，工作示意图如图所示。丝杆导程为5mm，工作台最大行程为25cm。设备上电后先回原点，然后再根据需要设定行程和运动速度进行运行，整个系统可以通过触摸屏操作。

2025/3/202【任务目标】通过这个任务的完成达到以下目标。1.知识目标（1）熟悉步进电动机和步进驱动器的结构和工作原理。（2）掌握步进电动机的铭牌信息、型号标识及主要参数。（3）掌握步进电动机及步进驱动器的选型。（4）掌握步进电机的简单应用。2.技能目标（1）能准确识别步进电动机的铭牌、型号及主要参数。（2）能根据实际需要选择合适的步进系统。（3）能完成步进电动机和步进驱动器以及控制器（PLC）的电气连接（4）会编写控制步进系统的PLC程序

2025/3/203【任务分析】本任务主要是认识步进电动机整体结构及工作原理，通过铭牌了解步进电动机参数，然后选择合适的步进电动机和步进驱动器，利用PLC来完成控制步进系统运行。通过教师的讲授学习有关步进电动机的工作原理及结构和选型知识，引导学生学会查阅有关资料来完成本任务。

2025/3/204【知识准备】一.步进电动机 1.步进电机简介步进电机是一种将脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件。步进电动机的分类形式很多型号也很多如：两相步进电动机、三相步进电动机、四相步进电动机、五相步进电动机、永磁式步进电动机、反应式步进电动机和混合式步进电动机等等。步科3S57Q-04079雷赛373S15

2025/3/2052.步进电动机的结构和工作原理（1）步进电动机的结构反应式步进电动机由定子(绕组、定子铁芯)、转子(转子铁芯、永磁体、转轴、滚珠轴承)、前后端盖等组成。

2025/3/206（2）步进电动机的原理三相反应式步进电动机为例三相单三拍、三相双三拍、三相单双六拍。

2025/3/2073.步进电动机的参数(1)步距角它表示控制系统每发送一个步进脉冲信号，电动机所转动的角度。式中，m相m拍时，k=l；m相2m拍时，k=2；m为相数，z为转子齿数。例：某控制进给系统采用步科的3S57Q-04079步进电动机拖动，步距角α=1.2度。设脉冲当量δp=0.005mm,要求走刀距离为L=20cm。求需要多少个脉冲?步进电机转多少圈?解：需要的脉冲数为：L/δp=(20×10)/0.005=40000个脉冲，即要走(40000×1.2)/360≈133.3圈才能走完这段距离。

2025/3/2083.步进电动机的参数(2)相数步进电动机的相数是指电动机内部的线圈组数，或者说产生不同对极N、S磁场的励磁线圈对数。(3)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，或指电动机机转过一个齿距角所需脉冲数。以四相电动机为例，有四相四拍运行方式，即AB—BC—CD—DA—AB。(4)保持转矩保持转矩是指步进电动机通电但没有转动时，定子锁住转子的转矩。比如，常说2N?m的步进电动机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N?m。

2025/3/2093.步进电动机的参数(5)箝制转矩箝制转矩是指步进电动机没有通电的情况下，定子锁住转子的转矩。由于反应式步进电动机的转子不是永磁材料，所以它没有箝制转矩。(6)失步电动机运转时运转的步数不等于理论上的步数，称为失步。速度过高、速度过低或者负载过大都会产生失步，失步会产生刺耳的啸叫声。

2025/3/20104.步进电动机的特点①一般步步进电动机的精度为步进角的3%—5%，且不累积。②步进电动机外表允许的最高温度取决于不同电动机磁性材料的退磁点。一般来讲，磁性材料的退磁点都在130℃以上，有的甚至高达200℃以上，所以步进电动机外表温度在80—90℃完全正常。③步进电动机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。④低频振动特性。步进电动机以这以连续的步距状态边移动边重复运转。其步距状态的移动会产1步距响应。电动机驱动电压越高电动机电流越大，负载越轻，电动机体积越小反之亦然。⑤步进电动机的力矩会随转速的升高而下降。⑥改变步进电动机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。

2025/3/2011二.步进驱动器步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上，而必须使用专用的步进电动机驱动器，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。步进电动机控制系统

2025/3/20121.脉冲分配器脉冲分配器完成步进电动机绕组中电流的通断顺序控制，即控制插补输出脉冲，按步进电动机所要求的通断电顺序规律地分配给步进电动机驱动电路的各相输入端。例如：三相单三拍驱动方式，供给脉冲的顺序为A-B-C-A或A-C-B-A。脉冲分配