的工作方式有三相单三拍、三相双三拍和三相六拍3种,下面具体加以阐述:

(1)换相顺序的控制

通电换相这一过程称为脉冲分配。例如,三相步进电机在单三拍的工作方式下,其各相通电顺序为A※B※C※A,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C相的通断。三相双三拍的通电顺序为AB※BC※CA※AB,三相六拍的通电顺序为A※AB※B※BC※C※CA※A。

(2)步进电机的转向控制

如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转。若步进电机的励磁方式为三相六拍,即A※AB※B※BC※C※CA※A。如果按反序通电换相,即A※AC※C※CB※B※BA※A,则电机就反转。其他方式情况类似。

(3)步进电机的速度控制

如果给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。2个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整送给步进电机的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。

1.2　步进电机的起停控制

步进电机由于其电气特性,运转时会有步进感,即振动感。为了使电机转动平滑,减小振动,可在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波,可以减小步进电机的步进角,提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时,为了防止因惯性而使电机轴产生顺滑,则需采用合适的锁定波形,产生锁定磁力矩,锁定步进电机的转轴,使步进电机转轴不能自由转动。

1.3　步进电机的加减速控制

在步进电机控制系统中,通过实验发现,如果信号变化太快,步进电机由于惯性跟不上电信号的变化,这时就会产生堵转和丢步现象。所以步进电机在启动时,必须有加速过程,在停止时必须有减速过程。理想的加速曲线一般为指数曲线,步进电机整个降速过程的频率变化规律是整个加速过程频率变化规律的逆过程。选定的曲线比较符合步进电机升降过程的运行规律,能充分利用步进电机的有效转矩,快速响应性好,缩短了升降速的时间,并可防止失步和过冲现象。

在一个实际的控制系统中,要根据负载的情况来选择步进电机。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。电机的启动频率、停止频率和

图1　步进电机运行过程中频率变化曲线

输出转矩都要和负载的转动惯量相适应,有了这些数据,才能有效地对电机进行加减速控制。加速过程由突跳频率加加速曲线组成(减速过程反之)。突跳频率是指步进电机在静止状态时突然施加的脉冲启动频率f0。步进电机的最高起动频率(突跳频率)一般为0.1kHz到3～4kHz,而最高运行频率则可以达到N×10kHz,以超过最高起动频率的频率直接起动,会产生堵转和丢步的现象。较为理想的起动曲线应是按指数规律起动。但实际应用时对起动段的处理可采用按直线拟合的方法,即阶梯加速法。一般可按2种情况处理:

(1)已知突跳频率则按突跳频率分段起动,分段数n=f f0;

(2)未知突跳频率,则按段拟合至给定的起动频率,每段频率的递增量(后称阶梯频率)Δf=f 8,即采用8段拟合。在运行控制过程中,将起始的速度(频率)分为n分,作为阶梯频率,采用阶梯加速法将速度连续升到所需要的速度,然后锁定,按预置的曲线运行,如图1所示

。

2

在一般的应用中,经过大量实践和反复验证,频率如按直线上升或下降,控制效果就可以满足常规的应用要求。

用PLC实现步进电机的加 减速控制,实际上就是控制发脉冲的频率。加速时,使脉冲频率增高,减速时则相反。如果使用定时器来控制电机的速度,加减速控制就是不断改变定时中断的设定值。速度从v1～v2变化,如果是线性增加,则按给定的斜率加 减速;如果是突变,则按阶梯加速法处理。在此过程中要处理好2个问题:

(1)速度转换时间应尽量短　为了缩短速度转换的时间,可以采用建立数据表的方法。结合各曲线段的频率和各段间的阶梯频率,就可以建立一个连续的数据表,并通过转换程序将其转换为定时初值表。通过在不同的阶段调用相应的定时初值,就可控制电机的运行。定时初值的计算是在定时中断外实现的,并不占用中断时间,保证电机的高速运行。

(2)保证控制速度的精确性　要从一个速度准