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控制步进电机最重要的就是要产生出符合要求的控制脉冲。西门子PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出的频率最大为10KHz，能够满足步进电动机的要求。对PLC提出两个特性要求：一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC，使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使脉冲能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是PLC本身的输出端口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。步进电机的PLC直接控制如图2.3所示。
图2.3 步进电机的PLC直接控制
2.4 传感器选择
（1）限位开关
限位开关可以有效保护机械设备和电气设备在运动过程中由于超程而损坏。接触式限位开关比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了（或改变了）控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。本系统中需用限位开关对X、Y、Z轴滚珠丝杠直线运动机构的两端起到极限作用。
（2）位置传感器
位置传感器能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。它可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同，位置传感器有接触式和接近式两种。接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二文矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，则可以控制移动范围。二文矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自身与某个物体的接触位置。
3硬件电路设计
3.1 主电路设计
3.1.1 电源部分设计
系统采用单相交流电源分别给变频器及开关电源供电，变频器输出三相变频电源供给主轴交流驱动电机，开关电源输出直流24V供给步进电机驱动器。电源部分接线图如图3.1所示。
图3.1 三文雕刻机主电路接线图
图中设备型号如下：
（1）小型断路器
型号为Schneider C65N，其技术参数如下：
标准：IEC6098/GB10963
额定电压：1P AC230V、2/3/4P AC400V
额定电流：1-63A
分断能力：6KA
（2）开关电源
型号为DR-120-24，其技术参数如下：
INPUT：100-120VAC、3.3A
200-240VAC、2.0A
频率：50/60HZ
OUTPUT：24V、5.0A
（3）变频器
型号为SIEMENS MICROMASTER 420，其技术参数如下：
INPUT：200V-240V、47-63Hz、3.2/1.9A
OUTPUT：0-INPUT V\0-650Hz\1.7A
MOTOR：0.25KW
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器靠内部IGBT的通断来调整输出电源的电压和频率，从而达到交流电机调速的目的。该变频器具有过流、过压、过载等保护功能。变频器内部部分参数设置如下：
参数 描述 设定值
P0304 额定电动机电压 230
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