【文章內(nèi)容簡介】 電平。此信號和控制系統(tǒng)配合使此，可它生相位記 憶功能。 ② 、報報輸出信號：每每驅(qū)動器都有多種保護每每 (如：過壓、過流、過溫 等 )。當保護發(fā)生時，驅(qū)動器進入驅(qū)機狀態(tài)使電機驅(qū)電，但這時控制系 統(tǒng)可能但 未知未。如要通知系統(tǒng)，就要用到 ‘ 報報輸出信號 ’ 。此信號此兩個接線端子，此兩端為一繼電器的常開點，報報時觸點立即閉合。驅(qū)動器正常時，觸點為常 開狀態(tài)。觸點規(guī)格： DC24V／ 1A 或 AC11OV／ O． 3A。一一來說，對于兩相四根線電機可以直接和驅(qū)動器相連。所以我采用 SH 系列步進電動機驅(qū)動器，型號為 SH2H057。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。 SH2H057 步進電動機驅(qū)動器采用步步結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于此功率驅(qū)動器 ,這種結(jié)構(gòu)為這閉的超此型結(jié)構(gòu)，本身不帶風機，其外殼即為其熱體，所以使用 時要將其所定在較厚、較大的的的的上或較厚的機較內(nèi)，接觸面之間要接上導熱接接，在其在邊加一個風機也是一種較好的其熱好法。此步進電機驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：步進電機驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)細分數(shù)驅(qū)動器型號相數(shù)類別通過撥位開關(guān)設定 SH2H057 二相或四相混合式 二相八拍最大相電流開關(guān)設定一組直流,DC(24V40V)工作電源 。 及選擇 在系統(tǒng)中要將貨物放到指定地點，這就需要步進電機在螺紋桿的運動來實現(xiàn)，選擇一種正確的步進電機有利于程序的執(zhí)行。下面簡要的介紹一下步進電機的基本組成 以及工作原理。 進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動電機有步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機和直線電機。步進電機應用于開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)；直流伺服電機、交流伺服電機和直線電機主要應用于半閉環(huán)或閉環(huán)進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 步進電機受驅(qū)動器的控制，將進給指令脈沖信號變換為具有一定方向、大小和速度的機械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。 驅(qū)動器每給步進電機輸入一個電脈沖信號，步進電機轉(zhuǎn)動一個角度，稱為步距角，其轉(zhuǎn)動角 s度與電脈沖信號個數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動速度與電脈沖信號的頻率成正比。步進電機的各相繞組在通電狀態(tài)時，電機具有自鎖能 力，同時，每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，從理論上來說步進電機的步距誤差不會累積。但步進電機在大負載和速度較高的情況下容易失步，而且，能耗也大。步進電機主要用于速度和精度要求不太高的經(jīng)濟型數(shù)控機床。 、結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 步進電機的種類 步進電機的分類方式很多，常見的分類方式有按相數(shù)、按產(chǎn)生力矩的原理、按輸出力矩的大小和結(jié)構(gòu)進行分類。 1）按相數(shù)分類 步進電機按相數(shù)（即磁極對數(shù)）可分為三相、四相、五相、六相等。相數(shù)越多，步距角越小，輸出轉(zhuǎn)矩越大，但結(jié)構(gòu)也越復雜。通電方式采用 m相 m拍、雙 m拍和 m 相 2m拍等。 2）按力矩產(chǎn)生的原理分類 步進電機根據(jù)磁場建立方式可分為反應式、永磁反應式和混合式三類。 反應式步進電機的定子有勵磁繞組，而轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成無繞組，由被勵磁的定子繞組產(chǎn)生反應力矩實現(xiàn)步進運動。 永磁反應式步進電機的定子和轉(zhuǎn)子均有勵磁繞組（或轉(zhuǎn)子用永磁材料制成），由電磁力矩實現(xiàn)步進運動，具有輸出轉(zhuǎn)矩大、步距角小和額定電流小等優(yōu)點，缺點是轉(zhuǎn)子容易失磁，導致電磁轉(zhuǎn)矩下降。 混合式步進電機是反應式與永磁式步進電機的混合，結(jié)合了兩者的優(yōu)點有逐步取代反應式步進電機的趨勢。 3） 按輸出力矩的大小分類 根據(jù) 步進電機輸出力矩的大小可分為快速步進電機和功率步進電機兩類?？焖俨竭M電機，輸出力矩一般為 ～ 4Nm，用于帶動小型精密機床的工作臺（如線切割機床）。