机电设备安装与控制培训.ppt

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典型机电设备安装与控制实训典型机电设备安装与控制实训培训讲师：

霍淑珍张存林张永飞2009.11.30主要内容：

主要内容：

1、步进电机（步进电机基本原理及应用、电机驱动模块、PLC）2、交流伺服电机（伺服电机原理及应用、电机驱动模块、触摸屏）3、直流电机（直流电机原理及应用、电机驱动模块，编码器，三种传感器（光电、电容、电感）4、直流无刷电机（电机原理及应用、电机驱动模块）一、步进电机一、步进电机步进电机基本介绍：

1、步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。

（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；同时您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。

）2.步进电机分哪几种?

步进电机分三种：

永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。

它又分为两相和五相：

两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。

这种步进电机的应用最为广泛。

我们这应用的是两相混合式步进电机。

3、步进电机原理通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。

该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。

当定子的矢量磁场旋转一个角度。

转子也随着该磁场转一个角度。

每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。

它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。

改变绕组通电的顺序，电机就会反转。

所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

4、步进电机的主要特性：

（1）步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。

转动的速度和脉冲的频率成正比。

（2）步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

（3）改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。

如果用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向只需将电机与驱动器接线的A+和A-（或者B+和B-）对调即可。

5、步进电机驱动器（M542）见技术手册6、PLCS7-200CPU224XP应用功能介绍（包络建立、设置、应用）。

伺服电机基本介绍定义:

在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，作用：

伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。

将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象分类：

直流伺服电机和交流伺服电机。

二、伺服电机二、伺服电机伺服电机工作原理1.伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。

所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。

当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。

因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。

控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。

电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。

大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。

因而适合做低速平稳运行的应用。

3.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

4、伺服电机的使用（见技术手册）三、直流电机三、直流电机（直流电动机就是将直流电能转（直流电动机就是将直流电能转换成机械能的电机。

）换成机械能的电机。

）1、直流电机的分类按结果主要分为直流电动机和直流发电机按类型主要分为直流有刷电机和直流无刷电机直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。

根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。

（a）他励直流电机（b）并励直流电机（c）串励直流电机（d）复励直流电机2、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理大致应用了“通电导体在磁场中受力的作用”的原理，励磁线圈两个端线同有相反方向的电流，使整个线圈产生绕轴的扭力，使线圈转动。

要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：

当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。

为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理。

3、直流电机驱动模块四、直流无刷电机1.无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。

无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。

2.直流无刷电动机与一般直流电动机具有相同的工作原理和应用特性，而其组成是不一样的。

除了电机本身外，前者还多一个换向电路，电机本身和换向电路紧密结合在一起。

许多小功率电动机的电机本身是与换向电路合成一体，从外观上看直流无刷电动机与直流电动机完全一样。

3.电机驱动（参见技术手册）END！