电机及机床电器控制 项目七步进电机的控制电路
电机及机床电器控制 项目七 步进电机的控制电路
电机及机床电气按制 教学目标： 学习目标：1、步进电机开环控制方式： 2、步进电机控制实例分析。 能力目标：步进电机控制方式及控制线路的连 接 教学重点和难点： 重点：从应用的角度在介绍步进电动机的基 本结构、工作原理、主要技术指标、运行特性和 影响因素基础上，进行环形分配器方式和功率驱 动电路线路连接，进行开环和闭环控制方案以及 驱动系统设计举例与传动控制应用实例训练。 难点：步进电机控制方式及控制线路的连接
电机及机床电器控制 教学目标： 学习目标：1、步进电机开环控制方式； 2、步进电机控制实例分析。 能力目标：步进电机控制方式及控制线路的连 接 教学重点和难点： 重 点：从应用的角度在介绍步进电动机的基 本结构、工作原理、主要技术指标、运行特性和 影响因素基础上，进行环形分配器方式和功率驱 动电路线路连接，进行开环和闭环控制方案以及 驱动系统设计举例与传动控制应用实例训练。 难 点：步进电机控制方式及控制线路的连接 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 教学方法： 项目教学法：1、引出问题；2项目分析；3、行 为引导法；4、学练结合 学时、教具、课前准备 学时：4学时 教具：步进电机、步进电机控制装备、万用表 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试： 规范标准准备；
电机及机床电器控制 教学方法： 项目教学法：1、引出问题；2项目分析；3、行 为引导法；4、学练结合 学时、教具、课前准备 学时：4学时 教具：步进电机、步进电机控制装备、万用表 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试； 规范标准准备； 电机及机床电气控制
电机及机床电气按制 教学过程： 一、项目提出 环形分配器、功率放大器以及其它控制线路组 合称为步进电动机的驱动电源，它对步进电动机来 说是不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和 控制器构成步进电动机传动控制系统。 二、项目分析 脉冲供电方式是步进电机的能源特征。掌握磁 路的两个重要特征，即走磁阻最小路径和走磁路最 短的特征，对步进电机工作原理掌握大有帮助。步 距角、转速公式和特性的理解对步进电机控制是必 要的
电机及机床电器控制 教学过程： 一、项目提出 环形分配器、功率放大器以及其它控制线路组 合称为步进电动机的驱动电源，它对步进电动机来 说是不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和 控制器构成步进电动机传动控制系统。 二、项目分析 脉冲供电方式是步进电机的能源特征。掌握磁 路的两个重要特征，即走磁阻最小路径和走磁路最 短的特征，对步进电机工作原理掌握大有帮助。步 距角、转速公式和特性的理解对步进电机控制是必 要的。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 三、项目计划决策 (1)控制特性： (2)使用特点； (3)准备工具、资料
电机及机床电器控制 三、项目计划决策 (1)控制特性； (2)使用特点； (3)准备工具、资料。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 四、项目实施 一)、步进电动机的开环控制方式 使用微机对步进电动机进行控制有串行和并行两种方式。 1.串行控制 具有串行控制功能的单片机系统与步进电动机驱动电源之 间具有较少的连线。这种系统中，驱动电源中必须含有环行分 配器。 P10 CP脉冲 8031 方向信号 环形分 人 步进电动 方式信号 配器 功率放大电路
电机及机床电器控制 四、项目实施 一）、步进电动机的开环控制方式 使用微机对步进电动机进行控制有串行和并行两种方式。 1．串行控制 具有串行控制功能的单片机系统与步进电动机驱动电源之 间具有较少的连线。这种系统中，驱动电源中必须含有环行分 配器。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 2.并行控制 用微机系统的数条端口线直接去控制步进电动机各相驱动电路 的方法称为并行控制。有两种方法： 种是纯软件方法，即完全用编程来实现相序的分配，直接输 出各相导通或截止的控制信号，主要有寄存器移位法和查表法 第二种是软、硬件相结合的方法，有专门设计的编程器接口， 计算机向接口输出简单形式的代码数据，而接口输出的是步进电动 机各相导通或截止的控制信号。 A相 2 B相 驱 8031P12 3 C相 步进电 P13 4 D相 路 机 P14 5 E相
