【正文】 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制38（如 30%）力矩余量和轉(zhuǎn)速余量。，如果由于價格因素，可以選取反應式步進電機 ，且使驅(qū)動器工作在細分狀態(tài)。 ，也就是說并非電機的扭矩越大越好，要和速度指標一起考慮。 ，應固定在較大、較厚的金屬板上或外加風機散熱，如果沒有散熱條件，而驅(qū)動器又工作在轉(zhuǎn)速較低的場合（這時驅(qū)動器發(fā)熱較大）。 步進電機驅(qū)動器選取綜上所述本系統(tǒng)采用的是兩相混合式步進電機細分驅(qū)動器 SH20803N技術特點：全新的雙極恒相流加細分控制模式 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制39 創(chuàng)新的動態(tài)尋優(yōu)電路使性能最優(yōu)化 最大 64細分的多種細分模式可選 提供在線細分切換功能 24V～70V 直流供電 最大輸出驅(qū)動電流 3A/相 輸入信號 TTL兼容且光電隔離 輸出電流可方便設定 過流、過壓、錯相保護 脫機保持功能 精巧的外形尺寸便于安裝概述 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制40本驅(qū)動器在繼承以往驅(qū)動器細分技術的基礎上，引入了全新的動態(tài)智能電流控制技術，從而大大改善了電機電流的控制精度，進一步降低了力矩的脈動，提高了細分的精度，并且可以將電機的損耗降低 30%，達到減小電機溫升的效果。更寬的電壓電流范圍可以滿足更多的應用場合，通過動態(tài)智能控制模式可以根據(jù)實際的運行工況尋得最優(yōu)的控制方式，方便的電流設定功能方便適配多種型號電機。電氣特性（環(huán)境溫度 Tj=25℃時）使用環(huán)境及參數(shù) 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制41電源電壓本驅(qū)動器采用直流電源供電，由機殼正面的紅色指示燈指示。電源電壓在DC24V～DC70V 之間都可以正常工作，用戶可以直接采用變壓器整流加電容濾波電路提供。但注意應使整流后電壓紋波峰值不超過 70V?？紤]到電網(wǎng)電壓的波動，變壓器副邊空載輸出電壓建議小于 50VAC。采用較低的電源電壓會使電機高速運行力矩下降，但有助于驅(qū)動器降低溫升和增加低速時的運行平穩(wěn)性（請參考適配電機矩頻特性曲線）。所加電源的輸出能力應不少于電機的額定相電流，電源電壓越低則對電源電流輸出能力的要求越大。接線時務必注意電源正負，切勿反接！電源質(zhì)量的好壞直接影響到驅(qū)動器的性能和功能，電源的紋波大小影響細分的精度，電源共模干擾的抑制能力影響系統(tǒng)的抗干擾性，因此對于要求較高的應用場合，一定要注意提高電源的質(zhì)量。輸出電流選擇本驅(qū)動器采用雙極恒流方式，最大輸出電流值為 3A/相（峰值），根據(jù)驅(qū)動器側(cè)板開關（4，5，6）的不同組合可以方便的選擇 8種電流值，從 （詳見電流選擇表），細分選擇本驅(qū)動器有 A、B 兩種類型，每種類型各提供 8種細分運行模式。對于 A型，可提供整步、半步（優(yōu)化半步）、4 細分、8 細分、16 細分、32 細分、64 細分模式；對于 B型，可提供整步、半步、4 細分、5 細分、8 細分、10 細分、20及 40細分模式。驅(qū)動器出廠時，面板上會有類型標注。8 種細分模式用戶既可通過側(cè)板開關（1,2,3）方便設定（詳見細分模式選擇表）也可以使用端子上提 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制42供的 MS1，MS2，MS3 三個接口由系統(tǒng)選擇（詳見在線細分切換）。細分步數(shù)均相對整步而言，如驅(qū)動整步為 ，設定整步運行時，一個脈沖使電機轉(zhuǎn)動 ，半步時，一個脈沖使電機轉(zhuǎn)動 ，4 細分時一個脈沖則使電機轉(zhuǎn)動 ……在線細分切換可以通過驅(qū)動器面板上的撥碼開關選擇細分模式，共有 8種模式備選，同樣也可以通過在輸入信號選擇端子上加對應的電信號完成同樣的功能，信號端子和細分選擇開關一一對應（例如：MS1 對應細分選擇開關 1），細分選擇開關閉合（ON撥碼開關置于“0”側(cè)）等效于對應的輸入信號端子輸入低電位（內(nèi)部光耦導通），當開關設定和端子的信號不一致時，以端子低電平和開關閉合為優(yōu)先。因此要完全使用輸入信號端子控制細分，請將細分選擇開關的 1，2，3位設置為全 OFF狀態(tài)。 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制43為了降低細分驅(qū)動器對控制系統(tǒng)輸出高頻率范圍的要求，同時降低控制的復雜性，在保證精度的前提下，本驅(qū)動器提供了各個運行模式之間的在線自由切換，用戶可以通過控制信號自由決定所使用的細分數(shù)，并在運行中隨時切換。