第四章數(shù)字程序控制技術(shù)

微機(jī)控制技術(shù)第四章數(shù)字程序控制技術(shù)本章主要內(nèi)容1、數(shù)字程序控制基礎(chǔ)2、逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理3、步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)4.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)

1數(shù)字程序控制原理

數(shù)字程序控制:

就是計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械(如各種加工機(jī)床)按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制。

數(shù)控(NumericalControl-NC)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控(ComputerNumericalControl-CNC)系統(tǒng)

數(shù)字程序控制主要應(yīng)用于機(jī)床控制，采用數(shù)字程序控制系統(tǒng)的機(jī)床叫做數(shù)控機(jī)床。CNC采用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的一部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的裝置是接口。組成：由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)器等四大部分組成。其中，控制器和插補(bǔ)器功能以及部分輸入輸出功能由計(jì)算機(jī)承擔(dān)。插補(bǔ)器：用于完成插補(bǔ)計(jì)算，按給定的基本數(shù)據(jù)(如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧的起、終點(diǎn)坐標(biāo)等)，插補(bǔ)(插值)中間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而把曲線形狀描述出來的一種計(jì)算。xyabcd求中間值的數(shù)值計(jì)算方法稱為插值或插補(bǔ)。通過給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點(diǎn)。中間點(diǎn)的坐標(biāo)值是以一定的精度逼近給定的線段。從理論上講，插補(bǔ)的形式可用任意函數(shù)形式，但為了簡化插補(bǔ)運(yùn)算過程和加快插補(bǔ)速度，常用的是直線插補(bǔ)和二次曲線插補(bǔ)兩種形式。

所謂直線插補(bǔ)是指在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似直線來逼近。也就是由此定出中間點(diǎn)連接起來的折線近似于一條直線，并不是真正的直線。 所謂二次曲線插補(bǔ)是指在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似曲線來逼近，也就是實(shí)際的中間點(diǎn)連線是一條近似于曲線的折線弧。常用的二次曲線有圓弧、拋物線和雙曲線等。

插補(bǔ)運(yùn)算過程中定出的各中間點(diǎn)，以脈沖信號(hào)形式去控制x、y方向上的步進(jìn)電機(jī)（或伺服電機(jī)）。

（1）脈沖：每一個(gè)脈沖信號(hào)代表步進(jìn)電機(jī)走一步，即在x或y方向移動(dòng)一個(gè)位置。（2）步長：對(duì)應(yīng)于每個(gè)脈沖移動(dòng)的相對(duì)位置稱為脈沖當(dāng)量，又稱為步長。常用Δx和Δy來表示，并且總是取Δx＝Δy。（3）脈沖個(gè)數(shù)：線段在x軸和y軸的投影長度，和脈沖當(dāng)量有關(guān)。

插補(bǔ)運(yùn)算就是分配x和y方向上的脈沖數(shù)和脈沖順序，使實(shí)際的中間點(diǎn)軌跡盡可能地逼近理想的軌跡。顯然，脈沖當(dāng)量Δx和Δy越小，就能越逼近理想的軌跡。

2數(shù)字程序控制方式（1）點(diǎn)位控制 只要求控制終點(diǎn)的坐標(biāo)值，即工件加工點(diǎn)準(zhǔn)確定位，至于路徑、速度、方向無需規(guī)定，并且在移動(dòng)過程中不做任何加工，只是在準(zhǔn)確到達(dá)指定位置后才開始加工。（2）直線切削控制

控制行程的終點(diǎn)坐標(biāo)值，不過還要求刀具相對(duì)于工件平行某一直角坐標(biāo)軸作直線運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行切削加工。（3）輪廓的切削控制 控制刀具沿工件輪廓曲線不斷地運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中將工件加工成某一形狀。插補(bǔ)器根據(jù)加工的工件輪廓向每一坐標(biāo)軸分配運(yùn)動(dòng)指令，以獲得圖紙坐標(biāo)點(diǎn)之間的中間點(diǎn)。3數(shù)字程序控制形式（1）全閉環(huán)數(shù)字程序控制（2）半閉環(huán)數(shù)字程序控制（3）開環(huán)數(shù)字程序控制4.2逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理 所謂逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)，就是每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較來決定每一步的進(jìn)給方向。 如果原來的點(diǎn)在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方行進(jìn)；如果原來在給定軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面行進(jìn)。通過每一步逐點(diǎn)比較，得到行進(jìn)的走向，從而逼近給定軌跡，形成逐點(diǎn)比較插補(bǔ)。

