無模壓力成形機電機plc控制設計完整版

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題　目:無模壓力成形機電機PLC控制設計 </p><p>　　專 業(yè):　 機電一體化技術　　　　　　</p><p><b>　　班 級: </b></p><p>　　成都電子機械高等?？茖W校</p&

2、gt;<p><b>　　二〇〇七年六月</b></p><p><b>　　論 文 摘 要</b></p><p>　　本設計采用PLC控制步進電機實現(xiàn)無模多點壓力成形機模具成形的自動控制，本設計重點是對PLC控制啟刀改變多個沖壓釘伸縮高度的設計。 　</p><p>　　其基本原理是利用一系列規(guī)則排列、高

3、度可調的基本體（沖壓釘），通過對各基本體的實時控制，構造出所需形狀的成形面，取代傳統(tǒng)的模具來實現(xiàn)板材的三維曲面快速無模成形。使用本系統(tǒng)，不需要模具，可以省去模具的設計、制造和調試工序，節(jié)約制造模具的材料、工具、能源和時間等，將生產準備時間縮短為模具成形時的幾十分之一。同時，可以改善板材成形時的變形條件，提高板材成形極限，擴大加工范圍；可以減少成形過程中產生的殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形；可以在較小的設備上成形較大尺寸的板類件，使得加工件尺寸

4、精度高，生產效率高，表面質量好，生產工藝穩(wěn)定。</p><p>　　本系統(tǒng)工作過程：首先根據(jù)需要成形元件的曲面參數(shù)，換算成各沖壓釘伸縮高度，然后轉換成時間量輸入PLC程序，由PLC時間繼電器計時自動控制啟刀改變各沖壓釘伸縮高度而成形。PLC控制系統(tǒng)將完成手動控制成形，自動控制精確成形，復位等功能。生產工藝流程：獲取數(shù)據(jù) → 設置PLC程序參數(shù) → 安裝工件 → 沖壓釘定形 →壓力成形 → 系統(tǒng)復位。</p&

5、gt;<p>　　關鍵詞：PLC 驅動器 步進電機 無模成形 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The PLC system design to achieve a multi-point pressure forming die forming machine, the automatic

6、The design focus is on the Kai knife PLC control over changes telescopic ram nails height design. The basic principle is to use a series of rules with a high degree of adjustable basic body (the ram nails) Based on the b

7、asic body of the real-time control, to construct the required shape forming face, replace the traditional mold of the plate to achieve rapid 3D-Forming. Use of this system, no mold,</p><p>　　Key Words: PLC

8、 Drivers Stepper motor No mold </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。無模多點成形工藝不需要模具，可以省去模具的設計、制造和調試工序，節(jié)約制造模具的材料、工具、能源和時間等，將生產準備時間縮短為模具成形時的幾十分之

9、一。因此對無模多點成形技術的研究將是個必然的走向。</p><p>　　無模多點成形工藝，實現(xiàn)了無模成形，優(yōu)化了變形路徑，改善了板材成形時的變形條件，提高板材成形極限，擴大加工范圍；可以減少成形過程中產生的殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形；可以在較小的設備上成形較大尺寸的板類件，使得加工件尺寸精度高，生產效率高，表面質量好，生產工藝穩(wěn)定。并且使沖壓工藝易于實現(xiàn)自動化。是一種非常先進設計思路，具有良好的發(fā)展前景。</

10、p><p>　　隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。目前國內外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b&g

11、t;　　論 文 摘 要2</b></p><p><b>　　關鍵詞2</b></p><p>　　Abstract3</p><p>　　Key Words3</p><p><b>　　前言4</b></p><p><b>　　目　　錄

12、5</b></p><p>　　第一章 基 礎 知 識7</p><p><b>　　1.1概述7</b></p><p>　　1.1.1基本概念7</p><p>　　1.1.2技術特點8</p><p>　　1.1.3技術基礎與水平9</p><p&

13、gt;　　1.2多點成形理論9</p><p>　　1.3技術的特點9</p><p>　　1.4技術發(fā)展概況10</p><p>　　1.5實用技術開發(fā)和應用前景11</p><p>　　第二章 無模多點成形壓力機PLC控制系統(tǒng)硬件原理及選取12</p><p>　　2.1 PLC原理及選取12</

14、p><p>　　2.1.1 PLC簡介12</p><p>　　2.1.2 PLC內部原理13</p><p>　　2.1.3 PLC的工作原理16</p><p>　　2.1.4 PLC機型的選擇方法18</p><p>　　2.1.5 無模多點成形壓力機PLC選擇及參數(shù)19</p><p

15、>　　2.2 步進電動機驅動器基本原理及選取21</p><p>　　2.2.1 步進電動機驅動器基本原理21</p><p>　　2.2.2 步進電機驅動器選取方法25</p><p>　　2.2.3 步進電機驅動器選取26</p><p>　　2.3 步進電動機基本原理及選取31</p><p>　

