變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)（第2版）（微課版）課件 項目4、5 步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用、伺服電機(jī)的應(yīng)用

項目4步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制01項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制02學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制任務(wù)導(dǎo)入項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制相關(guān)知識口罩機(jī)中的應(yīng)用高倍顯微鏡中的應(yīng)用雕刻機(jī)中的應(yīng)用機(jī)器人中的應(yīng)用視覺檢測中的應(yīng)用1.課堂導(dǎo)入

步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的控制電機(jī)，它與配套驅(qū)動器共同組成低成本的開環(huán)控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)精確的位置和速度控制。每輸入一個電脈沖，電機(jī)就會旋轉(zhuǎn)一定的角度，常作為數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。最早的步進(jìn)電機(jī)是1920年代由英國人研發(fā)。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)驅(qū)動器德國百格拉公司于1973年發(fā)明了五相混合式步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器；1993年又推出了性能更加優(yōu)越的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。我國在80年代以前，一直是反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)占統(tǒng)治地位，混合式步進(jìn)電機(jī)是80年代后期才開始發(fā)展。1.課堂導(dǎo)入項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)就前進(jìn)一步，所以叫做步進(jìn)電機(jī)。2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和速度取決于脈沖的數(shù)量和脈沖頻率。

脈沖數(shù)越多，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的角度越大。

脈沖的頻率越高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，但不能超過最高頻率，否則電機(jī)的力矩會迅速減小，電機(jī)不轉(zhuǎn)。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

三相步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等?！叭唷敝覆竭M(jìn)電機(jī)的定子繞組有3組；“單”指每次只能有一相繞組通電；“雙”指每次有兩個繞組同時通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)；“六拍”指通電六次完成一個通電循環(huán)。BBCC步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理

定子鐵心上分布有A、B、C三相控制繞組。轉(zhuǎn)子用軟磁性材料制成，只有4個齒。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制2024/7/22步進(jìn)電機(jī)單拍工作原理示意圖●三相繞組中的通電順序為：A相

B相

C相步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向為順時針。（1）三相單三拍2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相繞組通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍，其特點：●每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30

。此角稱為步距角，用

表示。●轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。

A相

C相

B相

A相

B相

C相正轉(zhuǎn)：（1）三相單三拍2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理反轉(zhuǎn)：項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

這種工作方式，因三相繞組中每次有兩相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相雙三拍，其特點：●每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30

?！褶D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。

AC相

CB相

BA相

AB相

BC相

CA相正轉(zhuǎn)：（2）三相雙三拍2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理反轉(zhuǎn)：項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

這種工作方式，按照一相繞組通電接著二相繞組間隔輪流通電，而且，完成一個循環(huán)需要經(jīng)過6次改變通電狀態(tài)，所以稱三相單雙六拍，其特點：●每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15

?！褶D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。（3）三相單雙六拍2.步進(jìn)電機(jī)的工作原理正轉(zhuǎn)：A→AB→B→BC→C→CA→A；反轉(zhuǎn)：A→AC→C→CB→B→BA→A。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

步進(jìn)電機(jī)由定子（繞組、定子鐵心）、轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承），前后端蓋等組成。3.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)（c）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖（b）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖（a）步進(jìn)電機(jī)項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制定子鐵心

定子鐵心為凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片迭壓而成。在面向氣隙的定子鐵心表面有齒距相等的小齒。定子繞組

定子每極上套有一個集中繞組，相對兩極的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相。步進(jìn)電動機(jī)可以做成二相、三相、四相、五相、六相、八相等。3.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)為了減小步距角，實際的步進(jìn)電機(jī)通常在定子凸極和轉(zhuǎn)子上開很多小齒，這樣就可以大大減小步距角，提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子上只有齒槽沒有繞組，系統(tǒng)工作要求不同，轉(zhuǎn)子齒數(shù)也不同。轉(zhuǎn)子的外圈由50個小齒構(gòu)成，轉(zhuǎn)子1和轉(zhuǎn)子2的小齒于構(gòu)造上互相錯開1/2螺距。由此轉(zhuǎn)子形成了100個小齒。目前已經(jīng)有轉(zhuǎn)子單個加工至100齒的高分辨率型，那么高分辨率型的轉(zhuǎn)子就有200個小齒。因此其機(jī)械上就可以實現(xiàn)普通步進(jìn)電機(jī)半步(普通步進(jìn)電機(jī)半步需要電氣細(xì)分達(dá)到)的分辨率。3.步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制（1）按勵磁方式分為三大類：反應(yīng)式（VR）、永磁式（PM）、混合式（HS）。（2）按定子上繞組來分，步進(jìn)電機(jī)分為兩相、三相和五相等系列。（3）按機(jī)座號（電機(jī)外徑）可分為：42BYG（BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號）、57BYG、86BYG、110BYG（國際標(biāo)準(zhǔn)），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。4.步進(jìn)電機(jī)的分類項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制2024/7/225.課堂小結(jié)

