智能仪器第四章.ppt

例3 继电器控制 通用的输入输出端PD7、PC6分别接到继电器的IN0、IN1端，将电饭锅的两个电源线分别接到K1，K2端，将加湿器的跟电源线分别接到继电器模块的K4，K5端，将空调的两根电源线分别接到K7，K8端。 以上程序设计方法对于节拍比较少的程序是可行的。但是，当步进电机的节拍数比较多（如三相六拍、六相十二拍等）时，用这种立即数传送法将会使程序很长，因而占用很多个存储器单元。所以，对于节拍比较多的控制程序，通常采用循环程序进行设计。 所谓循环程序，就是把环型节拍的控制模型按顺序存放在内存单元中，然后逐一从单元中取出控制模型并输出。如此可简化程序。节拍越多，优越性越显著。下面以三相六拍为例 进行设计，其流程图如图4.47所示。 4.4.4 步进电机步数及速度的确定方法 要想使步进电机按一定的速率精确地到达指定的位置（角度或位移），前边讲的子程序ROUTNl和ROUTN2中，步进电机的步数N和延时时间DELAY是两个重要的参数。前者用来控制步进电机的精度，后者则控制其步进的速率。那么，如何确定这两个参数，将是步进电机控制程序设计中十分重要的问题。 1. 步进电机步数的确定 步进电机常被用来控制角度和位移，例如，用步进电机控制旋转变压器或多圈电位器的转角。此外，穿孔机的进给机构、软盘驱动系统、光电阅读机、打印机、数控机床等也都用 步进电机精确定位。 例如，用步进电机带动一个10圈的多圈电位计来调整电压。假定其调压范围为0～10V， 现在需要把电压从2V升到2.1V，此时，步进电机的行程角度为 10 V:3 600°＝(2.1V-2V) :X X＝36° 如果用三相三拍的控制方式，由公式(4-3)可计算出步距角为3°，由此可计算出步进电机的步数N＝36°/3°＝12(步)。但如果用三相六拍的控制方式，则步距角为1.5°，其步数为N＝36°/1.5°＝24(步)。由此可见，改变步进电机的控制方式，可以提高精度，但在同样的脉冲周期下，步进电机的速率将降低。 同理，也可以求出位移量与步数之间的关系。 2. 步进电机控制速度的确定 步进电机的步数是保证精度的重要参数之一。在某些场合，不但要求能精确定位，而且还要求在一定的时间内到达预定的位置，这就要求控制步进电机的速率。 步进电机速率控制的方法就是改变各通电脉冲的时间间隔，亦即改变程序ROUTN1和ROUTN2中的延时时间。例如，在ROUTN2程序中，步进电机转动10圈需要2秒钟，则 每步进一步需要的时间为 所以，只要在输一个脉冲后，延时833μs，即可达到上述之目的。 4.4.5 步进电机的变速控制 要求步进电机的速率尽可能快一些。但如果速度太快，则可能产生失步。此外，一般步进电机对空载最高启动频率都有所限制。所谓空载最高启动频率是指电机空载时，转子从静止状态不失步地步入同步（即电机每秒钟转过的角度和控制脉冲频率相对应的工作状态）的最大控制脉冲频率。当步进电机带负载时，它的启动频率要低于最高空载启动频率。 根据步进电机的矩频特性可知，启动频率越高，启动转矩越小，带负载的能力越差；当步进电机启动后，进入稳态时的工作频率又远大于启动频率。由此可见，一个静止的步进电机不可能一下子稳定到较高的工作频率，必须在启动的瞬间采取加速的措施。一般来说，升频的时间约为0.1～1s之间。反之，从高速运行到停止也应该有减速的措施。减速时的加速度绝对值常比加速时的加速度大。 为此，引进一种变速控制程序，该程序的基本思想是，在启动时，以低于响应频率fs的速度运行；然后慢慢加速，加速到一定速率fe 后，就以此速率恒速运行。当快要到达终点时，又使其慢慢减速，在低于响应频率fs 的速率下运行，直到走完规定的步数后停机。 这样，步进电机便可以最快的速度走完所规定的步数，而又不出现失步。上述变速控制的过程，如图4.48所示。 1. 改变控制方式的变速控制 最简单的变速控制可利用改变步进电机的控制方式实现。例如，在三相步进电机中，启动或停止时，用三相六拍，大约在0.1s以后，改用三相三拍的分配方式；在快达到终点时，再度采用三相六拍的控制方式，以达到减速控制的目的。 2. 均匀地改变脉冲时间间隔的变速控制 步进电机的加速（或减速）控制，可以用均匀地改变脉冲时间间隔来实现。例如，在加速控制中，可以均匀地减少延时时间间隔；在减速控制时，则可均匀地增加延时时间间隔。具体地说，就是均匀地减少（或增加）延时程序中的延时时间常数。 由此可见，所谓步进电机控制程序，实际上就是按一定的时间间隔输出不同的控制字。 所以，改变传送控制字的时间间隔（亦即改变延时时