电机及机床电气控制1.ppt

1、项目7步进电动机的控制电路，教学目标：学习目标：1，步进电动机开环控制方法2，步进电动机控制实例分析。能力目标：介绍步进电动机控制方法和控制电路的连接教学重点和难点：重点：从应用节目的角度介绍步进电动机的基本结构、工作原理、主要规格、工作特性和影响因素。环形分配器方法和电力驱动电路线路连接、开环和闭环控制方案、驱动系统设计示例和传动控制应用案例教学难点：步进电机控制方法和控制电路连接，教学方法：项目方法：1，问题发生2项目分析3，行为指导方法；4.学联在学生窗、教区、上课前的准备时间：4学市教区：步进电机、步进电机控制设备、万能表课前的准备：学生预习相关课程知识。设备调试标准准备标准化，培训过

2、程：首先，项目将环形分配器、功率放大器和其他控制电路的组合称为步进电动机的驱动电源，是步进电动机不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和控制器构成了步进电动机驱动控制系统。其次，项目分析脉冲电源供应方式是步进电机的能量特征。掌握磁路的两个茄子重要特征，即磁阻的最小路径和磁路的最短特征，对掌握步进电机的工作原理有很大帮助。对步进角度、转速公式和特性的理解是控制步进电动机所必需的。三、项目计划决策(1)控制特点；(2)使用特性；(3)准备工具、信息。4，项目实现1)，步进电动机的开环控制方案有串行和并行两种茄子方法，使用微机控制步进电动机。1具有串行控制串行控制功能的单筹码微电脑系统和步进电动机驱

3、动电源供应设备之间的连接较少。在牙齿系统中，驱动电源供应设备必须具有圆形分配器。利用2并行控制微电脑系统的多条通信端口线直接控制步进电动机各相驱动电路的方法称为并行控制。有两种茄子方法。一种是软件专用方法，即通过编程分配顺序。直接输出每个阶段的传导或截止控制信号。主要是寄存器移动法和表法相结合。第二种是软、硬件相结合的方法。有专门设计的程序员接口，计算机在接口上输出简单格式的代码数据，介面输出是步进电动机每一步通过或阻止的控制信号。3步进电动机速度控制步进电动机的运行速度，实际上是控制系统发出脉冲的频率或更换周期。系统可以通过两种茄子方法确定脉冲的周期。一个是软件延迟，另一个是计时器。四步进电

4、动机的加减速控制对步进电动机的点控制系统的起点到终点的运行速度有要求。各种系统在工作过程中，加速和减速过程时间要尽可能短，匀速时间要尽可能长。特别是需要快速响应的作业，从起点到终点运行的时间最短。也就是说，加速，减速过程最短，一定速度最快。上升速度定律通常有两个茄子选项：第一，根据直线定律提高速度。二是按照金志洙规律加快速度。如果按照直线定律提高速度，则加速度恒定，因此步进电动机产生的转矩必须恒定。从马达本身的瞬时频率特性来看，在转速不太高的范围内，输出扭矩会减少。例如，如果按照金志洙定律提高速度，则加速度逐渐下降，马达输出扭矩接近随旋转速度变化的定律。用微机减速步进电动机实际上是改变输出脉冲

5、的时间间隔。提速时，脉冲串逐渐加密，减速时，脉冲串逐渐变稀。微机通过计时器中断控制电动机变速时，实际上是不断改变计时器装载值的大小。通常使用离散方法近似理想的升力速度曲线。为了减少在每个步骤中计算装载值的时间，系统设计将每个单独点的速度所需的装载值固化到系统的ROM中，在系统运行期间使用核对清单方法查找所需的装载值，从而显着减少CPU时间并加快系统响应速度。系统控制提升速度时，控制减速所需的数据如下：减速坡率上升过程中的总步骤数；匀速总步数；减速运行的总步数。控制提升速度过程的方法有很多，软件编程也很灵活，技巧很多。此外，使用模拟数字集成电路可以实现提升速度控制，但其实现复杂、不灵活。2)，步

6、进电动机闭环控制开环控制的步进电动机驱动系统，输入的脉冲不依赖于转子的位置，事先按照一定的规律提供。缺点是电动机的输出转矩加速度在很大程度上取决于驱动电源和控制方法。如果每个马达或同一马达的负载不同，则很难找到一般的加速和减速规律，因此会限制提高步进马达的效能指标。闭环控制直接或间接检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理自动提供驱动脉冲串。闭环控制不仅能实现更精确的位置控制和更高、更平滑的旋转速度，还能在步进电动机的其他许多领域实现更多的通用性。步进电动机的输出转矩是励磁电流和不平衡角的函数。要获得较高的输出转矩，必须考虑电流的变化和不平衡角的大小。这在开环控制中很难实现。根据使用要求

7、，步进电动机的闭环控制也有不同的方案。主要有核爆、延迟简易法、带位置传感器的闭环控制系统等。使用光电脉冲编码器作为位置检测元件的闭环控制功能框，如图3-2-4所示。其中，编码器的分辨率必须与步进电动机的步进力矩角度相匹配。牙齿系统不同于一般控制技术的闭环控制，步进电动机由微机发射的初始脉冲启动，后续控制脉冲由编码器生成。编码器直接反映称为切换角度的参数。但是，编码器相对于马达的位置是固定的。因此，发送相位切换的信号也是恒定的，并且可以是固定的切换角度值。使用时间延迟方法可以获得不同的速度。在闭环控制系统中，为了扩大切换角度的范围，有时插入或删除切换脉冲。一般来说，加速时要插入脉冲，减速时要消除

8、脉冲，实现电机的加速和减速控制。对于固定切换角度，随着载荷的增加，电动机速度下降。为了实现匀速控制，编码器可用于测量电动机的实际速度(编码器发送脉冲信号两次的时间间隔)，通过反馈信号持续调节切换角度，以补偿负载引起的转速变化。3)、步进电动机驱动系统设计示例和传动控制应用示例，每个步进电动机可驱动一个坐标的伺服机构，以连接两个或三个轴来加工特定的几何形状。图3-2-5说明了数控铣床的工作原理。在这种开环数字控制机器中，计算机的速度和精度都很高，完全可以满足数字控制机器的速度和精度要求。因此，数控机床的精度和速度完全取决于步进电机伺服系统的性能。步进电动机伺服系统的选择和应用适当，可以满足一般数控铣床速度和精度的要求。以下是步进电动机伺服系统在XK5040 CNC垂直升降铣削中的应用实例。(1)适用于平面或立体零件(如凸轮、模板、凹模和圆弧槽)的机械功能和主要参数XK5040数控垂直铣床，用于加工各种复杂曲线1)机床主要参数表大小(水平):1 600mm400 mm丁行程：垂直(x坐标)900mm，(2)伺服驱动系统功能，1)主要特征是x、y、z坐标均使用功率步进电动机通过两对齿轮减速直接进给，3)数字铣床可在自动升降频率期间切削。(3)应用效果，1)机械输送系统采用功率步进电动机开环驱动，符合工厂设计标准。2)使用手动高速和=130毫秒自动提升电路，最大值为12m