基于plc控制的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！)基于PLC的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計機(jī)械電子專業(yè) XXX指導(dǎo)教師 XXX摘要：以德國西門子公司小型可編程邏輯控制器S7200為中央處理單元，以步進(jìn)電機(jī)作為控制對象。介紹了PLC的概念原理以及控制的優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的概念及工作原理，現(xiàn)狀以及開展方向。PLC與步進(jìn)電動機(jī)一起結(jié)合起來有很高的研究價值與意義。本文在介紹步進(jìn)電機(jī)控制特點(diǎn)的根底上,重點(diǎn)研究了步進(jìn)電機(jī)的控制策略。設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件方案，并編寫了相應(yīng)的控制流程，測試了實(shí)際控制效果，并提出相應(yīng)的整改措施，到達(dá)更加合理高效的目標(biāo)。對于使用步進(jìn)驅(qū)動器的步進(jìn)控制系統(tǒng)，控制器對步進(jìn)電機(jī)的控制關(guān)鍵在于控制脈沖

2、信號的產(chǎn)生。介紹了使用該控制器產(chǎn)生控制脈沖信號的多種不同實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)不同控制方法。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；步進(jìn)電機(jī)；控制策略；控制流程The Research Of Stepper Control Method Motor Based On PLCStudent majoring in Machinery and electronics specialty XXXTutor XXXAbstract：With small Germany Siemens S7-200 programmable logic controller of the central processing

3、unit, with stepping motor as control object. This paper introduces the concept of PLC principle and advantage of the control, the concept and working principle of stepper motor, the current situation and development direction. PLC combined with stepper motor this paper, based on the introduction to

4、the characteristics of the stepper motor control, step motor control strategies are researched. Design the measures, achieve more reasonable and efficient. For using stepper drive stepper control system, the controller of stepper motor control is the key to control the generation of pulse signal. Th

5、is paper introduces the control using the controller a variety of different implementation methods of the pulse signal, then the method to realize different control the stepper motor.Key words: Programmable logic controller; Stepping motor; The control strategy; Control the process引言 伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速開展，科技的日

6、新月異，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短，生產(chǎn)效率有了更高的要求，特別是計算機(jī)技術(shù)的廣泛的推廣和普及，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)揮了它無與倫比的優(yōu)越性和高效性，其中可編程邏輯器件就有了更多的用武之地?？删幊绦蚩刂破?programmable logic controller)，俗稱PLC，它是一種基于數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，現(xiàn)在在工業(yè)環(huán)境設(shè)計中它產(chǎn)生了很高的價值，并帶來了很大的效益。PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用, 同時微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的更新，其功能也相應(yīng)的得到了很大的開展，PLC已經(jīng)不再局限于邏輯控制、順序控制的普通技術(shù)層面，現(xiàn)在已經(jīng)深入到模擬量控制，甚至遠(yuǎn)程通信功能等高技術(shù)領(lǐng)域。所以PLC與CADCAM、

7、機(jī)器人技術(shù)一起被稱為當(dāng)代工業(yè)自動化的三大支柱1。PLC不僅僅具有數(shù)據(jù)采集、邏輯處理功能，同時還兼具有高速脈沖輸出和采集功能。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。從技術(shù)水平上看，計算機(jī)技術(shù)的不斷更新，技術(shù)平臺的更加高效，可編程控制器可以以此作為平臺，在設(shè)計和制造上更加事半功倍，特別是在運(yùn)算速度、存儲容量、智能化方面會變的更快、更大、更強(qiáng)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，PLC會基于計算機(jī)技術(shù)向超小型和超大型方向開展；從產(chǎn)品的配套性上看，PLC產(chǎn)品的種類會更豐富、規(guī)格更加完善，人機(jī)操作界面方面會變得更加人性化，強(qiáng)大的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從技術(shù)研發(fā)方面上看，很多國家都

8、很重視PLC技術(shù)的開發(fā)設(shè)計，并將它的開展水平作為科技開展水平的一項很重要的方面，國際競爭會更加劇烈，而劇烈的市場效率競爭會出現(xiàn)少數(shù)幾個強(qiáng)大的品牌壟斷國際市場的局面，便會產(chǎn)生國際通用的編程語言，更加適合技術(shù)的交流和應(yīng)用。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛開展和強(qiáng)大技術(shù)支持，可編程控制器將成為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成局部，并將在工業(yè)及工業(yè)以外的許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，并創(chuàng)造著越來越大的效益2。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中扮演著很重要的角色，步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)常用在精確定位控制和定速控制，它能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動的電磁執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)作為常用的一種電氣執(zhí)行元件，由于其具有精度

9、精準(zhǔn)、慣性影響小、工作穩(wěn)定，能在高精度快速開環(huán)控制的時候發(fā)揮它的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在各種不同的自動化控制領(lǐng)域。PLC與步進(jìn)電機(jī)的結(jié)合控制模式在各種工業(yè)化生產(chǎn)、自動化控制系統(tǒng)和精密制造機(jī)械行業(yè)等領(lǐng)域的研究備受人們所關(guān)注和期待。本文以這樣一個系統(tǒng)為對象，探討使用PLC實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)控制的多種不同方法。1 概述1.1 關(guān)于PLC和步進(jìn)電機(jī)的狀況1.1.1 PLC方面 PLC，即可編程控制器(Programmable logic Controller)的簡稱,它是基于計算機(jī)技術(shù)為根底的新型工業(yè)控制自動控制裝置。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。采用可以編制程序的存儲器，用

