步进送料机工作原理

2024-05-04

步进送料机工作原理（通用5篇）

篇1：步进送料机工作原理

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

1、步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的；

2、步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为‘电机固有步距角‘的十分之一，也就是说：‘当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18° ‘，这就是细分的基本概念。细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生，与电机无关。

3、驱动器细分有什么优点，为什么一定建议使用细分功能？

驱动器细分后的主要优点为：完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果您的步进电机有时要在共振区工作（如走圆弧），选择细分驱动器是唯一的选择。提高了电机的输出转矩。尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40%。提高了电机的分辨率。由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，‘提高电机的分辨率‘是不言而喻的。

篇2：步进送料机工作原理

步进电动机

一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入一个冲信号，该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机)。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。

步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。

随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。

步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。

图1 反应式步进电动机的结构示意图

图1是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。

下面介绍反应式步进电动机单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。

一、单三拍通电方式的基本原理

设A相首先通电(B、C两相不通电)，产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电(A、C两相不通电)，转了便顺时针方向转过30°，它的齿和C、C′极对齐(图2c)。不难理解，当脉冲信号一个一个发来时，如果按A→C→B→A→…的顺序通电，则电机转子便逆时针方向转动。这种通电方式称为单三拍方式。

图2 单三拍通电方式时转子的位置

二、六拍通电方式的基本原理

设A相首先通电，转子齿与定子A、A′对齐(图3a)。然后在A相继续通电的情况下接通B相。这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是A、A′极继续拉住齿1、3，因此，转子转到两个磁拉力平衡为止。这时转子的位置如图3b所示，即转子从图(a)位置顺时针转过了15°。接着A相断电，B相继续通电。这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐(图c)，转子从图(b)的位置又转过了15°。其位置如图3d所示。这样，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的顺序轮流通电，则转子便顺时针方向一步一步地转动，步距角15°。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的顺序通电，则电机转子逆时针方向转动。这种通电方式称为六拍方式。

随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展，出现了各种类型的特种电动机。这些电动机的工作原理，一般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似，但是它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性，多用于自动控制过程中。一般来说，这些电动机的功率不大，小的只有几分之一瓦，大的也不过几十瓦或几百瓦，属于微型电动机的范围。

步进电动机

随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。

步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种，

图1 反应式步进电动机的结构示意图

图1是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。

下面介绍反应式步进电动机单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。

一、单三拍通电方式的基本原理

图2 单三拍通电方式时转子的位置

二、六拍通电方式的基本原理

a.A相通电 b.A、B相通电 c.B相通电 d.B、C相通电

图3 六拍通电时转子位置

三、双三拍通电方式的基本原理

如果每次都是两相通电，即按A、B→B、C→C、A→A、B→…的顺序通电，则称为双三拍方式，从图3b，和图3d可见，步距角也是30°。因此，采用单三拍和双三拍方式时转子走三步前进了一个齿距角，每走一步前进了三分之一齿距角;采用六拍方式时，转子走六步前进了一个齿距角，每走一步前进了六分之一齿距角。因此步距角θ可用下式计算：

θ=360°/(Zr×m)

式中Zr是转子齿数;m是运行拍数。

一般步进电动机最常见的步距角是3°或1.5°。由上式可知，转子上不只4个齿(齿距角90°)，而有40个齿(齿距角为9°)。为了使转子齿与定子齿对齐，两者的齿宽和齿距必须相等。因此，定子上除了6个极以外，在每个极面上还有5个和转子齿一样的小齿。步进电动机的结构图如图4所示。

图4 三相反应式步进电动机的结构图

由上面介绍可知，步进电动机具有结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确等性能。此外，步进电动机的转速决定于电脉冲频率，并与频率同步。

四、步进电动机的驱动电源

步进电动机需配置一个专用的电源供电，电源的作用是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电，即受输入的电脉冲控制而动作，这个专用电源称为驱动电源。步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。

1、对驱动电源的基本要求

(1)驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都工满足步进电动机的需要;

(2)要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求;

(3)能最大限度地抑制步进电动机的振荡;

(4)工作可靠，抗干扰能力强;