16、　2.3.1 步進電機簡介31</p><p>　　2.3.2 步進電動機的發(fā)展歷史32</p><p>　　2.3.3 步進電動機的特色32</p><p>　　2.3.4步進電機的一些基本參數(shù)33</p><p>　　2.3.4 步進電機的選擇方法35</p><p>　　2.3.5 無模壓力成形機步進電

17、機的選擇38</p><p>　　2.4接近開關原理39</p><p>　　2.4.1 工作原理39</p><p>　　2.4.2 接近開關工作流程40</p><p>　　第三章 無模多點成形壓力機PLC控制系統(tǒng)設計思路40</p><p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)優(yōu)點40</p>&

18、lt;p>　　3.2 PLC控制步進電機原理介紹42</p><p>　　3.3 無模多點成形壓力機PLC控制系統(tǒng)原理44</p><p>　　3.3.1 系統(tǒng)原理簡介44</p><p>　　3.3.2 PLC程序45</p><p><b>　　結論49</b></p><p>

19、;<b>　　謝辭50</b></p><p><b>　　參考文獻51</b></p><p><b>　　附錄一51</b></p><p>　　第一章 基 礎 知 識</p><p>　　本章介紹無模多點成形壓力機的有關知識、技術的特點及發(fā)展概況、多點成形理論、實

20、用技術開發(fā)和應用前景等基礎理論知識，這是學習本書后續(xù)內容的必要準備。</p><p><b>　　1.1概述</b></p><p><b>　　1.1.1基本概念</b></p><p>　　無模多點成形壓力機是傳統(tǒng)模具成形生產方式的重大創(chuàng)新。其基本原理是利用一系列規(guī)則排列、高度可調的基本體（沖頭），通過對各基本體的實時

21、控制，構造出所需形狀的成形面，取代傳統(tǒng)的模具來實現(xiàn)板材的三維曲面快速無模成形。使用該項產品，不需要模具，可以省去模具的設計、制造和調試工序，節(jié)約制造模具的材料、工具、能源和時間等，將生產準備時間縮短為模具成形時的幾十分之一。同時，可以改善板材成形時的變形條件，提高板材成形極限，擴大加工范圍；可以減少成形過程中產生的殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形；可以在較小的設備上成形較大尺寸的板類件，使得加工件尺寸精度高，生產效率高，表面質量好，生產工藝穩(wěn)定

22、。</p><p>　　該機應用范圍廣泛，可滿足各種行業(yè)板類件的加工需要，可用于高速列車流線型車頭、飛機、各種車輛、航天器、輪船艦艇和壓力容器等外殼的制造，還可用于葉片類、金屬雕塑類、裝飾類等零部件的曲面成形。該機已用于我國高速列車流線型車頭等產品的試生產之中</p><p>　　無模多點成形就是將多點成形技術和計算機技術結合為一體的先進制造技術。該技術利用一系列規(guī)則排列的、高度可調的基本

23、體，通過對各基本體運動的實時控制，自由地構造出成形面，實現(xiàn)板材的三維曲面成形。它是對三維曲面扳類件傳統(tǒng)生產方式的重大創(chuàng)新。傳統(tǒng)成形和無模多點成形的區(qū)別如（圖1-1）所示：</p><p>　　板材無模多點成形系統(tǒng)是以計算機輔助設計與輔助制造技術為主要手段的柔性成形設備，其工作原理是把傳統(tǒng)的沖壓實體模具分解為很多離散的小模具單元（亦稱基本體），利用一系列規(guī)則排列的高度可調的基本體，通過對各個基本體運動的實時控制，自

24、由地構造出成形曲面，代替模具實現(xiàn)板材三維曲面的快速無模成形。這種成形方式是對三維曲面板類件傳統(tǒng)生產方式的重大創(chuàng)新。無模多點壓力成形的多點成形原理如（圖1-2）所示：</p><p>　　圖1-1 傳統(tǒng)成形和無模多點成形的區(qū)別</p><p>　　圖1-2 多點成形原理</p><p><b>　　1.1.2技術特點</b></p>

25、;<p>　　實現(xiàn)無模成形：取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設計、制造、調試和保存所需人力、物力和財力，顯著地縮短產品生產周期，降低生產成本，提高產品的競爭力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費用，而且節(jié)省大量的修模與調模時間：與手工成形方法相比，成形的產品精度高、質量好，并且顯著提高生產效率。 </p><p>　　優(yōu)化變形路徑：通過基本體調整，實時控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和

26、受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實現(xiàn)難加工材料的塑性變形，擴大加工范圍。</p><p>　　實現(xiàn)無回彈成形：可采用反復成形新技術，消除材料內部的殘余應力，并實現(xiàn)少無回彈成形／保證工件的成形精度。 </p><p>　　小設備成形大型件：采用分段成形新技術，連續(xù)逐次成形超過設備工作臺尺寸數(shù)倍的大型工件。</p><p>　　易于實現(xiàn)自動化：曲面造型、工藝計算。壓力機控制