10、來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計。PLC的性能特點(diǎn):配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小、維護(hù)方便、容易改造，易學(xué)易用，體積小，重量輕，能耗低，故深受工程技術(shù)人員歡送。 步進(jìn)電機(jī)方面 步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖鼓勵信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的離散值控制電動機(jī)，這種電動機(jī)每當(dāng)輸入一個電脈沖就動一步，所以又稱脈沖電動機(jī)。步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)類型上分，有反響式Variab

11、le Reluctance，VR、永磁式Permanent Magnet,PM和混合式(Hybrid Stepping,HS)三種3。步進(jìn)電機(jī)是一種將電子數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動的電磁增量運(yùn)動器件。典型的電機(jī)繞組固定在定子上，而轉(zhuǎn)子那么由硬磁或軟磁材料組成。當(dāng)控制系統(tǒng)將一個電脈沖信號經(jīng)功率裝置加到定子繞組中，電機(jī)便會沿一定的方向旋轉(zhuǎn)一步。脈沖的頻率決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度與所輸入的電脈沖個數(shù)成正比；所以，改變輸入脈沖的個數(shù)就就能控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行角度。步進(jìn)電機(jī)有以下特點(diǎn)： 運(yùn)行角度正比于輸入脈沖，便于開環(huán)運(yùn)行，花費(fèi)少；具有鎖定轉(zhuǎn)矩；定位精度高，并且沒有累積誤差；具有優(yōu)良的起動、停止

12、、反轉(zhuǎn)響應(yīng)；無電刷和可靠性高；可低速運(yùn)行，直接驅(qū)動負(fù)載；不適宜的控制會引起振動；不宜運(yùn)行于高速狀態(tài)。1.2 PLC控制步進(jìn)電機(jī)研究的意義基于步進(jìn)電動機(jī)良好的控制和準(zhǔn)確定位特性，被廣泛應(yīng)用在精確定位方面，諸如數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、扎鋼機(jī)、自動控制計算裝置、自動記錄儀表等自動控制領(lǐng)域。PLC作為簡單化了的計算機(jī)，功能完備、靈活、通用、控制系統(tǒng)簡單易懂，價格廉價，可現(xiàn)場修改程序，體積小、硬件維護(hù)方便，價格廉價等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用，帶來了巨大效益方便。由于將PLC作為控制器和把步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件組成的運(yùn)動控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)牡湫托院屯ㄓ眯?，通過研究用PLC來控制步進(jìn)電動機(jī)的，既可實(shí)現(xiàn)精確定位控制，

13、又能降低控制本錢，還有利于維護(hù)。以往的步進(jìn)電動機(jī)需要靠驅(qū)動器來控制，隨著技術(shù)的不斷開展完善，PLC具有了通過自身輸出脈沖直接步進(jìn)電動機(jī)的功能，這樣就有利于步進(jìn)電動機(jī)的精確控制4。1.3 本課題研究的內(nèi)容本課題主要研究三相步進(jìn)電機(jī)的控制 ，使用的PLC是西門子S7-200 CN系列PLC-CPU224XPCN ACDCRLY, 能對三相步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，能對三相步進(jìn)電動機(jī)的步數(shù)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，實(shí)現(xiàn)快速啟動、快速停止、正反轉(zhuǎn)互換控制及制動操作等。2 步進(jìn)電機(jī)和PLC的結(jié)構(gòu)及選用2.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC-CPU224XPCN ACDCRLY的根本結(jié)構(gòu)情況為：CPU224XPCN，24

14、VDC電源，24VDC輸入，24VDC輸出，6ES7 214-2AD23-0XB8，有14個輸入，10個輸出共24個數(shù)字量IO端子點(diǎn)，2個輸入，1個輸出共3個模擬量IO端子點(diǎn)，可連接7個擴(kuò)展模塊，可擴(kuò)展至168路數(shù)字量IO點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)38路模擬量IO點(diǎn)。22K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，擁有獨(dú)立的高速計數(shù)器(100KHz)達(dá)6個，并且還有100KHz的高速脈沖輸出2個，上升沿和下降沿邊沿中斷各4個， RS485通訊編程口2個，同時具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。PLC-CPU224XPCN ACDCRLY還具有其他的很多很有用的功能，例如內(nèi)置模擬量IO，位控特性，數(shù)據(jù)記錄及

15、配方功能等，由于PLC-CPU224XPCN ACDCRLY具有模擬量IO和強(qiáng)大控制能力的新型CPU，所以可以很輕松的幫助步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位任務(wù)5。步進(jìn)電機(jī)和PLC必須要相匹配才能到達(dá)給定的系統(tǒng)參數(shù)；比方PLC輸出的最高頻率決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速等。具體計算如下：脈沖當(dāng)量=步進(jìn)電機(jī)步距角×螺距360×傳動速比；脈沖上限頻率=移動速度×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)脈沖當(dāng)量；最大脈沖數(shù)量=移動距離×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)脈沖當(dāng)量；性能指標(biāo)的提高，在步進(jìn)電機(jī)工作方式的時候要盡量提高其性能指Tn，調(diào)速范圍D等。式中，Tn是n相同時通電時轉(zhuǎn)矩，m表示電機(jī)相數(shù)。由上式可得其解決Tn

