五相十拍步进电动机控制程序.doc

摘摘 要要 本论文主要阐述了五相十拍步进电动机控制领域中的应用 其中可编程控制器是工 业自动化设备的主导产品 具有控制功能强 可靠性高 适用于不同控制要求的各 种控制对象等优点 其工作原理 设计和使用方法为电气和机电类专业必修课程的 学习内容 本设计涉及的内容有 步进电动机的硬件驱动过程 五相十拍步进电动机的 PLC 软 件实现等 通过对硬件软件的结合 从而实现电动机的正反转控制 PLC 是现代工 业自动控制的一种通用计算机 但其工作方式与微机控制系统不同 与继电接触器控 制系统也有本质的不同 PLC 应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面 关键词 关键词 步进电动机 PLC 软件设计 PLC 硬件设计 目 录 1 绪论 5 1 1 可编程控制器 5 1 1 1 PLC 的工作原理 5 1 1 2 可编程序控制器的组成 6 1 1 3 可编程序控制器的特点 7 1 1 4 可编程控制器的应用 8 1 2 步进电动机 9 1 2 1 步进电机概述 9 1 2 2 步进电动机的特点 9 1 2 3 步进电动机的基本原理及步距角的计算 9 1 2 4 步进电动机的动态指标及术语 10 2 软件设计 11 2 1 西门子 S7 200 介绍 11 2 1 1 CPU22X 型的选择 11 2 1 2 S7 200 元件的介绍 12 2 2 五相十拍步进电动机的 PLC 设计过程 13 2 2 1 五相十拍步进电动机的控制要求 13 2 2 2 PLC 外部接线图 14 2 2 3 I O 地址分配表 15 2 2 4 程序设计 16 3 硬件设计 20 3 1 环形分配器 21 3 2 功率放大器 22 结 束 语 23 参考文献 24 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 1 1 绪论绪论 1 11 1 可编程控制器可编程控制器 1 1 11 1 1 PLCPLC 的工作原理的工作原理 PLC 英文全称 Programmable Logic Controller 中文全称为可编程逻辑控制器 定义是 一种数字运算操作的电子系统 专为在工业环境应用而设计的 它采用一类 可编程的存储器 用于其内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数与算 术操作等面向用户的指令 并通过数字或模拟式输入 输出控制各种机械或生产过程 一般来说 PLC 的扫描周期包括自诊断 通讯等 如下图 1 1 所示 即一个扫 描周期等于自诊断 通讯 输入采样 用户程序执行 输出刷新等所有时间的总和 图 1 1 可编程控制器的扫描周期 1 1 21 1 2 可编程序控制器的组成可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器 电源 输出组件 输入组件 输入输出 编程器六部分构成 中央处理器 Central Processor Unit 简称 CPU 它是可编程序控制器的 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 2 心脏部分 CPU 由微处理器 Microproce ssor 存储实际控制逻辑的程序存储器和 存储数据 变量的数据储器构成 电源 Power Supply 给中央处理器提供必需的工作电源 输入组件 Inputs 输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理 器 现场信号可能是开关量 模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量 输出组件 Outputs 输出组件接收 CPU 的控制信号 并把它转换成电压或电 流等现场执行机构所能接收的信号后 传送控制命令给现场设备的执行器 输入输出 简称 I O 是可编程序控制器的 手 和 脚 或者叫作系统的 眼睛 和 视觉 输入信号包括按扭开关 限位开关 接近开关 光电传感器 热电偶 热电阻 位置检测开关和编码器等 输出信号包括继电器 指示灯 显示 器 电机启动等直流和交流设备 编程器 Programmer 在正常情况下 编程器用于系统初始状态的配置 控 制逻辑程序编制和加载 不能对系统操作 编程器也可用于控制程序的调试和控制 系统故障时作为检查故障的有效工具 1 1 31 1 3 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点 现代工业生产是复杂多样的 它们对控制的要求也各不相同 可编程序控制器 一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎 它的主要特点如下 1 抗干扰能力强 可靠性高 