第六章 数控机床的伺服系统控制2（课件）- 《工厂电气控制设备》同步教学（机工版）

第六章    数控机床的伺服系统控制 6.1步进电动机及其驱动装置的认知及使用实训 1．实训目的 （1）认识步进电动机及其驱动装置 （2）学会步进电动机及其驱动装置的接线和设置 （3）学会掌握工作台的位移量、速度和运动方向的控制方法 2．实训内容 （1）Kinco三相步进电动机3S57Q-04056的认识及接线 为了进一步减少步距角，步进电动机可采用定子磁极带有小齿，转子齿数很多的结构，这样结构的步进电动机，其步距角可以做得很小。实际的步进电动机产品，都采用这种方法实现步距角的细分。Kinco三相步进电动机3S57Q-04056的步距角是在整步方式下为1.8°，半步方式下为0.9°，其部分技术参数如表所示。 参数名称 步距角 相电流（A） 保持扭矩 阻尼扭矩 电动机惯量 参数值 1.8° 5.8A 1.0Nm 0.04Nm 0.3kg.cm2 3S57Q-04056部分技术参数 步进电动机的使用，一是要注意正确的安装，二是正确的接线。 安装步进电动机，必须严格按照产品说明的要求进行。步进电动机是一精密装置，安装时注意不要敲打它的轴端，更千万不要拆卸电动机。 不同的步进电动机的接线有所不同，3S57Q-04056接线图如图所示，三个相绕组的六根引出线，必须按头尾相连的原则连接成三角形。改变绕组的通电顺序就能改变步进电动机的转动方向。 （2）步进电动机的驱动装置的认识、接线及参数设置 步进电动机需要专门的驱动装置（驱动器）供电。一般来说，每一台步进电动机大都有其对应的驱动器。Kinco三相步进电动机3S57Q-04056与之配套的驱动器是Kinco 3M458三相步进电动机驱动器。Kinco 3M458三相步进电动机驱动器的外观图、典型接线图如图所示。驱动器可采用24V~40V直流电源供电。该电源由开关稳压电源（DC24V 8A）供给。输出相电流为3.0A~5.8A，输出相电流通过拨动开关设定；驱动器采用自然风冷的冷却方式；控制信号输入电流为6~20mA，控制信号的输入电路采用光耦隔离。控制信号由控制器（如PLC）输出供给，输出公共端Vcc使用的是DC24V电压，所使用的限流电阻R1为2KΩ。 Kinco 3M458外观 Kinco 3M458的典型接线图 脉冲放大器是进行脉冲功率放大。因为从脉冲分配器能够输出的电流很小（毫安级），而步进电动机工作时需要的电流较大，因此需要进行功率放大。此外，输出的脉冲波形、幅度、波形前沿陡度等因素对步进电动机运行性能有重要的影响。3M458驱动器采取如下一些措施，大大改善了步进电动机运行性能： 1）内部驱动直流电压达40V，能提供更好的高速性能。 2）具有电动机静态锁紧状态下的自动半流功能，可大大降低电动机的发热。 而为调试方便，驱动器还有一对脱机信号输入线FREE+和FREE-，当这一信号为ON时，驱动器将断开输入到步进电动机的电源回路。若不使用这一信号，步进电动机在上电后，即使静止时也保持自动半流的锁紧状态。 3）3M458 驱动器采用交流伺服驱动原理，把直流电压通过脉宽调制技术变为三路阶梯式正弦波形电流，如下图所示。 相位差120°的三相阶梯式正弦电流 阶梯式正弦波形电流按固定时序分别流过三路绕组，其每个阶梯对应电动机转动一步。通过改变驱动器输出正弦电流的频率来改变电动机转速，而输出的阶梯数确定了每步转过的角度，当角度越小的时候，那么其阶梯数就越多，即细分就越大，从理论上说此角度可以设得足够的小，所以细分数可以是很大。3M458最高可达10000步/转的驱动细分功能，细分可以通过拨动开关设定。 细分驱动方式不仅可以减小步进电动机的步距角，提高分辨率，而且可以减少或消除低频振动，使电动机运行更加平稳均匀。 在3M458 驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的八位DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数，包括细分设置、静态电流设置和运行电流设置。 3M458 DIP开关功能划分说明 DIP1 DIP2 DIP3 细分 ON ON ON 400步/转 ON ON OFF 500步/转 ON OFF ON 600步/转 ON OFF OFF 1000步/转 OFF ON ON 2000步/转 OFF ON OFF 4000步/转 OFF OFF ON 5000步/转 OFF OFF OFF 10000步/转 细分设置表 DIP5 DIP6 DIP7 DIP8 输出电流 OFF OFF OFF OFF 3.0A OFF OFF OFF ON 4.0A OFF OFF ON ON 4.6A OFF ON ON ON 5.2A ON ON ON ON 5.8A 输出电流设置表 3S57Q-04056步进电动机步距角为1.8度，即在无细分的条件下200