16、的方法是多采用多相通電的雙拍制，少采用單相通電的單拍制，在步進(jìn)電機(jī)工作方式的時候才能得到更高的提高。由于本設(shè)計用PLC控制三相步進(jìn)電動機(jī)，應(yīng)選用36BF02型反響式步進(jìn)電機(jī)作為控制對象，三相步進(jìn)電動的步距角為或。2.2 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)36BF02型反響式步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：反響式步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積；反響式步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度在攝氏；反響式步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降；反響式步進(jìn)電機(jī)在低速狀態(tài)下也可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但假設(shè)高于極限速度后，就無法啟動?？蛰d啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率。如果脈沖頻率高于該脈沖頻率值時，步進(jìn)電機(jī)便不能正常啟動。在

17、有負(fù)載的情況下，啟動頻率會更低。如果要想步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)較高的高速轉(zhuǎn)動，那么脈沖頻率就必須要有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻6。(1)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2-1所示。ACC勵磁線圈B定子轉(zhuǎn)子 圖2-1步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖電機(jī)的定子齒有三個勵磁繞阻，轉(zhuǎn)子細(xì)分為均勻的40個小齒，勵磁繞阻的幾何軸線與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開，距離分別為0、13、23 (相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示)，那么A相與齒1相對齊，B相與齒2向右錯開13，C相與齒3向右錯開23，A'與齒5相對齊，那么就是說A'就是A，齒5就是齒17。定轉(zhuǎn)子的展開圖如圖2-2所示。(2)旋轉(zhuǎn)其通電狀態(tài)。當(dāng)

18、采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)時，原來每步13會變成每步16，甚至可以組合不同的二相電流，使其13變?yōu)?12，乃至于124，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的根本理論依據(jù)。很容易得出一般規(guī)律：如果電機(jī)定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1m，2m(m-1)m，1。36BF003型步進(jìn)電動機(jī)的三個繞組分別用A、B、C表示。三拍運(yùn)行時，正轉(zhuǎn)通電順序為ABCA，反轉(zhuǎn)通電順序為CBAC；或正轉(zhuǎn)通電順序為ABBCCAAB，反轉(zhuǎn)通電順序為ACCBBAAC。六拍運(yùn)行時，正轉(zhuǎn)通電順序為AABBBCCCAA；反轉(zhuǎn)通電順序為AACCCBBBAA。 圖2-2定轉(zhuǎn)子的展開圖 (3)頻率關(guān)系和轉(zhuǎn)速的關(guān)系

19、 式中， M、Z、K同上；n為每分鐘轉(zhuǎn)速 rmin；當(dāng)M相M拍通電時，K=1，當(dāng)M相2M拍通電時，K=2。(4)力矩步進(jìn)電機(jī)通電后，就會在定子和轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(磁通量)，當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度，力F與(dd)成正比，其磁通量Br為磁密，S為導(dǎo)磁面積，F(xiàn)與成正比，L為鐵芯有效長度，D為轉(zhuǎn)子直徑。在線性狀態(tài)下，得出力矩公式 V:半徑力矩與電機(jī)有效 N:安匝數(shù)因此，力矩與電機(jī)有效體積、勵磁安匝數(shù)成正比，而與定轉(zhuǎn)子間氣隙成反比，反之亦然8。2.3 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)在單單僅給予電壓時，電機(jī)是不會動作的，必須透過脈波產(chǎn)生器提供位置脈波數(shù)、速度的脈波信號指令，以及驅(qū)動器驅(qū)動電流流過電機(jī)內(nèi)部線

20、圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),開環(huán)伺服系統(tǒng)圖2-3，而欲使步進(jìn)電機(jī)動作的必要系統(tǒng)組成有：(1)脈沖產(chǎn)生器：給予角度位置移動量、動作速度及運(yùn)轉(zhuǎn)方向之脈沖信號的電機(jī)驅(qū)動指令。(2)步進(jìn)驅(qū)動器：依控制器所投入的脈沖信號指令，提供電流來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)動作。(3)步進(jìn)電機(jī)：提供轉(zhuǎn)矩動力輸出來帶動負(fù)載。所以步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)、位置傳感器SENSOR，即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制9。工作臺步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動指令驅(qū)動電路圖2-3 開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖源采用555定時器產(chǎn)生，它工作頻率易于改變從而可以控制步進(jìn)電機(jī)的速度并且工作可靠，簡單

21、易行，占空比可調(diào)的方波發(fā)生器如圖2-4, 。在實(shí)現(xiàn)控制要求的根底上，應(yīng)使程序盡量簡潔緊湊。同一控制對象，根據(jù)生產(chǎn)的工藝流程不同，控制要求或控制時序會發(fā)生變化，即要求程序有較好的柔性。圖2-4占空比可調(diào)的方波發(fā)生器3 驅(qū)動電路電源設(shè)計方案3.1 方案設(shè)計(1)方案一 步進(jìn)電機(jī)選反響式步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動電路選用上下壓切換電源。上下壓切換型電源的原理線路如圖3-1所示。圖中當(dāng)分配器輸出端出現(xiàn)控制信號U,要求繞組通電時，三極管的基極都有信號輸入使導(dǎo)通，于是在高壓電源的作用下，繞組電流迅速上升，電流迅速上升，電流前沿很陡。當(dāng)電流到達(dá)或稍微超過額定穩(wěn)態(tài)電流時,利用定時電路或者電流檢測反響等措施使基極上信號電壓