逐點(diǎn)比較法是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個(gè)脈沖當(dāng)量。只要把脈沖當(dāng)量(每走一步的距離，即步長)取得足夠小，就可達(dá)到加工精度的要求。1直線插補(bǔ)原理1、第一象限直線插補(bǔ)

根據(jù)逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理，必須把每一插值點(diǎn)的實(shí)際位置與給定軌跡的理想位置間的誤差，即偏差計(jì)算出來，根據(jù)偏差的正、負(fù)決定下一步的走向，來逼近給定軌跡。

(1)偏差計(jì)算公式

在第一象限加工直線段OA，取直線段的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直線段終點(diǎn)坐標(biāo)(xe，ye)是已知的。點(diǎn)m(xm,ym)為加工點(diǎn)(動(dòng)點(diǎn))，若點(diǎn)m在直線段OA上，則有

xm/ym＝xe/ye 即：ymxe-xmye＝0

取直線插補(bǔ)的偏差判別式為：

Fm＝y(tǒng)mxe-xmye

(2)偏差判別

若Fm＝0，表明點(diǎn)m在OA直線段上；

若Fm＞0，表明點(diǎn)m在OA直線段的上方；

若Fm＜0，表明點(diǎn)m在OA直線段的下方

(3)確定進(jìn)給方向 從直線的起點(diǎn)(即坐標(biāo)原點(diǎn))出發(fā)；

當(dāng)Fm≥0時(shí)，沿+x軸方向進(jìn)給一步；

當(dāng)Fm＜0時(shí)，沿+y軸方向進(jìn)給一步； 當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)(xe,ye)相等時(shí)，停止插補(bǔ)。

(4)簡化的偏差計(jì)算公式 設(shè)加工點(diǎn)正處于m點(diǎn)，當(dāng)Fm≥0時(shí)，表明m點(diǎn)在OA上或OA上方，應(yīng)沿＋x方向進(jìn)一步至(m＋1)點(diǎn)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值為

xm+1=xm+1,ym+1=y 該點(diǎn)的偏差為

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye

=Fm-ye

當(dāng)Fm＜0時(shí)，表明m點(diǎn)在OA下方，應(yīng)向＋y方向進(jìn)給一步至(m+1)點(diǎn)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值為： xm+1=xm，ym+1=ym+1 該點(diǎn)的偏差為：

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=Fm+xe

簡化后偏差計(jì)算公式中只有一次加法或減法運(yùn)算，新的加工點(diǎn)的偏差Fm+1都可以由前一點(diǎn)偏差Fm和終點(diǎn)坐標(biāo)相加或相減得到。加工的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，起點(diǎn)的偏差為：F0＝0 (5)終點(diǎn)判斷

雙計(jì)數(shù)器法：設(shè)置x，y軸兩個(gè)減法計(jì)數(shù)器Nx和Ny，加工前分別存入終點(diǎn)坐標(biāo)xe和ye，x軸每進(jìn)給一步則Nx-1；y軸每進(jìn)給一步則Ny-1，當(dāng)Nx和Ny均為0，表示達(dá)到終點(diǎn)。

單計(jì)數(shù)器法：設(shè)置一個(gè)終點(diǎn)計(jì)數(shù)器Nxy存放x與y軸進(jìn)給的總步數(shù)，x或y軸每進(jìn)給一步則Nxy-1，當(dāng)Nxy為0，則表示達(dá)到終點(diǎn)。(6)計(jì)算過程 顯然在插補(bǔ)計(jì)算過程中，每走一步，都要進(jìn)行以下四個(gè)步驟的插補(bǔ)計(jì)算過程，即：