（1）通過控制脈沖個數(shù)來控制步進(jìn)電機(jī)的角位移量；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度；（2）步進(jìn)電機(jī)每接收一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一定的角度，該角度稱為步距角。（3）步進(jìn)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和前后端蓋等組成。（4）步進(jìn)電機(jī)按勵磁方式分為反應(yīng)式（VR）、永磁式（PM）、混合式（HS）三種。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制步進(jìn)驅(qū)動器的功能：在控制設(shè)備（例如PLC）的控制下，為步進(jìn)電機(jī)提供工作所需要的幅度足夠的脈沖信號；實現(xiàn)精確的位置和速度控制。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)框圖1.課堂導(dǎo)入項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子步進(jìn)驅(qū)動器有3種輸入信號，分別是脈沖信號（PUL）、方向信號（DIR）和使能信號（ENA）。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線PUL+和PUL-是脈沖控制信號輸入端：脈沖上升沿有效；當(dāng)采用12V或24V電源時，需串聯(lián)電阻；2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線DIR+、DIR-是方向信號輸入端：高/低電平有效；假設(shè)高電平電機(jī)是正轉(zhuǎn)，則低電平電機(jī)就是反轉(zhuǎn)。2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線ENA+、ENA-是使能信號輸入端：用于使能或禁止步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)在停止時，通常有一相得電，電機(jī)的轉(zhuǎn)子被鎖住；當(dāng)需要轉(zhuǎn)子松開時，可以使用使能信號，ENA+接+5V，ENA?接低電平即可。當(dāng)不需用此功能時，使能信號端懸空即可。2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線U、V、W是三相步進(jìn)電機(jī)的接線端。2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3ND583步進(jìn)驅(qū)動器外形步進(jìn)驅(qū)動器的外部接線步進(jìn)驅(qū)動器工作電源：其接線端子是VDC和GND；DC18～54V之間任何值均可；通常使用DC24V。2．步進(jìn)驅(qū)動器的外部端子項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制步進(jìn)驅(qū)動器的輸入接口通常采用雙光耦的電氣隔離，從而提高它的抗干擾性能。步進(jìn)驅(qū)動器的接線方式一共有三種：共陽極接法共陰極接法差分方式接法步進(jìn)驅(qū)動器采用的接線方法，根據(jù)所選PLC來決定。3．步進(jìn)驅(qū)動器的接口電路項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制三菱漏型輸出型PLC是NPN輸出型，即低電平。此種接線方式是共陽極接線方式。共陽極接線方法3．步進(jìn)驅(qū)動器的接口電路項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制共陰極接線方法西門子PLC是PNP輸出型，即高電平。此種解接線方式是共陰極接線方式。3．步進(jìn)驅(qū)動器的接口電路項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制（1）如果接線圖中使用的電源VCC是5V，則不串電阻。VCC是12V時，串聯(lián)電阻R的阻值為1kΩ，大于1/8W電阻；VCC是24V時，電阻R的阻值為2kΩ，大于1/8W電阻。電阻R必須接在控制器信號端。（2）步進(jìn)驅(qū)動器的PUL端子需要接收脈沖信號，因此，必須采用晶體管輸出型的PLC。3．步進(jìn)驅(qū)動器的接口電路項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用細(xì)分是步進(jìn)驅(qū)動器的一個重要性能。步進(jìn)驅(qū)動器都存在一定程度的低頻振蕩特點。1.細(xì)分能有效改善甚至消除低頻振蕩現(xiàn)象，使電機(jī)運行更加平穩(wěn)均勻；2.細(xì)分能減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高電機(jī)的分辨率；注意：一般情況先細(xì)分?jǐn)?shù)不能設(shè)置過大，因為在控制脈沖頻率不變的情況下，細(xì)分越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越慢，而且電機(jī)的輸出力矩減小。步進(jìn)驅(qū)動器4．步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分設(shè)置項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用撥碼開關(guān)8個SW撥碼開關(guān)，用來設(shè)置工作電流、靜態(tài)電流和細(xì)分精度。SW1～SW4用于設(shè)置步進(jìn)驅(qū)動器的輸出電流；SW6～SW8用于設(shè)置細(xì)分精度；SW5用于選擇半流/全流工作模式；OFF表示靜態(tài)電流設(shè)為動態(tài)電流的一半；ON表示靜態(tài)電流與動態(tài)電流相同。4．步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分設(shè)置項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用撥碼開關(guān)如果電機(jī)停止時不需要很大的保持力矩，建議把SW5設(shè)成OFF，以減少電機(jī)和驅(qū)動器的發(fā)熱，提高其可靠性。4．步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分設(shè)置項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用步/轉(zhuǎn)SW6SW7SW82001114000115001011

