機(jī)械電子學(xué)第六章伺服系統(tǒng)

1、kZm0360三、步進(jìn)電機(jī)的種類和特點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)的種類和特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式(HybridStepping,HS)。反應(yīng)式反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料（硅鋼片）組成。結(jié)構(gòu)簡單、定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料（硅鋼片）組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，可達(dá)成本低、步距角小，可達(dá)1.5、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式永磁式： 永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材

2、料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為機(jī)精度差，步矩角大（一般為7.5或或15）。）?；旌鲜交旌鲜剑?混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步矩角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。矩角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。

3、按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式（受歡迎的是兩相混合式（HS）步進(jìn)電機(jī)，約占）步進(jìn)電機(jī)，約占 97% 以上以上的市場(chǎng)份額，其原因是性價(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良的市場(chǎng)份額，其原因是性價(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步矩角為好。該種電機(jī)的基本步矩角為1.8/步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步矩角減少為步矩角減少為0.9，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步矩角可細(xì)分達(dá)，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步矩角可細(xì)分達(dá)256倍（倍（0.007）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制

4、精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。精度和效果。四、怎樣選擇步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器四、怎樣選擇步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器動(dòng)靜態(tài)半流動(dòng)靜態(tài)半流是指驅(qū)動(dòng)器在有無脈沖輸入時(shí)，輸出電流都減少到額定值的是指驅(qū)動(dòng)器在有無脈沖輸入時(shí)，輸出電流都減少到額定值的60%。動(dòng)態(tài)全流動(dòng)態(tài)全流是指驅(qū)動(dòng)器在有脈沖輸入時(shí)，輸出電流等于額定設(shè)定電流值。是指驅(qū)動(dòng)器在有脈沖輸入時(shí)，輸出電流等于額定設(shè)定電流值。靜態(tài)自動(dòng)半流靜態(tài)自動(dòng)半流是指驅(qū)動(dòng)器在是指驅(qū)動(dòng)器在100毫秒內(nèi)無脈沖輸入時(shí)，輸出電流減少到額毫秒內(nèi)無脈沖輸入時(shí)，輸出電流減少到額定值的定值的60%，從而減少電機(jī)和驅(qū)動(dòng)

5、器的發(fā)熱。，從而減少電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱。（1）PLSY是按指定的頻率產(chǎn)生定量脈沖的指令是按指定的頻率產(chǎn)生定量脈沖的指令.操作數(shù)（操作數(shù)（S1.）為指定的頻率，）為指定的頻率，F(xiàn)X2N為為220000Hz；FX1S、FX1N的的16位指令，為位指令，為132767Hz；對(duì)；對(duì)32位指令，為位指令，為1100000Hz； 操作數(shù)（操作數(shù)（S2.）為指定產(chǎn)生的脈沖量。對(duì)）為指定產(chǎn)生的脈沖量。對(duì)16位指令，為位指令，為132767個(gè)脈沖；對(duì)個(gè)脈沖；對(duì)32位指令，為位指令，為12147483647個(gè)脈沖；個(gè)脈沖；操作數(shù)操作數(shù)(D.)為脈沖輸出的為脈沖輸出的Y地址號(hào)，只限于地址號(hào)，只限于Y0，Y1。（2）

6、PLSY指令只適用于晶體管輸出的指令只適用于晶體管輸出的PLC，對(duì)，對(duì) FX2N型號(hào)，在程序中指型號(hào)，在程序中指令只能使用一次，對(duì)于令只能使用一次，對(duì)于FX1S,FX1N可以同時(shí)使用可以同時(shí)使用2次。次。（3）操作數(shù)（）操作數(shù)（S1.）的內(nèi)容在指令執(zhí)行過程中可以改變，操作數(shù)（）的內(nèi)容在指令執(zhí)行過程中可以改變，操作數(shù)（S2.）的）的內(nèi)容如在進(jìn)行中改變，只有驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開再一次閉合后才按新的脈沖數(shù)輸內(nèi)容如在進(jìn)行中改變，只有驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開再一次閉合后才按新的脈沖數(shù)輸出出 。（4）脈沖發(fā)完后，）脈沖發(fā)完后，M8029閉合。當(dāng)驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開后，閉合。當(dāng)驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開后，M8029自動(dòng)斷開。自動(dòng)斷開。 (FX1S

7、,FX1N) M8147：Y0輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開；輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開； M8148：Y1輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開；輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開； （5）在輸出過程中）在輸出過程中X11斷開，立即停止脈沖輸出，當(dāng)斷開，立即停止脈沖輸出，當(dāng)X11再次閉合后，從再次閉合后，從初始狀態(tài)開始重新輸出初始狀態(tài)開始重新輸出D10指定的脈沖數(shù)；指定的脈沖數(shù)； （6）PLSY指令斷開，用另一個(gè)驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)再次驅(qū)動(dòng)指令斷開，用另一個(gè)驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)再次驅(qū)動(dòng)PLSY指令時(shí)，必須滿足指令時(shí)，必須滿足原來的驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開一個(gè)掃描周期以上，否則發(fā)生運(yùn)算錯(cuò)誤！原來的驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開一個(gè)掃描周期

