——步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送單元安裝與調(diào)試工作單位：煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院主講：孫麗君目錄脈沖混合電路1加減脈沖分配電路2加減速電路3環(huán)形分配器4功率放大器5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)器）供電，驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一個(gè)有機(jī)的整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器二者配合所反映的綜合效果。一般來(lái)說(shuō)，每一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)大都有其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器，例如Kinco三相步進(jìn)電機(jī)3S56Q-04056與之配套的驅(qū)動(dòng)器是Kinco3M458三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。圖6-13和圖6-13分別是它的外觀圖和典型接線圖。圖中驅(qū)動(dòng)器可采用直流24V～40V電源供電。YL-335B中，該電源由輸送單元專(zhuān)用的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（DC24V8A）供給。輸出電流和輸入信號(hào)規(guī)格為：①輸出相電流為3.0A～5.8A，輸出相電流通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)定；驅(qū)動(dòng)器采用自然風(fēng)冷的冷卻方式；②控制信號(hào)輸入電流為6～20mA，控制信號(hào)的輸入電路采用光耦隔離。輸送單元

PLC輸出公共端Vcc使用的是DC24V電壓，所使用的限流電阻R1為2KΩ。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功能是接收來(lái)自控制器（PLC）的一定數(shù)量和頻率脈沖信號(hào)以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出三相功率脈沖信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組成包括脈沖分配器和脈沖放大器兩部分，主要解決向步進(jìn)電機(jī)的各相繞組分配輸出脈沖和功率放大兩個(gè)問(wèn)題。脈沖分配器是一個(gè)數(shù)字邏輯單元，它接收來(lái)自控制器的脈沖信號(hào)和轉(zhuǎn)向信號(hào)，把脈沖信號(hào)按一定的邏輯關(guān)系分配到每一相脈沖放大器上，使步進(jìn)電機(jī)按選定的運(yùn)行方式工作。由于步進(jìn)電機(jī)各相繞組是按一定的通電順序并不斷循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)功能的，因此脈沖分配器也稱(chēng)為環(huán)形分配器。實(shí)現(xiàn)這種分配功能的方法有多種，例如，可以由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和門(mén)電路組成，也可由可編程邏輯器件組成。脈沖放大器是進(jìn)行脈沖功率放大。因?yàn)閺拿}沖分配器能夠輸出的電流很?。ê涟布?jí)），而步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)需要的電流較大，因此需要進(jìn)行功率放大。功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機(jī)繞阻1.脈沖混合電路

將脈沖進(jìn)給、手動(dòng)進(jìn)給、手動(dòng)回原點(diǎn)、誤差補(bǔ)償?shù)然旌蠟檎蚧蜇?fù)向脈沖進(jìn)給信號(hào)功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機(jī)繞阻2.加減脈沖分配電路

將同時(shí)存在正向或負(fù)向脈沖合成為單一方向的進(jìn)給脈沖3.加減速電路

將單一方向的進(jìn)給脈沖調(diào)整為符合步進(jìn)電機(jī)加減速特性的脈沖，頻率的變化要平穩(wěn)，加減速具有一定的時(shí)間常數(shù)。功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機(jī)繞阻4.環(huán)形分配器

將插補(bǔ)器的單序列脈沖轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)需要的多序列脈沖的裝置叫環(huán)行分配器。能夠把來(lái)自加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞阻通、斷電的電平信號(hào)，電平信號(hào)狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進(jìn)給脈沖的個(gè)數(shù)及方向?qū)?yīng)。功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機(jī)繞阻1.）脈沖分配作用三相三拍環(huán)形分配硬分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接：環(huán)行分配器可以由硬件構(gòu)成也可以由軟件構(gòu)成。2.）脈沖分配的實(shí)現(xiàn)形式軟分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接：環(huán)行分配器的工作原理

硬件環(huán)行分配器的基本構(gòu)成是觸發(fā)器。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)有幾相就需要幾個(gè)序列脈沖，所以步進(jìn)電機(jī)有幾相，就要設(shè)置幾個(gè)觸發(fā)器。每個(gè)觸發(fā)器發(fā)出的脈沖就是一個(gè)序列脈沖，用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)某相定子繞組的通、斷電。觸發(fā)器工作的同步信號(hào)就是來(lái)自插補(bǔ)器的某個(gè)坐標(biāo)軸的位移驅(qū)動(dòng)信號(hào)Δx或Δy。

三相單三拍工作方式：A→B→C→A當(dāng)QA有輸出ΔA，就使步進(jìn)電機(jī)的A相通電，當(dāng)QB有輸出ΔB，就使步進(jìn)電機(jī)的B相通電，當(dāng)QC有輸出ΔC，就使步進(jìn)電機(jī)的C相通電。輸出波形如下：