22、消失，因此繞組電流立即轉(zhuǎn)而由低壓電源經(jīng)過二極管 供應(yīng)。低壓電源的電壓值應(yīng)使繞組中的電流限制在額定穩(wěn)態(tài)電流值。當(dāng)分配輸出端信號電壓U消失，要求繞組斷電時，基極上的信號電壓也消失了。繞組中的電流經(jīng)二極管及電阻向高壓電源放電，電流迅速下降。(2)方案二 驅(qū)動電路選擇單一電壓型電源。圖3-2是單一電壓型電源的一相功放電路m相電機(jī)有m個這樣的功放的電路的原理圖。來自分配器的信號經(jīng)過幾級電流放大后加到三極管V1的基極，控制的導(dǎo)通和截止。V1是功放電路的末級功放管，它與步進(jìn)電機(jī)一相繞組串聯(lián)，所以通過功放管V1的電流與通過步進(jìn)電機(jī)的電流是相等的。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理可知道這樣的電流波形會使步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減

23、小，動態(tài)特性變壞。假設(shè)要提高轉(zhuǎn)矩，應(yīng)縮短電流上升的時間常數(shù)Ta，使電流前沿變陡，這樣，電流波形接近矩形。由于Ta=RL，要減少Ta就要在設(shè)計電機(jī)時盡量要減小繞組電感L。另外，如果加大圖3-1中串聯(lián)的電阻R1也就可以使時間常數(shù)Ta下降，但是加大R1以后，為了到達(dá)同樣的穩(wěn)態(tài)電流值，電源電壓就要作相應(yīng)的提高；圖3-3中曲線I和I分別表示串聯(lián)電阻R1和R1 R1> R1時的繞組電流波形圖。可以看出，當(dāng)R1增大后，電流幅值增大，波形更加接近于矩形。這樣可以增大轉(zhuǎn)矩，提高啟動和連續(xù)運(yùn)行頻率，并使啟動和運(yùn)行矩頻特性下降緩慢，如圖3-4所示曲線T和T分別表示串聯(lián)電阻為R1和R1時候的特性。(3)方案比擬

24、和選擇單一電壓型電源只有一種電壓，功放元件少，本錢低。但是它的最主要缺點(diǎn)是電流流過串聯(lián)電阻R1后要消耗非?？捎^的電能，這局部消耗的電功率變成了熱量白白的浪費(fèi)掉了。而且功耗隨著R1值及其電機(jī)功率的增大而增大。這樣，一方面是電源設(shè)備的效率大為下降，同時所散發(fā)的熱量又使控制柜內(nèi)溫度升高，為了不影響電子元件的性能，還需要增添許多散熱設(shè)備，因而增大了電源體積，提高了本錢。而使用上下壓切換型電源那么不存在這樣的問題，因為電機(jī)繞組上不需要串聯(lián)電阻或者只需要串聯(lián)一個很小的電阻R1為平衡各相電流，其值一般約為0. 1 ，所以電源功耗也比擬小。而且上下壓切換電源加在繞組中的電壓和電流波形圖也會得到很大改善如圖3-

25、5，所以導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性很好，啟動和運(yùn)行頻率都得到很大的提高。在實(shí)現(xiàn)控制要求的根底上，應(yīng)使程序盡量簡潔緊湊，要求程序修改方便、簡單。通過對方案一和方案二的比擬，本次設(shè)計選擇方案一。(4)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源的選擇步進(jìn)電機(jī)是由專門的驅(qū)動電源供電的，驅(qū)動電源和步進(jìn)電機(jī)是一個有機(jī)整體，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能是電動機(jī)及其驅(qū)動電源二者配合的綜合表現(xiàn)。(5)調(diào)速范圍確實(shí)定由于技術(shù)參數(shù)已經(jīng)給定，所以在選用步進(jìn)電機(jī)的時候要注意在調(diào)速時在調(diào)速范圍內(nèi)的脈沖頻率不能小于步進(jìn)電機(jī)的自由振動頻率的1k，否那么轉(zhuǎn)子會發(fā)生強(qiáng)烈振蕩甚至失步。解決方法是為削弱振蕩現(xiàn)象，一般都會裝有機(jī)械阻尼器。圖3-1 上下電壓驅(qū)動電路原理圖 圖3-

26、2單電壓驅(qū)動電路原理圖 I ITTITrf 圖3-3 不同串聯(lián)電阻值對電流的影響 圖3-4不同串聯(lián)電阻對矩頻特性的影響 U1t圖3-5 繞組換接時電流和電壓的變化3.2 步進(jìn)電機(jī)的速度控制 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度會與輸入的脈沖速度成等比例的關(guān)系，所以在脈沖的速度愈快時，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會跟著加快；脈波速度愈慢時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速自然也跟著變慢。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度RPM與脈沖速度PPS，又稱Hz間的關(guān)系式如下：電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度RPM 脈沖速度PPS或 Hz× 60÷步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)圈說明：(1)RPM為一般電機(jī)的速度單位，即 rev min，為每分鐘電機(jī)所轉(zhuǎn)的圈數(shù)；PPS為步進(jìn)、伺服電機(jī)的速度

27、單位，即pulse per second，為每秒所送出的脈沖數(shù)。(2)由于RPM與PPS的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將PPS的秒鐘乘以60變?yōu)榉昼?。(3)步進(jìn)電機(jī)分割數(shù)圈，又代表要讓電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所必須送出的脈沖數(shù)。(4)上述公式拆解后之單位表示為 revmin = pulsesec ×60 ×1分割數(shù) FP1有一條SPD0指令，指令配合HSC和Y7的脈沖輸出功能便可實(shí)現(xiàn)對速度及位置控制10。速度控制梯形圖見圖3-6，控制方式參數(shù)見表3-1，脈沖輸出頻率設(shè)定曲線見圖3-7。位置控制：步進(jìn)電機(jī)不需要位置傳感器SENSOR，就可依照輸入的脈沖數(shù)決定移動量，并將負(fù)載