①偏差判別②坐標(biāo)進(jìn)給③偏差計(jì)算④終點(diǎn)判斷 2、四象限直線插補(bǔ)

2象限：1象限以y軸鏡象

4象限：1象限以x軸鏡象

3象限：1象限180度鏡象偏差偏差計(jì)算公式1象限2象限3象限4象限Fm≥0Fm+1=Fm-Ye+x-x-x+xFm＜0Fm+1=Fm+Xe+y+y-y-y3、直線插補(bǔ)運(yùn)算的程序?qū)崿F(xiàn)

(1)數(shù)據(jù)的輸入及存放

在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中開辟六個(gè)單元XE、YE、NXY、FM、XOY和ZF，分別存放終點(diǎn)橫坐標(biāo)xe、終點(diǎn)縱坐標(biāo)ye、總步數(shù)Nxy、加工點(diǎn)偏差Fm、直線所在象限值xoy和走步方向標(biāo)志。

Nxy=Nx+Ny;

xoy=1、2、3、4分別代表第一、第二、第三、第四象限，xoy的值可由終點(diǎn)坐標(biāo)(xe,ye)的正、負(fù)符號(hào)來確定; Fm的初值為F0＝0;

ZF＝1、2、3、4分別代表+x、-x、+y、-y走步方向。

(2)直線插補(bǔ)程序流程

直線插補(bǔ)計(jì)算過程的四個(gè)步驟為:偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷。

偏差判別、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷是邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算；

坐標(biāo)進(jìn)給通常是給步進(jìn)電機(jī)（或伺服電機(jī)）發(fā)走步脈沖，通過步進(jìn)電機(jī)（或伺服電機(jī)）帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)或刀具移動(dòng)。

例題：設(shè)加工第一象限直線OA，起點(diǎn)為O(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為A(6，4)，試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。 解： 坐標(biāo)進(jìn)給的總步數(shù) Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1。

插補(bǔ)計(jì)算過程如表，走步軌跡如圖。步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判斷0（起點(diǎn)）F0=0Nxy=101F0=0+xF1=F0-ye=-4Nxy=92F1<0+yF2=F1+xe=2Nxy=83F2>0+xF3=F2-ye=-2Nxy=74F3<0+yF4=F3+xe=4Nxy=65F4>0+xF5=F4-ye=0Nxy=56F5=0+xF6=F5-ye=-4Nxy=47F6<0+yF7=F6+xe=2Nxy=38F7>0+xF8=F7-ye=-2Nxy=29F8<0+yF9=F8+xe=4Nxy=110F9>0+xF10=F9-ye=0Nxy=02逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)1、第一象限內(nèi)的圓弧插補(bǔ)

(1)偏差計(jì)算公式

設(shè)要加工逆圓弧AB，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，圓弧的起點(diǎn)為A(x0,y0)，終點(diǎn)B(xe,ye)，圓弧半徑為R。加工動(dòng)點(diǎn)為m(xm,ym)，它與圓心的距離為Rm?？梢酝ㄟ^比較Rm和R來反映加工偏差。比較Rm和R，實(shí)際上是比較它們的平方值。 如圖第一象限逆圓弧AB，有：

Rm２=xm2+ym2R2=x02+y02

定義偏差判別式為：

Fm＝Rm２-R2=xm２+ym2-R2 (2)偏差判別

若Fm＝0，表明點(diǎn)m在AB園弧上；

若Fm＞0，表明點(diǎn)m在AB園弧外；

若Fm＜0，表明點(diǎn)m在AB園弧內(nèi)。

(3)確定進(jìn)給方向 從圓弧的起點(diǎn)出發(fā)；

當(dāng)Fm≥0時(shí)，沿-x軸方向進(jìn)給一步；

當(dāng)Fm＜0時(shí)，沿+y軸方向進(jìn)給一步； 當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)(xe,ye)相等時(shí)，停止插補(bǔ)。 (4)簡化的偏差計(jì)算公式