如果用D觸發(fā)器,則觸發(fā)器的輸入端就是D端，它的信號(hào)也取自觸發(fā)器本身，不過(guò)這中間還要加一定的外接無(wú)源電路。觸發(fā)器的輸出和輸入通過(guò)一定的外電路連接在一起，構(gòu)成一個(gè)封閉的整體環(huán)形電路，只要有|¤x這個(gè)單序列脈沖它就能連續(xù)不斷地輸出ΔA、ΔB、ΔC，這就是我們把它稱(chēng)為環(huán)行分配器的道理。即環(huán)行就是觸發(fā)器的輸入由其輸出連接，分配就是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序要求對(duì)Δx的序列脈沖進(jìn)行再分配。所以也常直接稱(chēng)其為脈沖分配器。5.功率放大器

將環(huán)形分配器輸出的mA級(jí)電流進(jìn)行功率放大，放大到到幾安培的電流，送至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)的繞組。一般由前置放大器和功率放大器組成。驅(qū)動(dòng)放大電路常采用單電壓驅(qū)動(dòng)、高低壓切換驅(qū)動(dòng)、恒流斬波驅(qū)動(dòng)、調(diào)頻調(diào)壓等驅(qū)動(dòng)電路，所采用的功率半導(dǎo)體元件可以是大功率晶體管GTR，也可以是功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFIT。功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機(jī)繞阻1.）高低壓切換驅(qū)動(dòng)電源圖4-4高低電壓驅(qū)動(dòng)電源

a)電路b)波形c)大功率開(kāi)關(guān)圖4-5恒流斬波電源

a)電路簡(jiǎn)圖b)波形2.）恒流斬波電源細(xì)分電流波形：3.）細(xì)分驅(qū)動(dòng)電源此外，輸出的脈沖波形、幅度、波形前沿陡度等因素對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響。3M458驅(qū)動(dòng)器采取如下一些措施，大大改善了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能：

?內(nèi)部驅(qū)動(dòng)直流電壓達(dá)40V，能提供更好的高速性能。

?具有電機(jī)靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的自動(dòng)半流功能，可大大降低電機(jī)的發(fā)熱。而為調(diào)試方便，驅(qū)動(dòng)器還有一對(duì)脫機(jī)信號(hào)輸入線FREE+和FREE-，當(dāng)這一信號(hào)為ON時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將斷開(kāi)輸入到步進(jìn)電機(jī)的電源回路。YL-335A沒(méi)有使用這一信號(hào)，目的是使步進(jìn)電機(jī)在上電后，即使靜止時(shí)也保持自動(dòng)半流的鎖緊狀態(tài)。

?3M458驅(qū)動(dòng)器采用交流伺服驅(qū)動(dòng)原理，把直流電壓通過(guò)脈寬調(diào)制技術(shù)變?yōu)槿冯A梯式正弦波形電流，如下圖所示。相位差120°的三相階梯式正弦電流階梯式正弦波形電流按固定時(shí)序分別流過(guò)三路繞組，其每個(gè)階梯對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)器輸出正弦電流的頻率來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，而輸出的階梯數(shù)確定了每步轉(zhuǎn)過(guò)的角度，當(dāng)角度越小的時(shí)候，那么其階梯數(shù)就越多，即細(xì)分就越大，從理論上說(shuō)此角度可以設(shè)得足夠的小，所以細(xì)分?jǐn)?shù)可以是很大。3M458最高可達(dá)10000步/轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)細(xì)分功能，細(xì)分可以通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)定。細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式不僅可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高分辨率，而且可以減少或消除低頻振動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)均勻。在3M458驅(qū)動(dòng)器的側(cè)面連接端子中間有一個(gè)紅色的八位DIP功能設(shè)定開(kāi)關(guān)，可以用來(lái)設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的工作方式和工作參數(shù)，包括細(xì)分設(shè)置、靜態(tài)電流設(shè)置和運(yùn)行電流設(shè)置。圖6-16是該DIP開(kāi)關(guān)功能劃分說(shuō)明，表6-2(a)和(b)分別為細(xì)分設(shè)置表和電流設(shè)定表。3M458DIP開(kāi)關(guān)功能劃分說(shuō)明表6-2(a)細(xì)分設(shè)置表DIP1DIP2DIP3細(xì)分ONONON400步/轉(zhuǎn)ONONOFF500步/轉(zhuǎn)ONOFFON

600步/轉(zhuǎn)ONOFFOFF1000步/轉(zhuǎn)OFFONON

2000步/轉(zhuǎn)OFFONOFF4000步/轉(zhuǎn)OFFOFFON

5000步/轉(zhuǎn)OFFOFF

OFF10000步/轉(zhuǎn)表6-2(b)輸出電流設(shè)置表DIP5DIP6DIP7DIP8輸出電流OFFOFFOFFOFF3.0AOFFOFFOFFON4.0AOFFOFFONON4.6AOFFONONON5.2AONONONON5.8A步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)組件的基本技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

3S56Q-04056步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8度，即在無(wú)細(xì)分的條件下200個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈（通過(guò)驅(qū)