28、順利、正確的送達(dá)指定位置點(diǎn)上。而移動量的大小，是依照電機(jī)分辨率的大小與輸入的脈沖數(shù)來決定。脈沖數(shù)PULSE與移動量間的關(guān)系式如下：位置移動量 步進(jìn)電機(jī)分辨率×輸入脈沖數(shù)3.3 脈沖和角度的關(guān)系(1)步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示 式中，M為定子繞組相數(shù)；Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K為通電方式系數(shù)，當(dāng)M相M拍通電時，K=1，當(dāng)M相2M拍通電時，K=2。3.4 減小步距角的途徑方法本課題使用的步進(jìn)電機(jī)未細(xì)分時能到達(dá)的最小步距角為1.5°三相六拍模式。轉(zhuǎn)速較高時，由于轉(zhuǎn)子本身的慣性，電機(jī)可近似看作勻速轉(zhuǎn)動。但在低速運(yùn)行時，較大的步距角造成兩步之間的時間間隔較長，在下一個

29、電脈沖到來之前轉(zhuǎn)子已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動，由此造成運(yùn)行的不連續(xù)及低頻振動。此外實(shí)際應(yīng)用中 1.5°的步距角往往不能滿足精度需要，為了提高精度，要求一個脈沖對應(yīng)的位移量小，即步進(jìn)電機(jī)的步距角小9。減小步距角有以下四種方法： (1) 增加步進(jìn)電機(jī)控制繞組的數(shù)量。步距角Q與繞組數(shù)Mc成反比，Mc越大那么Q越小。三相步進(jìn)電機(jī)單拍運(yùn)行時的步距角為3°40轉(zhuǎn)子齒，如果采用四相電機(jī)，那么步距角減小到1.8°50轉(zhuǎn)子齒。但是相數(shù)越多電機(jī)結(jié)果越復(fù)雜，制造越困難，靠增加相數(shù)減小步距角的本錢很高。(2) 增加拍數(shù)。即增大狀態(tài)系數(shù)C。狀態(tài)系數(shù)也與步距角成反比，增加拍數(shù)相當(dāng)于增加繞組相數(shù)。三相步進(jìn)電

30、機(jī)單三拍運(yùn)行時步距角為3°，采用三相六拍模式后步距角減小到原來的一半。但步進(jìn)電機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的拍數(shù)同繞組相數(shù)直接相關(guān)，三相步進(jìn)電機(jī)最多能實(shí)現(xiàn)的拍數(shù)是六拍，四相電機(jī)最多八拍?？吭黾优臄?shù)減小的步距角有限。圖3-6 速度控制梯形圖SS+1F1設(shè)定初始脈沖頻率S+2M1設(shè)定目標(biāo)位置對應(yīng)的脈沖個數(shù)S+3S+4F2設(shè)定下一個脈沖頻率S+5M2設(shè)定下一個目標(biāo)位置對應(yīng)的脈沖頻率S+6.S+NFn設(shè)定最終目標(biāo)頻率，該值應(yīng)為“0”表3-1 控制方式參數(shù)f。其中m為該插圖所在的章號，n為本章中該插圖的順序號，m與n均為阿拉伯?dāng)?shù)字。每一章的插圖獨(dú)立編號。例如第3章的第4個插圖標(biāo)記為“圖3-4”。12 圖名圖注圖

31、名應(yīng)確切反映該圖的含義，一般為名詞性短語，力圖簡明扼要。圖名放于圖號后，與圖號隔兩個全角空格。為便于表達(dá)，不妨將圖號與圖名并稱為“圖題。13 插圖的形式插圖一般有四種形式，即手繪圖、屏幕抓圖、掃描圖、文件插圖。來自電子版參考文獻(xiàn)的插圖，多數(shù)是模糊不清的，故建議用手繪圖取而代之。131 手繪圖手繪圖系指在Word中直接用繪圖命令繪制的圖。該類插圖所占磁盤空間最少，系使用最多的一種插圖形式，數(shù)據(jù)流圖、結(jié)構(gòu)圖、程序框圖一般用此法繪制。繪圖所用圖例應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)。程序框圖的選擇框要注意標(biāo)“是否或“YN，起始框、終結(jié)框注意用圓角矩形建議使用專門用于畫框圖的軟件Visio畫框圖；數(shù)據(jù)流圖的數(shù)據(jù)線需標(biāo)數(shù)據(jù)名稱，

32、數(shù)據(jù)加工與數(shù)據(jù)存儲之間的箭頭無數(shù)據(jù)名稱。其他圖形的圖例參考有關(guān)文獻(xiàn)。手繪圖時必須一絲不茍，搭結(jié)欠量、過量均不合格；圖中的文字放入文本框中，框內(nèi)文字注意橫縱居中；線框交界處注意勻稱；框內(nèi)文字的筆劃宜完整，不得被線框遮蓋；文字、線條不得交叉；圖中文字盡可能使用統(tǒng)一的字體、字形、字號，其中字號原那么上不大于正文字號以小半號為宜。微調(diào)線條位置、長短時，可將Alt鍵和箭頭鍵配合使用。觀察線條是否存在搭接問題時，可選用500%的顯示比例，否那么難以看出搭接問題。線條、文字等元素輸入完畢后，應(yīng)選中與所繪之圖有關(guān)的所有線條、文本框，按鼠標(biāo)右鍵，選“組合，將各元素組合在一起。否那么，很有可能排版后“東一只胳膊、

