实验五 步进电机单轴定位控制实验
步进电机控制实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，步进电机在工业自动化、精密定位、医疗设备等领域得到了广泛的应用。
为了深入了解步进电机的原理和应用，提高自身的动手实践能力，我们进行了步进电机控制实训。
二、实训目标1. 理解步进电机的原理和工作方式。
2. 掌握步进电机的驱动方法和控制方法。
3. 学会使用单片机对步进电机进行编程和控制。
4. 提高团队协作能力和问题解决能力。
三、实训内容1. 步进电机原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的执行元件。
其特点是响应速度快、定位精度高、控制简单。
步进电机每输入一个脉冲信号，就转动一个固定的角度，称为步距角。
步距角的大小取决于电机的结构，常见的步距角有1.8度、0.9度等。
2. 步进电机驱动步进电机的驱动通常采用步进电机驱动器。
驱动器将单片机输出的脉冲信号转换为驱动步进电机的电流信号，实现对步进电机的控制。
常见的驱动器有L298、A4988等。
3. 单片机控制本实训采用AT89C51单片机作为控制核心。
通过编写程序，控制单片机输出脉冲信号，实现对步进电机的正转、反转、停止、速度等控制。
4. 实训步骤（1）搭建步进电机驱动电路，连接单片机、步进电机、按键等外围设备。
（2）编写程序，实现以下功能：- 正转、反转控制；- 速度控制；- 停止控制；- 按键控制。
（3）使用Proteus仿真软件进行程序调试，验证程序的正确性。
（4）将程序烧录到单片机中，进行实际硬件测试。
四、实训结果与分析1. 正转、反转控制通过编写程序，实现了对步进电机的正转和反转控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机按照设定的方向转动。
2. 速度控制通过调整脉冲信号的频率，实现了对步进电机转速的控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机的转速随脉冲频率的变化而变化。
3. 停止控制通过编写程序，实现了对步进电机的停止控制。
在Proteus仿真软件中，可以观察到步进电机在停止信号后立即停止转动。
【实验】步进电机实验报告
【关键字】实验论文题目：步进电机的控制课程名称：计算机控制技术学院信息工程学院专业班级应用电子技术（2）班学号08姓名卢广彬任课教师黄国宏6 日实验名称：步进电机的控制实验目的：1、复习步进电机的工作原理，进一步加强对步进电机的应用方面的学习；2、了解芯片ULN2003A的工作原理，并利用单片机或者微机等对芯片加予控制；3、学会灵活编写单片机的控制及应用程序，进一步熟悉单片机的工作方式；4、学会用单片机及一外围设备组建具有独特功能的自动控制系统。
实验原理：ULN是一个具有16个引脚驱动芯片，其作用是将输入的较小电流放大，以便可以驱动一般的I/O无法驱动的较大功率的外围设备。
下面将叙述ULN的内部结构、芯片引脚功能、与单片机的连接方法及简单的应用。
一、ULN2003管脚排列如下图所示：ULN2003的内部结构和功能ULN是集成达林顿管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。
它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。
ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。
用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。
采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动高压灯泡。
通常单片机驱动ULN时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。
ULN是一个非门电路，包含7个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA.资料的最后有引用电路，9脚可以悬空。
比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。
ULN的作用：ULN是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。
可直接驱动继电器等负载。
输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。
实验五 步进电机单轴定位控制实验
方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。
二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。
每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。
运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。