微机虽然具有很强的功能 但抗干扰能力差 工业现场的电磁干扰 电源波动 机械振动 温度和湿度的变化 都可以使一般通用微机不能正常工作 而 PLC 在电 子线路 机械结构以及软件结构上都吸取生产厂家长期积累的工业控制经验 主要 模块均采用大规模与超大规模集成电路 I 0 系统设计有完善的通道保护与信号调 理电路 在结构上对耐热 防潮 防尘 抗震等都有精确考虑 在硬件上采用隔离 屏蔽 滤波 接地等抗干扰措施 在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施 所有这些使 PLC 具有较高的抗干扰能力 PLC 的平均无故障时间通常在几万小时以 上 这是一般微机不能比拟的 继电器 接触器控制系统虽有较好的抗干扰能力 但使用了大量的机械触点 使设备连线复杂 且触点在开闭时易受电弧的损害 寿命短 系统可靠性差 而 PLC 采用微电子技术 大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成 大部分继 电器和繁杂连线被软件程序所取代 故寿命长 可靠性大大提高 2 控制系统结构简单 通用性强 PLC 及外围模块品种多 可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制 系统 在 PLC 构成的控制系统中 只需在 PLC 的端子上接入相应的输入输出信号线 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 3 即可 不需要诸如继电器之类的物理器件和大量而又繁杂的硬接线线路 当需要变 更控制系统的功能时 可以用编程器在线或离线修改程序 同一个 PLC 装置用于不 同的控制对象 只是输入输出组件和应用软件的不同 PLC 的输入输出可直接与交 流 220 V 直流 24V 等强电相连 并有较强的带负载能力 3 编程方便 易于使用 PLC 是面向用户的设备 PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习 惯 PLC 程序的编制 采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式 梯形图与继电 器原理图相类似 这种编程语言形象直观 容易掌握 不需要专门的计算机知识和 语言 只要具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间学会 4 功能完警 PLC 的输入输出系统功能完善 性能可靠 能够适应于各种形式和性质的开关 量和模拟量的输入输出 由于采用了微处理器 它能够很方便地实现定时 计数 锁存 比较 跳转和强制 I O 等诸多功能 不仅具有逻辑运算 算术运算 数制转 换以及顺序控制功能 而且还具备模拟运算 显示 监控 打印及报表生成功能 此外 它还可以和其他微机系统 控制设备共同组成分布式或分散式控制系统 还 能实现成组数据传送 矩阵运算 闭环控制 排序与查表 函数运算及快速中断等 功能 因此 PLC 具有极强的适应性 能够很好地满足各种类型控制的需要 1 1 41 1 4 可编程控制器的应用可编程控制器的应用 随着计算机技术的迅猛发展及元器件成本大幅度下降 PLC 的性能价格比以前 大大提高 其应用范围也日益广泛 如今 PLC 已经在电力 纺织 机械 汽车制 造 造纸 钢铁 食品 轻工 化工 公用事业等领域得到广泛使用 PLC 的应用 可以划分如下类型 1 顺序控制及时序控制 从 PLC 诞生之日起 顺序控制和时序控制就是 PLC 最基本的功能 并取代了传 统的继电器控制回路 如今 PLC 仍在这一领域发挥着气无可比拟的优越性 2 过程控制 现在的 PLC 系统在软件硬件上提供了一系列措施 使用户可以方便地实现回路 控制 如现在广泛使用的 PID 控制功能 许多 PLC 在硬件上提供了 PID 调节智能模 块 这种模块可以独立实现 PID 调节功能 在软件上 许多 PLC 提供了 PID 算法功 能块 通过软件功能块及模拟量输入 输出模块 也可实现 PID 控制功能 3 运动控制 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 4 随着工厂自动化的日趋发展 PLC 的运动控制功能也日益完善 借助其运动控 制模块 驱动器 伺服电动机等 PLC 可以方便地实现装配 输送 存放及取回 材料移动 成型等自动控制功能 甚至可以完成一些复杂的仿行功能 4 数据处理 现在的 PLC 指令系统不仅可以实现传统的逻辑运算及整数四则运算 还可以实 现 32 位浮点复杂运算 ASCII 码读写 矩阵处理 数据传送 移位 数据检索 BCD 及二进制码的相互转换 工程量转换等各项功能 5 网络通信 为了实现 PLC 与远程之间 PLC 之间 PLC 与上位机之间及 PLC 与第三方产品之间的 联系 PLC 