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。
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。
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。
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
（2）双脉冲方式
注：D6、D4可设2000、3000等。
4.编码器
电机的转速可用编码器进行测量，这里选用8位格雷码位置编码器，型号为EC6P-AG5C，其主要参数如下：
电源电压：DC12V－10%～24V＋15%;消耗电流:70mA以下;分辨率:8位;输出方式：二进制;输出形式：集电极开路。
有10条接线，其中2条电源线，8条信号线，具体接线如图5所示。
图5 编码器及其接线图
[实验内容]
1.根据图3接线，通过PLC编程，实现步进电机“脉冲+方向”（PULSE+DIR）控制模式下的单轴控制。
2.根据图4接线，通过PLC编程，实现步进电机“两相脉冲”控制模式下的单轴控制。
[实验步骤]
1.熟悉各个硬件模块；
2.根据图3和图4的实验电路进行接线；
3.完成PLC程序的编写；
4.进行系统调试，并分析调试结果。
[实验报告要求]
1.实验报告上必须画出硬件电路结构图和硬件电路接线图；
2.写出PLC程序；
3.分析系统调试结果。
实验四 交流伺服电机控制实验
[实验目的]
1.了解交流伺服控制器基本原理、参数设置、基本工作方式；
2.掌握交流伺服电机控制方法及交流伺服控制系统的实现。
[实验设备]
主要实验设备包括：
1.台达ASD-A0421-AB系列交流伺服驱动器
2.台达伺服电机ECMA-C30604ES
3.台达DVP40ES00T2系列PLC
4.DOP-AE触摸屏
[实验原理及线路]
台达ASD-A0421-AB系列交流伺服驱动器主要有三种工作模式：速度模式、转矩模式和位置模式。本实验采用速度控制模式实现伺服电机的控制。
速度命令的来源分为两类，一为外部输入的模拟电压，另一为内部参数。本实验中采用内部参数命令输入，命令选择的方式是根据CN1的DI信号来决定。通过SPD0和SPD1的不同组合状态实现伺服电机的多段速控制。
[实验内容]
1.通过学习产品手册，了解伺服控制器的应用，总结伺服控制器的基本控制方式、相互之间的异同点等。掌握参数设置方法。
2.熟悉控制电路，掌握控制方式、硬件接线图、控制信号定义等。
3.以台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器和ECMA-C30604ES伺服电机为核心元件，通过对伺服驱动器设定出伺服电机所需的各项参量，实现伺服电机空载模式下的多段速控制，同时在试验台上利用DOP-AE系列人机界面进行系统监控。
控制系统硬件接线图如下所示。
[实验步骤]
作空载速度测试前，尽可能将电机基座固定，以防止电机转速变化所产生反作用力造成危险。
1. 设置驱动器的控制模式。将驱动器的控制模式设定为速度模式，即调整参数P1-01，将控制模式设定为2，即为速度模式，更改后须重新上电开机才会更新操作模式。
2. 速度控制模式下，数字输入DI初始设定如下表。
上表将原出厂设定值逆向运转禁止极限（DI6）与正向运转禁止极限（DI7）及紧急停止（DI8）的功能取消，因此将参数P2-15～17 设为0（Disabled）。台达伺服的数字输入为可由使用者自由规划，因此使用者规划数字输入（DI）时，需参考DI码的定义。
数字输入DI参数设定完成后，若驱动器有异常信号出现，如ALE14（因出厂设定值有反向运转禁止极限DI6与正向运转禁止极限DI7及紧急停止DI8的功能，因此将参数P2-15～17设为0），须重新上电或将异常复位DI4引脚导通，用来清除异常状态。
3. 通过SPD0、SPD1的不同开关组合选择出不同的速度命令（注：外部模拟命令没接）。
0：表示开关状态为开路（OFF）
1：表示开关状态为导通（ON）
4. 不同速度的设定(速度内部寄存器的命令设定)
P1-09、P1-10、P1-11分别设定三个不同的速度，其中正负号表示速度的正反转：
参数P1-09设定为3000
参数P1-10设定为100
参数P1-11设定为-3000
5. 运行系统
(1)将数字输入DI1导通，伺服启动（Servo on）。
(2)数字输入DI2（SPD0）与DI3（SPD1）速度命令开关开路，代表S1命令，此时电机根据模拟电压命令运转。
(3)只导通数字输入DI2（SPD0），代表S2命令3000r/min被承认，此时电机转速为3000r/min。
(4)只导通数字输入DI3（SPD1），代表S33命令100r/min被承认，此时电机转速为100r/min。
(5)同时导通数字输入DI2（SPD0）与DI3（SPD1），代表S4命令-3000r/min被承认，此时电机转速为-3000r/min。
(6)可任意重复(3)，(4)，(5)。
(7)欲停止时，数字输入DI1开路，伺服停止（Servo OFF）。
[实验报告要求]
1.按照实验内容和实验步骤中的要求实现各项功能。
2.必须将硬件图画在实验报告上。
3.试分析，如果进行速度的连续调节，该如何实现。
附：实验程序
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/1557b9cd7f1922791688e864.html
文档为doc格式