图4.8双三拍时转子的稳定平衡位置
当AB两相通电时，最大的磁导率的位置时转子齿与A, B两相磁极的齿分别错±1/6齿距角的位置，此时转子齿与C相错1/2个齿距角，如图4.8(a)所示。也就是说，在最大磁导率位置时，没有对齿存在。在这个位置，A和B (或A与B)两个磁极所产生的磁场，使定子与转子相互作用的电磁转矩大小相等，方向相反，使转子处于平衡状态。
同样，当BC两相通电时，平衡位置是转子齿与B, C两相磁极的齿分别错±1/6个齿距角的位置，如图4.8(b)所示;当CA两相通电时，平衡位置是转子齿与C, A两相磁极的齿分别错±1/6个齿距角的位置，如图4.8(c)所示.
3.六拍工作方式
六拍工作方式是三相步进电动机另一种通电方式。这是单三拍和双三拍交替使用的一种方法，也称作单双六拍或1-2相励磁法。步进电动机正转通电顺序是:A-AB-B-BC-C-CA;反转通电顺序是:A-AC-C-CB-B-BA。可见，磁场旋转一周，通电需要换相6次(即六拍)，转子才转动一个齿距角。这是与单三拍和双三拍最大的区别。由于转子转动一个齿距角需要六拍，根据式4.2，六拍工作时的步距角要比单三拍和双三拍时的步距角小一半，所以步进精度要高一倍。六拍工作时，各相通电的电压和电流波形如图4.9所示。可以看出，在使用六拍工作方式时，有三拍是单相通电，有三拍是双相通电;对任一相来说，它的电压波形是一个方波，周期为六拍，其中有三拍连续通电，有三拍连续断电。
图4.9六拍工作方式的相电压、电流波形
以上我们介绍了三相步进电动机的工作方式。对于多相步进电动机，也可以有几种工作方式。例如四相步进电动机，有单四拍(A-B-C-D)、双四拍(AB-BC-CD-DA)、八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA,或者AB-ABC-BC-BCD-CD-CDA-DAB )。
21
五电机的PLC控制
(一) 脉冲实现
实现脉冲分配(也就是通电换相控制)的方法有两种:软件法和硬件法。
图5.1用软件实现脉冲分配的接口示意图 1.通过软件实现脉冲分配
软件法是完全用软件的方式，按照给定的通电换相顺序，通过PLC的I/O口向驱动电路发出控制脉冲。图5.1是用这种方法控制三相步进电动机的硬件接口例子。利用PLC的Q0.0～QO.2这三条I/0线,向三相步进电动机传送控制信号。三相六拍工作方式通电换相的正序为:A-AB-B-BC-C-CA，共有六个通电状态。如果QO.x口输出的信号中，0代表使绕组通电，1代表使绕组断电，则可用6个控制字来对应这6个通电状态。这6个控制字如表5-1所示。 表5-1三相六拍工作方式的控制字
在程序中，只要依次将这6个控制字送到QO.X口，步进电动机就会转动一个齿距角。每送一个控制字，就完成一拍，步进电动机转过一个步距角。程序就是根据这个原理进行设计的。
软件法在电动机运行过程中，要不停地产生控制脉冲，占用了大量她CPU时间，所以，人们更喜欢用硬件法。 2.通过硬件实现脉冲分配
所谓硬件法实际上是使用脉冲分配器芯片，来控制通电换相控制。脉冲分配器有很多种，其中，SH-3F075步进电机驱动器集成电路芯片是属于单极性控制，用于控制三相六拍方式步进电动机。有以下不同的工作方式:
SH-3F075是单时钟输入;具有方向控制、脱机方式等功能;所有内部都设有施密特整形电路，抗干扰能力强;使用24V直流电源，输出电流为3A.
SH-3F075有12个引脚。各引脚功能如表5-2所示
22
表5-2 SH-3F075引脚功能
SH-3F075脉冲分配器与PLC的接口如图5.2所示。单时钟输入方式，SH-3FO75第1脚为步进脉冲 输入端，2脚为转向控制端，这两个引脚的输入均由PLC提供和控制。对三相步进电动机进行六拍方式控制，所以5, 6, 7, 8, 9, 10脚分别接三相步进电动机的三个绕组。
图5.2 SH-3F075与PLC接口
(二)调速控制
步进电动机的速度控制通过控制PLC发出的步进脉冲频率来实现。对于图5.1所示的软件脉冲分配方式，可以采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速。
根据调速原理，控制步进电动机速度的方法可有两种。
第一种是通过软件延时的方法。改变延时的时间长度就可以改变输出脉冲的频率, 但这种方法使CPU长时间等待，占用大量机时，因此没有使用价值。
第二种是通过定时器中断的方法。在中断服务子程序中进行脉冲输出操作，调整定时器的定时常数就可以实现调速。这种方法占用CPU时间较少，是一种比较实用的调速方法。 (三) 步进电动机的位置控制
步进电动机的位置控制，指的是控制步进电动机带动执行机构从一个位置精确的运行到另一
23
个位置。步进电动机的位置控制是步进电动机的一大优点，它可以不用借助位置传感器而只需简单的开环控制就能达到足够的位置精度，因此应用广泛。
步进电动机的位置控制需要两个参数。
第一个参数是步进电动机控制的执行机构当前的位置参数，我们称为绝对位置。绝对位置是有极限的，其极限是执行机构运动的范围，超过了这个极限就应报警。
第二个参数是从当前位置移动到目标位置的距离，我们可以用折算的方式将这个距离折算成步进电动机的步数。这个参数是外界通过键盘或可调电位器旋转钮输入的，所以折算的工作应该在键盘程序或A/D转换程序中完成。
对步进电动机位置控制的一般方法是:步进电动机每走一步，步数减一，如果没有失步存在，当执行机构到达目标位置时，步数正好减到0。因此，用步数等于0来判断是否移动到目标位，作为步进电动机停止运行的信号。绝对位置参数可作为人机对话的显示参数，或作为其他控制目的的重要参数，因此也必须要给出。它与步进电动机的转向有关，当步进电动机正转时，步进电动机每走一步，绝对位置加1:当步进电动机反转时，绝对位置减1。其硬件连接如图5.2所示，所有的操作仍然都发生在定时器中断程序中，而且每次中断仍然改变一次Q 0.0的状态，也就是说，每两次中断步进电动机才走一步。其中断服务子程序框图如图5.3所示
24
图5. 3位置控制程序框图
25