的网络通信功能已得到飞速发展 各 PLC 厂家都开发了自己的工业控制 网络 如美国 A B 公司 PLC 使用的 DH 网 美国 MODICON PLC 使用的 MB 网 德国 SIEMENS PLC 使用的 SINEC 1 21 2 步进电动机步进电动机 1 2 11 2 1 步进电机概述步进电机概述 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构 当步进驱动器接收到一个脉 冲信号 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 称为 步距角 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量 从而达到准确定位的目的 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加 速度 从而达到调速的目的 步进电机可以作为一种控制用的特种电机 利用其没 有积累误差 精度为 100 的特点 广泛应用于各种开环控制 1 2 21 2 2 步进电动机的特点步进电动机的特点 步进电机具有控制简便 定位准确等特点 随着科学技术的发展 在许多领域将 得到广泛的应用 鉴于传统的脉冲系统移植性不好 本文提出微机控制系统代替脉冲 发生器和脉冲分配器 用软件的方法产生控制脉冲 通过软件编程可以任意设定步进 电机的转速 旋转角度 转动次数和控制步进电机的运行状态 以简化控制电路 降 低生产成本 提高系统的运行效率和灵活性 在此基础上提出了双三拍步进电机程序 控制的硬件接口电路 程序流程图和汇编程序 1 2 31 2 3 步进电动机的基本原理及步距角的计算步进电动机的基本原理及步距角的计算 1 步进电机的基本原理 步进电机作为执行元件 是机电一体化的关键产品之 一 广泛应用在各种自动化控制系统中 随着微电子和计算机技术的发展 步进电 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 5 机的需求量与日俱增 在各个国民经济领域都有应用 步进电机是一种将电脉冲转 化为角位移的执行机构 当步进驱动器接收到一个脉冲信号 它就驱动步进电机按 设定的方向转动一个固定的角度 称为 步距角 它的旋转是以固定的角度一步 一步运行的 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量 从而达到准确定位的目的 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度 从而达到调速的目的 步进电机可以作为一种控制用的特种电机 利用其没有积累误差 精度为 100 的特 点 广泛应用于各种开环控制 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机 VR 永磁式步进电机 PM 混合式步进电机 HB 和单相式步进电机等 永磁式步进电 机一般为两相 转矩和体积较小 步进角一般为 7 5 度 或 15 度 反应式步进电机 一般为三相 可实现大转矩输出 步进角一般为 1 5 度 但噪声和振动都很大 反 应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成 定子上有多相励磁绕组 利用磁导的变 化产生转矩 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点 它又分为两相和 五相 两相步进角一般为 1 8 度而五相步进角一般为 0 72 度 这种步进电机的应 用最为广泛 也是本次细分驱动方案所选用的步进电机 2 步距角的计算 步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求 将负载的最小分辨率 当量 换算到电机轴上 每个当量电机应走多少角度 包括减速 电机的步距 角应等于或小于此角度 目前市场上步进电机的步距角一般有 0 36 度 0 72 度 五相电机 0 9 度 1 8 度 二 四相电机 1 5 度 3 度 三相电机 等 步距角的大小和通电方式 转子齿数 定子励磁绕组的相数的关系 360 mZK 0 36 21005360 m 步进电机的相数 Z 转子齿数 取 Z 100 K 通电方式系数 K 拍数 相数 10 5 2 所以五相步进电动机采用的步距角为 0 36 0 72 1 2 41 2 4 步进电动机的动态指标及术语步进电动机的动态指标及术语 1 步距角精度 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差 用百分比 表示 误差 步距角 100 2 失步 电机运转时运转的步数 不等于理论上的步数 称之为失步 3 失调角 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度 