【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。當電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進電動機時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進電動機的這種控制功能，是其它電動機無法替代的。步進電動機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電動機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進電動機的性能，但電動機的結構和驅(qū)動電源就會復雜，成本就會增加，應按需要合理選用。 步進電機的選擇（1）、步進電動機的特點①、步進電動機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100％)，所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。②、步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比③、步距值不容易因為電氣、負載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)控制(或半閉環(huán)控制)就能進行良好的定位控制。④、起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。⑤、價格便宜,可靠性高。⑥、步進電動機的主要缺點是效率較低,并且需要配上適當?shù)尿?qū)動電源。⑦、步進電動機帶負載慣性的能力不強,在使用時既要注意負載轉(zhuǎn)矩的大小,又要注意負載轉(zhuǎn)動慣量的大小,當兩者選取在合適的范圍時,電機才能獲的滿意的運行性能。（2）、步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成與交直流電動機不同，僅僅接上供電電源，步進電機不會運行的。為了驅(qū)動步進電動機，必須由一個決定電動機速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用PLC作脈沖發(fā)生器進行位置控制）、一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個動力系統(tǒng)。 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的組成 （3）、步進電動機的選擇計算在選擇步進電動機時首先考慮的是步進電動機的類型選擇，其次才是具體的品種選擇，在該立體倉庫控制系統(tǒng)中要求步進電動機電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機構的定位裝置，確定步進電動機采用2相8拍混合式步進電機；在進行步進電動機的品種選擇時，要綜合考慮速比i、軸向力F、負載轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩和運行頻率，以確定步進電機的具體規(guī)格和控制裝置。由于我們使用螺栓機構的定位裝置，已知條件和要求條件為：移動部分總重 M=25kg 外力 Fa=磨擦系數(shù) =螺栓機構的效率 =O. 9螺栓軸徑 =螺栓長 =42cm螺距 P=3mm分辨率 L=移動距離 =速度 V=2m／min 計算： 設擬選用2相、176。步距角的HB型電動機速比(設使用直接驅(qū)動方式) i=m/(360L)=2／(360)=1軸向力 F=Fa+M=4+25=負載轉(zhuǎn)矩 =FP／(2 )+()/2 =5／(2 )+ ( )/(2 ) = 螺栓的慣量 =（）/32 =（42）/32 =. 移動體的慣量 =M =25 = kg. 負載慣量為 =+ =+ =.根據(jù)以上計算可以初步選定步進電動機，其慣量為= kg.，空載起動頻率=3000H。由要求的速度可求出運行的頻率：f=V／L=2000／(60)=3333HZ可知需要加減速的驅(qū)動方式。齒輪比：G=360176。/L= 360176。/ (176。)=150 換算到電機軸的負載轉(zhuǎn)矩為 T=GL(+F)/ 2 =150(+5)/() = 對首次設計的裝置來講，所選用的電動機通常留有2～3倍的余量，所以電機轉(zhuǎn)矩=3T=3= =根據(jù)以上的計算，在該立體倉庫控制系統(tǒng)中的步進電動機采用北京斯達特機電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的2相8拍混合式步進電機，它的主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。型號：42BYGHl01?？旖泳€插頭：紅色表示A相，藍色表示B相；如果發(fā)現(xiàn)步進電機轉(zhuǎn)向不對時可以將A相或B相中的兩條線對調(diào)。 電機型號相數(shù)步距角相電流驅(qū)動電壓額定轉(zhuǎn)矩重量42BYGH1012DC24VM(1)、步進電機驅(qū)動器的選擇步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是：步進脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE(此端為低電平有效，這時電機處于無力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電機可正常運行)。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同，見下圖。OPTO端為三路信號的公共端，三路輸入信號在驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，所以OPTO端須接外部系統(tǒng)的VCC，如果VCC是+5V則可直接接入；如果VCC不是+5V則須外部另加限流電阻R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供81 5mA的驅(qū)電流，在該立體倉庫中由于FP0提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V。 