0000012

0001104

0000105

00010010

000000細(xì)分設(shè)置表“1”表示ON“0”表示OFF假設(shè)把SW6、SW7和SW8的撥碼開關(guān)都置于1狀態(tài)，其細(xì)分是200步/轉(zhuǎn)，即步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，需要200個脈沖；4．步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分設(shè)置項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用步/轉(zhuǎn)SW6SW7SW82001114000115001011

0000012

0001104

0000105

00010010

000000細(xì)分設(shè)置表“1”表示ON“0”表示OFF如果只將SW8置于1狀態(tài)，則步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，需要1000個脈沖。4．步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分設(shè)置項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用（1）步進(jìn)驅(qū)動器需要3種輸入信號，分別是脈沖信號（PUL）、方向信號（DIR）和使能信號（ENA）；（2）步進(jìn)驅(qū)動器常用共陽極和共陰極兩種接線方式，需要根據(jù)所使用的PLC進(jìn)行選擇。一般西門子的PLC采用共陰極接線方式，三菱的PLC采用共陽極的接線方式。（3）細(xì)分是步進(jìn)驅(qū)動器的一個重要性能，可以通過撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。細(xì)分?jǐn)?shù)越大，每輸入一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度越小。5．課堂小結(jié)項目4.1步進(jìn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制FX3U系列PLC可以向步進(jìn)驅(qū)動器或伺服驅(qū)動器等驅(qū)動裝置輸出脈沖信號和方向信號，再由驅(qū)動器控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)進(jìn)行定位，從而控制定位對象加速、減速和移動到指定位置。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制（1）基本單元（晶體管輸出）項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制（2）特殊適配器（差動線性驅(qū)動輸出）項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制（3）特殊功能模塊/單元項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制1.脈沖輸出指令PLSY[S1]：指定脈沖頻率。允許設(shè)定范圍：1～32767Hz。[S2]：指定脈沖數(shù)目。16位指令可設(shè)1～32767個脈沖，32位指令可設(shè)1～2147483647個脈沖。若指定脈沖數(shù)為0，則持續(xù)產(chǎn)生脈沖。[D]：指定脈沖輸出元件。FX3U的PLC只能用晶體管輸出型PLC的Y0、Y1和Y2口。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制編程PLSY指令時，須注意如下幾點。（1）脈沖的占空比為50%，輸出控制不受掃描周期的影響，采用中斷方式處理。（2）在指令執(zhí)行過程中，若[S1]中的數(shù)據(jù)被更改，輸出頻率也隨之改變（調(diào)速很方便）；若[S2]中的數(shù)據(jù)被更改，其輸出脈沖數(shù)并不改變，只有驅(qū)動斷開再一次閉合后才按新的脈沖數(shù)輸出。（3）將下面的特殊輔助繼電器置為ON后輸出會停止。M8349：停止Y000脈沖輸出（即刻停止）。M8359：停止Y001脈沖輸出（即刻停止）。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制編程PLSY指令時，須注意如下幾點。（4）設(shè)定的脈沖數(shù)輸出完成后，將指令執(zhí)行結(jié)束標(biāo)志位M8029置為1，當(dāng)執(zhí)行條件X000斷開后，M8029復(fù)位。（5）連續(xù)脈沖串的輸出。把指令中的脈沖數(shù)設(shè)置為K0，指令的功能變?yōu)檩敵鰺o數(shù)個脈沖串。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制2.帶加/減速的脈沖輸出指令PLSRPLSR指令與PLSY指令的區(qū)別在于PLSR指令在脈沖輸出的開始和結(jié)束階段可以實現(xiàn)加速和減速過程，其加速時間和減速時間一樣，由[S3]指定。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制X0手動控制開關(guān)；X1原點位置；X2右限位；X3脫機(jī)按鈕Y0脈沖；Y1方向；Y2使能；步進(jìn)驅(qū)動器的控制信號是5V，而三菱晶體管輸出型PLC的輸出信號是24V，因此在PLC與步進(jìn)驅(qū)動器之間串聯(lián)一只2kΩ的電阻，起分壓作用。三菱PLC的輸出是NPN方式，因此采用共陽極接法。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制通過PLSY指令從Y000口輸出頻率為3000Hz，脈沖數(shù)為100