步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。
图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。
由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。
输出脉冲形式通过参数设定来选择。
其脉冲形式如图1-2-10所示。
图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式频 率 （HZ ） 脉冲数（PLS ） f 1S 2 S 3S 1由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。
步进电机升、降频过程如图1-2-11。
一般情况下，S 2＝S 3。
图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。
步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。
驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。
另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。
控制步进电机实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理及控制方法。
2. 掌握单片机与步进电机驱动模块的接口连接方法。
3. 学习使用C语言编写程序，实现对步进电机的正反转、转速和定位控制。
4. 通过实验，加深对单片机控制系统的理解。
二、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是控制精度高、响应速度快、定位准确。
步进电机控制实验主要涉及以下几个方面：1. 步进电机驱动模块：常用的驱动模块有ULN2003、A4988等，它们可以将单片机的数字信号转换为步进电机的控制信号。
2. 单片机：单片机是整个控制系统的核心，负责接收按键输入、处理数据、控制步进电机驱动模块等。
3. 步进电机：步进电机分为单相、双相和三相等类型，本实验使用的是双相四线步进电机。
三、实验设备1. 单片机开发板：例如STC89C52、STM32等。
2. 步进电机驱动模块：例如ULN2003、A4988等。
3. 双相四线步进电机。
4. 按键。
5. 数码管。
6. 电阻、电容等元件。
7. 电源。
四、实验步骤1. 硬件连接（1）将步进电机驱动模块的输入端（IN1、IN2、IN3、IN4）分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口。
（2）将按键的输入端连接到单片机的P3.0口。
（3）将数码管的段选端连接到单片机的P2口。
（4）将步进电机驱动模块的电源端连接到电源。
（5）将步进电机连接到驱动模块的输出端。
2. 编写程序（1）初始化单片机I/O端口，设置P1口为输出端口，P3.0口为输入端口，P2口为输出端口。
（2）编写按键扫描函数，用于读取按键状态。
（3）编写步进电机控制函数，实现正反转、转速和定位控制。
（4）编写主函数，实现以下功能：a. 初始化数码管显示；b. 读取按键状态；c. 根据按键状态调用步进电机控制函数；d. 更新数码管显示。
3. 调试程序（1）将程序烧写到单片机中；（2）打开电源，观察数码管显示和步进电机运行状态；（3）根据需要调整程序，实现不同的控制效果。
实验5 步进电机控制实验
实验五、步进电机控制实验5．1实验目的1．学习步进电机的控制方法。
2．学会用8255控制步进电机。
5．2实验内容1．学习步进电机的控制方法，编写程序，利用8255的B口来控制步进电机的运动。
2．计算步进电机的步距角、齿距角。
5．3 实验原理使用开环控制方式能对步进电机的转动方向、速度、角度进行调节。
所谓步进，就是指每给步进电机一个递进脉冲，步进电机各绕组的通电顺序就改变一次，即电机转动一次。
实验平台可连接的步进电机为四相八拍电机，电压为DC12V，其励磁线圈及其励磁顺序如图4-l-1及表4-1-l 所示。
实验中PB端口各线的电平在各步中的情况如表4-1-2所示。
实验电路如图4-1-2 所示。