8、以上，否則發(fā)生運(yùn)算錯(cuò)誤！ （思考：如何實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的即時(shí)正反轉(zhuǎn)？）（思考：如何實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的即時(shí)正反轉(zhuǎn)？）（7）Y0或或Y1輸出的脈沖數(shù)將保存于以下特殊數(shù)據(jù)寄存器輸出的脈沖數(shù)將保存于以下特殊數(shù)據(jù)寄存器:D8140(低位低位) 輸出至輸出至Y0的脈沖總數(shù)的脈沖總數(shù).D8141(高位高位) (PLSR,PLSY指令的輸出脈沖總數(shù)指令的輸出脈沖總數(shù))D8142(低位低位) 輸出至輸出至Y1的脈沖總數(shù)的脈沖總數(shù).D8143(高位高位) (PLSR,PLSY指令的輸出脈沖總數(shù)指令的輸出脈沖總數(shù))D8136（低位），（低位），D8137（高位）：記錄（高位）：記錄Y0和和Y1輸出的脈沖總輸出的脈沖總數(shù)數(shù),

9、32位寄存器位寄存器 D8136-D8137 ，D8140-D8143數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可以用數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可以用MOV指令來清除。指令來清除。 PLSR是帶加速減速功能的脈沖輸出指令。對(duì)所指定的最高頻率進(jìn)行定加速，是帶加速減速功能的脈沖輸出指令。對(duì)所指定的最高頻率進(jìn)行定加速，在達(dá)到所指定的輸出脈沖數(shù)后，進(jìn)行定減速。在達(dá)到所指定的輸出脈沖數(shù)后，進(jìn)行定減速。操作數(shù)（操作數(shù)（S1.），為最高頻率），為最高頻率(Hz)，設(shè)置范圍，設(shè)置范圍1020000Hz，以，以10的倍數(shù)為單的倍數(shù)為單位，最高頻率中指定值的位，最高頻率中指定值的1/10可作為減速的一次變速量可作為減速的一次變速量(頻率頻率)。如果

10、此指令用。如果此指令用于步進(jìn)馬達(dá)的控制，此頻率應(yīng)設(shè)定在其不失調(diào)的范圍內(nèi)。（于步進(jìn)馬達(dá)的控制，此頻率應(yīng)設(shè)定在其不失調(diào)的范圍內(nèi)。（S2.）為總輸出的）為總輸出的脈沖數(shù)，對(duì)脈沖數(shù)，對(duì)16位，脈沖數(shù)設(shè)定為位，脈沖數(shù)設(shè)定為11032767；對(duì)；對(duì)32位，脈沖設(shè)定為位，脈沖設(shè)定為1102147483647。設(shè)定不滿。設(shè)定不滿110值時(shí)，脈沖不能正常輸出。（值時(shí)，脈沖不能正常輸出。（S3.）為加減速度時(shí)）為加減速度時(shí)間間(ms)，可設(shè)在，可設(shè)在5000ms以下，加減數(shù)的變速次數(shù)以下，加減數(shù)的變速次數(shù)(段數(shù)段數(shù))為為10次。（次。（D.）為脈）為脈沖輸出，只能指定沖輸出，只能指定Y0和和Y1。（3 3）在指令

11、執(zhí)行中改寫操作數(shù)，只有驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開再一次閉合后）在指令執(zhí)行中改寫操作數(shù)，只有驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)斷開再一次閉合后才按新的操作數(shù)輸出才按新的操作數(shù)輸出 。（4 4） PLSYPLSY指令只適用于晶體管輸出的指令只適用于晶體管輸出的PLCPLC，對(duì)，對(duì) FX2NFX2N型號(hào)，在程序型號(hào)，在程序中指令只能使用一次，對(duì)于中指令只能使用一次，對(duì)于FX1S,FX1NFX1S,FX1N可以同時(shí)使用可以同時(shí)使用2 2次。次。（5 5） M8029 M8029：脈沖發(fā)完后，：脈沖發(fā)完后，M8029M8029閉合。當(dāng)閉合。當(dāng)M0M0斷開后，斷開后，M8029M8029自動(dòng)自動(dòng)斷開。斷開。 (FX1S,FX1N)M8147(FX1S,FX1N)M8147：Y0Y0輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開；開； M8148M8148：Y1Y1輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開；輸出脈沖時(shí)閉合，發(fā)完后脈沖自動(dòng)斷開； （6 6）在輸出過程中）在輸出過程中X11X11斷開，立即停止脈沖輸出，當(dāng)斷開，立即停止脈沖輸出，當(dāng)X11X11再次閉合再次閉合后，從初始狀態(tài)開始重新輸出后，從初始狀態(tài)開始重新輸出D0D0指定的脈沖數(shù)；指定的脈沖數(shù)； （