值得注意的是：若在不停止脈沖輸入的情況下進行細分模式的動態(tài)切換，由于細分的差異，同樣的輸入脈沖頻率會對應不同的電機轉(zhuǎn)速，因此當由高細分切換到低細分或整步時，若不相應調(diào)整脈沖頻率，就會使電機轉(zhuǎn)速突然以倍數(shù)上升，這種狀況可能導致電機丟步或堵轉(zhuǎn)，所以動態(tài)切換細分時要注意相應的調(diào)整脈沖頻率，以保持切換前后，電機轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)過渡。對于靜態(tài)（電機靜止或轉(zhuǎn)速極低）下的切換就比較簡單了。脫機功能脫機控制端外加低電平時，驅(qū)動器將切斷電機各相繞組電流使電機軸處于自由狀態(tài)，此時步進脈沖將不能被響應。此狀態(tài)可有效降低驅(qū)動器和電機的功耗和溫升。當不需用此功能時，脫機端可懸空。動態(tài)尋優(yōu)本驅(qū)動器中包含獨創(chuàng)的動態(tài)尋優(yōu)電路，它可以根據(jù)當前電機的工作狀況作出相應的調(diào)整，以達到最優(yōu)的運行效果。要注意的是該電路需要 5秒左右的初始化過程，因此在剛上電的幾秒內(nèi)，效果可能不理想，幾秒后就會恢復。用戶可以避開這段時間。 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制44錯相保護兩相電機與驅(qū)動器連接時，極易接錯相，從而嚴重損壞驅(qū)動器。本驅(qū)動器設計了錯相保護電路，用戶接錯相時，驅(qū)動器不會損壞，但電機運行不正常，主要表現(xiàn)在出力極小。遇此情況，應檢查電機接線是否錯誤。電機接線本驅(qū)動器的設計為配合兩相混合式步進電機使用，所采用的是雙極恒流的控制方式，可以最大限度的利用電機的鐵磁材料?？梢耘浜?4線，6 線及 8線的電機使用。對于 8線的電機在電流允許的前提下，可以接成串聯(lián)或并聯(lián)方式使用。要特別提出注意的是，本驅(qū)動器不能配合 5線兩相電機使用！輸入信號驅(qū)動器的信號輸入采用可拔插的端子，可以將其取下，接好線后再插上。公共端：本驅(qū)動器的輸入信號采用共陽極接線方式，應將控制信號的正電源連接到該端子上，信號輸出線連接到相應的信號端子上，當信號輸入端出現(xiàn)低電平時相對應的內(nèi)部光耦開通，將信號輸入驅(qū)動器中。 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制45脈沖信號輸入：信號從高到低的下跳變被驅(qū)動器解釋為一個脈沖，此時驅(qū)動器將按照相應的時序驅(qū)動電機運行一步。脈沖低電平的持續(xù)時間不應少于300ns。本驅(qū)動器的信號最高響應頻率為 2MHz，過高的輸入頻率將可能得不到正確響應。方向信號輸入：該端的高電平和低電平被解釋為電機運行的兩個方向，信號的改變將使電機運行的方向發(fā)生變化。該端的懸空被等效認為輸入高電平。要注意一點是，應確保方向信號領先脈沖信號輸入至少 10μs 建立，從而避免驅(qū)動器對脈沖的錯誤響應。當不需換向時，方向信號端可懸空。脫機信號輸入：輸入低電平時電機相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)。不用此功能時脫機信號端可懸空。細分選擇信號：這三個端子實現(xiàn)通過上位控制機輸出信號設定細分模式和細分模式的在線自動切換功能，端子外加低電平時內(nèi)部的光耦導通，等同于對應的細分選擇撥碼開關置于‘ON’側(cè)。正確使用此功能的詳細介紹請參見上頁‘在線細分選擇’中的說明。要注意一點是，應確保細分選擇信號領先于脈沖信號輸入至少 10μs 建立，從而避免驅(qū)動器對脈沖的錯誤響應。當不需用此功能時，細分選擇信號端可懸空。典型接線圖 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制46輸入接口電路 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制47 步進電動機基本原理及選取 步進電機簡介 步進電動機又稱脈沖電動機或階躍電動機，國外一般稱為 5kp motor 或SvpI)m8 motor、Pulsc nlot 贓、Stdppcr 5Grvo、St cPl)er，等等。目前，隨著電子技術、控制技術以及電動機本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)電機分類間的界面越來越模糊。筆者認為這是機電一體化元件組件的必然趨勢。就傳統(tǒng)的步進電功價來說、步進電動機可以簡單地定義為．