設(shè)加工點(diǎn)正處于m(xm,ym)點(diǎn)，當(dāng)Fm≥0時(shí)，沿-x方向進(jìn)給一步至(m+1)點(diǎn)，其坐標(biāo)值為：

xm+1=xm-1，ym+1=ym

新的加工點(diǎn)的偏差為：Fm+1=xm+12+ym+12-R2=(xm-1)2+ym2-R2=Fm-2xm+1

當(dāng)Fm＜0時(shí)，沿+y方向進(jìn)給一步至(m+1)點(diǎn)，其坐標(biāo)值為： xm+1=xm、ym+1=ym+1 新的加工點(diǎn)偏差為：

Fm+1=xm+12+ym+12-R2=xm２+(ym+1)2-R2=Fm＋2ym+1

只要知道前一點(diǎn)的偏差和坐標(biāo)值，就可求出新的一點(diǎn)的偏差。加工點(diǎn)是從圓弧的起點(diǎn)開始，起點(diǎn)偏差F0＝0。

(5)終點(diǎn)判斷 可將x方向的步數(shù)Nx=|xe-x0|和y方向的步數(shù)Ny=|ye-y0|的總和Nxy作為一個(gè)計(jì)數(shù)器，每走一步，從Nxy中減1，當(dāng)Nxy=0時(shí)發(fā)出終點(diǎn)到信號(hào)。(6)計(jì)算過程 圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程比直線插補(bǔ)計(jì)算過程多一個(gè)環(huán)節(jié)，即要計(jì)算加工點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)(動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo))值。

圓弧插補(bǔ)計(jì)算過程分為五個(gè)步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、坐標(biāo)計(jì)算、終點(diǎn)判斷。 直線插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用終點(diǎn)坐標(biāo)Xe，Ye 圓弧插補(bǔ)：偏差計(jì)算使用前一點(diǎn)坐標(biāo)Xm，Ym2、四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ) (1)第一象限順圓弧的插補(bǔ)計(jì)算

第一象限順圓弧CD，圓弧的圓心在 坐標(biāo)原點(diǎn)，并已知起點(diǎn)C(x0,y0)， 終點(diǎn)D(xe,ye)。設(shè)加工點(diǎn)現(xiàn)處于m(xm,ym)點(diǎn)，

若Fm≥0,則沿-y方向進(jìn)給一步，到(m+1)點(diǎn)，新加工點(diǎn)坐標(biāo)將是(xm,ym-1)，可求出新的偏差為

Fm+1=Fm-2ym+1

若Fm＜0，則沿+x方向進(jìn)給一步至(m+1)點(diǎn)，新加工點(diǎn)的坐標(biāo)將是(xm+1,ym)，同樣可求出新的偏差為

Fm+1=Fm+2xm+1(2)四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)

其它象限的圓弧插補(bǔ)可與第一象限的情況相比較而得出，因?yàn)槠渌笙薜乃袌A弧總是與第一象限中的逆圓弧或順圓弧互為對(duì)稱。對(duì)于圓弧插補(bǔ)，先首先清楚第一步的走步方向，后面的方向就很容易了。（總是趨近于原點(diǎn)的趨勢）

順圓?。寒?dāng)Fm>=0,Fm+1=Fm-2ym+1(第一、三象限) Fm+1=Fm-2xm+1(第二、四象限)

當(dāng)Fm<0,Fm+1=Fm+2xm+1(第一、三象限) Fm+1=Fm+2ym+1(第二、四象限)3、圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序?qū)崿F(xiàn)(1)數(shù)據(jù)的輸入及存放

在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中開辟八個(gè)單元XO、YO、NXY、FM、RNS、XM、YM和ZF，分別存放起點(diǎn)的橫坐標(biāo)x0、起點(diǎn)的縱坐標(biāo)y0、總步數(shù)Nxy、加工點(diǎn)偏差Fm、圓弧種類值RNS、xm、ym和走步方向標(biāo)志。 Nxy=|xe-x0|+|ye-y0|；

