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第七章步进控制步进电机stepmotor—脉冲电机电脉冲__→角位移或直线位移给步进电动机输入一个电脉冲__时,它就转过一定的角度或__一定的距离由于其输出的角位移或直线位移可以不是连续的,因此称为步进电动机优点角位移或线位移与脉冲数成正比,其转速n或线速度v与脉冲频率成正比在负载能力范围内,这种关系不会因电压波动、负载变化、温度变化等原因而变化,其控制性能很好步进电动机广泛用于数控机床、打印机等控制系统中反应式步进电机结构定子6个磁极,分为3相,每个磁极上都套有一个绕组转子均匀分布的4个齿,无绕组
1、单三拍控制A相绕组通电时,B、C两相不通电,气隙中生成以A-A’为轴线的磁场由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合,将使转子齿
1、3和定子A-A’对齐,即产生A-A’轴线方向的磁通如果A相绕组不断电,
1、3两转子齿就一直被磁极A-A吸引住而不改变其位置,即转子具有自锁能力B相绕组通电时,A、C两相不通电,气隙中生成以B-B’为轴线的磁场由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合,将使离磁极B-B’最近的转子齿
2、4和定子B-B’对齐,即产生B-B’轴线方向的磁通C相绕组通电时,A、B两相不通电,气隙中生成以C-C’为轴线的磁场由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合,将使离磁极C-C’最近的转子齿
1、3和定子C-C’对齐,即产生C-C’轴线方向的磁通
2、双三拍控制
3、单、双六拍工作方式步进电机是Kinco三相步进电机3S57Q-04056,与之配套的驱动器为Kinco3M458三相步进电机驱动器
1、3S57Q-04056部分技术参数如表7-2所示表7-23S57Q-04056部分技术参数参数名称步距角相电流(A)保持扭矩阻尼扭矩电机惯量参数值
1.8°
5.8A
1.0__
0.04__
0.3kg.cm23S57Q-04056的三个相绕组必须连接成三角形,接线图如图7-10所示
2、Kinco3M458三相步进电机驱动器主要电气参数如下供电电压直流24V~40V输出相电流
3.0A~
5.8A控制__输入电流6~20__冷却方式自然风冷该驱动器具有如下特点;
①采用交流伺服驱动原理,具备交流伺服运转特性,三相正弦电流输出
②内部驱动直流电压达40V,能提供更好的高速性能
③具有电机静态锁紧状态下的自动半流功能,可大大降低电机的发热
④具有最高可达_____步/转的细分功能,细分可以通过拨动开关设定
⑤几乎无步进电机常见的共振和爬行区,输出相电流通过拨动开关设定
⑥控制__的输入电路采用光耦隔离
⑦采用正弦的电流驱动,使电机的空载起跳频率达5kHz1000步/转左右在3M458驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的八位DIP功能设定开关,可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数图7-11是该DIP开关功能说明3M458DIP开关功能说明驱动器的典型接线图如图7-12所示,335A中,控制__输入端使用的是DC24V电压,所使用的限流电阻R1为2KΩ3M458的典型接线图驱动器还有一对脱机__输入线FREE+和FREE-,当这一__为ON时,驱动器将断开输入到步进电机的电源回路335A没有使用这一__,目的是使步进电机在上电后,即使静止时也保持自动半流的锁紧状态335A为3M458驱动器提供的外部直流电源为DC24V,6A输出的开关稳压电源,直流电源和驱动器一起__在模块盒中,驱动器的引出线均通过安全插孔与其他设备连接图7-13是3M458步进电机驱动器模块的面板图M458步进电机驱动器模块的面板
3、步进电机传动组件的基本技术数据3S57Q-04056步进电机步距角为
1.8度,即在无细分的条件下200个脉冲电机转一圈(通过驱动器设置细分精度最高可以达到_____个脉冲电机转一圈)输送站传动采用同步轮和同步带,同步轮齿距为5mm、共11个齿即旋转一周搬运机械手位移55mmYL335-A系统中为达到控制精度驱动器细分设置为_____步/转即(每步机械手位移
0.0055mm)电机驱动电流设位
5.2AFX1nPLC的脉冲输出功能晶体管输出的FX1N系列PLCCPU单元支持高速脉冲输出功能,但有如下限制⑴高速脉冲输出仅限于Y000和Y001点⑵在FX1N可编程控制器中,不连接虚拟电阻,在DC5-24V(10-100__)的条件下,也能输出100KHZ以下的频率的脉冲输送单元上Kinco3M458三相步进电机驱动器控制__输入电流为6~20__,为了与FX1N脉冲输出端匹配,应在脉冲输出端(Y0或Y1)与电源正极间并联虚拟电阻同时,步进电机驱动器的细分开关应设置较低值(例如5000步/转)对输送单元步进电机的控制主要是返回原点和定位控制,可以使用FX1N的脉冲输出指令FNC57(PLSY)和带加减速的脉冲输出指令FNC59(PLSR)实现脉冲输出指令FNC57(PLSY)PLSY指令的功能是以指定的频率产生定量脉冲指令格式如图7-12所示其中[S1•]指定频率,对于FX1n,范围为2~_____0(Hz)[S2•]:指定产生脉冲的数目允许设定的脉冲数的范围为16位指令可设1~32767个脉冲,32位指令可设1~2147483647个脉冲若指定脉冲数为“0”,则对产生的脉冲不受限制若用(D)PLSY指令,则脉冲数用(D0,D1)来指定[D•]指定脉冲输出的Y地址号(仅限于Y000或Y001)编程PLSY指令时,须注意如下几点⑴脉冲的占空比为50%,输出控制不受扫描周期的影响,采用中断方式处理⑵在指令执行过程中,若更改[S1•]指定的字软元件内容,输出频率也随之改变若变更[S2•]指定的字软元件内容后,将从下一个指令驱动开始执行变更内容若X000变为OFF,则脉冲输出停止,X000再次置ON时,脉冲再次输出,但脉冲数从头开始计算⑶设定的脉冲数输出完成后,完成标志M8029置“1”,当PLSY指令从ON变为OFF时,M8029复位⑷PLSY指令可以在程序中反复使用,但是在设计驱动指令时序时,须注意避免同时驱动产生双重线圈输出,以及两次驱动之间的时间间隔
1.
1.
1.1带加减速的脉冲输出指令FNC59(PLSR)PLSR是带加减速功能的定尺寸传送用的脉冲输出指令指令格式如图7-14所示图7-14PLSR的指令格式指令执行时,针对[S1•]指定的最高频率进行加速,在达到指定的脉冲数后,进行定减速,如图7-15所示,图中还标明了各操作数的含义和取值范围图7-15PLSR的脉冲输出图编程PLSR指令时须注意的问题与编程PLSY指令类似,但在执行中修改任一个操作数,运转都不会反映,变更内容从下一个指令驱动才有效此外,在编程PLSR指令时还要注意各操作数的相互配合
①加减速时的变速级数固定在10级,故一次变速量是最高频率1/10因此设定最高频率时应考虑在步进电机不失步的范围内
②加减速时间至少不小于PLC的扫描时间最大值(D8012值)的10倍,否则加减速各级时间不均等(更具体的设定要求,请参阅FX1N编程手册)
1.
1.
1.2与脉冲输出功能有关的主要特殊内部存储器从Y000或Y001输出的脉冲数将保存于以下特殊数据寄存器中[D8141,D8140]输出至Y000的脉冲总数[D8143,D8142]输出至Y001的脉冲总数[D8136,D8137]输出至Y000和Y001的脉冲总数各个数据寄存器内容可以利用“(D)MOVK0D81□□”执行清除PAGE54。