27、、工件測試等整個過程全部采用計算機技術，實現(xiàn)CAD/CAM/CAT一體化生產，工作效率高，勞動強度小，極大地改善勞動者作業(yè)環(huán)境。</p><p>　　1.1.3技術基礎與水平 </p><p>　　由吉林工業(yè)大學承擔的國家重點科技攻關項目“大型板材三維曲面的自動無模成形設備”已經通過驗收鑒定，驗收鑒定專家組對該項成果的總的評價是“多點成形技術是傳統(tǒng)的板類件三維曲面成形生產方式的重大刨新，具

28、有良好的市場前景。該項目在多點成形設備、多點成形理論與實用技術的研究成果已達到了國際領先水平，已具備工業(yè)應用條件。</p><p>　　在多點成形設備方面： 吉林工業(yè)大學開發(fā)的集CAD/CAE/CAM/CAT于一體、具有自主知識產權的板材無模多點成形設備總體構成如圖：所示。計算機軟件系統(tǒng)主要進行曲面幾何造型、工藝計算、成形過程有限元模擬等。自動控制系統(tǒng)用于調整基本體群形狀，控制液壓加載系統(tǒng)成形出所需形狀的工件；三

29、維曲面測量檢測成形后的工件形狀，并將測量結果反饋到計算機軟件系統(tǒng)進行修正，實現(xiàn)閉環(huán)控制。 </p><p><b>　　1.2多點成形理論</b></p><p>　　多點成形理論研究取得了一系列新進展，主要創(chuàng)新點有：</p><p>　　1．多點成形基本理論，提出了四種成形原理不同的、具有代表性的多點成形基本方式，即多點模具成形、多點壓機成形

30、、半多點模具成形及半多點壓機成形。</p><p>　　2．缺陷產生機理：研究了多點成形中典型不良現(xiàn)象（壓痕、皺紋、回彈、直邊效應）的產生機理，并研制出這些缺陷的抑制方法。</p><p>　　3．工藝設計理論：提出了抑制壓痕的工藝方法、消除直邊效應的分段成形工藝方法、改變變形路徑的工藝方法和無回彈的反復成形工藝方法。</p><p>　　4．設備設計理論：提出了基

31、本體與基本體群設計方法。多點成形設備關鍵結構的設計方法和優(yōu)化設計方法。</p><p><b>　　1.3技術的特點</b></p><p>　　在當今世界，隨著生產力水平的提高，制造業(yè)需要成千上萬各類模具以生產出形狀各異的產品及零部件。尤其是在飛機、輪船、汽車等產品的覆蓋件制造上，更需要大量的模具，其制造和調試除要花費巨額資金外，加工周期也往往需要幾個月甚至十幾個月

32、。而且產品一旦換型，模具也必須隨之更換，從而嚴重制約了制造業(yè)的發(fā)展。而無模成形技術就是要造出萬能板材成形機，不用模具就能生產出形狀各異的覆蓋件。</p><p>　　實現(xiàn)無模成形：取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設計、制造、調試和保存所需人力、物力和財力，顯著地縮短產品生產周期，降低生產成本，提高產品的競爭力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費用，而且節(jié)省大量的修模與調模時間：與手工成形方法相比，成形的

33、產品精度高、質量好，并且顯著提高生產效率。</p><p>　　優(yōu)化變形路徑：通過基本體調整，實時控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實現(xiàn)難加工材料的塑性變形，擴大加工范圍。</p><p>　　實現(xiàn)無回彈成形：可采用反復成形新技術，消除材料內部的殘余應力，并實現(xiàn)少無回彈成形／保證工件的成形精度。</p><p>　　小設備成形大型件：

34、采用分段成形新技術，連續(xù)逐次成形超過設備工作臺尺寸數(shù)倍的大型工件。</p><p>　　易于實現(xiàn)自動化：曲面造型、工藝計算。壓力機控制、工件測試等整個過程全部采用計算機技術，實現(xiàn)CAD／CAM／CAT一體化生產，工作效率高，勞動強度小，極大地改善勞動者作業(yè)環(huán)境。</p><p>　　1.4技術發(fā)展概況 </p><p>　　多點成形的研究起源于日本。 70年代日本造

35、船協(xié)會西岡等人試制了多點壓力機，進行船體外板自動成形的研究，但因關鍵技術未能解決好，多點壓機的制造費用太高，未能實用化。日本三菱重工業(yè)株式會社的熊本等人也研制了三列多點成形設備。由于其整體設計不周，該壓機只適用于變形量很小的船體外板的彎曲加工。另外，東京大學的野本及東京工業(yè)大學的井關等人也進行了多點壓機及成形實驗方面的研究工作，但未取得重大進展。宮80年代以來，美國麻省理工學院D。E。Hardt的研究室對多點模具成形進行了十多年的研究。