篇3：步进送料机工作原理

赛马水泥银川分公司一分厂目前使用的定量给料机共有两大类型, 一种是PEL/PEM型, 另一种是PTM型。本文主要介绍了PEL/PEM系列定量给料机的基本结构与工作原理。

图1 PEL/PEM定量给料机正视图

1.1定量给料机的外形结构及组成PEL/PEM系列定量给料机主要由两部分组成, 即:电气控制部分和机械部分。其中, 电气控制部分主要由控制柜 (控制箱) 、称重控制仪表、变频器、称重传感器、速度传感器等部件组成;机械部分包括驱动装置、秤体、秤底座、主动滚筒、从动滚筒、环形胶带、带荷测量装置、带速测量装置、环带涨紧装置、清扫装置、承重托辊、布料器、集尘罩等部分。定量给料机的外形结构如图1、图2所示:

1.2定量给料机工作原理定量给料机是一种集计量、输送、检测控制于一体的系统设备, 它较好地适应了现代企业的生产加工需要。定量给料机在工作时, 其环形胶带会随着系统的运转将物料拖出, 而物料在通过定量给料机的带荷检测装置时会发出带荷信号, 称重传感器对接收到的信号进行分析加工, 最终将其转换为物料流量, 并与预先设定好的数值进行比对, 计算出二者差值。控制单元以此差值为依据, 自主调整其控制环带的运行速度, 改变物料流量, 使实际值与设定值保持一致。

2定量给料机的日常维护

2.1定期巡检时应注意环形皮带是否跑偏皮带跑偏直接影响到设备的稳定运行以及计量精度, 因为皮带在跑偏时, 皮带边缘往往蹭秤体外壳, 阻碍皮带运行, 变频器电流增大, 同时对秤体产生震动, 致使称重传感器载荷波动较大, 影响计量精度, 严重时还会导致皮带撕裂, 造成设备事故, 影响生产。在皮带跑偏或更换新皮带后, 都需要对环形皮带进行调整。按照环带的实际荷载情况, 可将环带调整分为空载调整和负载调整, 二者有先后之分。一般地, 只有当空载调整达到一定标准后, 才可以按照相关规定进行负载调整。工作人员必须定期检查定量给料机的环形皮带运行情况, 以防出现跑偏的情况。环形皮带通常会向松边跑偏。因此, 工作人员可以根据坏带的跑偏程度和方向进行调整, 以保证环形皮带的正常运行。

2.2定期对电气柜内清灰, 保持柜内清洁电控柜在使用过程中常容易沾染大量灰尘。大量灰尘进入电气柜内不仅会影响其性能, 甚至还会影响其使用寿命。因此, 工作人员必须做好电气柜的灰尘清洁工作, 定期清理柜内线路以及电气元件上的粉尘, 特别是控制仪表和变频器都是吸附灰尘且容易积灰的地方, 它们工作是否可靠, 决定秤的稳定运行, 柜内很多中间继电器, 灰尘多了, 辅助触点接触不好, 也容易出现控制信号的丢失, 造成控制回路电气故障。

2.3检查秤体传感器、编码器, 秤体在日常巡检中, 应注意观察秤体有无异样, 并活动秤架, 判断有无卡料、支料现象, 保证秤体均匀压在传感器上。通过仪表相关参数还可以看到称重传感器的载荷值, 一般L13在20±5属于正常, 测速装置编码器在皮带秤50HZ运行时, 每秒平均脉冲数最大sudo值约1000左右, 随着秤体给定量的调节, 变频器频率的变化测速sudo值逐步变化。

2.4检查减速机润滑油 (或脂) 的量和质量, 是否需要更换检查主从动滚筒轴承的润滑情况并定期加注规定型号的润滑脂。检查所有传动部位轴承是否损坏;损坏者更换, 所有轴承均加足润滑脂。随时检查减速机是否漏油, 电机有无异响、异味, 电机温升是否正常;有不正常的噪声时, 应停止使用, 查明原因, 排除故障, 更换润滑油后方可继续运转;随时清除减速电机表面的灰尘, 以利于散热。

3定量给料机常见电气故障排查 (表1)