5．4 实验步骤及说明Data segmentTTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H；Data endsMOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，B口为输出OUT DX,ALMOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALCALL DALLY在返回DOS之前，给Ｂ口清零MOV AL,０MOV DX,MY8255_BOUT DX,ALDALLY PROC NEAR ;软件延时子程序PUSH CXPUSH AXMOV CX,0FFFHD1: MOV AX,5000HD2: DEC AXJNZ D2LOOP D1POP AX POP CXRET DALLY ENDP;***************根据CHECK 配置信息修改下列符 号值******************* IOY0 EQU 9C00H ;片选IOY0对应的端口始地址 ;***************************************************************** MY8255_A EQU IOY0+00H*4 ;8255的A 口地址 MY8255_B EQU IOY0+01H*4 ;8255的B 口地址 MY8255_C EQU IOY0+02H*4 ;8255的C 口地址 MY8255_MODE EQU IOY0+03H*4 ;8255的控制寄存器地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT TTABLE DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H DATA ENDS CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AXMAIN: MOV DX,MY8255_MODE ;定义8255工作方式MOV AL,80H ;工作方式0，A 口和B 口为输出OUT DX,ALA1: MOV BX,OFFSET TTABLEMOV CX,0008H A2: MOV AL,[BX]MOV DX,MY8255_B OUT DX,ALCALL DALLYINC BX LOOP A2MOV AH,1 ;判断是否有按键按下INT 16HJZ A1 ;无按键则跳回继续循环，有则退出 QUIT: MOV AL,0MOV DX,MY8255_B OUT DX,AL MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21H DALLY PROC NEAR ;软件延时子程序 PUSH CX PUSH AX MOV CX,0FFFH D1: MOV AX,5000H D2: DEC AX JNZ D2 LOOP D1 POP AX POP CX RET DALLY ENDP CODE ENDS END START。
步进电机控制实验报告
步进电机控制实验报告步进电机的控制实验报告一、实验目的1. 学习步进电机的工作原理。
2. 了解步进电机的驱动电路。
3. 学会用单片机控制步进电机。
二、实验器件1. TIVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。
2. 电脑以及CCS开发软件。
三、实验内容设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。
四、实验原理双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。
H双极性四线步进电机驱动相序：1.单相四拍通电驱动时序正转：A/ B A B/反转：B/ A B A/2.双相通电四拍驱动时序正转：A/B AB AB/ A/B/反转：A/B/ AB/ AB A/B3.半步八拍驱动时序正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/反转：*****驱动芯片：*****为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。
该器件具有两个H桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。
每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。
每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。
借助正确的PCB设计，*****的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。
每个H桥可支持高达2A的峰值电流。
在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。
该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。
另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。
*****内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。
步进电机控制实验报告
步进电机控制实验报告步进电机控制实验报告引言步进电机是一种常见的电机类型，具有精准的位置控制和可靠的运动控制能力。
在本次实验中，我们将学习如何使用Arduino控制步进电机，并通过实际操作来验证控制的可行性和有效性。
一、实验目的本次实验的主要目的是掌握步进电机的控制原理和方法，了解步进电机的特点以及其在实际应用中的作用。