36、最近麻省理工學院與美國航空航天技術研究部門合作，投入1400多萬美元的巨額經費開發(fā)出多點張力拉伸成形機。</p><p>　　吉林工業(yè)大學教授李明哲博士在日本日立公司從事博士后研究期間系統(tǒng)地研究了多點成形基本理論，深入地分析了成形機理與成形特點，并主持開發(fā)出多點成形實用機（主要技術參數(shù)見表（1）。 </p><p>　　表1-1 多點成形實用機主要技術參數(shù) </p><

37、;p>　　該系統(tǒng)是世界上第一臺達到實用化程度的無模多點板材成形壓力機，己成功地用于三維曲面工件（如扭曲面、球面、馬鞍面等）的實際生產中，工作效率較傳統(tǒng)的線狀加熱法提高了數(shù)十倍，而且制品精度也得到很大的提高。</p><p>　　李明哲教授回國后，在吉林工業(yè)大學組建了無模成形技術開發(fā)中心，繼續(xù)對多點成形技術進行深入系統(tǒng)地研究，逐步形成了板材多點成形理論?！霸撝行膹膶W術與實際應用兩個方面建立了板材多點成形新理論

38、與新方法，開發(fā)出多點成形實用化技術，并研制出集CAD／CAM／CAT于一體的無模多點成形樣機。</p><p>　　1.5實用技術開發(fā)和應用前景</p><p>　　在大量實驗基礎上，解決了一系列實用化關鍵技術，主要有：</p><p>　　1、無缺陷彈性墊技術：可以有效地抑制壓痕，起皺等成形缺陷，使成形件的表面質量大大提高；</p><p>

39、;　　2、無回彈反復成形技術：即利用多點成形柔性化的特點，采用反復成形工藝方法，減小工件的回彈及材料內部的殘余應力，實現(xiàn)板材小回彈或無回彈成形。 </p><p>　　3．分段成形技術：即優(yōu)化過渡區(qū)成形模型，進行大變形量、大尺寸零件的成形，實現(xiàn)小設備成形大工件，并使無模成形設備小型化。應用該技術已成形出超過設備工作臺面積七倍的樣件，扭曲面總扭曲角超過40g。</p><p>　　4．多道成

40、形技術：對于變形量很大的制品，選取最佳路徑多道成形，使成形過程中板材各部分變形盡量均勻，以消除起皺等成形缺陷，提高板材的成形能力。</p><p>　　不同形狀、不同尺寸的大型三維曲面板制品在輪船、艦艇、飛機、航天器、陸地車輛、大型容器以及不銹鋼雕塑等軍工和民品上比比皆是。近年來，隨著航空、航天、海運、高速鐵路、化工以及城市建筑等行業(yè)的發(fā)展，對其需求也在不斷地增加，但落后的扳金彎形方法己不能適應這種發(fā)展要求，三維

41、曲面板制品生產迫切地需要先進的制造技術。無模多點成形技術已經成熟，可以直接用于實際生產。它特別適合于曲面板制品的多品種小批量生產及新產品的試制，所加工的零件尺寸越大、其優(yōu)越性越突出。無模多點成形技術將在輪船和艦艇的外扳、飛機和航天器的蒙皮、車輛、大型容器和城市雕塑的覆蓋件等三維曲面板制品加工中有著廣闊應用前景，并將產生巨大的經濟效益和社會效益。</p><p>　　第二章 無模多點成形壓力機PLC控制系統(tǒng)硬件原理

42、及選取</p><p>　　2.1 PLC原理及選取</p><p>　　2.1.1 PLC簡介</p><p>　　自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控

43、制技術網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。</p><p>　　作為離散控的制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%～30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達

44、國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據(jù)著十分重要的位置。 </p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用

45、戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯

46、形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。</p><p>　　相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比DCS要低很多。一

47、個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 &l

48、t;/p><p>　　通用PLC應用于專用設備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。</p><p>　　2.1.2 PLC內部原理</p><p>　　PLC實質上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機

49、是基本一至。如圖2.1a PLC硬件的基本結構圖所示：</p><p>　　2-1a PLC硬件的基本結構圖</p><p>　?。?）中央處理單元（CPU）：</p><p>　　中央處理單元（CPU）是PLC 的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯

50、誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術運算等任務。并將邏輯或算術運算等結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行為止。</p><p><b>

51、;　?。?）存儲器：</b></p><p>　　與微型計算機一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。才能構成一臺完整的PLC。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。</p><p>　　PLC存儲空間的分配：雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理， 其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程

52、序存儲區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設備等）和用戶程序存儲區(qū)。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序存儲區(qū)：</b></p><p>　　在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能夠直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的各項功能。

53、</p><p><b>　　系統(tǒng)RAM存儲區(qū)：</b></p><p>　　系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設備（例如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）存儲區(qū)。</p><p><b>　　I/O映象區(qū)：</b></p><p>　　由于PLC投入運行后，只是

54、在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應的外設。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲單元（RAM）以供存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲單元稱作I/O映象區(qū)。一個開關量I/O占用存儲單元中的一個位（bit）, 一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字（16個bit)。因此，整個I/O映象區(qū)可看作由開關量的I/O映象區(qū)和模擬量的I/O映象區(qū)兩部分組成。</p><p><b&g