步進電機驅(qū)動器的輸出信號有兩種:①、初相位信號：驅(qū)動器每次上電后將使步進電機起始在一個固定的相位上，這就是初相位。初相位信號是指步進電機每次運行到初相位期間，此信號就輸出為高電平，否則為低電平。此信號和控制系統(tǒng)配合使田，可產(chǎn)生相位記憶功能。 初相位信號接口電路②、報警輸出信號：每臺驅(qū)動器都有多種保護措施(如：過壓、過流、過溫等)。當保護發(fā)生時，驅(qū)動器進入脫機狀態(tài)使電機失電，但這時控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知系統(tǒng)，就要用到‘報警輸出信號’。此信號占兩個接線端子，此兩端為一繼電器的常開點，報警時觸點立即閉合。驅(qū)動器正常時，觸點為常開狀態(tài)。一般來說，對于兩相四根線電機，可以直接和驅(qū)動器相連。 電機與驅(qū)動器接線圖 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)動器采用鑄鋁結構，此種結構主要用于小功率驅(qū)動器,這種結構為封閉的超小型結構，本身不帶風機，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導熱硅脂，在其旁邊加一個風機也是一種較好的散熱辦法。此步進電機驅(qū)動器的電氣技術數(shù)據(jù)為：表32步進電機驅(qū)動器的電氣技術數(shù)據(jù)驅(qū)動器型號相數(shù)類別細分數(shù)通過撥位開關設定 最大 相電流 開關設定工作電源SH2H057二相或四相混合式二相八拍一組直流DC(24V40V) (2) 、 步進電機驅(qū)動器接線示意圖步進電機是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電機，當系統(tǒng)講一個電脈沖信號到步進電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當電脈沖安某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖光個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電機轉(zhuǎn)子機械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進電機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無極平滑控制。步進電機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進電機的性能，但電動機的結構和驅(qū)動電源就會復雜，成本就會增加，應按需要合理選用。本系統(tǒng)用步進電機為42BYG250C型步進電氣技術數(shù)據(jù)為：表33 2BYG250C 型步進電機電氣技術數(shù)據(jù)電機型號相 數(shù)步距角靜態(tài)相電流驅(qū)動電壓額定轉(zhuǎn)矩重 量42BYG250C2176。/176。DC24 VM 傳感器（1）反射式傳感器的工作原理：采用能抗周圍外來剛干擾的變調(diào)光式；采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響；電源電壓為DC524V的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標識；帶有便于調(diào)整，動作確認的入光顯示燈；。 反射式傳感器結構圖 工作原理：當物體相對于傳感器移動時，反射回來的信號與原先的信號相比較，產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號進行放大，再經(jīng)多普勒檢測、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動信號相關的主流信號輸出電平。（2）對射式傳感器的工作原理： 對射式傳感器的輸出狀態(tài)一般為NPN輸出，輸出晶體管的動作狀態(tài)可分為入光時ON和遮光時ON兩種。， 當24V電壓加到發(fā)光二極管LED1時，它將光發(fā)射給發(fā)光二極管LED2，LED2接受到光導通，三極管導通，輸出為ON；當發(fā)光二極管LED1發(fā)射出的光被物體擋住使發(fā)光二極管LED2接收不到時，LED2不導通，三極管也不導通，輸出為OFF。 本方案的選擇在該立體倉庫中采用歐姆龍EESPY402凹槽型、反射型接插件式傳感器作貨物檢測，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式；采用變調(diào)光式，與直流光式比，不易受外來光干擾的影響；電源電壓為DC524V的大量程電壓輸出型；帶有容易調(diào)整的光軸標識；帶有便于調(diào)整，動作確認的入光顯示燈；。 反射式傳感器的時間圖和輸出回路圖它有三根連接線(紅、藍、黑)，紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、藍色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意檢測距離不要離傳感器太近，否則傳感器不能動作；連接是采用接插件方式，千萬不要對端子(讀出頭)進行焊接。此傳感器的電氣技術數(shù)據(jù)為: 型 號EESPY402形 狀立式檢測方式反射型檢測距離5mm(反射率90﹪ 1515mm)應差距離(檢測距離3mm,橫方向)光源(發(fā)光波長)GaAs～紅外發(fā)光二級管(940nm)顯示燈入光時燈亮(紅)電源電壓DC5～24V177。10﹪ 脈動(pp)5﹪以下 消耗電流平均值15mA以上50mA以下控制輸出NPN電壓輸出