通过实验，我们将学习如何使用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度，并能够实现精确的位置控制。
二、实验器材1. Arduino开发板2. 步进电机3. 驱动模块4. 连接线三、实验步骤1. 连接步进电机和驱动模块：将步进电机的相线连接到驱动模块的对应接口上，并将驱动模块与Arduino开发板连接。
2. 编写控制程序：在Arduino开发环境中，编写控制步进电机的程序。
首先，定义步进电机的旋转方向和步进角度，然后利用Arduino的输出引脚控制驱动模块，从而控制步进电机的旋转。
3. 上传程序并测试：将编写好的程序上传到Arduino开发板上，并将步进电机连接到电源。
通过控制程序中的参数，观察步进电机的旋转方向和步进角度，验证控制的准确性和可行性。
四、实验结果与分析经过实验，我们成功地控制了步进电机的旋转方向和步进角度。
通过改变控制程序中的参数，我们可以实现步进电机的正转、反转和停止等操作。
实验结果表明，步进电机的控制精度较高，可以实现精确的位置控制。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了步进电机的控制原理和方法，并通过实际操作验证了控制的可行性和有效性。
步进电机作为一种常见的电机类型，在工业自动化和机器人领域有着广泛的应用。
掌握步进电机的控制技术，对于我们今后的学习和工作具有重要的意义。
六、实验心得本次实验让我对步进电机的控制有了更深入的了解。
通过编写控制程序，我学会了如何利用Arduino来控制步进电机的旋转方向和步进角度。
实验过程中，我遇到了一些问题，例如如何正确连接步进电机和驱动模块，以及如何调试控制程序等。
步进电机控制实验实验报告及程序
实验九步进电机控制实验姓名专业通信工程学号成绩一、实验目的1.掌握keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法；2.掌握步进电机的工作原理及控制方法；3.掌握步进电机控制的不同编程方法；二、实验仪器与设备1.微机1台2.keil C51集成开发环境3.Proteus仿真软件三、实验内容1.用Proteus设计一四相六线步进电机控制电路。
要求利用P1口作步进电机的控制端口，通过达林顿阵列ULN2003A驱动步进电机。
基本参考电路见后面附图。
2.编写程序，实现步进电机的正反转控制。
正反转时间分别持续10S时间，如此循环。
3.设计一可调速步进电机控制电路。
P3.2~P3.5分别接按键k1~k4，其中k1为正反转控制按键，k2为加速按键，k3为减速按键，k4为启动/停止按键，要求速度7档（1~7）可调，加减速各设3档，复位时位于4档，要求每档速度变化明显。
该步进电机控制电路在以上电路的基础上自行修改。
四、实验原理1.步进电机控制原理：1)步进电机是利用电磁铁的作用原理，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。
每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。
特点A.来一个脉冲，转一个步距角。
B.控制脉冲频率，可控制电机转速。
C.改变脉冲顺序，可改变转动方向。
2)以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下，定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。
转子有四个齿。
给A相绕组通电时，转子位置如图（a），转子齿偏离定子齿一个角度。
由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时(图b)，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。
由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。
3）三相反应式步进电动机的控制原理①三相单三拍：A 相→ B 相→ C 相→ A 相②三相六拍：A→AB →B →BC →C → CA→ A③三相双三拍：AB →BC →CA→AB4）步距角计算公式：θ—步距角 Z r—转子齿数 m —每个通电循环周期的拍数2、ULN2003A：七达林顿阵列ULN2003A是集成达林顿管反相驱动电路，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动电机、继电器等功率器件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
方向信号 (a) 脉冲＋方向 (b) 正脉冲＋负脉冲 实验五 步进电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握步进电机及其驱动器的操作和使用方法；2. 学习和掌握步进电机单轴定位控制方法；3．学习和掌握PLC 单轴定位模块的基本使用方法。
二、实验原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移量的机电执行元件，即步进电动机输入的是电脉冲信号，输出的是角位移或直线位置。
