基于plc的單軸數(shù)控運動系統(tǒng)設(shè)計-郭慧(編輯修改稿)
2025-07-24 22:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 其他處理)。先上，后下。先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖。 梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系:如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出(OUT)指令，對應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令(如LD, AND, OR)對應(yīng)于接點，互鎖指令(IL, ILC)可看成總開關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進一步轉(zhuǎn)換，即可變成語句表程序。有了這個對應(yīng)關(guān)系，用PLC程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是PLC技術(shù)對傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進電機分類(1)永磁式步進電機永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小。(2)反應(yīng)式步進電機. 反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，但聲和振動都很大。(3)混合式步進電機混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相。 。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。 步進電機特點1．一般步進電機的精度為步進角的35%，且不累積。2．步進電機外表允許的最高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點。步進電機溫度過高時會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏8090度完全正常3．步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4．步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電機結(jié)構(gòu)步進電機內(nèi)部機械構(gòu)造如圖21:圖21 步進電機內(nèi)部機械圖三相反應(yīng)式步進電機的結(jié)構(gòu)如圖22所示:定子、轉(zhuǎn)子是用硅鋼片或其他軟磁材料制成的。定子的每對極上都繞有一對繞組，構(gòu)成一相繞組，共三相稱為A、B、C三相圖22 三相反應(yīng)式步進電機的結(jié)構(gòu)在定子磁極和轉(zhuǎn)子上都開有齒分度相同的小齒，采用適當(dāng)?shù)凝X數(shù)配合，當(dāng)A相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒一一對應(yīng)時，B相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒相互錯開1/3齒距，C相則錯開2/3齒距。 步進電動機用電脈沖對多相定子繞組進行輪流控制，利用電磁鐵原理，每來一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移。如圖23所示為一臺三項步進電機的工作原理，步進電機的定子上有6個極，組成A/A’、B/B’、C/C’三相，轉(zhuǎn)子有4四個均勻分布的齒，兩個齒之間的距離稱為齒距角，用θt表示，θt=360176。/Z,其中Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。在此列中齒距角等于90176。當(dāng)A相繞組通電時，因磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合（圖中虛線表示磁力線回路及方向），將迫使轉(zhuǎn)子齒3和定子極A/A’對齊，轉(zhuǎn)子將在空間轉(zhuǎn)過一個角度，如圖23（a）所示。A相斷電，B相繞組通電，使轉(zhuǎn)子齒4和定子極B/B’對齊，轉(zhuǎn)子將在空間轉(zhuǎn)過一個角度，如圖23（b）所示。如果繼續(xù)使B相斷電，C相繞組斷電，則齒3和定子C/C’對齊，轉(zhuǎn)子又在空間轉(zhuǎn)過一個角度，如圖23“（c）所示，當(dāng)電動機通電順序經(jīng)歷了A相→B相→C相→A相一個循環(huán)以后，磁場也旋轉(zhuǎn)過一周，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距角，如此循環(huán)往復(fù)，步進電機便按一定方向連續(xù)轉(zhuǎn)動。圖23 三相步進電機工作原理2．6步進電機的PLC直接控制技術(shù)1運動速度的控制步進電機的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率。從圖24可以看出,當(dāng)改變輸入脈沖的周期時,ABC三相繞組高低電平的寬度將發(fā)生變化,這就導(dǎo)致通電和斷電變化的速率發(fā)生變化,使電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,所以調(diào)節(jié)輸入脈沖的周期就可以控制步進電機的運動速度。圖24 脈沖分配波形圖2正、反轉(zhuǎn)控制步進電機的正、反轉(zhuǎn)控制可通過改變步進電繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向三項單三拍拍步進通電順為A—B—C—A...時電機正轉(zhuǎn)。當(dāng)按A—C—B—A...,或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序變步進電機繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)23步數(shù)控制步進電機每輸入一個電脈沖就前進一步,其的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比。因此可以根據(jù)電機的輸出位移量確定PLC輸出的脈沖個數(shù),即現(xiàn)對步進電機的步數(shù)控制。n=△L/δ （21）式中△L為步進電機的輸出位移量(mm),δ為機構(gòu)的脈沖當(dāng)量(mm/脈沖).隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，步進電機驅(qū)動器的性能也不斷更新和升級。由于采用超大規(guī)模集成電路，具有高度的抗干擾性及快速的響應(yīng)性，不會像單片機控制那樣易產(chǎn)生死機及丟步現(xiàn)象，某公司生產(chǎn)的SH2H090M型驅(qū)動器控制面板。該驅(qū)動器主要驅(qū)動二相和四相電機，把計算機控制系統(tǒng)提供的弱電信號放大為步進電機能夠接受的強電流信號，控制統(tǒng)提供給驅(qū)動器的信號主要有以下3路：(1)步進脈沖信號CP：這是最重要的一路信號，因為步進電機驅(qū)動器的原理就是要把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：驅(qū)動器每接受一個脈沖信號CP，就驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角，CP的頻率和步進電機的轉(zhuǎn)速成正比，CP的脈沖個數(shù)決定了步進電機旋轉(zhuǎn)的角度。這樣，控制系統(tǒng)通過脈沖信號CP就可以達(dá)到電機調(diào)速和定位的目的。CP脈沖的寬度一般要求不小于2μs。(2)方向電平信號DIR：此信號決定電機的旋轉(zhuǎn)方向。比如說，此信號為高電平時電機為順時針旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時電機則為反方向逆時
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