RNS=1、2、3、4和5、6、7、8分別代表SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4，RNS的值可由起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)的正、負(fù)符號(hào)來確定； Fm的初值為F0＝０，xm和ym的初值為x0和y0；

ZF=1、2、3、4分別表示+x、-x、+y、-y走步方向。

(2)圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序流程

按照插補(bǔ)計(jì)算的五個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算程序。即：偏差判別，坐標(biāo)進(jìn)給，偏差計(jì)算，坐標(biāo)計(jì)算，終點(diǎn)判斷。

例題：設(shè)加工第一象限逆圓弧AB，已知起點(diǎn)的坐標(biāo)為A(4，0)，終點(diǎn)的坐標(biāo)為B(0，4)，試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算終點(diǎn)判斷起點(diǎn)F0=0x0=4,y0=0Nxy=81F0=0-xF1=F0-2x0+1=-7x1=x0-1=3,y1=0Nxy=72F1<0+yF2=F1+2y1+1=-6x2=3,y2=y1+1=1Nxy=63F2<0+yF3=F2+2y2+1=-3x3=3,y3=y2+1=2Nxy=54F3<0+yF4=F3+2y3+1=2x4=3,y4=y3+1=3Nxy=45F4>0-xF5=F4-2x4+1=-3x5=x4-1=2,y5=3Nxy=36F5<0+yF6=F5+2y5+1=4x6=2,y6=y5+1=4Nxy=27F6>0-xF7=F6-2x6+1=-1x7=x6-1=1,y7=4Nxy=18F7>0-xF8=F7-2x7+1=0x8=x7-1=0,y8=4Nxy=0 8方向逐點(diǎn)比較法線性插補(bǔ) 在相鄰兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上同時(shí)進(jìn)給脈沖,不分圓弧或直線4.3步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中最常用的一種控制方法。普通的數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)元件常常采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)屬于控制電機(jī)，是電機(jī)類中比較特殊的一種，它是靠脈沖來驅(qū)動(dòng)的?？坎竭M(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)的工作站或刀具總移動(dòng)步數(shù)決定于指令脈沖的總數(shù)，而刀具移動(dòng)的速度則取決于指令脈沖的頻率。很明顯，步進(jìn)電機(jī)不是連續(xù)的變化，而是跳躍的，離散的。步進(jìn)電機(jī)：脈沖電機(jī)，給一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一下。它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的機(jī)電式數(shù)模(D／A)轉(zhuǎn)換器。1步進(jìn)電機(jī)的工作原理

步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成。

定子：定子上有繞組，如圖三相電機(jī)，有3對(duì)磁極，實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)不僅有三相，還有四相、五相等等。三對(duì)磁極分別為A、B、C，通過開關(guān)輪流通電。

轉(zhuǎn)子：上面帶齒。為了說明問題，這里只畫了4個(gè)齒。（其實(shí)一般有幾十個(gè)齒）工作原理：對(duì)于三相步進(jìn)電機(jī)的A、B、C這三個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)閉合，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。①初始狀態(tài)時(shí)，開關(guān)A接通，則A相磁極和轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒和B、C相磁極形成錯(cuò)齒狀態(tài)。這就相當(dāng)于初始化。

②當(dāng)開關(guān)A斷開，B接通，由于B相繞組和轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒之間的磁力線作用，產(chǎn)生一個(gè)扭矩，使得轉(zhuǎn)子1、3號(hào)齒和B相磁極對(duì)齊，則轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒就和A、C相繞組磁極形成錯(cuò)齒狀態(tài)。③開關(guān)B斷開，C接通，由于C相繞組和轉(zhuǎn)子0、2號(hào)之間的磁力線的作用，使得轉(zhuǎn)子0、2號(hào)齒和C相磁極對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒和A、B相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。④當(dāng)開關(guān)C斷開，A接通后，由于A相繞組磁極和轉(zhuǎn)子1、3號(hào)齒之間的磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子1、3號(hào)齒和A相繞組磁極對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒和B、C相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。很明顯，這時(shí)轉(zhuǎn)子移動(dòng)了一個(gè)齒距角。如果對(duì)一相繞組通電的操作稱為一拍，那對(duì)A、B、C三相繞組輪流通電需要三拍。對(duì)A、B、C三相輪組輪流通電一次稱為一個(gè)周期。從上面分析看出，該三相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距，需要三拍操作。由于按A→B→C→A相輪流通電，則磁場沿A、B、C方向轉(zhuǎn)動(dòng)了360°空間角，而這時(shí)轉(zhuǎn)子沿ABC方向轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)齒距的位置。在圖中，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為4，故齒距角90°，轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)齒距也即轉(zhuǎn)動(dòng)了90°。同樣的，如果轉(zhuǎn)自由40個(gè)齒，則轉(zhuǎn)完一個(gè)周期是9°。齒踞角和步踞角：對(duì)于一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為Z，它的齒距角θZ為

