西门子模块6GK7243-1EX01-0XE0详细使用

　图1 相位比较系统原理框图

图2　相位比较示意图
2.数字脉冲比较系统
　　数字脉冲比较系统的组成如图3所示。该系统使用感应同步器作为位置检测装置，在鉴幅方式下进行检测，按某一脉冲当量将机械位移转换成数字脉冲，作为位置反馈信号。数控系统送来的位移指令也是数字脉冲。位移指令脉冲与实际位移脉冲在脉冲混合器中进行瞬时比较，即进行数量上的加减，由此求得系统的位置误差，送入误差寄存器中，经D/A变换后得到速度指令电压，加到速度控制单元的输入端，由速度控制单元向伺服电机输送电压信号，驱动伺服电机和执行部件向着消除位置误差的方向运转，以完成某一方向上的一定速度和位移量的运动。

图3　数字脉冲比较系统原理框图
　　这种系统的位置检测装置在鉴幅方式下工作，与指令脉冲进行比较的位置反馈脉冲是由检测信号的幅值变换而来的，也有称它为幅值比较伺服系统的。系统中的脉冲混合器（也称脉冲比较器）是可逆计数器的硬件电路，误差寄存器与D/A变换器也是由硬件电路构成，这是一种全硬件伺服系统。

　　使用功率步进电机作为伺服驱动装置的开环进给系统，曾在硬线数控机床上得到广泛应用，20世纪70年代以后逐渐为闭环进给系统所取代。现在国内一些普通机床的数控化改造，仍在使用功率步进电机的开环进给系统，计算机的外围设备绘图机，多数也采用步进电机开环进给系统来驱动绘图笔。设计步进电机开环进给系统要解决的问题是：传动计算、进给指令的给定和步进电机的驱动电路，现分述如下。
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　图1 开环进给伺服系统
　1.步进电机开环进给系统的传动计算
　　　如图1（a）所示为直线进给系统，系统的脉冲当量（mm），决定于步进电机的步距角。齿轮传动比i和滚珠丝杠的导程t（mm），其关系是
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　（1）
　　　对于图1（b）所示的圆周进给系统，如数控转台，设脉冲当量为  ，蜗杆为Zk头，蜗
　轮为Zw齿，则有
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　（2）
　　　步进电机开环进给系统的脉冲当量一般取为0.01mm或0.001°，也有选用0.005～0.002mm或者0.005～0.002°的，脉冲当量小，进给位移的分辨率和精度就高，由于进给速度 (mm/min)或 (mm/min)，在同样的*高工作频率f 时，δ越小则*大进给速度值也越小。步进电机的进给系统使用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。
　2.提高开环进给伺服系统位移精度的措施
　　开环进给系统中，步进电机的步距角精度，机械传动部件的精度，丝杠、支承的传动间隙及传动支承件的变形等，将直接影响进给位移的精度，为了提高系统的精度，应该适当提高系统组成环节的精度，还可采取各种精度补偿措施。
　　  传动间隙补偿
　　　　在进给传动机构中，提高传动元件的制造精度并采取消除传动间隙的措施，可以减小但不能完全消除传动间隙。由于间隙的存在，接受反向进给指令后，*初的若干个指令脉冲只能起到消除间隙的作用，产生了传动误差。传动间隙补偿的基本方法是：当接受反向位移指令后，不向步进电机输送反向位移脉冲，而是由间隙补偿电路或补偿软件发出一定数量的补偿脉冲，使步进电机转动越过传动间隙，再按指令脉冲使执行部件作准确的位移。
间隙补偿脉冲的数目由实测决定，并作为参数存贮起来，接受反向指令信号后，每向步进电机输送1个补偿脉冲的将所存的补偿脉冲数减1，直至存数为0时，发出补偿完成信号，控制脉冲输出门向步进电机分配进给指令脉冲。
　　  螺距误差补偿
　　　　用螺距误差补偿电路或软件补偿的方法，可以补偿滚珠丝杠的螺距累积误差，以提高进给位移精度。要实测执行部件全行程的位移误差，在累积误差值达到一个位移脉冲当量的位置处，用硬件（如行程开关和挡块）或软件（查找位移误差表，确定误差位置和误差大小）的方法，发出一个正或负补偿脉冲，使步进电机少走或多走和误差大小相同的步数，从而校正位移误差。