电机运转必存在失调角 由失调 角产生的误差 采用细分驱动是不能解决的 4 最大空载起动频率 电机在某种驱动形式 电压及额定电流下 在不加负载的 情况下 能够直接起动的最大频率 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 6 5 最大空载的运行频率 电机在某种驱动形式 电压及额定电流下 电机不带负 载的最高转速频率 6 运行矩频特性 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线 称为运行矩频特性 这是电机诸多动态曲线中最重要的 也是电机选择的根本依据 如下图所示 其它特性还有惯频特性 起动频率特性等 电机一旦选定 电机的 静力矩确定 而动态力矩却不然 电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流 而非静态电流 平均电流越大 电机输出力矩越大 即电机的频率特性越硬 如下图 1 2 1 所示 其中 曲线 3 电流最大 或电压最高 曲线 1 电流最小 或电 压最低 曲线与负载的交点为负载的最大速度点 要使平均电流大 尽可能提高驱 动电压 使采用小电感大电流的电机 图 1 2 步进电动机的矩频特性 7 电机正反转控电动机的矩频特性制 当电机绕组通电时序为 ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 为正转 通电时序为 ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 时为反转 2 软件设计软件设计 2 12 1 西门子西门子 S7 200S7 200 介绍介绍 本设计以西门子公司的 S7 200 系统小型 PLC 为主要讲述的 S7 200 以其极高 的性能价格比 在国内占有很大的市场份额 S7 200 适用于各种各业的检测 监测 及控制的自动化 无论独立运行或连成网络 都能实现复杂的控制功能 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 7 2 1 12 1 1 CPU22XCPU22X 型的选择型的选择 CPU22X 型 PLC 具有两种不同的电源供电电压 输出电路分为继电器输出和晶 体管直流输出两大类 CPU22X 系列 PLC 可提供 4 个不同型号的 I O 种基本单元 CPU 供用户选用 型及参数如表 2 1 所示 表 2 1 CPU22X 系列 PLC 的类型及参数 CPU22X 型类型电源电压输入电压输出电压输出电流 直流输入 直流输出 24V 直流24V 直流24V 直流0 75A 晶体管 CPU221 直流输入继电器输 出 85 264V 交流24V 直流24V 直流 24 230V 交流 2A 继电器 直流输入 直流输出 24V 直流24V 直流24V 直流0 75A 晶体管 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM 直流输入 继电器输出 85 264V 交流24V 直流24V 直流 24 230V 交直流 2A 继电器 CPU221 集成 6 输入 4 输出共 10 个数字量 I O 点 无 I O 扩展能力 6KB 程序和数 据存储器空间 CPU222 集成 8 输入 6 输出共 14 个数字量 I O 点 可连接 2 个扩展模块 最大扩展 至 78 路数字量 I O 或 10 路模拟量 I O 点 6KB 程序和数据存储空间 CPU224 集成 14 输入 10 输出共 24 个数字量 I O 点 可连接 7 个扩展模块 最大扩 展至 168 路数字量 I O 或 35 路模拟量 I O 点 13KB 程序和数据存储空间 CPU226 集成 24 输入 16 输出共 40 个数字量 I O 点 可连接 7 个扩展模块 最大扩 展至 248 路数字量 I O 或 35 路模拟量 I O 点 13KB 程序和数据存储空间 根据以上本设计应采用 CPU224 系列 2 1 22 1 2 S7 200S7 200 元件的介绍元件的介绍 1 基本位操作指令 PUC 运行扫描到触点符号时 到触点位地址指定的存储器位访问 该位数据状态 为 1 时 触点为动态 即 合触点闭合 动合触点断开 数据状态为 0 时 触点为 常态 即 动合触断开 动断触点闭合 当逻辑运算结果为 1 时 能量流可以到达 线圈 使线圈通电 CPU 将线圈位地址指定的存储器位置 1 当逻辑运算结果为 0 时 线圈不通电 存储器位置置 0 基本位操作指令格式及功能如表 2 2 所示 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 8 表 2 2 基本位操作指叙的格式及功能 LADSTL功能 LD BIT LDN BIT A BIT