根據(jù)輸入的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進— 定角度(或長度)，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定位置而靜止的電動機。從廣義上講，步進電動機是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電動機．也可看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的同步電動機。 步進電動機的發(fā)展歷史步進電動機的機理是基于最基本的電磁鐵作用、其原始模型起源于 1830 年至 1860 年間。1870 午前后開始以控制為目的的嘗試、應用于氮弧燈的電極輸送機構(gòu)中。這被認為是最初的步進電動機。此后，在電話自動交換機中廣泛使 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制48用了步進電動機。不久又在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中廣泛使用。 20 世紀 60 年代后期，在步進電動機本體方面隨著水磁材料的發(fā)展，各種實用性步進電動機應運而生，而半導體技術的發(fā)展則推進了步進電動機在眾多領域的應用。在近 30 年間．步進電動機迅速地發(fā)展并成熟起來。從發(fā)展趨向來講、步進電動機已經(jīng)能與直流電動機、異步電動機，以及同步電動機并列，從而成為電動機的一種基本類型。 我國步進電動機的研究及制造起始于本世紀 50 年代后期。從 50 年代后期到 60 年代后期，主要是高等院校和科研機構(gòu)為研究一些裝置而使用或開發(fā)少量產(chǎn)品。這些產(chǎn)品以多段結(jié)構(gòu)三相反應式步進電動機為主。70 年代初期，步進電動機的生產(chǎn)和研究有所突破。除反映在驅(qū)動器設計方面的長足進步外，對反應式步進電動機本體的設計研究發(fā)展到一個較高水平。70 年代中期至 80 年代中期為成品發(fā)展階段，新品種高性能電動機不斷被開發(fā)。自 80 年代中期以來，由于對步進電動機精確模型做了大量研究工作，各種混合式步進電動機及驅(qū)動器作為產(chǎn)品廣泛利用。 步進電動機的特色 步進電動機具有自身的特色．歸納起來有：，整個系統(tǒng)簡單廉價。 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制49，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)為簡單而 又具有—定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高招度時組成閑環(huán)控制系統(tǒng)。，電動機本體部件少，可靠性高。、停止、正反轉(zhuǎn)及變速．響應性也好，可有自鎖能力。，可在幾十角分至 180 度大范圍內(nèi)選擇。在小步距情況下通常 可以在超低速下高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行、通?？梢圆唤?jīng)減速器直接驅(qū)動負載。同時用一臺控制器控制幾臺步進電動機可使它們完全同步運行。，因此步進電動機的加減速方法根據(jù)利用狀態(tài)的不向而復雜化。 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制50 步進電機的一些基本參數(shù)電機固有步距角： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如 86BYG250A型電機給出的值為 176。/176。（表示半步工作時為 176。、整步工作時為 176。），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關。步進電機的相數(shù)： 是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為 176。/176。、三相的為 176。/176。、五相的為 176。/176。 。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）：是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以 畢業(yè)設計—無模壓力成形機電機 PLC 控制51保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說 進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 。DETENT TORQUE：是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一