基于LabVIEW的步進(jìn)電機(jī)控制方法設(shè)計(jì)詳解

大家好，我是一名研二的在校學(xué)生，自學(xué)labview快一個(gè)學(xué)期了，這次實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目需要控制步進(jìn)電機(jī)，于是我就用labview來實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制程序是我目前得學(xué)習(xí)成果，程序有些簡(jiǎn)單，今天就分享給大家，希望對(duì)有需要的同學(xué)有所幫助。

一、步進(jìn)電機(jī)工作原理

步進(jìn)電機(jī)按其力矩產(chǎn)生原理可以分為反應(yīng)式、永磁式和混合式幾種。本文采用的是反應(yīng)式二相四線步進(jìn)電機(jī)，定子有兩個(gè)線圈繞組，設(shè)其中一個(gè)線圈繞組為A相，另一個(gè)線圈繞組為B相。當(dāng)給A相繞組通電時(shí)，該繞組即產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子齒與A相繞組各齒對(duì)齊；當(dāng)給B相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與B相繞組各齒對(duì)齊。

這樣，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。依次給A相，B相繞組通電，就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，改變通電的順序(即先給B相繞組通電，再給A相繞組通電)就可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。另外，由于步進(jìn)電機(jī)是由脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的，給電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速[1]。

二、步進(jìn)電機(jī)控制硬件

本次實(shí)驗(yàn)采用VSMD113-045T微型一體化步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。輸入電壓為12-30VDC，最大輸入電流為4.5A，支持最高256微步細(xì)分，通訊方式為RS485。

三、步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

1.VSMD113-045T驅(qū)動(dòng)器動(dòng)態(tài)鏈接庫的調(diào)用

采用labview調(diào)用VSMD113-045T驅(qū)動(dòng)器動(dòng)態(tài)鏈接庫的方式來編寫控制程序。若要在labview中調(diào)用DLL，首先需要確定庫的種類是C/C++ DLL還是Microsoft.NET程序集。.NET DLL也被稱作.NET程序集，在.NET程序編寫中被廣泛地使用。.NET DLL使用公共語言運(yùn)行庫（Common Language Runtime，CLR）和.NET框架（.NET Framework）對(duì)DLL中的功能函數(shù)進(jìn)行組織和管理。

（1）使用C/C++ DLL

1)找到頭文件（* .h）或功能函數(shù)原型定義。

2)確定需要調(diào)用的功能函數(shù)。注意函數(shù)所使用的參數(shù)是否僅包含原始數(shù)據(jù)類型（如整型，字符型，雙精度浮點(diǎn)型等）還是包含有其他復(fù)雜數(shù)據(jù)類型（如結(jié)構(gòu)，數(shù)組或向量）。

3)如果功能函數(shù)的參數(shù)中不包含任何復(fù)雜數(shù)據(jù)類型且您有相應(yīng)的頭文件（* .h），那么可以使用導(dǎo)入共享庫向?qū)?chuàng)建包含該頭文件中功能函數(shù)的LabVIEW庫。你可以在"工具→導(dǎo)入→共享庫"中找到該工具。

4)如果沒有頭文件，那么需要使用調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)（Call Library Function Node）以及正確的.DLL文檔以調(diào)用DLL中的功能函數(shù)。

5)雙擊調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)打開節(jié)點(diǎn)的配置窗口。在配置窗口的功能選項(xiàng)卡上，輸入DLL的路徑并選擇需要調(diào)用的功能。

6)如果要調(diào)用的函數(shù)包含復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，那么需要在調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)的配置對(duì)話框中手動(dòng)定義函數(shù)原型（如果當(dāng)前DLL已使用類型庫編譯，參數(shù)數(shù)據(jù)和返回類型將被自動(dòng)定義）。選擇配置窗口中的參數(shù)選項(xiàng)卡，需要在該選項(xiàng)卡中添加相應(yīng)的參數(shù)并修改返回值類型，直到窗口底部的函數(shù)原型與DLL中的函數(shù)定義相匹配。

（2）使用.NET程序集

1)若要在LabVIEW中使用.NET程序集，只需使用.NET功能選板即可找到所有可用的功能函數(shù)。（在程序框面板，函數(shù)→互聯(lián)接口→.NET）

2)首先，需要使用構(gòu)造器節(jié)點(diǎn)將.NET程序集中的類實(shí)例化。雙擊構(gòu)造器節(jié)點(diǎn)以顯示選擇.NET構(gòu)造器對(duì)話框。

3)只需將類的引用從構(gòu)造器節(jié)點(diǎn)連接到屬性節(jié)點(diǎn)或調(diào)用節(jié)點(diǎn)，便可以通過屬性節(jié)點(diǎn)或調(diào)用節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)便地訪問該類的屬性和方法。

2.Labview程序設(shè)計(jì)

本文動(dòng)態(tài)鏈接庫為.NET程序集，因此采用.NET的構(gòu)造器節(jié)點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)鏈接庫進(jìn)行調(diào)用。

（1）參數(shù)設(shè)置程序

首先在庫中選擇類creatvsmdinfo設(shè)置設(shè)備ID，即cid=1，然后選擇類openseriaport設(shè)置串口和波特率，之后再次選擇類creatvsmdinfo，調(diào)用里面的各類屬性函數(shù)設(shè)置使能端、加速電流、勻速電流、加速度、減速度、速度和移動(dòng)距離。參數(shù)設(shè)置程序流程圖和程序框圖如圖1所示。動(dòng)態(tài)鏈接庫函數(shù)含義如表1所示。

（a）參數(shù)設(shè)置程序流程圖

(b)參數(shù)設(shè)置程序框圖

圖1參數(shù)設(shè)置程序示意圖

（2）運(yùn)動(dòng)控制程序

運(yùn)動(dòng)控制程序采用while循環(huán)結(jié)構(gòu)。流程圖和程序框圖如圖2所示，前面板框圖如圖3所示。

（a）while循環(huán)流程圖

（b）程序框圖

圖2運(yùn)動(dòng)控制程序示意圖

圖3前面板框圖

圖4 完整程序框圖

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：基于LabVIEW的步進(jìn)電機(jī)控制方法設(shè)計(jì)

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