000個的脈沖，從而控制機(jī)械手右行或左行10cm【設(shè)備和工具】三菱FX3U-32MT/ESPLC1臺、雷賽科技3ND583步進(jìn)驅(qū)動器1臺、三相573s15步進(jìn)電機(jī)1臺、安裝有GXDeveloper或GXWorks2（或GXWorks3）軟件的計算機(jī)1臺、USB-SC09-FX編程電纜1根、開關(guān)和按鈕若干、2kΩ電阻3個、通用電工工具1套。任務(wù)實施項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制三菱FX3U系列PLC3ND583步進(jìn)驅(qū)動器三相步進(jìn)電機(jī)安裝有GXWork2軟件的電腦項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制

1.任務(wù)要求

現(xiàn)有一臺三相步進(jìn)電機(jī)，步距角是1.5°，假設(shè)步進(jìn)電機(jī)的運行速度為3

000Hz，旋轉(zhuǎn)一周需要5

000個脈沖，電機(jī)的額定電流是2.1A?？刂埔笕缦?。（1）利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)順時針轉(zhuǎn)2周，停5s，逆時針轉(zhuǎn)1周，停2s，如此循環(huán)進(jìn)行，按下停止按鈕，電機(jī)馬上停止。（2）按下脫機(jī)開關(guān)，電機(jī)的軸松開。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制X0手動控制開關(guān)；X1原點位置；X2右限位；X3脫機(jī)按鈕Y0脈沖；Y1方向；Y2使能；步進(jìn)驅(qū)動器的控制信號是5V，而三菱晶體管輸出型PLC的輸出信號是24V，因此在PLC與步進(jìn)驅(qū)動器之間串聯(lián)一只2kΩ的電阻，起分壓作用。三菱PLC的輸出是NPN方式，因此采用共陽極接法。2．硬件電路項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3．程序設(shè)計具體程序請參考教材P163或在人郵教育社區(qū)官網(wǎng)/book/details/49465下載源程序項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制2．硬件電路項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制3．程序設(shè)計步6和步13分別通過速度選擇開關(guān)將相應(yīng)的頻率3

000和5

000送到D0中

步20通過PLSY指令中的D0更改脈沖串的頻率值，從而改變步進(jìn)電機(jī)的速度。項目4.1步進(jìn)電機(jī)的定角控制項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制任務(wù)導(dǎo)入項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制相關(guān)知識——數(shù)據(jù)變換指令BCD和BIN1．BCD指令BCD指令可用于將PLC中的二進(jìn)制數(shù)變成BCD碼輸出。項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制2．BIN指令BIN指令用于將源操作數(shù)[S]中的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼）轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)并送到目標(biāo)操作數(shù)[D]中【設(shè)備和工具】三菱FX3U-32MT/ESPLC1臺、雷賽科技3ND583步進(jìn)驅(qū)動器2臺、三相573s15步進(jìn)電機(jī)2臺、安裝有GXDeveloper或GXWorks2（或GXWorks3）軟件的計算機(jī)1臺、USB-SC09-FX編程電纜1根、開關(guān)和按鈕若干、2kΩ電阻3個、通用電工工具1套。任務(wù)實施三菱FX3U系列PLC3ND583步進(jìn)驅(qū)動器三相步進(jìn)電機(jī)安裝有GXWork2軟件的電腦項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制2．硬件電路項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制2．硬件電路項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制3．程序設(shè)計具體程序請參考教材P170或在人郵教育社區(qū)官網(wǎng)/book/details/49465下載源程序項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制2．硬件電路項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制2．硬件電路項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制3．程序設(shè)計具體程序請參考教材P172或在人郵教育社區(qū)官網(wǎng)/book/details/49465下載源程序項目4.2步進(jìn)電機(jī)的定長控制變頻器的啟動和制動功能西門子PLC實現(xiàn)的剪切機(jī)定長控制視頻鏈接/previewIndex/1778658687770189825THANKYOU感謝觀看項目5伺服電機(jī)的應(yīng)用變頻及伺服應(yīng)用技術(shù)項目5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識01項目5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制02項目5.3