33、西一條腿，甚至“丟胳膊少腿。132 屏幕抓圖此類圖系指使用PrtScreen或Alt+PrtScreen鍵通過剪貼板獲得的圖像。采用屏幕抓圖制作插圖時，應(yīng)“量身定做，抓圖后不要縮放，以免模糊。133 掃描圖如使用掃描圖片，分辨率要求為300線，顏色模式為灰度，嵌入文中后不要縮放。134 文件插圖文件插圖系指使用“插入|圖片|來自文件命令插入的圖像。采用文件插圖時，盡量不要使用JPG等類型的壓縮圖片，以免影響打印效果。14 插圖的位置盡量將插圖與正文中的相關(guān)文字說明置于同一頁。放入前一頁或后一頁，乃不得已而為之例如圖太大等。插圖一般居中放置；圖題位于插圖的下方，用宋體5號字，居中放置；圖題與插圖

34、放于同一頁中，即兩者不得跨頁。換言之，圖題不能位于某一頁的頁首。一張圖一般不得跨頁大的程序框圖例外，但需按正規(guī)要求標(biāo)清楚。15 插圖的排版插圖很小時，建議使用環(huán)繞排版四周排版，插圖前、圖題后均應(yīng)留適當(dāng)空間，切勿與正文“緊密相連。第二章 關(guān)于表格論文中的表格一般使用Word的表格功能直接制作，使用Excel制作亦可。21 表號表格要有表號，格式為“表m-n。其中m為該表格所在的章號，n為該章中該表格的順序號，即每一章的表格獨(dú)立編號。例如第3章的第4個表格標(biāo)記為“表3-4”。22 表名表名應(yīng)確切反映該表的含義，一般為名詞性短語，力圖簡明扼要。表名放于表號后，與表號隔兩個全角空格。為便于表達(dá)，不妨將

35、表號與表名并稱為“表題。23 表格盡量將表格與正文中的相關(guān)文字說明置于同一頁，放入前一頁或后一頁乃不得已而為之例如表格太大等。表格一般居中放置；表題位于表格的上方，用宋體5號字；居中放置；表題與表格放于同一頁中，即兩者不得跨頁。換言之，表題不能位于某一頁的頁尾。表格本身可以跨頁，但次頁的表應(yīng)加一個表頭注意，不是標(biāo)題，是表頭，即表格的首行，或在次頁首部加注“續(xù)表。24 表格內(nèi)文字的排版表格內(nèi)文字應(yīng)比正文小半號，一般居中放置，但文字量較大且長短不一時，以左對齊為宜。表格設(shè)計應(yīng)美觀、大方，表格風(fēng)格盡量一致，推薦使用三線式表格。表格前、后均應(yīng)留適當(dāng)空間，切勿與正文“緊密相連。第三章 關(guān)于摘要51 格式

36、中英文摘要各占一頁，首行寫“摘要“ABSTRACT “摘要之間空兩格，采用三號字、黑體、居中，與內(nèi)容空一行；第三行開始寫摘要內(nèi)容，首行空兩格內(nèi)容采用小四號宋體。最后單獨(dú)列一行，寫中英文關(guān)鍵詞。關(guān)鍵詞一般提供3-5個即可，寫于1-2行上，以分號分隔。中文關(guān)鍵詞前冠以“關(guān)鍵詞：，靠左；英文關(guān)鍵詞前冠以“Key words:，亦靠左。第二行首個關(guān)鍵字與第一行的首個關(guān)鍵字對齊。具體要求參見模板。52 內(nèi)容課題的意義，工作方法，結(jié)果與結(jié)論，后續(xù)研發(fā)建議等。摘要中不可大段大段地引用正文中的段落。切忌使用自動翻譯工具將中文摘要翻譯為英文摘要。第四章 關(guān)于目錄41 目錄的制作目錄必須由Word自動生成，不得手

37、工輸入，以免后患無窮。制作方法：先使用格式工具欄的第一個圖標(biāo)將各級標(biāo)題“格式化，再使用“插入|索引和目錄便可自動生成。目錄生成后，在首行加上“目錄二字，采用黑體三號字，居中。目錄只列到三級，一、二、三級標(biāo)題依次內(nèi)縮一字，分別采用四號、小四號、五號宋體。42 目錄頁的位置目錄頁位于正文第一頁之前。正文首頁為論文第一頁。目錄右端的頁號應(yīng)對齊。目錄頁超過一頁時，應(yīng)有頁碼，一般采用大寫羅馬數(shù)字，以區(qū)別于正文。注意：目錄之前的各頁均無頁號、無頁眉。第五章 關(guān)于正文50 關(guān)于頁面 新的一章應(yīng)換頁。正文任何一頁的尾部均不得留很多空行一章的末頁除外。圖表過大，致使本頁剩余空間容納不下時，可將其放于次頁，并將其

38、后的文字上提至前一頁。編了號的圖表，原那么上可放于正文的任何一頁，但通常與正文中的說明性文字不要相隔甚遠(yuǎn)。只有正文才有頁眉。換言之，正文之前的各頁無頁眉；自“參考文獻(xiàn)起，以后各頁亦無頁眉。正文各頁的頁腳只有頁碼，且居中放置。51 關(guān)于體例第一章 章標(biāo)題黑體、小三號、居中黑體、四號、頂格小節(jié)標(biāo)題黑體、四號、頂格一、段落標(biāo)題1宋體、小四號、空2格、用1.25倍行間距1. 段落標(biāo)題2(1)段落標(biāo)題3段落標(biāo)題4論文正文注意：無論哪一級標(biāo)題，尾部均無標(biāo)點(diǎn)符號。不得懸空出現(xiàn)一個標(biāo)題，如：系統(tǒng)的根本原理提示：根據(jù)往屆學(xué)生論文情況，各級序號盡量不用Word自動生成，以免格式難以控制。52 關(guān)于字體、字形、字號

