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为什么会定位不准?针对此类疑问,本文总结出步进电机定位不准的原因并提出相应的解决方案。
一、改变方向时丢脉冲导致定位不准
改变方向时丢脉冲,表现为往任何一个方向都准,但一改变方向就累计偏差,并且次数越多偏得越多;
解决方案:一般的步进驱动器对方向和脉冲信号都有一定的要求,如:方向信号在个脉冲上升沿或下降沿(不同的驱动器要求不一样)到来前数微秒被确定,否则会有一个脉冲所运转的角度与实际需要的转向相反,后故障现象表现为越走越偏,细分越小越明显,解决办法主要用软件改变发脉冲的逻辑或加延时。
二、初始速度太高,加速度太大,引起有时丢步
解决方案:由于步进电机特点决定初速度不能太高,尤其带的负载惯量较大情况下,建议初速度在1r/s以下,这样冲击较小,同样加速度太大对系统冲击也大,容易过冲。
三、环境干扰导致控制器或驱动器的误动作导致定位不准
解决方案:适当地增大马达电流,提高驱动器电压(注意选配驱动器)选扭矩大一些的马达。
系统的干扰引起控制器或驱动器的误动作,我们只能想办法找出干扰源,降低其干扰能
力(如屏蔽,加大间隔距离等),切断传播途径,提高自身抗干扰能力,常见措施:
①用双纹屏蔽线代替普通导线,系统中信号线与大电流或大电压变化导线分开布线,降低电磁干扰能力。
②用滤波器把来自电网的干扰波滤掉,在条件许可下各大用电设备的输入端加电源滤波器,降低系统内各设备之间的干扰。
③设备之间好用光电隔离器件进行信号传送,在条件许可下,脉冲和方向信号好用差分方式加光电隔离进行信号传送。在感性负载(如电磁、电磁阀)两端加阻容吸收或快速泄放电路,感性负载在开头瞬间能产生10~100倍的尖峰电压,如果工作频率在20khz以上。
是广泛应用于工业自动化领域的控制器,它的功能越来越强,性能越来越**。为了配合的控制,许多plc都内置了脉冲输出功能,并设置了相应的控制指令,可以很好地对步进电机进行控制,图1是松下fp0-c16t晶体管输出型plc的输出电路结构。
图1 plc输出
fp0-c16t型plc有两个脉冲输出端y0和y1端,随着控制方式的不同,有三种脉冲输出形式。
·这两个脉冲输出端可以用来作为两个不带加减速的单相脉冲输出端,主要使用pls和spd1指令进行控制,颠率范围为0hz_10khz,可以连续输出,也可以脉冲中形式输出,可以同时单独输出。
·可以作为两相可变占空比的连续脉冲输出端,主要使用pwm指令控制,占空比设置范围为0%_。频率设置范围0.1hz_999.9hz。
·可以作为带梯形加减速的两相脉冲输出,主要使用puls和spd1指令控制,频率变化范围0hz_10khz,加减速率10hz/10ms_10khz/10ms,可以连续输出,也可以脉冲串形式输出,这里又分为两种控制方式,一种是脉冲+方向控制(y0、y1输出脉冲,y2、y3输出方向),一种是正反向脉冲输出(y0输出cw脉冲,y1输出ccw脉冲)。如果使用y0、y2分别进行脉冲、方向控制,控制系统如图2所示。如果使用y0作为脉冲输出,可以通过如图3所示的方法实现两相脉冲输出。
图2 脉冲、方向输出图
图3 双脉冲输出图
常用的升降频控制方法有2种:直线升降频和指数曲线升降频。指数曲线法具有较强的跟踪能力,但当速度变化较大时平衡性差。直线法平稳性好,适用于速度变化较大的快速定位方式。
步进电机驱动器驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时,要经历升速、恒速和减速过程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时,可以用运行频率直接起动并以此频率运行,需要停止时,可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb>;fa(有载起动时的起动频率)时,若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。
目前较为**的不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令,而且还提供了丰富的功能指令。siemens s7-200系列plc的plus指令在q0.0和q0.1输出pto或pwm高速脉冲,*大输出频率为20khz。脉冲串(pto)提供方波输出(50%占空比),用户控制周期和脉冲数。脉冲宽度可调制(pwm)能提供连续、变占空比输出,用户控制周期和脉冲宽度。
工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置,定位钻孔是常用工步。设刀具或工作台欲从a点移至c点,已知ac=200mm,把ac划分为ab与bc两段,ab=196mm,bc=4mm,ab段为粗定位行程,采用0.1mm/步的脉冲当量依据直线升降频规律快速移动,bc段为精定位行程,采用0.01mm/步的脉冲当量,以b点的低频恒速运动完成**定位。在粗定位结束进入精定位的同时,plc自动实现变速机构的更换。
同样在fb频率下突然停止时,由于惯性作用,步进电机会发生过冲,影响定位精度。如果非常缓慢的升降速,步进电机虽然不会产生失步和过冲现象,但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下,用*快的速度(或*短的时间)移动到指定位置。
1、并行分支结构
并行分支结构是指同时处理多个程序流程。图中当s20步被激活成为活动步后,若转换条件x0成立就同时执行左、中、右三支程序。
s50为汇合状态,由s22、s32、s42三个状态共同驱动,当这三个状态都成为活动步且转换条件x4成立时,汇合转换成s50步。
2、并行性分支、汇合的编程
编程原则是先集中处理分支转移情况,然后依顺序进行各分支程序处理,*后集中处理汇合状态,见图所示,根据步近梯形图可以写出指令表程序。
图 并行分支结构状态转移图及其编程
3、并行性分支结构编程的注意事项
(1)并行分支结构的汇合*多能实现8个分支的汇合。
(2)在并行分支、汇合处不允许有下图(a)的转移条件,而必须将其转化为下图(b)后,再进行编程。
图 并行分支转化