θZ=2π／Z=360°/Z

而步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行N拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距位置。步進(jìn)電機(jī)的步距角θ可以表示如下

θ=θZ／N=360°/(NZ)其中：N是步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù)，Z是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。對(duì)于三相步進(jìn)電機(jī)，若采用三拍方式，則它的步距角是

θ=360°/(3×4)=30°對(duì)于轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒且采用三拍方式的步進(jìn)電機(jī)而言，其步距角是

θ=360°/(3×40)=3°2步進(jìn)電機(jī)的工作方式單三拍工作方式雙三拍工作方式三相六拍工作方式單三拍工作方式：單三拍就是每次只給一個(gè)線組通電，其余的繞組斷開。①繞組的通電順序：

A→B→C→A→…

②電壓波形在這里，步進(jìn)電機(jī)是由脈沖控制的。而脈沖的輸出受計(jì)算機(jī)的控制。雙三拍工作方式①繞組的通電順序：AB→BC→CA→AB…

②電壓波形三相六拍工作方式

①繞組的通電順序：A→AB→B→BC→C→CA→A→…

②電壓波形3步進(jìn)電機(jī)控制接口及輸出字表步進(jìn)電機(jī)的控制中，有以下三個(gè)問題：①步進(jìn)電機(jī)的精度問題：步進(jìn)電機(jī)的工作精度問題；②速度調(diào)節(jié)問題：步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的快慢的調(diào)節(jié)；③計(jì)算機(jī)接口問題：和計(jì)算機(jī)接口應(yīng)該注意的問題。

在傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制電路中，用脈沖發(fā)生器來產(chǎn)生脈沖，再用環(huán)形的脈沖分配器給各相送脈沖,傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制是由分立元件實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)在的步進(jìn)電機(jī)控制一般由計(jì)算機(jī)控制，取代脈沖分配器。通過控制步進(jìn)電機(jī)的通電順序和頻率達(dá)到控制要求。例：

假定計(jì)算機(jī)機(jī)同時(shí)控制x軸和y軸兩臺(tái)三相步進(jìn)電機(jī)，控制接口如圖所示。接口電路選用研華PCL-730(開關(guān)量，16路輸入、16路輸出)。只要確定了步進(jìn)電機(jī)的工作方式，就可以控制各相繞組的通電順序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。輸出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律由步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和工作方式?jīng)Q定。這種輸出規(guī)律由輸出字來表示，為了便于尋找，輸出字以表的形式存放于計(jì)算機(jī)指定的存儲(chǔ)區(qū)域。用“1”表示繞組通電；用“0”表示相應(yīng)的繞組斷電。按照相應(yīng)方式下的控制字從端口輸出，就可以使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩次輸出數(shù)據(jù)之間有時(shí)間間隔，間隔的長短，決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，輸出字送的快，電機(jī)轉(zhuǎn)速高，反之，則低。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)，可以將控制字按正向轉(zhuǎn)動(dòng)的反向順序輸出即可。x軸步進(jìn)電機(jī)輸出字表y軸步進(jìn)電機(jī)輸出字表存儲(chǔ)地址標(biāo)號(hào)低八位輸出字存儲(chǔ)地址標(biāo)號(hào)高八位輸出字ADX100000001