每给一个脉冲，步进电动机转动一个角度，这个角度称为步距角。
运动速度正比于脉冲频率，角位移正比于脉冲个数。
步进电动机典型控制系统框图如图1-2-9所示。
图1-2-9 步进电动机典型控制系统框图位置控制单元可根据需要的频率和个数以及设定的加减时间控制步进电动机运动。
由于步进电动机需要正反转运动，因此定位单元的输出脉冲形式有“脉冲＋方向”和“正脉冲＋负脉冲”两种，它们均可控制步进电动机正反转运动。
输出脉冲形式通过参数设定来选择。
其脉冲形式如图1-2-10所示。
图1-2-10 定位模块的两种输出脉冲形式PLS ） 由于步进电动机的电磁惯性和所驱动负载的机械惯性，速度不能突变，因此定位模块要控制升降频过程。
步进电机升、降频过程如图1-2-11。
一般情况下，S 2＝S 3。
图 1-2-11 步进电机升、降频示意图其中：f 1——设定的运行频率，应小于步进电动机的最高频率；S 1——设定的总脉冲个数；S 2——升频过程中脉冲个数，由加速时间和运行频率确定；S 3——降频过程中脉冲个数，由减速时间和运行频率确定。
步进电动机驱动器将位置定位模块的输出脉冲信号进行分配并放大后驱动步进电动机的各相绕组，依次通电而旋转。
驱动器也可接受两种不同形式的脉冲信号，通过开关来选择，定位模块和驱动器的脉冲形式要相同。
另外，为了提高步进电动机的低频性能，驱动器一般具有细分功能，多个脉冲步进电动机转动一步，细分系数一般为1、2、4、8、16、32等几种，通过拨码开关来设定。
步进电动机驱动生产机械的运动部件。
图1-2-12 实验系统结构框图位置定位模块、步进电动机及驱动器种类很多，本实验中采用的是三菱FX2N 系列PLC 中的双轴定位模块FX2N-20GM ，该模块与PLC 相连，可以单独或同时控制两个步进电动机，步进电动机和驱动器为和利时产品。
实验系统结构框图如图1-2-12所示。
工作原理：PLC及20GM实现对步进电动机系统的通电控制和定位控制，步进电动机通过丝杆带动工作台做直线运动。
步进电动机转动一步机械实际移动的位移量称为脉冲当量，脉冲当量是数控系统中很重要的参数。
实验系统中，步进电动机与丝杆直接连接，因此，脉冲当量的计算公式为：脉冲当量＝丝杆螺距/｛3600 /（步距角×细分系数）｝在实验系统中，丝杆的螺距为5mm，步进电动机的步距角为1.80，细分系数为所设定的数据。
正限位和负限位开关的安装位置由丝杆的导程确定，保证丝杆不被损坏，即当这两个开关的位置确定后，定位模块保证工作台的运动只能在这两个行程开关之间进行。
原位开关用来确定机械坐标原点的位置。
位置控制模块回原点操作，就是使机械原点和电气原点统一。
三、实验内容及步骤(一) 系统通电和准备1．在断电的情况下，按图1-2-13接线（虚线框外的连线已接好）；2．征得老师同意后，合上断路器QF1和QF2；3．将编程电缆连于PLC 上，利用PC机上的编程软件“FXGP/WIN-C”向PLC输入PLC控制程序（此时，PLC处于中止运行状态）；4．将编程电缆连于20GM上，利用PC机上的定位软件“FXVPS-E”向20GM输入定位程序（此时，20GM的状态开关拔向手动位置“MANU”）；5．将PLC设置为运行状态，运行PLC，Y30输出1，KA1得电，接触器KM2的主触头闭合，驱动器SH-20403得电；6．将20GM的状态开关拔向自动位置“AUTO”，运行20GM；7．按“复位”按钮，X轴原位，此时的位置为坐标原点，记下该位置A。
（二）基本定位1．设定步进电动机细分系数为8（实验中以按该系数进行了脉冲当量的计算和设定）；2．设定相对于A点的目标位置（单位为mm，正值在A点的右边，负值在A点的左边）和运动速度（单位为cm/min），把它们用参数设定的方法分别输入到位置量寄存器D2（实验程序定义）和速度寄存器D4（实验程序定义）中；3．按“启动”按钮，X轴以设定的速度运动到指定的位置B，观测运动速度，运动结束后，测量A到B之间的距离，与设定位置比较；4．重新设定目标位置和运动速度，重复3；5．设定目标位置为0，让工作台回到A点。
（三）细分1．使细分系数不为8；2．设定位置值和运动速度；3．按“启动”按钮，X轴以设定的速度运动到指定的位置B，观测运动速度，运动结束后，测量A到B之间的距离，与设定位置比较；4．设定目标位置为0，让工作台回到A点。
（四）频率特性实验1．设定步进电动机细分系数为1，输入20GM的步进特性实验程序；2．当步进电动机的运行频率大于最高运行频率时，步进电动机会失步，影响定位精度，步进电动机应工作在最大运行频率以下。
实验中所使用步进电动机的最大运行频率大约为1KHz，计算出运动机构的最高运动速度；3．设定位置值和运行速度，并使运行速度大于最高运动速度；4．按“启动”按钮，观察运动机构的运动想象，运动结束后测量运动的实际位置；5．步进电机在较低的频率下运行时，步进电机就会振动，从而引起机械振动。
步进电机应避免在振动频率下运行。
