三相六拍步进电机原理图

常见的步进电机分三种：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。

步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时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。

三相六拍步进电机的驱动电压为12V，步进角有7.5度，也有15度，这里讲解7.5度步进电机。

步进电机转一周360度，所以这里步进电机转一周需要48个脉冲。

一个脉冲包括六个节拍，反转和正转是两个相反的过程，即输入的脉冲与正转的相反，即可驱动步进电机反转。

按上面的分析，改变转速，只要改变P1.0~P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求，这个时间不应采用延时来实现，因为会影响到其他功能的实现。

这里以定时的方式来实现。

下面首先计算一下定时时间。

按要求，最低转速为25 转/分，而上述步进电机的步距角为7.5，即每48 个脉冲为 1 周，即在最低转速时，要求为1200 脉冲/分，相当于50ms/脉冲。

而在最高转速时，要求为100转/分，即48000 脉冲/分，相当于12.5ms/脉冲。

可以列出下表表 1 步进电机转速与定时器定时常数关系速度单步时间(us) TH1 TL1 实际定时（us）25 50000 76 0 49996.826 48077 82 236 48074.1827 46296 89 86 46292.6128 44643 95 73 44640.155…… …100 12500 211 0 12499.2表中不仅计算出了TH1和TL1，而且还计算出了在这个定时常数下，真实的定时时间，可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。

江西理工大学应用科学学院西门子PLC 课程设计专 业： 自动化 班 级： 姓 名：学 号：设计报告格式20分设计内容60分10分 10分 总计得分封面 3页面布局 5目录格式 3图表质量 4间距、行距、字体6工艺过程分析 8系统控制要求 8 I/O 分配 5设备选型 5电气原理图 系统程序设计 10动手实践能力 10总印象评分 10主电路 8控制电路 8外围接线图 82011年06月21日目录第1章绪论 (1)1.1 课题介绍及研究意义 (1)1.3 课题内容 (2)1.4 课题要求 (2)1.5 分析工艺流程 (2)第2章系统方案设计 (4)2.1方案原理分析 (4)2.2可行性研究 (4)第三章控制系统的I/O及地址分配 (5)第四章电气控制系统原理图 (6)4.1主电路图 (6)4.2 控制电路图 (6)4.3 外端子接线图 (6)第五章系统程序 (7)第六章有关步进电机的使用 (12)第七章总结 (15)7.1总结 (15)7.2参考文献 (15)第1章绪论1.1 课题介绍及研究意义三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。

它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。

定子铁芯由电工钢片叠压而成。

定子绕组绕制在定子铁芯上，六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起，构成一相控制绕组。

三相步进电机可构成三相控制绕组，若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极。

在定子的每个磁极上，即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9º，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9º，与磁极上的小齿一致。

此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。

当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1/3齿距角，C相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮2/3齿距角。

一、课题内容用PLC控制三相六拍步进电机，其控制要求如下：1．三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A2．要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。

3．具有两种转速：1号开关合上，则转过一个步距角需0.5秒。

2号开关合上，则转过一个步距角需0.05秒。

二、课题要求1．根据题意，I/O编址，编制控制程序。

并对梯形图程序加以说明。

2．完成课程设计说明书。

三、课题设计3.1分析工艺流程本课题要求步进电机是三相六拍运行三相六拍正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA三相六拍反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB所以我们可以根据通电的顺序，给相应的相序分配相应的地址，按照控制的要求我们就可以给出相应的控制程序。

该控制系统的控制原理图如下图3-1：所以由以上控制系统的要求可以给出控制系统的程序流程图3-2:图3-2 程序控制流程图3.2控制系统的I/O及地址分配本控制系统的输入/输出信号的名称，代码及地址编号如下表3-1：表3-1 控制系统的输入/输出信号的名称，代码及地址编号3.3外端子接线图分析上述要求可以知道，该控制系统有6个输入，3个输出，根据以上具体控制要求可以给出PLC的外端子接线图如下图3-3：3.4梯形图程序设计3.5梯形图程序说明梯形图以指令的形成储存在可编程控制器的用户程序存储器中，梯形图与下面的4条指令对应，“；”之后是该指令的注解。

