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1、学习情境4： SIEMES驱动系统连接与调试,一、步进电机的驱动 1.单电压驱动 单电源串电阻驱动电路，脉冲分配器输出脉冲到控制信号端后，通过脉冲放大器放大，加到晶体管的基极，使其导通，在稳态时，串联电阻R起限流作用。在换相时，晶体管截止，利用二极管VD的续流作用，防止绕组电感电流不能突变。这种电路适用于小型步进电动机，且性能要求不高的场合。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,2.高低压切换驱动电路 这种电路的特点是高压充电，低压维持。步进电机的绕组每次通电时，首先接通高压，以保证电流以较快的速度上升；然后改由低压供电，维持绕组中的电流为额定值。,任务9：SIEMES步进电动机进给
2、系统及连接,3.恒流斩波型驱动电路 输入信号为低电平时，V截止，电机绕组中无电流通过。输入信号为高电平时，V导通，绕组中电流迅速上升；上升到预定值时，R反馈通过斩波电路使V截止，绕组中电流迅速下降；下降到预定值以下，R反馈通过斩波电路使V导通，绕组电流又上升。反复进行，形成一个在预定值上下波动的电流波形，近似恒流。功耗小，效率高，运行特性好。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,4.分频段（调频）调压驱动电路 由于在低频时，节拍脉冲比较宽，有足够的绕组电流上升时间，只需较小的限流电阻和较低的电源电压，即可达到额定电流；在高频时，节拍脉冲变窄，在限流电阻不变的情况下，需要较高的电源电压
3、，使绕组电流迅速上升，以提高高频时步进电机的负载能力。通常，把输入脉冲的频率分为几个频段，每段工作电压不同，高频段采用较高的电压，低频段采用较低的电压。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,5.细分控制驱动电路 在实际应用中，为了进一步提高进给运动的分辨率，在不改变步进电机结构的前提下，要求对步距角进一步细分。为了达到这一目的，可将绕组电流以阶梯波的方式输入，这时，电流分成多少个阶梯，则转子就以同样的步数转过一个步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动电路。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,二、脉冲分配器 1.基本工作原理 脉冲分配器用来控制步进电动机
4、的运行通电方式。将数控装置送来的一串指令脉冲，按照运行通电方式所要求的顺序和分配规律，分配到各相驱动电路输入端，用以控制各相绕组中电流的开通和关断。由于步进电机有正反转要求，所以脉冲分配器的输出既是周期性的，又是可逆的，因此又叫环形脉冲分配器。脉冲分配器有硬件和软件两种实现形式。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,2.硬件脉冲分配器 硬件脉冲分配器由逻辑门电路和触发器构成。左图为3相六拍环形脉冲分配器原理图， X=l时，每来一个脉冲则电动机正转一步，分配顺序：AABBBCCCAA；当X0时，每来一个脉冲则电动机反转一步，分配顺序:AACCCBBBAA。右图为集成芯片实现的硬件环形脉
5、冲分配器,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,2.软件脉冲分配 为了提高脉冲分配器的灵活性，也可用软件来实现环形脉冲分配；图示为89C5l单片机与步进电机驱动电路的接口图。Pl口的3个引脚经过光电隔离后，将节拍脉冲信号加到驱动电路的输入端，控制3相绕组的通电顺序。一般采用“查表法”编写脉冲分配程序，即按步进电机通电顺序，求出脉冲输出状态宇时的状态表，并将其存入EPROM中，然后根据步进电机的运转方向，按表地址正向或反向地取出该地址中的状态字进行输出，即可控制电机正向或反向旋转。,任务9：SIEMES步进电动机进给系统及连接,一、交流伺服系统的组成 1.交流伺服系统的基本构成,任务10
6、：SIEMES伺服进给系统及连接,上图中包括： 输入部分：接口、键盘。 输出显示部分：CRT、阴极射线管显示器（在驱动模块上）。 强电部分：驱动电源。 控制部分：位置控制板、SPWM驱动器。 执行部分：交流伺服电机。 反馈部分：位置编码器。,2.连接,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,二、交流伺服控制原理 1.总体控制思想 使用交直交变频调速原理。 n=60/P（1-S）=n0（1-S）r/min）,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,2.控制过程,输入速度 信号,产生控制 信号（交）,信号放大 （交）,信号调制 （直）,信号输出 （直）,功率放大 （交）,任务10：SIEMES
7、伺服进给系统及连接,3.功能电路 信号电路,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,功率放大电路,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,3.类型（依据控制对象分类） 幅值控制 ：改变控制绕组的电压大小 相位控制：控制绕组电压值不变，改变控制电压Uk和励磁电压Uf之间的相位差 幅相控制 ：同时改变控制绕组的电压大小，和控制电压Uk与励磁电压Uf之间的相位差。,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,任务10：SIEMES伺服进给系统及连接,连接图,一 变频器的构成 1.主电路 交直交变频器的主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器电路三部分组成。主电路的基本结构如左图所示。 2.控制电路
8、控制电路的基本结构如右图所示，它主要由电源板、主控板、键盘与显示板、外接控制电路等构成。,任务11：SIEMES主轴连接与调试,二 变频调速主轴驱动系统的构成,任务11：SIEMES主轴连接与调试,三 变频器主接线端子的介绍 主接线端子是变频器与电源及电动机连接的接线端子。,任务11：SIEMES主轴连接与调试,四 工作过程 华中“世纪星”HNC21系统中，主轴驱动单元与数控系统通过单独的接口相连，由CNC和系统的PLC发出的控制信号，经主轴驱动器变换、调制、放大，输送到主轴电动机，驱动主轴电动机回转；同时，主轴检测元件将采集到的主轴运动状态信息反馈到CNC装置，经CNC装置处理后，变成新的信
9、号输出。 主轴定向准停控制方式在主轴速度控制的基础上，增加一个位置控制环。,任务11：SIEMES主轴连接与调试,CW,CCW,10V,模拟信号参考地,24 VDC,0 V,0 V,（模拟主轴的连接）,任务11：SIEMES主轴连接与调试,主轴变控制,伺服电机,380 VAC,24V直流电源 SITOP/ PS307,滤波器,电抗器,机床电器部件,手轮,变压器,220 VAC,24 VDC,RS232隔离器,24 VDC,24VDC,键盘,机床控制面板,主开关,220 VAC,24 VDC,电源模块,功率模块,24 VDC,功率模块,功率模块,控制模块,总线模块,控制模块,控制模块,伺服电机,伺服电机,220VAC,西门子部件总连接图,