伺服電機(jī)的位置控制03學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)導(dǎo)入伺服控制系統(tǒng)一般包括伺服控制器、伺服驅(qū)動器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)）、被控對象（工作臺）、測量/反饋環(huán)節(jié)等五部分組成。伺服系統(tǒng)主要由三種控制模式，分別是位置控制模式、速度控制模式、轉(zhuǎn)矩控制模式。

任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1.課堂導(dǎo)入學(xué)海領(lǐng)航：作為工業(yè)母機(jī)，數(shù)控機(jī)床是制造所有工業(yè)產(chǎn)品時最重要的高端加工裝備之一，而伺服電機(jī)則是數(shù)控機(jī)床的動力心臟。高檔數(shù)控機(jī)床加工精度越來越高，要求伺服電機(jī)體積更小、功率更大，如何攻克這一難題，制造出功率密度世界領(lǐng)先的數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)？請在網(wǎng)上搜索《大國重器》第三季《動力澎湃》第5集《聚力天地間》，并掃碼學(xué)習(xí)“大國重器之動力澎湃”揭秘世界領(lǐng)先的伺服電機(jī)制造背后的工業(yè)智慧。相關(guān)知識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識

伺服電機(jī)是將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出，以驅(qū)動控制對象，改變控制電壓可以改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。在自動控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)用作執(zhí)行元件，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)通常用于速度控制和位置控制中。1.課堂導(dǎo)入任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2.伺服電機(jī)的分類按使用的電源性質(zhì)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)有刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)按工作原理交流感應(yīng)異步電機(jī)交流永磁同步電機(jī)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識（a）伺服電機(jī)的銘牌SFS表示中等容量、中等慣性時間常數(shù)、高轉(zhuǎn)速20代表額定輸出功率為2

000W2表示輸出轉(zhuǎn)速為2

000r/min任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識3.伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)3.伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識三菱伺服電機(jī)可選用增量式編碼器和絕對值編碼器。編碼器

安裝在電機(jī)后端，其轉(zhuǎn)盤（光柵）與電機(jī)同軸。增量式編碼器不具有斷電保持功能，每次驅(qū)動器上電后都需要重新回原點。

絕對值編碼器由軸的機(jī)械位置確定編碼，掉電可保持位置（無需電池。絕對值編碼器只需要進(jìn)行一次編碼器校準(zhǔn)即可，以后斷電再上電時不需要重新回原點。3.伺服電機(jī)的銘牌和外部結(jié)構(gòu)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識4.伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理定子轉(zhuǎn)子編碼器前端蓋后端蓋后軸承前軸承電機(jī)動力電纜編碼器電纜根據(jù)永磁體磁極在轉(zhuǎn)軸中的位置不同，伺服電機(jī)可以分為表貼式和內(nèi)置式兩種結(jié)構(gòu)形式。伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識rrggbbNS⊙⊙⊙⊕⊕ACBZYX⊕伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖伺服電機(jī)工作原理示意圖4.伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識永磁同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速可用下式表示：