LD X000 ；接在左侧母线上的X000的常开触点。

OR Y000 ；与X00O的常开触点并联的Y000的常开触点。

ANI X001 ；与并联电路串联的X001的常闭触点。

OUT Y000 ；Y000的线圈。

在输入处理阶段，CPU将SB1，SB2的常开触点的状态读入相应的输入映像寄存器，外部触点接通时存入寄存器的是二进制数“1”，反之存入“0”。

步进电机的工作原理及其原理图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、前言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。

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。

目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。

仅仅处于一种盲目的仿制阶段。

这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。

签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。

叙述其基本工作原理。

望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。

如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C 偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。

步进电机的工作原理图解步进电机的工作原理（一）单定子、径向分相、反应式步进电机的工作原理按电磁铁的作用原理1.当A相绕组通电（用直流电压激磁）时；形成A相定子磁极(AA方向磁场),产生反应力，吸引转子转过一定的角度，使转子齿与A相定子磁极小齿对齐.2.当A相绕组断电，B相绕组通电时，形成B相定子磁极(BB方向磁场) ,产生反应力，吸引转子顺时针转过3°，使转子齿与B相定子磁极小齿对齐。

3.以次类推…………若控制线路不停地按A-B-C-A…顺序控制步进电机各相绕组的通断电，步进电机的转子便不停地顺时针转动；若通电顺序改为A-C-B-A…，步进电机的转子将逆时针转动。

这种通电方式称为三相三拍通电方式；此时定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过3°。

若控制线路不停地按A-AB-B-BC-C-CA-A…顺序控制步进电机各相绕组的通断电，这种通电方式称为三相六拍通电方式。

当从A相通电转为A和B同时通电时，转子齿将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子齿只好停在A 和B两相磁极之间，转子转过1.5°。

当由A和B两相同时通电转为B相通电时，转子再沿顺时针方向旋转1.5°，使转子齿与B相磁极对齐。

……依此类推。

在三相六拍通电时，定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过1.5°。

与三相三拍通电方式相比，可使每次转角缩小一半。

步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子转过的一个确定角度，称为步进电机的步距角a 。

步距角a的计算公式：其中，m为定子绕组的相数，Z为转子的齿数，K为通电方式系数；当m相m拍通电时，k=1；m相2m拍通电时，k=2（二）、五相五定子、轴向分相、反应式步进电机工作原理介绍步进电机的定子和转子在轴向分为五段，每一段都形成独立的一相定子铁心、定子绕组和转子；各段定子铁心形如内齿轮，由硅钢片叠成；各段定子上的在圆周方向均匀分布，彼此之间错开1／5齿距；各段转子形如外齿轮，也由硅铁片叠成；各段转子齿彼此不错位。

步进机电是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，机电的转速、住手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，即给机电加一个脉冲信号，机电则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加之步进机电惟独周期性的误差而无积累误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进机电来控制变的非常的简单。

虽然步进机电已被广泛地应用，但步进机电并不能象普通的直流机电，交流机电在常规下使用。

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。

因此用好步进机电却非易事，它涉及到机械、机电、电子及计算机等许多专业知识。

目前,生产步进机电的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开辟，研制的厂家却非常少，大部份的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。

仅仅处于一种盲目的仿制阶段。

这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。

签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进机电为例。

叙述其基本工作原理。

望能对泛博用户在选型、使用、及整机改进时有所匡助。

由于反应式步进机电工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进机电原理。

机电转子均匀分布着不少小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线挨次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て, (相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示)，即A 与齿1相对齐，B 与齿2向右错开1/3て，C 与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐， (A'就是A，齿5就是齿1) 下面是定转子的展开图：如A 相通电，B，C 相不通电时，由于磁场作用，齿1与A 对齐， (转子不受任何力以下均同)。

如B 相通电，A，C 相不通电时，齿2应与B 对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C 偏移为1/3て，齿4与A 偏移(て- 1/3て) =2/3て。

如C 相通电，A ，B 相不通电，齿3应与C 对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A 偏移为1/3て对齐。