55、t;　　系統(tǒng)軟設備存儲區(qū)：</b></p><p>　　除了I/O映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲區(qū)還包括PLC內部各類軟設備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在PLC斷電時，由內部的鋰電子供電。使這部分存儲單元內的數(shù)據(jù)得以保留；后者當PLC停止運行時，將這部分存儲單元內的數(shù)據(jù)全部置“零”。</p&

56、gt;<p><b>　　用戶程序存儲區(qū) ：</b></p><p>　　用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC其存儲容量各不相同，一般來說，隨著PLC機型增大其存儲容量也相應增大。不過對于新型的PLC，其存儲容量可根據(jù)用戶的需要而改變。</p><p>　　常用的I/O分類如下：</p><p>　　開關量：按電

57、壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p>

58、<p>　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。</p><p><b>　?。?）PLC電源：</b></p><p>　　PLC電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。無論是小型的PLC，還是中、大型的PLC，其電源的性能都是一樣的，均能對PLC內部的所有器件提供一個

59、穩(wěn)定可靠的直流電源。一般交流電壓波動在正負10%（15%）之間，因此可以直接將PLC接入到交流電網(wǎng)上去。</p><p>　　可編程序控制器一般使用220V交流電源?？删幊绦蚩刂破鲀炔康闹绷鞣€(wěn)壓電源為各模塊內的元件提供直流電壓。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關）提供24V直流電源。驅動現(xiàn)場執(zhí)行機構的電源一般由用戶提供。</p><p>　　可編程序控制器

60、是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計算機程序實現(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結構在功能上某些相似之處。</p><p>　　2.1.3 PLC的工作原理</p><p>　　可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制

61、器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。</p><p>　　除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可 編程序控制器還要完成，內部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復始的循

62、環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算</p><p>　　機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關系來看，</p><p>　?。▓D2-1b） 處理過程似乎是同時完成的。</p><p>　　在內部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查CPU模塊內部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內部工作。在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處

63、理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。當可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破鹛幱冢≧UN）狀態(tài)時，還要完成另外3個階段的操作。</p><p>　　在可編程序控制器的存儲器中，設置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在

64、輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入寄存器。</p><p>　　外接的輸入觸點電路接通時，對應的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入觸點電路斷開，對應的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點接通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也

65、不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。</p><p>　　可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序的執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束之處。在執(zhí)行指令時，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關編程元件的0/1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算結果寫入到對應的元件映像寄存器

66、中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。</p><p>　　在輸出處理階段，CPU 將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時，對應的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。信號經輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。</p><p>　　若梯形圖

67、中輸出繼電器線圈斷電對應的輸出映像寄存器為“0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。某一編程元件對應的映像寄存器為“1”狀態(tài)時，稱該編程元件為ON，映像寄存器為“0”狀態(tài)時，稱該編程元件為OFF。</p><p>　　掃描周期可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次圖2.5.1a所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為1~100m

68、s。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關系。當用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當大的比例。不過嚴格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等。如圖2-1c所示。</p><p>　　圖2-1c PLC的掃描運行方式</p><p><b>　?。?）輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸

69、入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它</p><p>　　們存入I/O映象區(qū)的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化I/O映象區(qū)的相應單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　?。?）用戶程序執(zhí)行階段</p

70、><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達等。</p><p><b>　　（3）輸出刷新階段</b></p><p>　　在

71、輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經輸出電路驅動響應的外設。這時才是PLC真正的輸出。</p><p>　　(4)輸入/輸出滯后時間</p><p>　　輸入/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應時間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方

72、式產生的滯后時間三部分組成。</p><p>　　輸入模塊的CPU濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點動作是產生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短，其典型值為10ms左右。</p><p>　　輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在10ms左右；雙向可空硅型輸出電路在負載接通時的滯后時間約為1ms，負載由導通

73、到斷開時的最大滯后時間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間約為1ms。由掃描工作方式引起的滯后時間最長可達到兩個多掃描周期?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫舆t時間一般只有幾十ms，對于一般的系統(tǒng)是無關緊要的。要求輸入—輸出信號之間的滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。</p><p>　　2.1.4 PLC機型的選擇方法</p><p><b>　　

74、1．PLC的類型</b></p><p>　　PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方

75、便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　　2．輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價

76、格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。</p><p><b>　　3.電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供

77、電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p><b>　　4.存儲器的選擇</b></p><p&g

78、t;　　由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。5.冗余功能的選擇</p><p><b>　　a．控制單元的冗余</b></p><p>　?。?）重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗

79、余。</p><p>　?。?）在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。</p><p>　　b． I/O接口單元的冗余</p><p>　　（1）控制回路的多點I/O卡應冗余配置。</p><p>　　（2）重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化

80、的I/O接口單元。</p><p><b>　　6.經濟性的考慮</b></p><p>　　選擇PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增