功率步進電機輸出力矩在 5 Nm～ 50 Nm 以上，可以直接驅(qū)動工作臺。 4）按結(jié)構(gòu)分類 步進電機按結(jié)構(gòu)可分為軸向分相式（即多段式）和徑向分相式（即單段式）。軸向式步進電機是沿著軸向長度分成磁性能獨立的幾段，每一段都用一組繞組勵磁，形成一相。徑向分相式步進電機沿著圓周的徑向分成磁性獨立的幾相，每一相都用一組繞組勵磁。 2. 徑向分相式步進電機的組成及工作原理 如圖 32所示，步進電機由定子 1和轉(zhuǎn)子 3兩部分組成。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，定子繞組繞置在定子鐵心 6 個均勻分布的齒上，在直徑方向上相對的兩個齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組，共有三相定子繞組，稱為三相步進電機。轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成無繞組。 圖 32 三相徑向分相反應式步進電機原理圖 1定子 2定子繞組 3轉(zhuǎn)子 工作原理如圖 33所示，當 A相繞組通以直流電流時，根據(jù)電磁學原理，便會在 AA′方向上產(chǎn)生一磁場， A 相繞組的磁力線為保持磁阻最小，給轉(zhuǎn)子施加電磁力矩，使轉(zhuǎn)子的 3 齒與定子 AA′磁極對齊，如圖 3— 3（ a）所示。若 A相斷電， B相通電，產(chǎn)生新的磁場，其電磁力矩又吸引轉(zhuǎn)子的 4齒與 BB′磁極對齊，此時，轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過 30176。，如圖 3— 3（ b）所示。若 A、 B相斷電， C相通電，電磁力矩又吸引轉(zhuǎn)子的 3 齒與 CC′磁極對齊，轉(zhuǎn)子再沿順時針轉(zhuǎn)過 30176。，如圖 3— 3（ c）所示。依此類推，若三相定 子繞組順序通電，轉(zhuǎn)子則不停的轉(zhuǎn)動。 圖 3— 3 步進電機工作原理圖 a） A 相通電 b） B相通電 c） C 相通電 定子繞組的通斷電狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度，稱為步距角α。如圖 429 所示，步距角α為 30176。如果定子繞組按 A→ B→ C→ A?的順序通電，步進電機的轉(zhuǎn)子便連續(xù)地以每步 30176。逆時針轉(zhuǎn)動。若通電順序改為 A→ C→ B→ A?，則步進電機的轉(zhuǎn)子便連續(xù)地以每步 30176。順時針轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為三相單三拍通電方式。如果定子繞組按 AB → BC → CA→ AB→?或 AC → CB → BA→ AC→?方式通電，則稱為雙三拍通電方式，步距角仍為 30176。雙三拍工作方式由于工作過程中始終保持有一相定子繞組通電，可有效克服單三拍繞組通電切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩而導致失步的現(xiàn)象，所以平衡性更好，故在實際工作過程中多采用雙三拍工作方式。 如果定子繞組 按 A → AB → B → BC → C → CA → A ?或按 A → AC → C→ CB → B → BA → A?順序通電，稱為三相六拍方式，如圖 34 所示以三相六拍通電方式工作，當 A 相通電轉(zhuǎn)為 A 和 B 同時通電時，轉(zhuǎn)子的磁極將同時受到 A相繞組產(chǎn)生的磁場和 B相繞組產(chǎn)生的磁場的共同吸引，轉(zhuǎn)子的磁極則停在 A 和 B 兩相磁極之間，此時步距角為 15176。，減小一半。 圖 34 步進電機三相六拍通電方式工作原理圖 由此可見，改變定子繞組的通電順序，可改變電機的旋轉(zhuǎn)方向。改變定子繞組通電的頻率，可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。步進電機的步距角與定子繞組的相數(shù)、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)以及通電方式有關(guān)。 3. 步進電機的主要特性 1）步距角 步距角α是決定步進式伺服系統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)。步距角越小，脈沖當量越小，數(shù)控機床的控制精度越高。步距角α： 360176。 式中 m—— 定子繞組的相數(shù)； z—— 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)； k—— 步進電機的通電方式，為 m相 m拍時， k=1；為 m 相 2m 拍時， k=2；依此類推。 實際步進電機的定子磁極與轉(zhuǎn)子圓周上都有齒，如圖 35所示。定子磁極的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，只是定子磁極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯開齒距的 1/m（ m 為步進電機相數(shù)）。