39、、行距、字距按模版正文一般用小四號宋體，行距采用1.5倍，字距采用默認(rèn)值。53 關(guān)于分頁新的一章開始，要換頁，但不要用多個回車進(jìn)行分頁否那么后患無窮，而要用Enter即Ctrl+Enter插入換頁符；標(biāo)題不得位于一頁的末行；圖題不得位于一頁的首行前已提及，此處強(qiáng)調(diào)；表題不得位于一頁的末行前已提及，此處強(qiáng)調(diào)；不能因圖表過大而提前換頁即將大的圖表放入次頁；可將后頁的局部文字提到前頁來解決此問題。54 關(guān)于文獻(xiàn)引用引用文獻(xiàn)處，用n以上角標(biāo)形式標(biāo)注，其中n為參考文獻(xiàn)序號。文獻(xiàn)引用屬正?，F(xiàn)象，無可厚非，但忌諱大量抄錄，尤其是整章整節(jié)內(nèi)容大肆抄襲。軟件介紹、開發(fā)工具介紹、數(shù)據(jù)庫原理介紹宜少花筆墨。而且，所

40、“寫內(nèi)容出自何文獻(xiàn)，需以此方法注明通俗地講，抄自何處，應(yīng)讓人一目了然。55 關(guān)于圖表只要出現(xiàn)插圖或表格，在正文中必須要有相應(yīng)的說明。例如：“系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖如圖3-1所示，“數(shù)據(jù)字典示于表3-1”，等等前已提及，此處強(qiáng)調(diào)。不得出現(xiàn)“如以下圖所示、“如下表所示之列的句子。圖表中的文字應(yīng)注意嚴(yán)肅性，嚴(yán)禁出現(xiàn)不良人名、地名，忌諱影星、歌星名字或影視作品中的人名。56 關(guān)于段落段首嚴(yán)格空兩個漢字的位置。應(yīng)使用標(biāo)尺進(jìn)行控制，不要使用4個半角空格或2個全角空格代之。除特殊情況外，段落一般使用“兩端對齊，以免右側(cè)參差不齊，尤其是英文。57 關(guān)于標(biāo)點(diǎn)1凡中文表達(dá)之處，均使用全角標(biāo)點(diǎn)符號；破折號“與省略號“必須標(biāo)

41、準(zhǔn)在微軟拼音方式下，分別用“Shift+-和“Shift+輸入，前者亦可用Alt+Ctrl+.輸入，不得用其他符號替代。外國人名字的姓與名之間用“ 分隔，不得以“.或“代替。表示區(qū)間、范圍時，使用“，不使用“參考文獻(xiàn)頁碼范圍使用“-。2凡英文表達(dá)之處，均使用半角標(biāo)點(diǎn)符號；且注意英文無頓號，代之以逗號；英文無書名號，代之以斜體排版。3但凡程序中涉及標(biāo)點(diǎn)符號的，一律用半角符號雙引號應(yīng)顯示為“"，單引號應(yīng)顯示為“，但程序中的注釋例外。4寫完文章后，要多檢查幾遍，注意文中標(biāo)點(diǎn)的正確使用。58 關(guān)于錯別字1多數(shù)同學(xué)使用拼音法輸入漢字，同音別字非常之多，如“儀器誤輸為“一起，“及其誤輸為“機(jī)器，

42、“登錄誤輸為“登陸，“清晰誤輸為“清洗 ，“指導(dǎo)誤輸為“直到特別注意：“登陸二字在學(xué)生論文中大量出現(xiàn)，希望使用Word的查找命令檢查一下是否出現(xiàn)之。2寫完文章后，要多檢查幾遍，注意文中錯別字問題，尤其是“的、地、得的誤用問題本科生的論文中大量出現(xiàn)此類問題。59 關(guān)于縮略語、外來語、文件名、軟件名稱及其版本號1縮略語正文中首次出現(xiàn)縮略語時應(yīng)給出原文。形式如下：MISManagement Information System，管理信息系統(tǒng)順便說明一下，重點(diǎn)術(shù)語，即使非縮寫，亦應(yīng)給出原文。2外來語外來語大小寫應(yīng)統(tǒng)一。例如：Internet，INTERNET，internet應(yīng)統(tǒng)一為Internet，

43、不可混用。3文件名文件名特別是擴(kuò)展名一般應(yīng)大寫。4軟件名稱以及版本號介紹軟件名稱以及版本號時，要注意在軟件名和版本號之間加一個半角的空格，如：Windows2000錯誤、Windows 2000正確。Windows不可寫為Window。軟件名稱中，字母的大小寫應(yīng)前后一致。常用軟件名稱的寫法如下：PowerBuilder 9.0, FoxPro 2.5, VFP 6.0, VB 6.0, VC+ 6.0, C+Builder, C#, Delphi, ASP, SQL Server 2000，Oracle 9i，Sybase SQL Anywhere等。510 關(guān)于句子1要做到語法正確、句子通順