81、加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。</p><p>　　2.1.5 無模多點成形壓力機PLC選擇及參數(shù)</p><p>　　綜合上述原則本無模多點成形壓力機所選用主機為臺達的DVP32ES01T-32</p><p>　　1.主要技術數(shù)據(jù)如下：</p>

82、<p>　　工作電源：24VDC</p><p><b>　　輸入點數(shù)：16</b></p><p><b>　　輸出點數(shù)：16</b></p><p>　　輸入信號類型：直流或開關量</p><p>　　輸入電流：24VDC 5mA</p><p>　　模擬輸

83、入：-10V～10V（-20mA～+20mA）</p><p>　　輸出晶體管允許電流0.3A/點（1.2A/COM）</p><p>　　輸出電壓規(guī)格：30VDC</p><p><b>　　最大負載：9W</b></p><p>　　輸出反應時間：Off→On 20μs On→Off 30μs</p&

84、gt;<p>　　基本指令執(zhí)行時間：數(shù)個μs</p><p>　　程序語言：指令+梯形圖+SFC</p><p>　　程序容量：3792STEPS</p><p>　　基本順序指令：32個（含步進梯形指令）</p><p><b>　　應用指令：100種</b></p><p>　　

85、初始步進點：S0～S9</p><p>　　一般步進點：118點，S10～S127</p><p>　　輔助繼電器：一般用512+232點（M000～M511+M768～M999）</p><p>　　停電保持用256點（M512～M767）</p><p>　　特殊用280點（M1000～M1279）</p><p>

86、;　　定時器：100ms時基64點（T0～T63）</p><p>　　10ms時基63點（T64～T126，M1028為ON時）</p><p>　　1ms時基1點（T127）</p><p>　　計數(shù)器：一般用112點（C000～C111，16位計數(shù)器）</p><p>　　停電保持用16點（C112～C127，16位計數(shù)器）</p

87、><p>　　高速用13點1相5kHz，2相2kHz（C235～C254，全部為停電保持32位計數(shù)器）</p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器：一般用408點（D000～D407）</p><p>　　停電保持用192點（D408～D599）</p><p>　　特殊用144點（D1000～D1143）</p><p>　　指針/

88、中斷：P64點；I4點（P0～P63/I001、I101、I201、I301）</p><p>　　串聯(lián)通信口：程序寫入/讀出通訊口：RS232</p><p>　　一般功能通訊口：RS485</p><p>　　主機電源220V AC</p><p>　　2.2 步進電動機驅動器基本原理及選取</p><p>　　

89、2.2.1 步進電動機驅動器基本原理</p><p>　　步進電機的運行要有一電子裝置進行驅動, 這種裝置就是步進電機驅動器, 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號,加以放大以驅動步進電機。步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數(shù)，可以對電機精確定位。 </p><p>　　典型的步進電機驅動控制系統(tǒng)主要由三部分組成： </p>

90、;<p>　　1. 步進控制器，由PLC實現(xiàn)。</p><p>　　2．驅動器，把PLC輸出的脈沖加以放大，以驅動步進電機。</p><p><b>　　3．步進電機</b></p><p>　　步進電機的電樞通斷和各相通電順序決定了輸出角位移和運動方向，控制脈沖分配頻率可實現(xiàn)步進電機的速度控制。因此。步進電機控制系統(tǒng)一般采用開環(huán)

91、控制方式。</p><p><b>　　1）環(huán)形分配器</b></p><p>　　步進電機在一個脈沖的作用下，轉過一個相應的步距角，因此只要控制一定的脈沖數(shù)，即可精確控制步進電機轉過的相應的角度。但步進電機的各繞組必須按一定的順序通電才能正確工作，這種使用電機繞組的通斷電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的過程稱為環(huán)形分配。</p><p>　　

92、實現(xiàn)環(huán)形分配的方法有兩種。一種是計算機軟件分配，采用查表或計算的方向使計算機的三個輸出引腳依次輸出滿足速度和方向要求的環(huán)形分配脈沖信號。這種方法能充分利用計算機軟件資源，減少硬件成本，尤其是多相電機的脈沖分配更能顯示出這種分配方法的優(yōu)點。但由于軟件運行會占用計算機的運行時間，因而會使插補運算的總時間增加，從而影響步進電機的運行速度。</p><p>　　另一種是硬件環(huán)形分配，采用數(shù)字電路搭建或專用的環(huán)形分配器件將

93、連續(xù)的脈沖信號經電路處理后輸出環(huán)形脈沖。采用數(shù)字電路搭建的環(huán)形分配器通常由分立元件（如觸發(fā)器，邏輯門等）構成，特點是體積大，成本高，可靠性差。專用的環(huán)形分配器目前市面上有很多種，如CMOS電路CH250即為三相步進電機的專用環(huán)形分配，它的引腳功能及三相六拍線路圖如圖2-1d所示。這種分配方法的優(yōu)點是使用方便，接口簡單。</p><p>　?。╝）引腳功能圖 （b）三相六拍線路圖</p><p&