AN BIT O BIT ON BIT BIT 用于网络段起始的动合 动断触点 动合 动断触点串联 逻辑与 与非指令 动合 动断触点并联 逻辑或 或非指令 线圈输出 逻辑置位指令 2 边沿触发指令 边沿触发是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲 通常用作脉冲整 形 边沿触令分为正跳变触发 上升沿 和负跳变触发 下降沿 两大类 正跳变 触发指输入脉冲的上升沿使触点闭合 ON 一个扫描周期 负跳变触发指输入脉冲 的下降沿使触点闭合 ON 一个扫描周期 边沿触发指令格式及功能如表 2 3 所示 表 2 3 边沿触发指令格式及功能 LADSTL功能 注释 EU Edge Up 正跳变 无操作元件 ED Edge Down 负跳变 无操作元件 3 通电延时定时器指令 使能端 IN 输入有效时 定时器开始计时 当前值从 0 开始递增 大于或等于 预置值 PT 时 定时器输出状态位置 1 输出触点有效 当前值的最大值为 32767 使能端无效 断开 时 定时器复位 当前值清零 输出状态位置 0 通 电延时定时器指令格式及功能如表 2 4 所示 表 2 4 通电延时定时器指令格式及功能 LADSTL功能 注释 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 9 TON通电延时型 5 增计数器指令 增计数器指令在 CU 端输入脉冲上升沿 计数器的当前值增 1 计数 当前值大于或 等于预置值 PV 时 计数器状态位置 1 当前值累加的最大值为 32767 复位输入 R 有效时 计数器状态复位 置 0 当前计数值清零 增计数器指令格式及功 能如表 2 5 所示 表 2 5 增计数器指令格式及功能 LADSTL功能 CTU Counter Up 增计数器 2 22 2 五相十拍步进电动机的五相十拍步进电动机的 PLCPLC 设计过程设计过程 PLC 应用系统软件设计的主要内容就是编写 PLC 用户程序 设计步骤包括分析控 制要求 确定控制方案 I O 地址分配表 PLC 外部接线图 程序设计 系统调试等 2 2 12 2 1 五相十拍步进电动机的控制要求五相十拍步进电动机的控制要求 2 用五个开关控制其工作 1 号开关控制其运行 启 停 2 号开关控制其低速运行 转过一个步距角需 0 5s 3 号开关控制其中速运行 转过一个步距角需 0 1s 4 号开关控制其低速运行 转过一个步距角需 0 03s 5 号开关控制其转向 ON 为正转 OFF 为反转 3 设有五台电动机作顺序循环控制 控制时序图如图 2 7 所示 4 设有四台电动机作顺序循环控制 控制时序图如图 2 8 所示 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 10 图 2 7 五台电动机顺序循环控制 图 2 8 四台电动机顺序循环控制 2 2 22 2 2 PLCPLC 外部接线图外部接线图 PLC 外部接线图的输入输出设备 负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求 来设定 步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如图 2 9 所示 步进电动机采用 单相控制外部接线图如图 2 10 所示 图 2 9 步进电动机采用五相十拍控制 图 2 10 步进电动机采用单相控制 外部接线图 外部接线图 2 2 32 2 3 I OI O 地址分配表地址分配表 根据 PLC 外部接线图可以列写出电器元件符号及功能说明表和 I O 地址分配表 见 表 2 11 这直观地描述了外部信号与 PLC 接线端子的关系 I O 地址分配表如表 2 12 表 2 11 电器元件符号及功能说明表 序号符号功能描述序号符号功能描述 1K1启 停开关7AA 绕组 2K20 5s 低速运行开关8BB 绕组 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 11 3K30 1s 中速运行开关9CC 绕组 4K40 03s 低速成运行开关10DD 绕组 5K5控制转向开关11EE 绕组 6K6运行控制开关12KM1一号电机 13KM2二号电机 14KM3三号电机 15KM4四号电机 16KM5五号电机 序号符号功能描述序号符号功能描述 1I0001启动按钮3KM1一号电机 2I0002停止按钮4KM2二号电机 5KM3三号电机 6KM4四号电机 表 2 12 I O 地址分配表 输入输出 K1I0 0AQ0 0 K2I0 1BQ0 1 K3I0 2CQ0 2 K4I0 3DQ0 3 K5I0 4EQ0 4 K6I0 5KM1Q0 5 KM2Q0 6 KM3Q0 7 KM4Q1 0 KM5Q1 1 输入输出 SB1I0 0KM1Q0 0 