1,步进电机为什么要加编码器。
步进电机是执行原件，编码器属于反馈系统，编码器配合步进电机使用，用PLC控制其运行~
按照原理来讲是PLC发送脉冲指令给步进驱动器，驱动器给步进电机提供相应电流使其运行，当编码器检测到步进电机运行到需要到达的位置的时候会反馈信号给PLC，PLC安装反馈的信号停止发送脉冲信号给步进驱动器，当步进电机没有了电动原提供电流当然也会立刻停止运行。（伺服电机就是此种装置），其实编码器会不停的反馈当前位置给PLC，PLC根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
当然会不会停稳，停止后是不是自己想要的位置，这个要看电机有无制动装置?当然低速运行的话，一般进给精度都能满足~
还有一种就是提前计算好步进电机进给需要的脉冲数，然后用PLC编程，运行这么多脉冲数，步进电机停止，编码器反馈此时电机位置,形成半闭环控制~
另外的高速定位，PLC程序里面就可以设置快到位置的时候电机进行减速进给，可满足定位精度。
为了精确定位啊，，，你发脉冲给步进驱动器，PLC不知道步进驱动器驱动的步进电机有没有执行，所以就用连接在电机上的编码器告诉PLC。。。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到高速的目的。 伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中，用作执行元件，把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能，它每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应，所以它是闭环控制，步进电机是开环控制。 步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻度越多，精度就越高。2、控制方式不同；一个是开环控制，一个是闭环控制。3、低频特性不同；步进电机在低速时易出现低频振动现象，当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象，伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点便于系统调整。4、矩频特性不同；步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，交流伺服电机为恒力矩输出，5、过载能力不同；步进电机一般不具有过载能力，而交流电机具有较强的过载能力。6、运行性能不同；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲现象，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。7、速度响应性能不同；步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒，而交流伺服系统的加速性能较好，一般只需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机，但是价格比就不一样了。
PROFIBUS DP接口： 最大的传输速率为：12Mbit/s 模拟驱动器和步进电机的设定值接口 设定值接口最多可以连接四个伺服驱动器或四个步进电机。也可以混合操作模拟驱动器和步进电机 编码器接口 具有模拟驱动器的每个轴都必须连接编码器（绝对编码器或者是增量式编码器） 具有步进电机的轴可以使用TTL或SSI编码器操作，也可以不适用编码器操作 数字输入和输出 IM174具有十个数字输入和八个数字输出。可将这些输入和输出用于技术功能，例如参考点采集（参考凸轮）或测量输入，、还可以将这些输入和输出与STEP7用户程序中的技术功能益气使用 组态和编程 IM174的组态和编程完全在STEP7和选件包S7-Technology中完成 （对如上的两个软件有一定的版本要求，版本不能过低）
使用STEP 7 HW Config来组态完整的硬件组态，需要使用 S7-Technology选件包对轴进行参数化。在专门提供的窗口中进行对象的参数化。 操作元件和显示元件总览 在这个地方需要强调一下，在HW Config中设定的IM174的profibus的地址应该与上图中2的数字相同。 按照上面介绍的IM174各个端口的功能，在接线的时候可以按照不同的电机进行如下的接线，下面2附图分别对应了IM174驱动伺服电机和步进电机的接线。
图3 使用伺服驱动器的IM174
图4 使用步进电机的IM174
图5 IM174电源接线图 图6 50针Sub-D型连接器的针脚分配
图7 图6中的各种信号的标识和类型 编码器 介绍完50针控制接口，接下来看看编码器的接线： 务必使用屏蔽数据电缆。必须使用金属或金属化的连接器外壳连接层。 作为附件的阈值电缆具有最好的抗干扰性能和足够大的截面积，以用于编码器的电源。 接线时注意事项如下图所示：
各种输出形式的旋转编码器与后续设备（PLC、计数器等）接线分别怎么接？ ⑴与PLC连接，以CPM1A为例 ①NPN集电极开路输出 方法1：如下图所示 这种接线方式应用于当传感器的工作电压与PLC的输入电压不同时，取编码器晶体管部分，另外串入电源，以无电压形式接入PLC。但是需要注意的是，外接电源的电压必须在DC30V以下，开关容量每相35mA以下，超过这个工作电压，则编码器内部可能会发生损坏。 具体接线方式如下：编码器的褐线接编码器工作电压正极，蓝线接编码器工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接外接电源负极，外接电源正极接入PLC的输入com端。 方法2：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。 ②电压输出 接线方式如图所示：
