电机拖动课程设计（三相六拍步进电动机控制程序设计）

东 北 石 油 大 学

课 程 设 计

课 程 电机拖动课程设计 题 目 三相六拍步进电动机控制程序设计

院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 刘伟

20 年 月 日

东北石油大学课程设计任务书

课程 电机拖动课程设计 题目 三相六拍步进电动机控制程序的设计 专业

电气 姓名 学号

主要内容：

1、步进电动机主要特性及其工作原理； 2、三相六拍步进电动机控制程序的设计； 3、程序的分析与比较。 基本要求：

1、了解步进电动机的主要特性及其工作原理；

2、了解三相六拍步进电动机控制程序的设计思路及其过程； 3、了解三相六拍步进电动机控制程序设计的比较和分析。 参考资料：

[1]、常斗南，李全利，张学武编著。《可编程序控制器原理、应用、实验》 [M].北京：机械工业出版社 1998年7月

[2]、李乃夫编著。《可编程序控制器原理、应用、实验》 [M].北京：中国轻工业出版社 1998年1月

[3]、何衍庆，戴自祥，俞金寿编著。《可编程序控制器原理及应用技巧》 [M].北京：化学工业出版社 1998年8月

[4]、俞雷声，方宗达编著。《电气控制与PLC应用》 [M].北京：机械工业出版社 1998年10月

[5]、易传禄，韩希光编著。《可编程序控制器应用指南》 [M].上海：上海科学普及出版社 1993年6月

完成期限 指导教师 刘伟 专业负责人

20 年 月 日

目 录

1、步进电动机简介 .............................................................................................. 1

1.1 步进电机的主要特性 ............................................................................ 1 1.2 三相六拍步进电机 ................................................................................ 2 2、三相六拍步进电动机控制程序的设计 .......................................................... 4

2.1 程序设计的基本思路 ............................................................................ 4 2.2 梯形图程序设计 .................................................................................... 5 2.3 梯形图程序 ............................................................................................ 7 2.4 三相六拍步进电机控制语句表 .......................................................... 10 2.5 步进电机的I／O分配 ........................................................................ 11 3、程序的分析与比较 ........................................................................................ 11

3.1 简捷性 .................................................................................................. 11 3.2 柔性化 .................................................................................................. 12 4、结论 ................................................................................................................ 14 5、心得体会 ........................................................................................................ 15 参考文献 .............................................................................................................. 16

电机拖动课程设计（报告）

1、步进电动机简介

1.1 步进电机的主要特性

(1)步距角和静态步距误差: 步进电机的步距角?是决定开环伺服系统脉冲当量的重要参数, 数控机床中常见的反应式步进电机的步距角一般为0.5°～0.3° 一般情况下, 步距角越小, 加工精度越高, 静态步距误差指理论的步距角和实际的步距角之差, 以分表示, 一般在10’以内。步距误差主要由步进电机齿距角制造误差、定子和转子间气隙不均匀、各相电磁转矩不均匀等因素造成的, 步距误差直接影响工作的加工精度以及步进电机的动态特性。

(2)动频率fd： 空载时, 步进电机由静止突然启动, 并进人不丢步的正常运行所允许的最高频率, 称为启动频率或突跳频率用fd表示, 若启动频率大于突跳频率, 步进电机就不能正常启动, fd与负载惯量有关, 一般说来随着负载惯量的增长而下降。空载启动时, 步进电机定子绕组通电状态变化的频率不能高于突跳频率。

(3)连续运行的最高工作频率fmax：步进电机连续运行时, 它所能接受的, 即保证不丢步运行的极限频率fmax称为最高工作频率。它是决定定子绕组通电状态最高变化频率的参数, 它决定了步进电机的最高转速。其值大于fq, 并且随着负载的性质和大小而异, 与驱动电源也

(4)加减速特性： 步进电机的加减速特性是描述步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加减速过程中, 定子绕组通电状态的变化频率与时间的关系。当要求步进电机启动到大于突跳频率的工作频而停止时,变化速度必须逐渐下降。逐渐上升和逐渐下降的加速时间、减速不能过小, 否则会出现失步或超步。我们用加速时间常数来描述步进电机的升速和降速特性见图1。

图1.1 加速器特性曲线

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电机拖动课程设计（报告）

(5)矩频特性与动态转矩：矩频特性M=F(f), 图1.2是描述转矩一频率关系的曲线, 该特性曲线上每一个频率对应的转矩称为动态转矩。可见, 动态转矩随连续频率的上升或下降。

上述步进电机的主要特性除第一项外, 其余均与电源有很大关系。驱动电源性能好, 步进电机的特性可能得到明显改善。

图1.2 转矩一顺率特性曲线

1.2 三相六拍步进电机

三相六拍步进电机是一典型单定子、径向分相、反应式伺服电机。其结构原理图如图3所示。它与普通电机一样, 分为定子和转子两部分, 其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。定子铁芯由电工钢片叠压而成。定子绕组绕制在定子铁芯上, 六个均匀分布齿上的线圈, 在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起, 构成一相控制绕组。三相步进电机可构成三相控制绕组, 若任一相绕组通电, 便形成一组定子磁极, 其方向即图1.3中所示的N3极。在定子的每个磁极上, 即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿, 齿槽等宽, 齿间夹角为9°, 转子上没有绕组, 只有均匀分布的个40小齿, 齿槽也是等宽的, 齿间夹角也是, 与磁极上的小齿一致。此外, 三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1／3齿距, 如图1.4所示。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时, B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1／3齿距角, C相磁极齿超前或滞后转子齿2／3齿距角。

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