改變轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)或定子繞組的電源頻率，均可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。永磁同步伺服電動機(jī)是通過改變定子繞組的電源頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的。4.伺服電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識（1）高性能的伺服系統(tǒng)大多采用交流永磁同步伺服電機(jī)。（2）西門子伺服電機(jī)分為200V的低慣量伺服電機(jī)和400V的高慣量伺服電機(jī)兩種類型。（3）伺服電機(jī)的尾部都帶有編碼器，主要測量電機(jī)的實際位置和速度。5.課堂小結(jié)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．三菱伺服驅(qū)動器的銘牌說明及外部結(jié)構(gòu)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．三菱伺服驅(qū)動器的銘牌說明及外部結(jié)構(gòu)2024/7/22輸入輸出連接器編碼器連接器主電路接頭USB通信用連接器任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/22斷路器接觸器交流電抗器噪聲濾波器任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識緊急停止按鈕在接觸器電路和EM2輸入端子上采用同一個按鈕，目的是防止伺服驅(qū)動器的意外重啟KA故障保護(hù)，一旦故障，切斷伺服的電源任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能2024/7/22P：位置控制模式，S：速度控制模式，T：轉(zhuǎn)矩控制模式數(shù)字量輸入端采用雙光電耦合。數(shù)字量輸入引腳和輸出引腳分為漏型輸入和輸出，源型輸入和輸出漏型接線的電流通路各引腳詳細(xì)說明見手冊P52-P541．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識1．伺服驅(qū)動器的引腳排列及功能任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2．通用輸入引腳的參數(shù)設(shè)定在表5-3中，xx是設(shè)定值輸入位。標(biāo)“*”的參數(shù)必須斷電之后才能生效。

任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2．通用輸入引腳的參數(shù)設(shè)定任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識3．通用輸出引腳的參數(shù)設(shè)定在表5-5中，xx是設(shè)定值輸入位。標(biāo)“*”的參數(shù)必須斷電之后才能生效。

任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識3．通用輸出引腳的參數(shù)設(shè)定1．?dāng)?shù)字量輸入引腳的接線

伺服驅(qū)動器的數(shù)字量輸入引腳用于輸入開關(guān)信號，如啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止信號等。根據(jù)開關(guān)閉合時輸入引腳的電流方向不同，可分為漏型輸入方式和源型輸入方式，不管采用哪種輸入方式，三菱伺服驅(qū)動器都能接受，這是因為數(shù)字量引腳內(nèi)部采用雙向光電耦合器。漏型輸入DICOM引腳接24V電源的正極任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/22源型輸入DICOM引腳接24V電源的負(fù)極1．?dāng)?shù)字量輸入引腳的接線任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/22圖5-13伺服驅(qū)動器數(shù)字量輸出的接線方式在線圈兩端并聯(lián)一只二極管來吸收線圈產(chǎn)生的反峰電壓兩種輸出接線方式中，二極管的極性不要接反。2．?dāng)?shù)字量輸出引腳的接線

數(shù)字量輸出引腳通過內(nèi)部三極管的導(dǎo)通與截止來輸出0、1信號，能夠驅(qū)動指示燈、繼電器或者光耦合器。其輸出接線方式也分為漏型和源型兩種情況任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/22圖5-14輸出端接指示燈的接線圖由于指示燈的冷電阻很小，為防止三極管剛導(dǎo)通時因流過的電流過大而損壞，通常需要給指示燈串接一個限流電阻，以便對浪涌電流進(jìn)行抑制2．?dāng)?shù)字量輸出引腳的接線任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/223．模擬量輸入/輸出引腳的接線（1）模擬量輸入。三菱伺服驅(qū)動器中模擬量輸入主要是完成速度調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)或速度限制及轉(zhuǎn)矩限制。圖5-15模擬量輸入接線圖在速度控制模式中，其兩端電壓變化范圍為0～10V；在轉(zhuǎn)矩控制模式中其電壓變化范圍為0～8V，但直流電源為15V，大于二者電壓最高值，所以需要電位器RP1分壓，一般情況下RP1及RP2的阻值為2kΩ。任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2024/7/22（2）模擬量輸出。三菱伺服驅(qū)動器中模擬量輸出的主要功能是反映伺服驅(qū)動器的狀態(tài)，如電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、輸入脈沖頻率、輸出轉(zhuǎn)矩等。圖5-16模擬量輸出接線圖模擬量輸出有兩個通道：MO1和MO23．模擬量輸入/輸出引腳的接線任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識【設(shè)備和工具】MR-JE伺服驅(qū)動器三菱MR-JE-10A伺服驅(qū)動器1臺、伺服電機(jī)1臺、《三菱MR-JE系列伺服驅(qū)動器手冊》1本、開關(guān)和按鈕若干、通用電工工具1套。任務(wù)實施電工工具一套伺服電機(jī)任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識按鈕任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2．認(rèn)識操作面板任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識3．各種模式的顯示與切換任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識4．參數(shù)顯示與設(shè)置任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識5．伺服驅(qū)動器外部輸入/輸出信號顯示任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2．接線試運行只有使伺服開啟信號（SON）為OFF后才能進(jìn)行，因此圖中的SON不接開關(guān)。