电机及机床电器控制 2．并行控制 用微机系统的数条端口线直接去控制步进电动机各相驱动电路 的方法称为并行控制。有两种方法： 一种是纯软件方法，即完全用编程来实现相序的分配，直接输 出各相导通或截止的控制信号，主要有寄存器移位法和查表法 第二种是软、硬件相结合的方法，有专门设计的编程器接口， 计算机向接口输出简单形式的代码数据，而接口输出的是步进电动 机各相导通或截止的控制信号。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 3.步进电动机速度控制 控制步进电动机的运行速度，实际上就是控制系统发出脉 冲的频率或者换相的周期。系统可用两种方法来确定脉冲的周 期：一种是软件延时，另一种是用定时器
电机及机床电器控制 3．步进电动机速度控制 控制步进电动机的运行速度，实际上就是控制系统发出脉 冲的频率或者换相的周期。系统可用两种方法来确定脉冲的周 期：一种是软件延时，另一种是用定时器。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 4.步进电动机的加减速控制 对于步进电动机的点一位控制系统，从起点至终点的运 行速度都有一定要求。各种系统在工作过程中，都要求加减 速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。特别是在要求快速 响应的工作中，从起点至终点运行的时间要求最短，这就必 须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。 恒速 加速 减速 低恒速 to 起动时间 终点时间
电机及机床电器控制 4．步进电动机的加减速控制 对于步进电动机的点—位控制系统，从起点至终点的运 行速度都有一定要求。各种系统在工作过程中，都要求加减 速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。特别是在要求快速 响应的工作中，从起点至终点运行的时间要求最短，这就必 须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。 电机及机床电气控制
电机及机床电气控制 升速规律一般可有两种选择：一是按照直线规律升速：二是按指 数规律升速。按直线规律升速时加速度为恒定，因此要求步进电动机 产生的转矩为恒值。从电动机本身的矩频特性来看，在转速不是很高 的范围内，输出的转矩将有所下降，如按指数规律升速，加速度是逐 渐下降的，接近电动机输出转矩随转速变化的规律。 用微机对步进电动机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲 的时间间隔。升速时使脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐疏稀。 微机用定时器中断方式来控制电动机变速时，实际上就是不断改变定 时器装载值的大小。一般用离散方法来逼近理想的升降速曲线。为了 减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所需的 装载值固化在系统的ROM中，系统运行中用查表方法查出所需的装载 值，从而大大减少占用CPU时间，提高系统响应速度。 系统在执行升降速的控制过程中，对加减速的控制还需准备下列 数据：①加减速的斜率②升速过程的总步数；③恒速运行总步数；④ 减速运行的总步数。 对升降速过程的控制有很多种方法，软件编程也十分灵活，技巧 很多。此外，利用模拟/数字集成电路也可实现升降速控制，但缺点。 是实现起来较复杂且不灵活
电机及机床电器控制 升速规律一般可有两种选择：一是按照直线规律升速；二是按指 数规律升速。按直线规律升速时加速度为恒定，因此要求步进电动机 产生的转矩为恒值。从电动机本身的矩频特性来看，在转速不是很高 的范围内，输出的转矩将有所下降，如按指数规律升速，加速度是逐 渐下降的，接近电动机输出转矩随转速变化的规律。 用微机对步进电动机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲 的时间间隔。升速时使脉冲串逐渐加密，减速时使脉冲串逐渐疏稀。 微机用定时器中断方式来控制电动机变速时，实际上就是不断改变定 时器装载值的大小。一般用离散方法来逼近理想的升降速曲线。为了 减少每步计算装载值的时间，系统设计时就把各离散点的速度所需的 装载值固化在系统的ROM中，系统运行中用查表方法查出所需的装载 值，从而大大减少占用CPU时间，提高系统响应速度。 系统在执行升降速的控制过程中，对加减速的控制还需准备下列 数据：①加减速的斜率②升速过程的总步数；③恒速运行总步数；④ 减速运行的总步数。 对升降速过程的控制有很多种方法，软件编程也十分灵活，技巧 很多。此外，利用模拟／数字集成电路也可实现升降速控制，但缺点 是实现起来较复杂且不灵活。 电机及机床电气控制