标签: 步进电机驱动器

  步进电机在这几年发展大家是有目共睹的，随着这几年的机电一体化的快速发展，也带动了它的一些零部件的快速发展，步进电机就是机电业中发展的比较快的一种机电部件，也是在整个产业中使用比较广泛的一种产品，并且步进电机分为永磁式、反应式和混合式三大类型产品。www.samsrmotor.com.cn 随着技术越来越先进，步进电机也一直努力在创新和改变中，像混合式丝杆步进电机、混合式步进电机、直流无刷电机、直流无刷驱动器、直线步进电机、线性执行器和丝杆步进电等等都是最近机电业中流行的产品。这些产品的诞生，也代表着步进电机又走向了一个新的里程碑，随着所有产品开始发展向智能化，步进电机的技术步伐也是越来越向前靠拢。 市场的竞争越来越激烈，客户的需求也越来越多样、要求也越来越高。原来生产单一电机产品的模式已经难以满足市场的需求，电机的未来一定是走向系统化、集成化、一体化。在这样的市场背景下，美莱克公司为广大客户提供了驱动控制一体化集成式步进电机，集步进驱动器, 电机, 编码器为一体，将驱动和控制结合在一起，小而精，用户无需另外装配驱动和控制，极大地节省了用户的时间和资源，为用户提供了便利。 还有鸣志品牌带闭环控制和编码器功能的集成式步进伺服电机，因为采用的是闭环控制，因此它主要的一个特色就是不会失步。并且据了解，市场上还没有出现步进电机带闭环控制带推力控制的产品，电机运行的速度和距离都可以通过控制面板进行调整，比传统的伺服气缸能更轻松的进行控制，且精度更高，在工业自动化领域的应用前景看好。 深圳市美莱克科技有限公司专业销售山社步进电机、减速步进电机、鸣志步进电机驱动器、集成式步进伺服电机以及TOYO东佑达各种线性滑台模组产品，具有定位精度高，输出力矩高，响应频率高，运行噪音低，动态特性好等特点及优势。产品广泛应用于医疗、实验设备自动化、包装、电子设备自动化等各种需要线性精确定位的场合。

  随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个行业的控制领域都将有广泛应用。 PLC 作为一种工业控制计算机，具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、PLC 对步进电机也具有良好的控制能力，利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能，即可实现对步进电机的控制。www.samsrmotor.com.cn 对于那些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备，山社电机工程师认为采用PLC 通过步进电机驱动器来控制步进电机的运转是一种理想的技术方案。 步进电机的特点：（1）步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，电机运转一周后没有累积误差，具有良好的跟随性。（2）由步进电机与驱动器电路组成的开环数字控制系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数字控制系统。（3）步进电机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。（4）速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩。（5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。        步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”；与此类似，“停止频率”是指系统控制信号突然关断，步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据，就能有效地对步进电机进行变速控制。 采用PLC 控制步进电机，应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量，进而选择PLC 及其相应的功能模块。根据脉冲频率可以确定PLC 高速脉冲输出时需要的频率，根据脉冲数量可以确定PLC 的位宽。脉冲当量=（步进电机步距角×螺距）/（360×传动速比）；脉冲频率上限=（移动速度×步进电机细分数）/脉冲当量；最大脉冲数量=（移动距离×步进电机细分数）/脉冲当量。 PLC 对步进电机的控制首先要确立坐标系，可以设为相对坐标系，也可以设为绝对坐标系。坐标系的设置在DM6629 字中，00—03 位对应脉冲输出0，04—07 位对应脉冲输出1。设置为0时，为相对坐标系；设置为1 时，为绝对坐标系。 采用PLC 通过步进驱动器来控制步进电机的运转，从而达到了PLC 在步进电动控制中应用更加广泛。例如，在对单双轴运动的控制过程中，在控制面板上设定移动距离、速度和方向等参数。PLC 读入这些设定值后，通过运算产生脉冲、方向信号，控制步进电动机驱动，达到对距离、速度、方向控制的目的。并通过实测证明系统运行结果具有可靠性、可行性、有效性。