這樣，每次定子繞組通電狀態(tài)改變時，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過齒間夾角的 1/m（三相三拍）或1/2m（三相六拍 ）角度。若在三相定子的每個磁極上有 5個小齒，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。，小齒在空間位置上依次錯開 1/3 齒距。轉(zhuǎn)子上均勻分布 40個小齒，齒槽等寬，齒間夾角也為 9176。當 A 相磁極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對齊時， B 相磁極上的齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒 1/3 齒距（即 3176。）， C 相磁極齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒 2/3 齒距角。 當按三相三拍通電方式工作時，步距角為： 當按三相六拍通電方式工作時，步距角為： 圖 35 步進電機各相定子與轉(zhuǎn)子的齒距對應關(guān)系 2）步距誤差 步進電機每走一步，轉(zhuǎn)子實際的角位移與設計的步距角之間都存在步距誤差。連續(xù)走若干步時，上述誤差形成累積值。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈后，回至上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進電機的步距誤差不會長期累積。影響步進電機步距誤差和累積誤差的主要因素有：齒與磁極的分度精度、鐵心疊壓及裝配精度、各相矩角特性之間差別的大小、氣隙的不均勻程度等。 對于本系統(tǒng)步進電機的選擇，在通過實用性，及價格方面的綜合考慮決定選用17HS111 型步進電機，這種型號的步進電機引出四根線分別是紅色， 綠色，黃色和藍色；其中紅色引線應該與步進驅(qū)動器的 A 接線端子相連，綠色引線應該與步進電機驅(qū)動器的A 負相連，黃色引線應與步進電機驅(qū)動器的 B 相連，藍色引線應與步進電機驅(qū)動器的 B負相連。 接近開關(guān) 的工作原理 及選擇 為了在系統(tǒng)運行時能知道當前的倉庫是否有貨需要在每一個倉位里裝有一個傳感器，以此來判斷倉庫是否有貨，繼而控制程序的執(zhí)行。在此我選擇了電感式傳感器，同時也介紹一下其他種類的傳感器。 電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的 振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。 概述 接近傳感器可以在不與目標物實際接觸的情況下檢測靠近傳感器的金屬目標物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。 特性： 非接觸檢測，避免了對傳感器自身和目標物的損壞。 無觸點輸出，操作壽命長。 即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能 穩(wěn)定檢測。 反應速度快。 小型感測頭，安裝靈活。 類型 （ 1）按配置來分 （ 2）、按檢測方法分 通用型：主要檢測黑色金屬（鐵）。 所有金屬型：在相同的檢測距離內(nèi)檢測任何金屬。 有色金屬型：主要檢測鋁一類的有色金屬。 高頻振蕩型接近傳感器的工作原理 電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測面產(chǎn)生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器檢測面時，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號通過整形放大轉(zhuǎn)換成二進制的 開關(guān)信號，經(jīng)功率放大后輸出。下面為詳細介紹： （ 1）通用型接近傳感器的工作原理 振蕩電路中的線圈 L產(chǎn)生一個高頻磁場。當目標物接近磁場時，由于電磁感應在目標物中產(chǎn)生一個感應電流（渦電流）。隨著目標物接近傳感器，感應電流增強，引起振蕩電路中的負載加大。然后，振蕩減弱直至停止。傳感器利用振幅檢測電路檢測到振蕩狀態(tài)的變化，并輸出檢測信號。 振幅變化的程度隨目標物金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也隨目標物金屬的種類不同而不同。 （ 2）所有金屬型傳感器的工作原理 所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它 也有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目標物內(nèi)流動引起的能量損失影響到振蕩頻率。目標物接近傳感器時，不論目標物金屬種類如何，振蕩頻率都會提高。傳感器檢測到這個變化并輸出檢測信號。 （ 3）有色金屬型傳感器工作原理 有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個振蕩電路，電路中因感應電流在目標物內(nèi)流動引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當鋁或銅之類的有色金屬目標物接近傳感器時，振蕩頻率增