实验中所用步进电动机的振动频率大约为200脉冲/S以下，计算出相对应的机械运动速度；6．设定位置值和运行速度，并使运行速度在振荡速度区间；7．重复4；图1-2-13控制系统接线图四、实验说明及注意事项1．A点一定通过回原点得到；2．系统中坐标为相对坐标，因此运动前后的位置值要不同，工作台才有移动；3．回原位后，测量一下A点到左边行程开关之间的距离（负向位置最大值）和A点到右边行程开关的距离（正向位置最大值）；4．位置值设定为正时要小于正向位置最大值，位置值设定为负时要小于负向位置最大值。
五、实验用仪器工具PC 机 1台PLC 1台20GM 1个RS232电缆线1根编程电缆1根断路器（QF1、QF2）2个继电器（KA2）1个接触器（KM2）1个驱动器（SH-20806C） 1台步进电机（57BYG250E）1台六、实验前的准备预习实验报告及附录，并画出PLC控制程序和20GM定位程序。
七、实验报告要求1．画出PLC梯形图，并写出指令代码。
2．写出定位程序。
3．计算并分析实验结果。
4．写上实验目的、原理、步骤及电路图。
八、思考题1．试说明坐标轴的正向和负向的规定方法。
2．影响步进电机单轴定位精度的主要因素是什么？3．什么叫前极限、后极限、机械原点、电气原点？4．怎样实现步进电机的连续路径循环控制：正向移动20MM 反向移动20MM 正向移动20MM。
5．在本实验中，如果要使X轴正向移动50MM，20GM须给步进电机发多少个脉冲？实验六交流伺服电机单轴定位控制实验一、实验目的1. 学习和掌握交流伺服系统的使用方法；2. 学习和掌握交流伺服电机单轴定位控制程序的设计方法。
二、实验内容伺服电动机也成为执行电机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角和速度，以带动控制对象。
伺服电动机分交流和直流两种，本实验中采用是交流伺服。
交流伺服电动机典型控制系统框图如图1-2-14所示。
图1-2-14 伺服电动机典型控制系统框图伺服驱动器是专用来对伺服电动机进行控制的电气系统，通过改变输入信号达到改变电动机的速度和转角的控制。
目前伺服驱动器的输入有两种形式：一是模拟量控制式，这种方式的驱动器，通过改变输入电压的大小控制转速或转角；二是数字控制式，这种方式驱动器与步进电动机控制相同，通过脉冲信号实现转角、速度和方向的控制。
由图1-2-14可知：系统为一个半闭环系统，位置控制单元给出位置理论值，伺服驱动器将理论值和从电动机轴上测得的实际值进行比较，控制电动机运动。
位置定位模块、伺服电动机即驱动器种类很多，本实验中采用的是三菱FX2N系列PLC 的高速输出功能实现脉冲输出和方向控制，伺服电动机和驱动器为松下。
实验系统结构框图如图1-2-15所示。
图1-2-15 实验系统示意图工作原理：PLC高速输出端输出脉冲和方向信号，实现对伺服电动机系统的通电控制和定位控制，伺服电动机通过丝杆带动工作台做直线运动。
伺服电动机转动一步机械实际移动的位移量称为脉冲当量，脉冲当量是数控系统中很重要的参数。
本系统中的脉冲当量的计算公式如下：脉冲当量＝丝杆螺距/伺服电动机每转所需脉冲数在实验系统中，丝杆的螺距为5mm，伺服电动机每转所需脉冲数为2500（pls/r）。
正限位和负限位开关的安装位置由丝杆的导程确定，保证丝杆不被损坏，即当这两个开关信号接入到交流伺服控制器的相应的输入端或送到位置控制器时，就可保证工作台的运动只能在这两个行程开关之间进行。
原位开关用来确定机械坐标原点的位置。
位置控制模块回原点操作，就是使机械原点和电气原点统一。
实验电路原理图如图1-2-16所示。
图1-2-16 实验电路原理图脉冲频率（HZ ） 总脉冲数 （PLS ） Y0或Y1 X10 工作原理：合上QF1和QF3，PLC 通电、交流伺服系统接通控制电压，PLC 使输出Y31为1，KA2得电，触头使KM3线圈得电，主触头闭合，伺服系统强电接通，然后PLC 使Y4为1，给交流伺服使能，此时，交流伺服完全准备好，可以执行定位控制。
定位脉冲信号由PLC 的Y1发出，方向由Y3控制。
三菱FX2N 系列PLC 只有两个高速输出端Y0和Y1，使用专用脉冲输出指令“DPLSY ”发送脉冲信号，其指令形式为 ：前、后限位开关直接接入交流伺服驱动器的专用输入端，进行限位保护。
三、实验步骤1. 学生根据图1-2-17接线,为安全起见，伺服电机和驱动器的主控电路以及PLC 外围的继电器KA3、接触器KM3输出线路已接好。
2. 征得老师同意后，合上断路器QF1和QF3。
3. 将面板上“工作方式”旋钮旋至“点动” 。
4. 输入PLC 程序, 然后运行。
5. 按“启动”按钮，接触器KM3的主触头闭合，伺服电机得电，延时2秒输出Y4 ，使伺服电机准备好 。
1． 按“正向”或“反向”按钮，将Y 轴移动至原位和正极限之间 。
2． 按“复位”按钮，使伺服电机驱动Y 轴回原位，读取此时指针指向的标尺位置A 。
8. 将面板上“工作方式”旋钮旋至“自动”，Y 轴反向移动50MM ，读取此时指针指向的 标尺位置B 。
9. 按“停止”按钮，接触器KM3的主触头断开，驱动器断电 。
图 1-2-17 交流伺服电机单轴定位控制实验接线图四、实验说明及注意事项1．直流24V电压的极性不能接反，否则要损坏行程开关和交流伺服驱动器；2．前、后极限开关和原位开关有正负极性，一定要将黑色接线柱一端接电源负，而另一端接交流伺服信号端和PLC的输入端。