运动控制技术（西门子）课件 项目3 步进电动机的PLC控制.pptx
步进电动机的PLC控制;;任务3.1步进电动机控制工作台定位;2.操作盒设有4个选择开关和4个按钮，其中SA1为允许进行步进电动机控制（ON为允许、OFF为禁止）、SA2为手动/自动选择开关（OFF为手动、ON为自动）、SA3为位置选择开关1、SA4为位置选择开关2。
3.在SA2=OFF时，可以通过SB1进行左行点动运行或SB2进行右行点动运行，也可以通过SB3进行回零命令。
4.在SA2=ON时，通过SA3和SA4的四个状态可以选择绝对位置1-4的距离分别是-35mm、-7.5mm、+12mm、+46mm，此时按下按钮SB1可以自动进行绝对位置定位。
5.当步进控制系统故障时，可以按下SB4进行复位。
;任务3.1步进电动机控制工作台定位;任务3.1步进电动机控制工作台定位;任务3.1步进电动机控制工作台定位;反应式步进电动机工作原理分析如下。
①当A相定子绕组通电时，如图3-3（a）所示，绕组产生磁场，由于磁场磁感线力极。通过磁阻最小的路径，在磁场的作用下，转子旋转使齿1、3分别正对A、A极。
②当B相定子绕组通电时，如图3-3（b）所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿2、4分别正对B、B极。
③当C相定子绕组通电时，如图3-3（c）所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿3、1分别正对C、C极。
;从图3-3中可以看出，当A、B、C相按A→B→C顺序依次通电时，转子逆时针旋转，并且转子齿1由正对A极运动到正对C；若按A→C→B顺序通电，转子则会顺时针旋转。给某定子绕组通电时，步进电动机会旋转一个角度；若按A→C→B→A→B→C→…顺序依次不断给定子绕组通电，转子就会连续不断地旋转。
图3-3中的步进电动机为三相单三拍反应式步进电动机，其中“三相”是指定子绕组为3组，“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指在一个通电循环周期内绕组有3次供电切换。
;2.步距角
步进电动机的定子绕组每切换一相电源，转子就会旋转一个固定角度，该角度称为步距角。图3-3中步进电动机定子圆周上平均分布着6个凸极，任意2个凸极之间的角度为60°，转子每个齿由一个凸极移到相邻的凸极需要前进2步，因此该转子的步距角为30°。
步进电动机的步距角θs可用下面的公式计算：;???中，Z为转子的齿数，N为一个通电循环周期的拍数。图3-3中的步进电动机的转子齿数Z=4，一个通电循环周期的拍数N=3，则步距角θs=30°。因此，步进电动机的步距角表示控制系统每发送一个脉冲信号时电动机所转动的角度。
步进电动机的角位移量或线位移量与电脉冲数成正比，即步进电动机的转动距离正比于施加到驱动器上的脉冲数。步进电动机转动（即电动机出力轴转动角度）和脉冲数的关系如下所示：;3.转速
控制脉冲频率，可控制步进电动机的转速，因为步进电动机的转速与施加到步进电动机驱动器上的脉冲信号频率成比例关系。在整步模式下，电动机的转速[r/min]与脉冲频率[Hz]的关系如下：;4.三相单双六拍反应式步进电动机
三相单三拍反应式步进电动机的步距角较大，稳定性较差；而三相单双六拍反应式步进电动机的步距角较小，稳定性更好。三相单双六拍反应式步进电动机结构示意如图3-4所示。;三相单双六拍反应式步进电动机工作原理分析如下。
①当A相定子绕组通电时，如图3-4图（a）所示，绕组产生磁场，由于磁场磁感线力通过磁阻最小的路径，在磁场的作用下，转子旋转使齿1、3分别正对A、A极。
②当A、B相定子绕组同时通电时，绕组产生图3-4（b）所示的磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿2、4分别向B、B极靠近。
③当B相定子绕组通电时，如图3-4（c）所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿2、4分别正对B、B极。
;④当B、C相定子绕组同时通电时，如图3-4（d）所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿3、1分别向C、C极靠近。
⑤当C相定子绕组通电时，如图3-4（e）所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿3、1分别正对C、C极。
从图3-4中可以看出，当A、B、C相按A→AB→B→BC→C→CA→A…顺序依次通电时，转子步进逆时针旋转，每一个通电循环分6拍，其中3个单拍通电，3个双拍通电，因此这种反应式三相单双六拍电动机称为三相单双六拍反应式步进电动机。
;5.四相步进电动机拍数
参考三相步进电动机，四相步进电动机最常见的逆时针通电方式有四相单四拍(A-B-C-D-A)、四相双四拍(AB-BC-CD-DAAB)、四相单双八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。由此也可以看出，步进电动机的正反转控制，实际上是通过改变通电顺序实现的。;不管是三相单三拍步进电动机还是三相单双六拍步进电动机，它们的步距角都比较大，若用