具体接线方式如下：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC 的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。 不过需要注意的是，不能以下图方式接线。 ③PNP集电极开路输出 接线方式如下图所示： 具体接线方式如下：编码器的褐线接工作电压正极，蓝线接工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入com端，再从电源负极端拉根线接入PLC的输入com端。 ④线性驱动输出 具体接线如下：输出线依次接入后续设备相应的输入点，褐线接工作电压的正极，蓝线接工作电压的负极。 ⑵与计数器连接，以H7CX（OMRON制）为例 H7CX输入信号分为无电压输入和电压输入。 ①无电压输入： 以无电压方式输入时，只接受NPN输出信号。 NPN集电极开路输出的接线方式如下：
伺服电机和步进电机有什么区别 伺服电机和步进电机有什么区别在于开环闭环之分，不进不带位置反馈伺服有位置反馈。电机上有编码器。 步进电机是驱动器发出的电脉冲转化为动能。步进电机接到一个脉冲信号，电机就会转动一个固定的角度，（步距角）它的位移和定位是一步一步来完成的。控制脉冲个数来完成唯一，定位。 伺服，有一个永磁的转子，UVW来控制磁场。在磁场作用
下完成位移，并且电机的编码器把实际位移量反馈给驱动器。驱动器再进行比较在做进一步调整。 步进电机和交流伺服电机性能比较 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进
电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 伺服电机和步进电机的控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。 3 / 56
伺服电机和步进电机的低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。 伺服电机和步进电机的过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克
步进电机选择的详细 计算过程
1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。 步进电机系统伺服电机系统 力矩范围中小力矩（一般在20Nm以下）小中大，全范围 速度范围低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分 控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善）好，运行平滑 精度一般较低，细分型驱动时较高高（具体要看反馈装置的分辨率） 矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬 过载特性过载时会失步可3~10倍过载（短时） 反馈方式大多数为开环控制，也可接编码器，防止失步闭环方式，编码器反馈 编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型 响应速度一般快 耐振动好一般（旋转变压器型可耐振动）
温升运行温度高一般 维护性基本可以免维护较好 价格低高 3，如何配用步进电机驱动器？ 根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。 4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？ 2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。 5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？
带编码器步进电机和伺服电机之比较 带编码器的步进电机只是提高了一些性能，高精度定位方面是提高了，力矩方面没有得到提升，基本可以忽略，而且照样会丢步。 伺服电机是必须有编码器的，如果一个伺服电机没有编码器，这个电机不可能是伺服电机。 在高精度控制方面，伺服电机才能真正精确定位，步进的是不行的。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 伺服电机与步进电机的性能比较 步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920401502.3 (22)申请日 2019.03.27 (73)专利权人 深圳锐特机电技术有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区航城街 道三围社区航城大道庄边工业园厂房 B301 (72)发明人 赖九才 熊光接 (74)专利代理机构 深圳市中科创为专利代理有 限公司 44384 代理人 彭西洋 谢亮 (51)Int.Cl. H02K 11/215(2016.01) H02K 37/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种步进电机位置检测装置 (57)摘要 本实用新型公开一种步进电机位置检测装 置，包括磁性编码器和信号处理电路，所述信号 处理电路包括检测器件、单片机、RS485接口电 路、差分信号输出接口电路，并与磁性编码器连 接，所述单片机通过SPI总线与磁性编码器通信 连接，并与RS485接口电路电连接，所述差分信号 输出接口电路与磁性编码器电连接。