基于LabVIEW的步進電機控制方法設計詳解

大家好，我是一名研二的在校學生，自學labview快一個學期了，這次實驗室項目需要控制步進電機，于是我就用labview來實現(xiàn)這個實驗。這個步進電機控制程序是我目前得學習成果，程序有些簡單，今天就分享給大家，希望對有需要的同學有所幫助。

一、步進電機工作原理

步進電機按其力矩產(chǎn)生原理可以分為反應式、永磁式和混合式幾種。本文采用的是反應式二相四線步進電機，定子有兩個線圈繞組，設其中一個線圈繞組為A相，另一個線圈繞組為B相。當給A相繞組通電時，該繞組即產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子齒與A相繞組各齒對齊；當給B相繞組通電時，轉(zhuǎn)子齒與B相繞組各齒對齊。

這樣，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)了一個角度。依次給A相，B相繞組通電，就可以實現(xiàn)步進電機的旋轉(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)就可以改變電機旋轉(zhuǎn)的方向。另外，由于步進電機是由脈沖信號進行控制的，給電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的時間間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速[1]。

二、步進電機控制硬件

本次實驗采用VSMD113-045T微型一體化步進電機控制驅(qū)動器對步進電機進行運動控制。輸入電壓為12-30VDC，最大輸入電流為4.5A，支持最高256微步細分，通訊方式為RS485。

三、步進電機控制程序設計

1.VSMD113-045T驅(qū)動器動態(tài)鏈接庫的調(diào)用

采用labview調(diào)用VSMD113-045T驅(qū)動器動態(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使用公共語言運行庫（Common Language Runtime，CLR）和.NET框架（.NET Framework）對DLL中的功能函數(shù)進行組織和管理。

（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，雙精度浮點型等）還是包含有其他復雜數(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)中不包含任何復雜數(shù)據(jù)類型且您有相應的頭文件（* .h），那么可以使用導入共享庫向?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（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)點打開節(jié)點的配置窗口。在配置窗口的功能選項卡上，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)點的配置對話框中手動定義函數(shù)原型（如果當前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定義）。選擇配置窗口中的參數(shù)選項卡，需要在該選項卡中添加相應的參數(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)點將.NET程序集中的類實例化。雙擊構(gòu)造器節(jié)點以顯示選擇.NET構(gòu)造器對話框。

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

2.Labview程序設計

本文動態(tài)鏈接庫為.NET程序集，因此采用.NET的構(gòu)造器節(jié)點對運動控制驅(qū)動器的動態(tài)鏈接庫進行調(diào)用。

（1）參數(shù)設置程序

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

（a）參數(shù)設置程序流程圖

(b)參數(shù)設置程序框圖

圖1參數(shù)設置程序示意圖

（2）運動控制程序

運動控制程序采用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運動控制程序示意圖

圖3前面板框圖

圖4 完整程序框圖

責任編輯：xj

原文標題：基于LabVIEW的步進電機控制方法設計

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