一般情况下, 通过以下故障列表, 就可大概判断出, 出现故障的原因, 但有时存在更换定量给料机皮带后或出现现场意外损坏称重传感器与测速编码器, 导致定量给料机不能正常工作的情况, 需要尽快更换备件。这就要求工作人员必须熟悉控制仪表输入、输出端口以及称重、测速传感器接线等内容。

4定量给料机的标定 (表2)

标定方法一:理论计算法标定

根据秤的参数可计算出标定系数“r”的值。计算完毕后, 工作人员只需将该系数输入仪表即可。理论计算法是一种简单高效的标定方法, 可以有效提高计算精度。在计算时, 通常按照以下步骤进行: (1) 计算或测量每米脉冲数。 (2) 计算标定系数“r”。 (3) 参数设置, 包括每米脉冲数和表定系数“r”等。 (4) 跑皮。 (5) 实物验证, 如果有误差, 可用后面介绍的“实物或挂码标定”的方法修正, 也可计算方法修正标定系数。

标定系数的理论计算方法如下: (1) 计算传力比 (q) :将重量值为G的荷载均匀分布在秤的有效计量段上, 保证其受力为G′, 且q=G′/G。这样可以最大限度地减少系统的荷载压力, 保障其安全运行。 (2) 秤的有效计量长度通常用L来表示, 计量单位为米。 (3) 传感器的最大量程通常用M来表示, 计量单位为公斤;输入灵敏度系数常用u来代表, 其单位为mv/v。 (4) 传送带每前进一米, 速度传感器舒畅的脉冲数被称为平均每米脉冲数, 常用符号p来代替。 (5) 标定系数r=M/ (qp Lu) 。如:M=100公斤, q=0.5, p=50, L=3.5 (米) , u=2mv/v。r=100/ (0.5*50*3.5*2) =0.5714

标定方法二:挂码或链定标码

标定4-20m A输入口

以上标定均存在一定的局限性, 在实际操作中, 受现场情况限制, 工作人员一般不采用这些方法。笔者通过多年的摸索与总结, 研究出了一种快速实物标定的方法, 具体步骤如下: (1) 检查秤体状态是否正常, 闸入料口, 观察皮带无物料时的反馈量是否漂移 (零点漂移) , 若没有, 无需跑皮, 漂移较多时, 皮带秤需要重新跑皮。 (2) 在皮带秤前端找一条输送皮带, 这条皮带最好是水平输送的, 选一段固定长度 (一般取5m) , 当某台皮带秤计量过的物料通过输送皮带到这一段时, 停皮带, 取物料, 秤量。在此过程中, 工作人员需要提前确定这台配料秤给定喂料量、反馈喂料量的数值, 并保持喂料稳定, 提前测得这条皮带运行速度, 并算出其对应的物料。 (3) 经过实物测得的台时产量与仪表反馈得到的台时产量进行比较, 用实物测量值除以仪表反馈量, 可以得到一个系数, 当大于1时, 表明实物量高于反馈量;当小于1时, 表明实物量小于给定量, 用这个比值乘以控制仪表中的标定系数r值, 再重新输入r值即可实现对定量给料机的实物校验。

参考文献

篇4：步进送料机工作原理

1、系统硬件设计

1.1主控单元

本系统选用无锡信捷XC系列的XC3-32PLC作为主控单元，它有18个输入、14个输出，I/O共计32点。它具有体积小、功能强、性价比高等优点，而且具有高速脉冲输出功能，可以驱动步进电机实现准确定位任务。

1.2步进电机及其驱动器

步进电机驱动器采用86HS85，它采用了先进的控制技术并实现了电流的精密传感和控制，从而达到了低速运行平稳、角度细分均匀、高速力矩大的效果，是一种高性能、小体积、低价格的驱动器。适用于精密测量、精确定位等领域。步进电机采用86HS85二相反应式步进电机，步距角为1.80。

驱动器的面板上有8个拨位开关，第4，5，6位选择细分模式，如表1所示。驱动器细分设定后电机的步距角等于电机的整步步距角除以细分数。例如细分数设为5，驱动步距角是1. 50的步进电机，其细分步距角为1. 50/5=0.30。第1，2位拨位开关用来选择电流。