94、gt;　　圖2-1d 環(huán)形分配器CH250引腳圖</p><p><b>　　2）功率驅動</b></p><p>　　要使步進電機能輸出足夠的轉矩以驅動負載工作，必須為步進電機提供足夠功率的控制信號，實現(xiàn)這一功能的電路稱為步進電機驅動電路。驅動電路實際上是一個功率開關電路，其功能是將環(huán)形分配的輸出信號進行功率放大，得到步進電機控制繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波

95、形。步機的工作特性在很大的程度上取決于功率驅動器的性能，對每一相繞組來說，理想的功率驅動器應使通過繞組的電流脈沖盡量接近矩形波。但由于步進電機繞組有很大的電感，要做到這一點是有困難的。</p><p>　　常見的步進電機驅動電路有三種：</p><p>　　1）單電源驅動電路。這種電路采用單一電源供電，結構簡單，成本低，但電流波形差，效率低，輸出力矩小，主要用于對速度要求不高的小型步進電機

96、的驅動。圖2-1e所示為步進電機的一相繞組驅動電路（每相繞組的電路相同）。</p><p>　　圖2-1e 單電源驅動電路</p><p>　　當環(huán)形分配器的脈沖輸入信號uU為低電平（邏輯0，約1V）時，雖然V1，V2管都導通，但只要適當選擇R1，R3，R5的阻值，使Ub3<0（約為-1），那么V3管就處于截止狀態(tài)，該相繞組斷電。當輸入信號uU>0（約為0.7V），V3管飽和導

97、通，該相繞組通電。</p><p>　　2）雙電源驅動電路。雙電源驅動電路又稱高，低壓驅動電路，采用高壓和低壓兩個電源供電，如圖2-1f所示。在步進電機繞組剛接通時，通過高壓電源供電，以加快電流上升速度；延遲一段時間后，切換到低壓電源供電。這種電路使用電流波形，輸出轉矩及運行頻率等都有較大的改善。</p><p>　　圖2-1f 高低壓驅動電路</p><p>　　

98、當環(huán)形分配器的脈沖輸入信號uU為高電平時（要求該相繞組通電），二極管Vg，Vd的基極都有信號電壓輸入，使Vg，Vd均導通。于是在高壓電源作用下（這時二極管VD1兩端承受的是反向電壓，處于截止狀態(tài)，可使低壓電源不對繞組作用），繞組電流迅速上升，電流前沿很陡。當電流達到或稍微超過額定穩(wěn)態(tài)電流時，利用定時電路或電流檢測器等措施切斷Vg基極上的信號電壓，于是Vg截止，但此時Vd仍然是導通的，因此繞組電流即轉而由低壓電源經過二極管VD1供給。當環(huán)

99、形分配器輸出端的電壓uU為低電平時（要求繞組斷電），Vd基極上的信號電壓消失，于是Vd截止，繞組中的電流經二極管VD2及電阻Rf2向高壓電源供電，電流迅速下降。采用這種高，低壓切換型電源，電機繞組上不需要串聯(lián)電阻或者需要串聯(lián)一個很小的電阻Rf1（為平衡各相電流），因此電源的功耗較小。由于這種供壓方式使電流波形得到很大的改善，因而步進惦記的矩頻特性好，啟動和運行頻率得到很大的提高。</p><p>　　3）斬波限流

100、驅動電路。這種電路采用單一高壓電源供電，以加快電流上升速度，并通過對繞組電流的檢測，控制功放管的開和關，使電流在控制脈沖持續(xù)期間始終保持在規(guī)定值上下，其波形圖如圖2-1g所示。這種電路功率大，功耗小，效率高，目前應用最廣。</p><p>　　2-1g 斬波限流驅動電路波形圖</p><p>　　圖2-1h所示為一種斬波限流驅動電路原理圖，其工作原理如下：當環(huán)形分配器的脈沖輸入高電平（要求

101、該相繞組通電）加載到光電耦合器OT的輸入端時，晶體管V1導通，并使V2和V3也導通。V2導通瞬間，脈沖變壓器T在其二次線圈中感應出一個正脈沖，使大功率晶體管V4也通。同時由于V3的導通，大功率晶體管V5也導通。于是繞組W中有電流流過，步進電機旋轉。由于W是感性負載，其中的電流在導通后逐漸增加，當增加到一定值時，在檢測電阻R10上產生的壓降將超過由分壓電阻R7和電阻R8所設定的電壓值Uref，使比較器OP翻轉，輸出低電平使V2截止。V2被

102、截止瞬時，又通過T將一個負脈沖交連到二次線圈，使V4截止。于是電源通路被切斷，W中儲存的能量通過V5，R10及二極管VD7釋放，電流逐漸減小。當電流減小到一定值后，在R10上的壓降又低于Uref，使OP輸出高電平，V2，V4及W重新導通。在控制脈沖持續(xù)期間，上述過程不斷重復。當輸入低電平時，V1~V5等相繼截止，W中的能量則通過VD6，電源，地和VD7釋放。</p><p>　　該電路限流值可達6A左右，改變電阻

