步進電機常見的控制方案
步進電機受電脈沖信號控制，電脈沖信號的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動作來實現(xiàn)。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。步進電機與控制電路、功率放大驅(qū)動電路組成一體，構成步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。此種控制電路設計簡單，功能大，可實現(xiàn)一般 步進電機的細分任務。這個系統(tǒng)由三部分組成: 脈沖信號產(chǎn)生電路、脈沖信號 分配電路、功率放大驅(qū)動電路。系統(tǒng)組成如圖1.1所示。
圖1.1基于電子電路控制系統(tǒng)
此種方案即可為開環(huán)控制，也可閉環(huán)控制。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細分。采用閉環(huán)控制，即能實現(xiàn)高精度細分，實現(xiàn)無級調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度，然后通過反饋和適當?shù)奶幚恚詣咏o出脈沖鏈，使步進電機每一步響應控制信號的命令，從而只要控制策略正確電機不可能輕易失步[1]。該方案多通過些大規(guī)模集成電路來控制其脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù),功能相對較單一，如需改變控制方案，必須需重新設計，因此靈活性不高。  2、 基于PLC 的控制
PLC 也叫可編程控制器，是- 一種I 業(yè)上用的計算機。PLC 作為新- 一代的
工業(yè)控制器，由于具有通用性好、實用性強、硬件配套齊全、編程簡單易學和可靠性高等優(yōu)點而廣泛應用于各行業(yè)的自動控制系統(tǒng)中。步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)彤分配器和功率驅(qū)動電路絲1成�？刂葡到y(tǒng)采用PLC 來產(chǎn)生控制脈沖。通過PI.C 編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉(zhuǎn)角進而控制伺服機構的進給量，1司時通過編程控制脈沖頻率來控制步進電機的轉(zhuǎn)動速度，進而控制伺服機構的進給速度。環(huán)開脈沖分配器將PIC 輸出的控制脈沖按步進電機的通電順} 字分配到相應的繞組。PLC 控制的步進電機可以采用軟件環(huán)開分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。采用軟件環(huán)形分配器占用PLC 資源較多，特別是步進電機繞組相數(shù)大于4 時，對于大型生產(chǎn)線應該予以考慮。采用硬件環(huán)形分配器，雖然硬件結構稍微復雜些，但可以節(jié)省PLC 資源，目前市場有多種專用芯片可以選用。步進電機功率驅(qū)動電路將PLC 輸出的控制
脈沖放大，達到比較大的驅(qū)動能力，來驅(qū)動步進電機。
采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC 中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號,這樣就可以省掉專用的步進電機驅(qū)動器，降低硬件成本。但由于PLC的打描周期一般為但由于PLC的找3描周期一般為兒毫秒到幾十毫秒，相應的頻率只能達到幾百赫茲，因此，受到PLC 工作方式的限制及其找I描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作，無法實現(xiàn)高速控制。并且在速度較高時，由于受到打1描周期的影響，相應的控制精度就降低了。
 3、基于單片機的控制
采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結合的控制方法。用軟件代替環(huán)刃彡分配器，達到了對步進電機的****控制。系統(tǒng)中采用單片機接口線直接去控制步進電機各相驅(qū)動線路。由于單片機的強大功能，還可設計大量的外圍電路，鍵盤作為一個外部中斷源，設置了步進電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能，采用中斷和查詢相結合的方法來調(diào)用中斷服務程序，完成對步進電機的****控制，顯示器及時顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采;用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配。本方案有以下優(yōu)點: (1)單片機軟件編程可以使復雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響; (2)用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性; (3)單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性[5]。 基于以上優(yōu)點，本次設計采用基于單片機的控制方案。
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