SIEMENS浔之漫智控技术有限公司6SL3130-6AE15-0AB1参数详细
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(精度为百分之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。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
为了让更多的用户了解步进电机及步进电机驱动器,选择到较适合自己使用要求的步进电机和步进电机驱动器,特将有关步进电机选型原则介绍如下:(仅供参考)
1. 首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩。较简单的方法是在负载轴上加一杠杆,用弹簧秤拉动杠杆,拉力乘以力臂长度既是负载力矩。或者根据负载特性从理论上计算出来。由于步进电机是控制类电机,所以目前常用步进电机的较大力矩不**过 45Nm ,力矩越大,成本越高,如果您所选择的电机力矩较大或**过此范围,可以考虑加配减速装置。
2. 确定步进电机的较高运行转速。转速指标在步进电机的选取时至关重要,步进电机的特性是随着电机转速的升高,扭矩下降,其下降的快慢和很多参数有关,如 : 驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等,一般的规律是:驱动电压越高,力矩下降越慢;电机的相电流越大,力矩下降越慢。在设计方案时,应使电机的转速控制在 1500 转 / 分或 1000 转 / 分,当然这样说很不规范,可以参考〈矩 - 频特性〉。
3. 根据负载较大力矩和较高转速这两个重要指标,再参考〈矩 - 频特性〉,就可以选择出适合自己的步进电机。如果您认为自己选出的电机太大,可以考虑加配减速装置,这样可以节约成本,也可以使您的设计较灵活。要选择好合适的减速比,要综合考虑力矩和速度的关系,选择出较佳方案。
4. 最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )力矩余量和转速余量。
5. 尽量选择混合式步进电机,它的性能**反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器,且使驱动器工作在细分状态。
7. 选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区,也就是说并非电机的扭矩越大越好,要和速度指标一起考虑。
8.在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9.在选购时是采用两相的还是三相的,这并没有什么具体的要求,只要步距角能满足使用要求就行步进电机的开环电路驱动在高速转动时。因此,步进电机被称为速度控制或位置控制的驱动系统。
步进电机基本上以开环电路驱动,用于位置控制。换句话说,步进电机以外的电机尤其是高精度的步进电机之外并没有做开环控制的,而用开环电路驱动的电机只有步进电机。例如无刷电机,首先为切换相,需要测出转子位置,需要含位置传感器的位置闭环电路。而且如果按一定速度驱动,需测出转子的速度,此为速度闭环电路:如果想定位控制,需要含有转子位置信号的编码器等传感器的闭环电路。与开环驱动的步进电机相比较,含传感器的闭环电路成本高。因此,步进电机被称为速度控制或位置控制的驱动系统。
相对步距角闭环控制方式,按照步进电机转子的运动位置(激磁磁通位置)在适当的位置给各相通激磁电流,有不会受到电流闭环控制制约的优点。但与按照负载的变化增减电流的电流闭环控制系统不同,它存在轻载时效率低的缺点。因此,低速时用电流闭环控制,高速时,用步距角闭环控制,尤其在步进电机静止时保持激磁电流恒定,可以产生保持力矩,并可以随时按照动作条件,切换控制方式。//xfoyo.