用緊急停止按鈕SB0將EM2端與DOCOM端相連接，否則顯示報警信息ALE6.1

任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識2．參數(shù)設(shè)置使用JOG試運行時，需要將EM2、正轉(zhuǎn)行程終端LSP和反轉(zhuǎn)行程終端LSN等信號設(shè)置成ON。因此，緊急停止信號EM2在圖5-22中必須通過常閉按鈕實現(xiàn)ON，而LSP、LSN信號通過將PD01設(shè)置為“_C__”，可以自動閉合，不需要從外部輸入引腳接行程開關(guān)。3.運行操作。連續(xù)按2次“MODE”鍵進(jìn)入診斷畫面，此時顯示RD-OF。按照圖5-23所示的步驟選擇點動運行或者無電機(jī)運行。任務(wù)5.1伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器的認(rèn)識任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制相關(guān)知識模擬量速度給定方式內(nèi)部速度指令給定方式漏型輸入方式ALM故障時，RA1失電伺服電機(jī)速度達(dá)到設(shè)定值附近時，RA3得電伺服開啟，進(jìn)入可運行狀態(tài)，RA4得電1．接線圖任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（1）模擬速度指令控制方式

伺服驅(qū)動器通過VC（模擬速度指令）的加載電壓設(shè)置的速度運行，此種方法需要將電位器接在P15R、VC和LG引腳上，將正反轉(zhuǎn)啟動開關(guān)接在ST1和ST2引腳上。任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式

伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)分為順時針和逆時針，則對應(yīng)的輸入電壓應(yīng)分為+10V和?10V。在初始設(shè)置下，±10V對應(yīng)額定轉(zhuǎn)速，±10V時的轉(zhuǎn)速可以在PC12中進(jìn)行變更。（1）模擬速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（1）模擬速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（1）模擬速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（1）模擬速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（1）模擬速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（2）內(nèi)部速度指令控制方式將伺服驅(qū)動器的數(shù)字量輸入引腳設(shè)置為SP1（速度選擇1）、SP2（速度選擇2）及SP3（速度選擇3）的功能，即在PD03～PD20參數(shù)中將其值設(shè)置為20（SP1）、21（SP2）、22（SP3），通過這3個輸入引腳的不同組合，就可以控制伺服電機(jī)實現(xiàn)7段速（7個速度設(shè)置在PC05～PC11中）控制。任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．速度控制方式（2）內(nèi)部速度指令控制方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制0～±8V的電壓漏型輸入接線方式1．接線圖任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2.轉(zhuǎn)矩控制在±8V下產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。另外，±8V輸入時對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩可以在PC13中進(jìn)行變更。任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2.轉(zhuǎn)矩控制【設(shè)備和工具】MR-JE伺服驅(qū)動器三菱FX3U-32MT/ESPLC1臺、三菱MR-JE-10A伺服驅(qū)動器1臺、三菱交流伺服電機(jī)1臺、開關(guān)和按鈕若干、《三菱MR-JE系列伺服驅(qū)動器手冊》1本、通用電工工具1套。任務(wù)實施伺服電機(jī)任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三菱FX3U系列PLC安裝有GXWork2軟件的電腦任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制1．任務(wù)要求用按鈕和開關(guān)控制伺服電機(jī)實現(xiàn)7段速運行，運行轉(zhuǎn)速分別為500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min、1000r/min、1100r/min。任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．硬件電路任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制3．參數(shù)設(shè)置任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制3．參數(shù)設(shè)置任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制2．硬件電路由于三菱PLC的輸出是NPN型，因此伺服驅(qū)動器采用漏型輸入接線方式任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制3．參數(shù)設(shè)置任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制3．參數(shù)設(shè)置任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制4．程序設(shè)計具體程序請參考教材P212或在人郵教育社區(qū)官網(wǎng)/book/details/49465下載源程序任務(wù)5.2伺服電機(jī)的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制任務(wù)5.3伺服電機(jī)的位置控制任務(wù)5.3伺服電機(jī)的位置控制任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)5.3伺服電機(jī)的位置控制相關(guān)知識輸入指令脈沖串可以采用集電極開路輸入方式或差動輸入方式兩種EMG