SB2I0 1KM2Q0 1 2 2 42 2 4 程序设计程序设计 1 五相十拍步进电动机的拍数实现梯形图如图 2 13 所示 低速 0 5s 时所采用的定时器从 T37 T46 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 12 中速 0 1s 时所采用的定时器从 T47 T56 低速 0 03s 时所采用的定时器从 T57 T63 T101 T103 图 2 13 五相十拍步进电动机的拍数实现梯形图 2 五台电动机采用五相十拍作顺序循环控制如图 2 15 所示 电机的工作过 程如图 2 14 所示 定时器从 T104 T107 图 2 14 电动机的工作过程 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 13 图 2 15 五台电动机采用五相十拍作顺序循环控制 3 四台电动机采用单相作顺序循环控制如图 2 16 所示 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 14 图 2 16 四台电动机采用单相作顺序循环控制 3 硬件设计硬件设计 步进电机控制系统的结构图如图 3 1 所示 主要由 PLC 控制器 步进电动机驱动器 及步进电机组成 步进电动机的五相十拍控制由软件实现 而步进电动机驱动器及 步进电动机由硬件设计 图 3 1 步进电动机控制系统的结构图 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 15 步进电动机的驱动器包括环形分配器和功率放大器组成 控制系统中 PLC 用来产生 控制脉冲 通过 PLC 编程输出一定数量的方波脉冲 控制步进电机的转角进而控制进 给量 同时通过编程控制脉冲频率 既控制进给速度 环行脉冲分配器将可编程控 制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组 采用硬件环行分配 器 虽然硬件结构稍微复杂些 但可以节省占用 PLC 的 I O 口点数 步进电机功率 放大器将 PLC 输出的控制脉冲放大到几十 上百伏特 几安 十几安的驱动能力 一般 PLC 的输出接口具有一定的驱动能力 而通常的晶体管直流输出接口的负载能 力仅为十几 几十伏特 几十 几百毫安 但对于功率步进电机则要求几十 上百 伏特 几安 十几安的驱动能力 因此应该采用放大器对输出脉冲进行放大 进给 方向控制即步进电机的转向控制 步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的 通电顺序来改变其转向 如五相步进电机通电顺序为 ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 时步进电机正转 当绕组按 ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 顺序通电时步进电机反转 因此 可以通过 PLC 输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现 或经编 程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现 开环步进电动机控制 系统图如图 3 2 所示 五相十拍步进电动机的驱动电路如图 3 3 所示 通过环形分 配器和功率放大器共同完成步进电机的驱动 图 3 2 开环步进电动机控制系统图 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 16 图 3 3 五相十拍步进电动机的驱动电路 3 13 1 环形分配器环形分配器 环形分配器又称脉冲分配器 它接收控制脉冲和方向信号 并按步进电动机的 分配方式要求的状态顺序产生各相控制绕组导通或截止的信号 实现对脉冲按分配 方式进行分配送到功率放大器 五相十拍环形分配器电路图如图 3 4 所示 图 3 4 五相十拍环形分配器电路图 CP 是进给脉冲 和 分别代表了进给脉冲是正方向还是负方向 为高电 平时 代表 CP 进给脉冲为正方向 为高电平时 代表 CP 是反方向进给脉冲 两者不会同时到来 对于五相步进电机 五相十拍的通电顺序为 ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB ABC 按照五相十拍步进电机的通电方式和通电顺序 列出控制定子绕组通 断电的真值 表 如表 3 5 所示 根据真值表 如果采用上一拍的通电状态作为下一拍通电状态 的控制条件 可写出逻辑式为 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 17 正转时 反转时 表 3 5 五相十拍环形分配器真值表 按上述逻辑式再分别考虑到进给方向 可设计出该五相十拍环