基于labview的步进电机状态控制

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1、基于LabVIEW的步进电机控制设计摘要随着电机在工业、农业等领域的广泛应用，步进电机也越来越到多地运用到众多领域。步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电元件，与其它类型电机相比具有易于精确控制、无累积误差等优点,它可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制等.步进电动机必须和驱动控制器配合使用，而不能直接接到交直流电源上工作,步进电机的控制以数字I／O接口卡作为硬件基础，采用软件程序来实现步进电机的同步精确运动控制。这种控制方法的关键是软件程序，软件程序的好坏将决定是否能实现步进电机的控制。本设计采用P

2、C机控制，通过PXI总线与步进电机相连，PC上的操作界面采用LabVIEW编写，文中简要概述虚拟仪器技术LabVIEW软件的特点，通过运用LabVIEW图形编程语言设计步进电机的简单控制系统，介绍虚拟仪器编程的一般过程和方法。这种用LabVIEW设计的系统具有控制灵活、人机交互性强、界面友好、操作方便等特点。本系统的设计为虚拟仪器的设计寻找了一种普遍的方法。【关键词】步进电机，LabVIEW，PXI总线第1章前言步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的

3、步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。传统的步进电机控制系统用PLC或单片机来控制步进电机,不仅电路复杂,控制精度不高,硬件连接后不易调整、灵活性差,不能实时地满足用户对控制系统的要求。而且编程也比较难，非专业技术人员不易掌握。因此，传统的步进电机系统具有很大的局限性，已经不能满足时代发展的需求。现在的步进电机系统多数选用LabVIEW软件对步

4、进电机进行控制。LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发。开发环境类似于C语言的开发环境。使用这种语言编程时，基本上不用写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，有一个完成任何编程任务的通用的庞大函数库。因此LabVIEW是一个

5、面向最终用户的工具。用户可以基于对LabVIEW软件比较熟悉的前提下根据自己的需要设计相应的程序以实现相应的功能，以达到设计自己需要的仪器的目的，本系统方案拟用LabVIEW软件对步进电机进行正反转的控制，并且将数据实时显示，以取得良好的控制效果。以此了解虚拟仪器的开发过程，为以后虚拟仪器的设计打下一定的基础。第2章步进电机的系统介绍2.1步进电机的概念步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。我们可以通过控制脉冲个数来控制角位移量

6、，从而达到准确定位的目的；同时我们也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。图2.1电机内部结构图图2.2步进电机的外观图2.1.1步进电机的分类现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相

7、式步进电机等。1.反应式步进电机：一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。2.永磁式步进电机：一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；3.混合式步进电机：是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，性能最好。旋转电机反应式步进电机（VariableReluctance）永磁式步进电机（PermanentMagnet）

8、混合式步进电机（Hybrid）直线电机VR型PM型HB型2.1.2步进电机的结构及工作原理图2.3步进电机如图2.3所示，步进电机分为转子和定子两部分：1.定子：由硅钢片叠成的，定子上有6大磁