本实用新型 利用磁性编码器能得到电机绝对位置的特性，结 合增量式正交信号传输速度快的特性，能够解决 步进电机上电时位置不确定而导致的抖动，同时 具有高速的正交编码信号输出，满足步进电机闭 环工作的高速要求，并通过校准算法，提高了初 始位置的检测精度。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209692537 U 2019.11.26 C N 209692537 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209692537 U 1.一种步进电机位置检测装置，其特征在于，包括磁性编码器和与磁性编码器连接的信号处理电路，所述信号处理电路包括检测器件、单片机、RS485接口电路、差分信号输出接口电路，所述单片机与RS485接口电路电连接，并通过SPI总线与磁性编码器通信连接，所述差分信号输出接口电路与磁性编码器电连接。 2.根据权利要求1所述的步进电机位置检测装置，其特征在于，该装置还包括一个磁铁，所述磁铁安装在步进电机底部输出轴端部。 3.根据权利要求2所述的步进电机位置检测装置，其特征在于，所述磁性编码器设于磁铁中心，所述信号处理电路设于电机一侧。 4.根据权利要求2所述的步进电机位置检测装置，其特征在于，所述单片机型号为STM8S003F3P6。 5.根据权利要求2所述的步进电机位置检测装置，其特征在于，所述差分信号输出接口电路包括26LS31芯片。 6.根据权利要求1～5任意一项所述的步进电机位置检测装置，其特征在于，所述步进电机采用闭环步进电机。 2
2.2.2 驱动模块的组成 驱动模块在步进电动机中起着及其重要的作用。步进电动机的驱动模块跟步进电动机本体其实是一个整体，驱动模块和步进电动机共同决定着步进电动机的性能。 其原理框图如图2—1所示： 图2-1 驱动模块框图 首先由PLC 或者其他控制器给它发指令让它接受信号，其次经过将信号变频再传递脉冲信号给分配器，然后再输送脉冲给放大器，将脉冲放大后最后到达步进电机本体，然后再由步进电机带动负载或者工作机构。 2.2.3 步进电动机的步距角 步距角的大小一般是由步进电机的型号决定的，还有细分数的设定也会影响步距角的大小，设计中用到的42步进电机的步距角为1.8度，但也可以通过以下的公式求得： （2-1） 式中， β-步距角，每一个电脉冲(每拍)转子转动的角度 K-通电方式系数，拍数等于相数时K=1，否则K=2 M-定子相数 Z-转子齿数。 2.2.4 步进电机的种类及选型 步进电动机的种类分别为：反应式步进电动机、永磁式步进电动机以及混合式步进电动机。 360KM ?=Z
因设计需要满足一定的精度要求，再加上考虑到实验经费有限等问题，于是在该课题设计中选用的是两相混合式步进电机，型号为：42BYGH47。 步进电机通电方式各式各样。不同的通电方式对步距角的大小也有不同的影响，于是对步进电动机的位移精度也有不同的影响。 由于在本课题设计中选择的是两相混合式步进电动机，考虑到对位移精度的要求，于是就通电方式而言，选用两相四拍通电方式。 2.3旋转编码器 2.3.1旋转编码器的基本概念 旋转编码器也叫速度传感器，它在本次设计中主要用于对步进电机测速以及做一个脉冲量的反馈作用。具体工作原理就是用来测量转速的装置光电式旋转编码器通过光电转换可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)错误！未找到引用源。。一般用它就可以给步进电机提供反馈，就可以实现闭环控制。 旋转编码器里面是有光栅码盘的，光栅码盘转动一圈，那么就会输出一圈的脉冲信号。所以将其用在对步进电机的测速以及速度控制上是极其合适的。 2.4人机界面 人机页面也称Human Machine Interface,简称HMI。HMI是用户和系统之间远程交流的中介，实现了远程控制的功能。人机页界面装置主要就是用来模拟现场的运行状态以及将实验中需要的某些数据直观的在PC端上显示出来，根本上来讲就是起到了在PC端进行运行控制和监控的作用。 人机页面一般都是在工业生产环境之中，所以人机页面的质量要求必须很高，具有很强的抗干扰能力。操作人员可以通过在人机页面上面进行操作控制机器的运行，这样大大减少了事故的发生概率。人机页面的功能主要有下面几种：报警的显示、输出过程的值、过程可视化记录功能、报警纪录、操作人员对过程的控制、过程参数管理和设备参数管理。 设计中使用的人机界面软件为GT Desiner3和GT simulator3这两款软件。
1，如何正确选择伺服电机和步进电机？ 主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。 2，选择步进电机还是伺服电机系统？ 其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。请见下表，自然明白。步进电机系统伺服电机系统 力矩范围中小力矩（一般在20Nm以下）小中大，全范围 速度范围低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分 控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式 平滑性低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善）好，运行平滑 精度一般较低，细分型驱动时较高高（具体要看反馈装置的分辨率） 矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬 过载特性过载时会失步可3~10倍过载（短时） 反馈方式大多数为开环控制，也可接编码器，防止失步闭环方式，编码器反馈 编码器类型 - 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型 响应速度一般快 耐振动好一般（旋转变压器型可耐振动） 温升运行温度高一般 维护性基本可以免维护较好 价格低高 3，如何配用步进电机驱动器？ 