步进电机系统的组成及原理.doc

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1、步进电机系统的组成及原理摘要：步进电机控制系统应含有步进电机、步进驱动器、直流电源以及控制器，本文将从控制器的选型及使用方法，驱动器的使用方法等方面着重阐述。关键词：步进电机，驱动器，步距角，细分，脉冲1.步进控制系统的组成步进电机控制系统主要是由控制器、步进驱动器、步进电机以及直流电源组成。控制器，主要的功能是每秒发射一定数量的脉冲给步进电机驱动器的脉冲接收端子，通常这一部分每秒发射的脉冲数量是可以人为控制；第二部分是步进电机驱动器，主要是由脉冲接收端子、步进电机正反装的控制、步进电机脱机控制、细分调

2、节、步进电机工作电流调节、电源和步进电机接线端子组成；第三部分是步进电机，通常有4引线、6引线、8引线，所谓引线也就是指步进电机的外接电线。2.控制器选型步进电机控制器又称精准定位控制模块，此模块可以是晶体管型PLC或是脉冲发生器。以三菱FX2N系列的晶体管PLC为例，其主体型号分为交直流MR继电器型和直流MT晶体管型，根据步进马达驱动器的工作原理，若想发射出脉冲，则必须选用MT晶体管型PLC。3.驱动器各部分含义以及用法根据步进电机的组成，脉冲接收端子也就是环形分配器，其主要功能是是把外部CP+与CP

3、-间所产生的脉冲进行分配，给功率放大器，功率放大器相应相的晶体管导通，使步进电机的每一相绕组有规律的得电。DIR+和DIR-，是步进电机的方向信号，即电动机的正反转，当DIR+与DIR-形成回路时步进电动机则反转，反之则正转。另外步进电机在停止时，通常有一相得电，电机的转子被锁住，所以当需要转子松开时，可以使用脱机信号ENA+与ENA-形成回路。步进电机的另外两个主要的组成部分是步进电机驱动器的细分调节和所带负载步进电机的工作电流的选择。为了更好的了解什么叫细分之前，应当先了解下什么叫步距角，电机每拍转

4、动的角度，称步距角，步距角和电机的结构有关。步距角其实就是一个度量单位，也就是如何衡量马达行走的距离，也就是脉冲马达旋转的角度，步距角越小，步进电机旋转的精度就越高，所以我们可以根据步距角来控制马达转动的精确角度。通常步进电机的步距角为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.0288°等等，然而这个步距角不仅和步进电机的旋转精度相关也和步进电机驱动器所接收的脉冲接收息息相关。以四宏电机57系列2相4线步进电机举例，由于此步进电机为2相，固电机的步距角只可以为两种：0.9°步距角或1.8°步距角，

5、但任何电机旋转一周都为360°，所以0.9°步距角的步进电机旋转一周所需的脉冲数为360°/0.9°，而1.8°步距角的步进电机旋转一周所需脉冲数为360°/1.8°。而步进电机驱动器上所谓的细分，就是用电路的方法改变步进电机的分辨率，比如把步进电机驱动器设置成4细分（有的驱动器上显示的数字为400，也称四分之一细分），那么刚才旋转0.9°需要1个脉冲，现在经过驱动器后，将接收的4个脉冲分辨为1个脉冲输出，那么也就是说4个脉冲触发步进电机旋转0.9°，所以细分只能改变步进电机分辨率，不可以改变步进电机的

6、原有精度，因其精度是根据电机的固有机械特性所决定的。电动机的工作电流的选择就要阅读电动机的铭牌所得，以四宏电机为例，若电动机的铭牌显示为57BYGH255-2004A，则说明其为混合型，机身宽、高为57mm，长度为55mm，额定电流为2A，4根引线的2相前单出轴步进电机，所以在调节电动机工作电流时，其电流值不得超过步进电机的额定电流2A。4.FX系列PLC控制驱动器方法将步进电机驱动器的脉冲接收阳极CP+、正反转接收端子阳极DIR+与脱机信号阳极ENA+接5V直流电源的阳极，再将FX系列MT型PLC的Y

7、0端子接步进电机驱动器脉冲接收阴极CP-端子，Y2接驱动器DIR-端子，Y3接驱动器ENA-端子，将PLSY指令或PLSR指令的相关程序写入PLC，指令运行则可控制电动机正反转，若想提高或降低电动机的转速，需增加或降低PLSY/PLSR指令每秒发射脉冲数，或者是适当调节驱动器细分。5.步进电机使用注意事项1）步进电机在运行后过度的震颤或者是抖动，应调节合适的细分数或脉冲发射频率，避开步进电机固有谐振频率与步进频率相同所产生的共振。2）若步进电机驱动器设定的电机工作电流已小于额定电流，但此时电机在运转时还

8、是过度发热（用手触摸时感觉烫手），这时还应再降低步进电机驱动器的电流设定值，如果由于降低电流而导致电机力矩不足，可以增设减速器一类的装置，降低转速增大力矩，或调回原有设定值改善电机的散热条件。3）当给定电机一个较大的频率时，发现电动机停止转动或急剧降低转速，这时应降低给定频率，因给定频率已超过步进电动机最高频率，输出转矩在此时会急速下降直至停止旋转。