103、R10或R8的值，可改變限流值的大小。</p><p>　　圖2-1h 斬波限流驅動電路</p><p>　　2.2.2 步進電機驅動器選取方法</p><p>　　1.首先確定步進電機拖動負載所需要的扭矩。最簡單的方法是在負載軸上加一杠桿，用彈簧秤拉動杠桿，拉力乘以力臂長度既是負載力矩?；蛘吒鶕?jù)負載特性從理論上計算出來。由于步進電機是控制類電機，所以目前常用步進電

104、機的最大力矩不超過45Nm，力矩越大，成本越高，如果您所選擇的電機力矩較大或超過此范圍，可以考慮加配減速裝置。 </p><p>　　2.確定步進電機的最高運行轉速。轉速指標在步進電機的選取時至關重要，步進電機的特性是隨著電機轉速的升高，扭矩下降，其下降的快慢和很多參數(shù)有關，如:驅動器的驅動電壓、電機的相電流、電機的相電感、電機大小等等，一般的規(guī)律是：驅動電壓越高，力矩下降越慢；電機的相電流越大，力矩下降越慢。在

105、設計方案時，應使電機的轉速控制在1500轉/分或1000轉/分，當然這樣說很不規(guī)范，可以參考〈矩-頻特性〉。</p><p>　　3.根據(jù)負載最大力矩和最高轉速這兩個重要指標，再參考〈矩-頻特性〉，就可以選擇出適合自己的步進電機。如果您認為自己選出的電機太大，可以考慮加配減速裝置，這樣可以節(jié)約成本，也可以使您的設計更靈活。要選擇好合適的減速比，要綜合考慮力矩和速度的關系，選擇出最佳方案。 </p>

106、<p>　　4.最后還要考慮留有一定的（如30%）力矩余量和轉速余量。</p><p>　　5.可以先選擇混合式步進電機，如果由于價格因素，可以選取反應式步進電機 </p><p>　　6.盡量選取細分驅動器，且使驅動器工作在細分狀態(tài)。 </p><p>　　7.選取時且勿走入只看電機力矩這一個指標的誤區(qū)，也就是說并非電機的扭矩越大越好，要和速度指標一起考

107、慮。 </p><p>　　8.超小型驅動器和微型驅動器是靠外殼作為散熱器的，應固定在較大、較厚的金屬板上或外加風機散熱，如果沒有散熱條件，而驅動器又工作在轉速較低的場合（這時驅動器發(fā)熱較大）。</p><p>　　2.2.3 步進電機驅動器選取</p><p>　　綜上所述本系統(tǒng)采用的是兩相混合式步進電機細分驅動器 SH-20803N</p><

108、;p><b>　　技術特點：</b></p><p>　　全新的雙極恒相流加細分控制模式</p><p>　　創(chuàng)新的動態(tài)尋優(yōu)電路使性能最優(yōu)化</p><p>　　最大64細分的多種細分模式可選</p><p>　　提供在線細分切換功能</p><p>　　24V～70V直流供電</p&

109、gt;<p>　　最大輸出驅動電流3A/相</p><p>　　輸入信號TTL兼容且光電隔離</p><p><b>　　輸出電流可方便設定</b></p><p>　　過流、過壓、錯相保護</p><p><b>　　脫機保持功能</b></p><p>　　

110、精巧的外形尺寸便于安裝</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本驅動器在繼承以往驅動器細分技術的基礎上，引入了全新的動態(tài)智能電流控制技術，從而大大改善了電機電流的控制精度，進一步降低了力矩的脈動，提高了細分的精度，并且可以將電機的損耗降低30%，達到減小電機溫升的效果。更寬的電壓電流范圍可以滿足更多的應用場合，通過動態(tài)智能控制模式可以根據(jù)實際的

111、運行工況尋得最優(yōu)的控制方式，方便的電流設定功能方便適配多種型號電機。</p><p>　　電氣特性（環(huán)境溫度Tj=25℃時）</p><p><b>　　使用環(huán)境及參數(shù)</b></p><p><b>　　電源電壓</b></p><p>　　本驅動器采用直流電源供電，由機殼正面的紅色指示燈指示。電

112、源電壓在DC24V～DC70V之間都可以正常工作，用戶可以直接采用變壓器整流加電容濾波電路提供。但注意應使整流后電壓紋波峰值不超過70V。考慮到電網(wǎng)電壓的波動，變壓器副邊空載輸出電壓建議小于50VAC。采用較低的電源電壓會使電機高速運行力矩下降，但有助于驅動器降低溫升和增加低速時的運行平穩(wěn)性（請參考適配電機矩頻特性曲線）。所加電源的輸出能力應不少于電機的額定相電流，電源電壓越低則對電源電流輸出能力的要求越大。接線時務必注意電源正負，切勿