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在一些控制簡(jiǎn)單或要求低成本的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)做執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)在這種應(yīng)用場(chǎng)合下最大的優(yōu)勢(shì)是：可以開環(huán)方式控制而無(wú)需反饋就能對(duì)位置和速度進(jìn)行控制。但也正是因?yàn)樨?fù)載位置對(duì)控制電路沒有反饋，步進(jìn)電機(jī)就必須正確響應(yīng)每次勵(lì)磁變化。如果勵(lì)磁頻率選擇不當(dāng)，電機(jī)不能夠移到新的位置，那么實(shí)際的負(fù)載位置相對(duì)控制器所期待的位置出現(xiàn)永久誤差，即發(fā)生失步現(xiàn)象或過沖現(xiàn)象。因此步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)中，如何防止失步和過沖是開環(huán)控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
失步和過沖現(xiàn)象分別出現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)和停止的時(shí)候。一般情況下，系統(tǒng)的極限啟動(dòng)頻率比較低，而要求的運(yùn)行速度往往比較高。如果系統(tǒng)以要求的運(yùn)行速度直接啟動(dòng)，因?yàn)樵撍俣纫殉^極限啟動(dòng)頻率而不能正常啟動(dòng)，輕則可能發(fā)生丟步，重則根本不能啟動(dòng)，產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)以后，如果達(dá)到終點(diǎn)時(shí)立即停止發(fā)送脈沖串，令其立即停止，則由于系統(tǒng)慣性作用，電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過平衡位置，如果負(fù)載的慣性很大，會(huì)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到接近終點(diǎn)平衡位置的下一個(gè)平衡位置，并在該位置停下。
以下按不同的控制單元，介紹幾種常用的步進(jìn)電機(jī)升降速控制方法。
運(yùn)動(dòng)控制卡作上位控制單元——以MPC01系列運(yùn)動(dòng)卡為例
MPC01系列運(yùn)動(dòng)控制卡可以作為PC機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心控制單元。卡上的專用運(yùn)動(dòng)控制芯片可自動(dòng)進(jìn)行升降速計(jì)算。其運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)中也有專門進(jìn)行梯形升降速運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置的函數(shù)——set_profile(intch,doublels,doublehs,doubleaccel)。其參數(shù)定義如下：
ch:設(shè)定的軸號(hào)。
ls:設(shè)定低速(起始速度)的值。單位為pps(脈沖/秒)
hs:設(shè)定高速(恒速段)的值。單位為pps(脈沖/秒)
accel：設(shè)定加速度大小。單位為ppss(脈沖/秒/秒)
用戶在調(diào)用運(yùn)動(dòng)指令函數(shù)時(shí)，只需指定總的脈沖數(shù)，運(yùn)動(dòng)控制卡上的專用運(yùn)動(dòng)控制芯片便按照set_profile函數(shù)設(shè)置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行升降速計(jì)算，而不會(huì)占用PC機(jī)的CPU資源。
注塑機(jī)的工作程序一般分為合模、鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、松模、開模、取出等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。對(duì)于油泵電機(jī)而言，注塑過程的負(fù)載總是處于變化狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵電機(jī)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由高壓節(jié)流造成的能量損失為36%~68%。
由于步進(jìn)電機(jī)節(jié)能降耗效果顯著，且在精密度等方面表現(xiàn)也較好，目前已在注塑機(jī)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。步進(jìn)系統(tǒng)在節(jié)電、節(jié)水和節(jié)油方面都有突出表現(xiàn)，帶有步進(jìn)系統(tǒng)的注塑機(jī)可節(jié)能超過30%。由于目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)注塑機(jī)屬于液壓傳動(dòng)注塑機(jī)，能耗極高。塑料注塑制品的耗電量更是驚人，而步進(jìn)系統(tǒng)可以有效解決這一問題。此外，步進(jìn)系統(tǒng)還能節(jié)約大量的冷卻水及冷卻水泵的電能消耗。而帶有步進(jìn)系統(tǒng)的注塑機(jī)的液壓油用量與傳統(tǒng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)液壓油用量相比，可以減少1/3~1/2。液壓油的使用期限比傳統(tǒng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)延長(zhǎng)2~3倍，大幅降低成本及減少污染物的排放。
然而，也有人表示，目前注塑機(jī)行業(yè)存在魚龍混雜的情況，比如利用升級(jí)版變頻技術(shù)冒充步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，或?qū)鹘y(tǒng)電機(jī)加以改裝，加長(zhǎng)電機(jī)機(jī)身，而非使用標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)等。據(jù)了解，目前還沒有真正的權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)各類步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)。
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