  监视摄像机也称为ccTV摄像机，有固定型和可动型。可动型使用的电机，刚以确定监视对象物位置，进行图像放大，低速时要求均匀旋转，否则图像抖动，返回时要火转矩快速运行。 步进电机正好可满足上述要求，山社电机工程师在此介绍监视摄像机的云台机构，用水平旋转的步进电机和垂直摆动的步进电机完成三维空间定位监控功能。www.samsrmotor.com.cn       1．圆顶型监视摄像机的步进电机的要求图9．6为监视摄像机的云台机构及外观图。依据室内与室外环境条件不同，概括如下： (1)水平旋转用电机转速从几分之一rpm到约60rpm，转矩为几kg·cm，匀速旋转。室内要低噪音。 (2)室外温度加上电机温升，电机表而温度约可达到lO。℃。 (3)电机断电时，可保持现在位置。 2.用于监视摄像机的步进电机减速比为1／10，转速范围为2～600rpm，转速均匀，噪音低，可使用两相步进电机，或使用三相步进电机加细分控制。

  步进电机在工业领域应用非常广泛，性能对控制系统的设计具有重要的意义，在设计时需要综合考虑步进电机的步距角、细分数、保持力矩等，使调速系统具有高的可靠性，这对实现PCC控制的步进电机具有很大的实用价值。www.samsrmotor.com.cn PCC 输出的步进脉冲信号用于控制步进电机的位置和速度。也就是说，步进电机驱动器每接受一个脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角，改变脉冲频率，则同时使步进电机的转速改变，控制脉冲的个数，则可使步进电机精确定位，以实现步进电机调速和定位的目的。PCC输出方向的控制信号用于控制步进电机的旋转方向，此端为高电平时，电机顺时针旋转，反之，电机逆时针旋转。 分辨率（步进电机运行一圈的步数）的设置可多达16 级，范围从每圈200 步至每圈508 （ ） 0 步不等，可满足用户的不同要求。设置时，可通过对该驱动器上的开关2 的2 到5 位进行。在PCC调速器中选取每圈步数为1000步，这样步进电机的步距角为0.36度 ，完全满足了调速系统的要求，同时由于驱动器采用了细分技术，因此对步进电机的低频震颤也起到了很好的阻尼作用，增强了系统的稳定性和可靠性。 步进电机在静止状态时的静态锁定电流有4 种不同的电流等级可供选择。由于PCC 调速器中的锁定力矩较小，故选取静态锁定电流为最大驱动电流的25 % ，以降低步进电机温升并延长其寿命。 山社电机工程师建议为使电机能有最大力矩又不引起电机的振荡和噪音，在PCC调速器中将最大驱动电流设置为7.5A , 供电电压为24v 。电流环增益按下式计算： Ki= 364 000 LM／U 式中 LM——-电机电感（H）U——-电源电压 ； 需注意，当电机需要改变运动方向时，必须使改变方向的控制电平信号至少保持200us。 将PCC控制步进电机用于水轮机调节系统，数十座电站的运行结果表明，其设计合理，运行状况良好，将步进电机用于水轮机调速器中，有效地解决了以往调速器存在可靠性低的问题，简化了调速器结构并降低了造价，完全能满足水轮机调速器动静态的要求，具有很高的可靠性。

  有说转子受到外部负载力矩后，同时会受到一个电磁转矩来与负载平衡，同时转子会转动一定的角度，称为失调角。该电磁转矩称为静态转矩，静态转矩与失调角的关系称为矩角特性，是一个正弦的连续的关系。那意思是不是，就是说无论多小的负载力矩作用到转子上去的话，转子就会转动一定的角度呢，哪怕是动一点点。www.samsrmotor.com.cn 但是步进电机不是还有保持转矩的概念吗，保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。 由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。山社电机工程师举例比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。 保持转矩的意思是说，电机保持转子静止不动的力矩，小于这个转矩的负载作用上去，转子就不会运动，只有大于了保持转矩才会运动，说电机完全没负载的时候，也有电流，那那时候电流干什么用，既然没负载了，拿什么与保持转矩来平衡。 所以步进电机转速越高力矩越小，但在一定速度下它的力矩是恒定的，超过才会堵转。