步进电机的开环电路驱动在高速转动时,有失步、振动(噪音)以及高速运行困难等问题,为了弥补这些缺点,步进电机安装角度传感器,形成闭环控制,用以检测并避免失步。步进电机的闭环控制方式大致分为两种:
1、使磁极磁通与电流的相位关系保持一致,使其产生能带动负载转矩的电磁转矩,这种控制电机电流的方式与无刷直流电机控制方式相同,称为无刷驱动方式或电流闭环控制方式。
2、电机电流保持一定,控制激磁磁通与电流相位角的方式,称为功率角闭环控制方法。功率角为转子磁较与定子激磁相(或认为是同步电机的定子旋转磁场线也可以)相互吸引所称的相位角。此功率角在低速时或轻载时较小,高速时或高负载时较大。
电流闭环控制方法与交流伺服控制方法相同,通过电流控制环(转矩控制)适应负载的变化
1、步进电机需要驱动电路才能转动,驱动电路产生驱动电脉冲信号,如果没有脉冲信号,步进电机静止不动,如果按照电机的驱动时序驱动电机,则电机按照一定的方向转动。电机转动的速度与脉冲的频率正比关系,不受负载影响。
2、步进电机可以方便地实现瞬间启动、急速停止、正转、反转,并且速度响应特性好。
3、步进电机没有累计误差,因为步进电机只有周期性的误差,完成一周以后误差清零。
4、步进电机可以通过改变电脉冲信号的顺序实现改变其转动方向。
5、当步进电机停止时可以实现自锁。
6、步进电机的驱动信号一般要专门的控制电路产生,不能直接使用普通的交流或直流电源驱动。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成驱动控制系统方可使用。
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伺服驱动器生产商给出的齿轮的表达式为分数,其分子和分母分别被定义为两个可以设定的用户参数:
一.负载转速电机转速(俗称速比)习惯上这是由机械角度考虑决定的,但是由于它是电子齿轮的组成部分,在数值上应尽量选取整数,这一点对于旋转工作台类机械而言尤为**。
二.负载轴转一周的移动量对于不同工序要求的机械系统,负载轴一转完成的移动量不一样,丝杆类行进的是螺旋长度;圆台类旋转的是一周角度;传送类则是负载轴的周长,等等。它是设备功能决定的,选择余地不大。
三.编码器分辨率编码器是伺服电机乃至伺服系统精确定位的关键部件,因为伺服电机接收脉冲每旋转一个角度,编码器就会发出对应数量的脉冲,回馈给伺服驱动器,与伺服电机接收的脉冲形成呼应,称为闭环。有了这种环节,伺服控制系统就会对发出和收回脉冲数量予以比较、调节,很精确地控制伺服电机的转动,从而达到精确定位。编码器分辨率表示了伺服电机旋转一周的位移量转换成数字脉冲信号数量的数值,显然这个数值越高,表示每转发出的数字脉冲越细分,检测精度也会相应提高。当然它是与伺服电机一体安装的,用户在选择伺服电机时配套考量。
四.每指令脉冲对应的移动量这个数值由用户自行选择,是体现电子齿轮变速作用的关键数据,笔者多年来分别使用过三菱系列伺服放大器和安川型伺服单元,体会到这个指令单位的取值较重要,它直接影响"电子齿轮"比值,需要结合机械和设计综合考虑,兼顾下列因素:
1.较高输出速度
在机械减速器已确定的前提下,受上位机或伺服驱动器较高输出频率的限制,指令单位的取值直接影响负载轴能输出的较高转速,成正比趋势。使用三菱fx系列分别与三菱及安川伺服驱动器组成系统,用于分切输送机械,曾计算指令单位取值与负载线速度的关系如下:
可以看出:指令单位越小,负载线速度越低;上位机频率越低,负载线速度相应也低。折算成输出轴速度有同样比例关系。
2.定位精度显然指令单位取值越小,相当于脉冲当量越细分。比如,指令单位取值由缩小倍成,相当于在一个脉冲宽度内位移由修改成。换言之,原来一个脉冲的位移,现在要十个脉冲来完成,其相对定位精度自然会比修改前高。
由此可以看出,当其他条件不变的前提下,指令单位取值对机械系统的速度和精度有着密切关系,伺服系统为用户提供数字控制平台,而用户则应在满足设备加工要求前提下,较大限度地在速度和定位精度两者寻求恰当数值。三菱系列伺服放大器还拓宽了电子齿轮的应用选择空间;另外提供三个扩展参数,作为电子齿轮的分子数据,可以通过驱动器两个输入端子功能设置,由编程组合成四种"电子齿轮",增加变速范围。
从电子齿轮的数值结构可以看出,作为分子分母的两个用户参数是整数,然而它必须通过公式演算化简,因此各有关数据取值时应充分考虑计算、化简的可能性,便于取舍。
为了确保伺服系统正常运行,制造商会对电子齿轮的比值范围作出限制,并且提醒用户,如果**出限制范围会产生可能的后果,比如发出异常噪音;不能按照设定的速度或加减速时间常数运行;甚至影响定位精度,等等,一旦出现这些情况须在减速机速比、负载位移量(周长、角度、行程)及指令单位取值等方面厘清主次,寻求平衡。