44、，注意語義連貫性，杜絕病句。一般句子要求有主語、謂語，及物動詞還應(yīng)帶賓語本不該在此提及此類“小兒科之事，但畢業(yè)論文中的確實(shí)確存在著大量病句，尤以無主句為盛。要反反復(fù)復(fù)、認(rèn)認(rèn)真真地讀每一個句子，復(fù)讀數(shù)十遍，毛病必自現(xiàn)。以祈使句描述某一過程時可以使用無主句，特殊情況下也可以使用無主句。例如：“。2要用書面語，忌用口頭語，忌用“網(wǎng)絡(luò)語言，忌用非專業(yè)術(shù)語?！斑@個問題前面已經(jīng)說過了，所以這里就不多說了。 不好“該問題前已提及，此處不復(fù)贅述。好“運(yùn)行了N多遍。極差“文件的后綴應(yīng)改為“文件的擴(kuò)展名。3用語簡明扼要，切忌啰嗦?！坝捎诋厴I(yè)設(shè)計只有三四個月的時間，比擬短，所以該系統(tǒng)免不了還有許多不盡如人意的地方，

45、這些都有待于在下一個版本中進(jìn)行進(jìn)一步的完善。不好“因時間所限，系統(tǒng)不盡人意之處在所難免，尚有待進(jìn)一步完善。好4中文句、英文句應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分，不要土洋結(jié)合，不倫不類?！笆褂闷饋矸浅asy，只需點(diǎn)一下mouse就OK了。 不好511 關(guān)于稱謂每篇論文均系一人所作，故不要張口閉口地用“我們?！拔易衷诳萍颊撐闹酗@得過于乏味，可代之以“筆者、“本人。512關(guān)于程序大量的程序不宜出現(xiàn)于正文中，但少量程序、核心代碼或腳本可以穿插于正文之中；量大時建議放于附錄中，不要給人以充字?jǐn)?shù)之嫌。513 關(guān)于計量單位介紹內(nèi)存、外存容量以及軟件的大小時，注意將單位寫清楚、寫標(biāo)準(zhǔn)。如：353K錯誤、353KB正確、256M錯誤

46、、256MB正確。514 關(guān)于下載地址介紹軟件下載地址時，一定要有最終地址，不要寫成 :.cfan之類的，而要寫成 :.cfandownloadscfan.exe之類。正文中盡量防止出現(xiàn)下載地址，最好放于參考文獻(xiàn)中。515 關(guān)于表達(dá)式含方程等公式、表達(dá)式一般應(yīng)居中排版。假設(shè)帶有編號，編號應(yīng)加圓括號，并靠右對齊。例如：a2+b2=c2 (2-1)公式如有上、下角標(biāo)，應(yīng)正確使用。變量應(yīng)使用斜體排版，常量用正體排版。建議使用word的公式編輯器進(jìn)行排版。第六章 關(guān)于封面“畢業(yè)論文一行的下面直接寫論文題目，不必畫蛇添足，多寫“題目：二字。你見過哪本書的封面上寫著“書名：XXXXXX嗎？姓名為兩個字時，

47、中間應(yīng)加兩個空格。班級名應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。本校計算機(jī)專業(yè)全稱為“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。第七章 關(guān)于參考文獻(xiàn)工大學(xué)報幾乎每篇文章最后均附有參考文獻(xiàn)，其格式十分正規(guī)，分為著作、論文、網(wǎng)文、學(xué)位論文等幾類，格式各異。參考文獻(xiàn)以正文中引用的先后次序排列。以下分別是著作、學(xué)位論文和期刊的例子：1 王興業(yè)，唐羽章復(fù)合材料力學(xué)性能M長沙：國防科技大學(xué)出版社，1988：3663822 李玉彬環(huán)氧樹脂電子束固化機(jī)制與應(yīng)用根底研究D北京：北京航空航天大學(xué)，20053 武德珍，宋勇志，金日光PVC彈性體納米CaCO3 復(fù)合體系的加工和組成對力學(xué)性能的影響J復(fù)合材料學(xué)報，2004，21(1)：119124第八章 關(guān)于結(jié)束語寫畢業(yè)

48、設(shè)計的收獲、感想、缺乏，以及哪些地方尚可改良。忌諱大段引用正文中的句子。第九章 關(guān)于翻譯最好寫明所譯材料的出處，最好提供原書的影印件建議使用掃描儀掃描。所譯之材料在內(nèi)容上最好有一定的相對獨(dú)立性，且應(yīng)有標(biāo)題，內(nèi)容盡量與所做課題接近。第十章 關(guān)于謝辭91 稱謂問題謝辭中，“感謝指導(dǎo)教師XXX顯得不夠禮貌，“XXX后應(yīng)有個稱謂博士、教授、老師、先生、女士、同志。92 病句與錯別字問題921 病句的典型例子及其改法1“感謝單位領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，使我在繁忙的工作中抽出時間，順利完成畢業(yè)設(shè)計與畢業(yè)論文。無主語，可改為：“單位領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，使本人得以在繁忙的工作中抽出時間，順利完成畢業(yè)設(shè)計與畢業(yè)論文，在此表示感謝。2在此次畢業(yè)設(shè)計過程中，我一直得到楊老師的悉心指導(dǎo)，在思想上和學(xué)習(xí)上都給了我很大的支持和幫助。后半句無主語，可改為：“此次畢業(yè)設(shè)計得到了楊老師的悉心指導(dǎo)，無論在思想上還是在學(xué)習(xí)上，他都給了我很大的支持和幫助。3通過本次畢業(yè)