2 PLC脉冲控制方案

在定位移动过程中，刀具不进行冲压，为了减少时间，提高效率，要求快速移动，而在接近定位点时，为了保证定位精度则要降低速度，即定位过程分为粗定位阶段和精定位阶段。实现上述过程可以使步进电机的脉冲频率相同，而脉冲当量不同，但这种方法需要两套变速机构。为了节省硬件设备，同时考虑步进电机的启动是一个加速过程，为了维护电机及其驱动设备，要求驱动脉冲频率线性增加，所以本系统采用脉冲当量不变，改变脉冲频率的方法。

3定位过程的PLC编程策略

设定位过程中某一次移动铁板由起始位置A移到D，AD= 40mm，脉冲当量取0.Olmm/步，步进电机细分数4，脉冲上限频率为lOkHz.则走完全程共需16000个脉冲。根据这种方法，结合铁板实际走过的路径，可计算出加工过程脉冲参数表。再结合冲床上的各种传感器及控制指令即可编制出实际的控制程序。

4结束语

篇5：步进电机简介及控制原理

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号时, 就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为“步距角”) , 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的, 通过控制脉冲个数控制角位移量, 达到准确定位的目的, 同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 达到调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机, 其没有积累误差 (精度为100%) , 被广泛应用于各种开环控制。

一、步进电机的种类

永磁式步进电机一般为两相, 转矩和体检较小, 步踞角一般为7.5度或15度, 多用于空调风摆上。

反应式步进电机常见的有三相反应式, 步踞角为1.5度。

混合式步进电机常见的有两相、三相、四相、五相混合式。两相和四相混合式可以通用驱动器, 步踞角多是1.8度, 具有体积小、大力距、低噪音的特点。五相混合式步踞角为0.72度, 分辨率高, 但是驱动电路复杂, 接线麻烦。三相混合式步踞角为1.2度, 其拥有比两相、五相混合式更多的磁极, 有利于电机夹角的对称, 因而比两相、五相精度更高, 误差更小, 运行更平稳。

二、步进电机的相关概念

步进电机的精度:步进电机的精度为步进角的3%—5%, 且不累积。

步踞角:就是发送一个脉冲, 电机对应转动的角度。

定位转矩:是指步进电机不通电的情况下, 定子锁住转子的力矩。

运行频率:步进电机不失步运行的最高频率。

细分驱动器:主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动, 提高电机的运作精度, 减少噪音。

三、步进电机的特征

1.高精度的定位。

步进电机的最大特征是能够简单地做到高精度的定位控制。以五相步进电机为例:其定位基本单位 (分辨率) 为0.72度 (全步级) /0.36度 (半步级) , 是非常小的;停止定位精度误差皆在±3分 (±0.05度) 以内, 且无累计误差, 因而能达到高精度的定位控制。 (步进电机的定位精度取决于电机本身的机械加工精度)

2.位置及速度控制。

步进电机在输入脉冲信号时, 可以依输入的脉冲数做固定角度的回转, 进而得到灵活的角度控制 (位置控制) , 并可得到与该脉冲信号周波数 (频率) 成比例的回转速度。

3.具定位保持力。

步进电机在停止状态下 (无脉波信号输入时) 仍具有激磁保持力, 因此, 即使不依靠机械式的刹车, 也能做到停止位置的保持。

4.动作灵敏。

步进电机因为加速性能优越, 所以可做到瞬时起动、停止、正反转等快速、频繁的定位动作。

5.开回路控制, 不必依赖传感器定位。

步进电机的控制系统构成简单, 不需要速度感应器 (EN-CODER、转速发电机) 及位置传感器 (SENSOR) , 就能以输入的脉波达到速度与位置的控制。也因其属开回路控制, 所以最适合于短距离、高频度、高精度等定位控制的场合下使用。

6.中低速时具备高转矩。

步进电机在中低速时具有较大的转矩, 所以能够较同级伺服电机提供更大的扭力输出。

7.高信赖性。

使用步进电机装置与使用离合器、减速机及极限开关等其它装置相较, 步进电机的故障及误动作少, 所以在检查及保养时也较简单容易。