伺服运动控制---实验2+实验4指导书

实验二 步进电机控制实验

[实验目的]

1.掌握使用步进电机驱动器控制步进电机的系统设计方法；

2.熟悉步进电机驱动器的用法；

3.掌握基于步进驱动器的步进电机单轴控制方法。 [实验设备] 1.计算机; 2.台达EH 系列可编程序控制器； 3.步进电机驱动器WD3-007;

4.三相步进电机VRDM 3910/50 LWA 。

[实验原理及线路] 1.德国百格拉步进电机驱动器WD3—007如图1所示，驱动器面板说明如下：

信号接口：PULSE+ 电机输入控制脉冲信号；

DIR+ 电机转动方向控制信号；

RESET+ 复位信号，用于封锁输入信号； READY+ 报警信号；

PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接公共地；

状态指示：RDY 灯亮表示驱动器正常工作；

TEMP 灯亮表示驱动器超温； FLT 灯亮表示驱动器故障； 功能选择：MOT.CURR 设置电机相电流；

STEP1、STEP2 设置电机每转的步数； CURR.RED 设定半流功能

PULSE.SYS 可设置成“脉冲和方向”控制方式； 也可以设置成“正转和反转”控制方式； 功率接口：DC+和DC-接制动电容；

U 、V 、W 接电机动力线，PE 是地；

L 、N 、PE 接驱动器电源，电源电压是220VAC 输入时，最大电流是3A 。电源线横截面≥1.5平方毫米，尽量短。驱动器的L 端和N 端接供电电源，同时要串接一个6.3A 保险丝；PE 为接地。

信号说明:

（1）PULSE ：脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。 （2）DIR ：方向信号输入端，如“DIR ”为低电平，电机按顺时针方向旋转；“DIR ”为高电平电机按逆时针方向旋转。

（3）CW ：正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 （4）CCW ：反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。

（5）RESET ：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无保持扭矩。

（6）READY ：输入报警信号：READY 是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电流是：35VDC ，10mA ≤I ≤200mA ，电阻性负载。如用该继电器，要把他串联到CNC 的某输入端。当驱动器正常工作时继

STEP1ON

1 2 3 4PULES.SYS

CURR.RED

STEP2

PACER

W

WD3-007PE

N L

PE

U V

DC-DC+READY-READY+

RESET-RESET+

DIR-/CCW-DIR+/CCW+

PULSE-/CW-PULSE+/CW+

MOT.CURR

FLT

TEMP

RDY

C 40

F E D 2

138A

9B 7

65

图1 步进电机驱动器

电器闭合，外部24VDC通过继电器输入到CNC输入端，否则外部24VDC无法输入到CNC输入端。

注意：PULSE＋与CW＋，PULSE－与CW－，DIR＋与CCW＋，DIR－与CCW－对应同一个接口，按控制方式不同给出两种定义名称；可以用两相脉冲输出（CW/CCW）方式进行控制，也可以用（PULSE+DIR）方式控制。

上位机的控制信号可以高电平有效，也可以低电平有效。当高有效时，把所有控制信号的负端连在一起作为信号地，低有效时，把所有控制信号的正端连在一起作为信号公共端。

（7）MOT.CURR：设置输出相电流:

本次试验取电流为2.0

（8）STEP1、STEP2：设置电机每转步数

驱动器WD3-007可将电机的步数分别设置为500、1000、5000、10000步。用户可以通过驱动器正面板上的两个拨码开关STEP1、STEP2设置电机的步数如下表：

本次试验取1000步/转。

（9）CURR.RED：设定半流功能。半流功能是指电机带电静止100ms后，驱动器输出电流降为额定输出电流的60%，用来防止电机发热。当拨码开关CURR.RED设置为“OFF”时，有半流功能；当设置成“ON”时，无半流功能。

（10）PULSE.SYS：控制方式选择。拨码开关（PULSE.SYS）可设置成两种控制方式：当设置成“OFF”时，为“脉冲和方向”控制方式；当设置成“ON”时，为“正转和反转”控制方式。具体见下表：

2.硬件系统的设计：硬件结构图如图2所示。

RS232

计算机PLC步进驱动器步进电机

图2 步进电机控制系统结构图

（1）脉冲+方向控制模式（PULSE+DIR）（单脉冲模式）硬件接线和控制操作流程如图3所示。其中x0,x1,x2分别是启动（正转）、反转和停止按钮。

AC

220v x0

x1

x2

s/s

+24V

24G

Y4

Y5

C2

Y6

Y7

C3

U

V

W

P+

P_D+D_

220v

DC24V

U

V

W

P+P_D+D_

220v

DC24V

台达PLC

L

N

步进驱动器

步进电机

2K

2K 步进驱动器

2K 2K

步进电机

启动

正转反转切换？

反转

停止

按下x1

按下x0

按下x2

Y

N

图3 步进电机控制系统脉冲+方向控制模式接线图和控制操作流程

（2）单轴两相脉冲控制（双脉冲）模式下硬件接线图和控制操作流程如图4所示。

AC

220v x0

x1

x2

s/s

24V

24G

Y4

Y5

C2

Y6

Y7

C3

U V W

220v

DC24V

2K

2K

台达PLC

cw+cw-ccw+ccw-步进驱动器

步进电机

启动

正转反转切换？

停止

反转

按下x2

停止

按下x0

按下x1

按下x2

Y

N

图4 步进电机控制系统两相脉冲控制模式接线图和控制操作流程

注：步进驱动器输入端所串电阻的选择：

控制器输出5V 电压，输出信号可直接与步进驱动器相连；

控制器输出12V 电压，输出信号需串680欧电阻再与步进驱动器相连； 控制器输出24V 电压，输出信号需串1.8千欧电阻再与步进驱动器相连。

3.PLC 程序如下： （1）单脉冲方式