根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？ 2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。 5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？ 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 6，使用电机时要注意的问题？ 上电运行前要作如下检查： 1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；
步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。步进电机本身是属于精密控制类电机，但是属于开环控制方式，故有些场合及应用方式用开环电机是不行的，比如电机丢步造成重大财产损失或生命安全的。 带编码器步进电机，就是在步进电机的基础上加编码器，它能够避免因为步进电机丢步而造成损失，编码器就是个保险。还有一种应用就是加绝对值编码器来作为定位的原点位置，有些场合不方便加原点位置，带编码器步进电机和步进伺服电机(闭环步进电机)最主要区别就是编码器信号接收方式，带编码器步进电机的编码器信号是控制系统接受的，步进伺服电机(闭环步进电机)的编码器信号是驱动器接受的。 步进伺服电机或称闭环步进电机，此产品结合了步进电机和伺服电机的优点，在步进电机上面加编码器，在驱动器上接受编码器信号，运动方式就是你发一个指令，A点到B点，若电机万一丢步后编码器反馈到驱动直接监督让电机走到B的位置，交流伺服电机原理就是普
通电机快到原点时直接通过编码器找位置，故到位置点的时候会震荡，很多半导体设备或要求高精度设备就用步进伺服电机(闭环步进电机)，不用交流伺服，因为交流伺服到位置点的时候会震荡,影响精度。 步进伺服电机(闭环步进电机)和交流伺服电机优缺点： 1：步进伺服电机(闭环步进电机)本身大惯量，传动皮带场合比交流伺服更好，而大惯量缺点就是响应速度和高速效果比不上交流伺服。 2：交流伺服电机运行噪声比步进伺服电机(闭环步进电机)更好，因为步进伺服电机(闭环步进电机)运动原理还是和步进电机一样，通过定子和转子相吸产生动力。 3：运行精度平滑性上步进伺服电机(闭环步进电机)比交流伺服更好，因为达到终点不会震荡。 4：性价比，步进伺服电机(闭环步进电机)比交流伺服电机便宜很多。
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定
引言 随着计算机处理速度的飞速提高仿真软件功 能不断完善仿真在自动控制系统中的作用越来越 重要Proteus 的ISIS 是一款电路分析实物仿真系统可仿真各种电路和IC 通过对实际情况的分析 利用软件对步进电机进行仿真 1硬件设计 系统工作原理 闭环控制系统如图所示 单片机通过按钮设定所需脉冲值光电编码器 得步进电机的实际位置通过编码器接口电路反 到单片机单片机通过比较设定脉冲值与实际反 脉冲值得到差值经过PID 算法得出控制量单 机根据控制量改变脉冲输出个数通过L297 脉 分配器光电耦合器经L298 驱动芯片进行功率 大输出从而控制步进电机为精确得到反馈脉 波形将反馈信号连接到L297 和L298 驱动芯片之间软件加入随机数干扰使设定值与P0.1 输出值不一致模拟外界对步进电机的扰动通过PID 控制算法用LCD 显示设定脉冲值实际位置值与反馈脉冲值从而达到了仿真目的 2驱动电路 Proteus 库中步进电机是二相四线形式控制脉 冲信号的脉冲分配可以用软件实现其缺点加重微 处理机和程序设计的负担本系统采用集成芯片 L287 L298 分配脉冲驱动步进电机L297 是步进 电机控制集成芯片包括环形分配器脉冲分配器 内部是可逆计数器加上一些组合逻辑产生每周8 步的时序信号应用于微处理机控制相双极性和 相单极性步进电机同时设于晶片内的PWM 斩波线路容许以开关形式控制线路的电流相位是由内 部产生的方向控制(CW/CCW)与P0.0 连接时钟(CLOCK)与P0.1 口连接通过光耦连接L298 L298 是内含双H 桥高电压大电流驱动器接受标准TTL 逻辑电平信号可驱电压46V 每相位2.5A 以下 的步进电机 3增量式光电编码器电路设计 增量式光电编码器输出A B2 个互差90 的方 波信号当光电编码器顺时针旋转时A 超前B 90 逆时针旋转时B 超前A90 光电编码电路设 计时步进电机位置反馈的脉冲信号直接连接到D
深圳市英纳仕智能技术有限公司 步进电机与步进驱动器选型表V1.2
深圳市英纳仕智能技术有限公司是深圳市英纳仕电气有限公司全资子公司，全面负责运动控制类产品的研发、生产、销售，公司产品包括：步进电机、步进驱动器、伺服电机、伺服驱动器、 控制器、控制系统、运动控制组件等产品，产品应用行业半导体设备、电子加工设备、广告设备、服装等各类中小型自动化设备。 相电流 相数 外型 型号 静扭矩(NM) 步距角(o) 引线数 串联 4 4 4 4 8 8 8 8 8 8 8 8 8 4 4 1.4 1.4 1.4 2 2.6 2.1 3.5 4.2 4.2 5.5 6.5 0.4 0.6 1.3 2.3 2.8 2.8 2.8 4 5.2 4.2 6 6 7 并联 电阻(?) 电感(mH) 长度L(mm) 转子惯量 (g.cm2) 11 20 54 68 120 275 300 480 520 480 1000 1400 2700 5500 11000 重量(kg) 适配驱动器
39HS01 39 39HS02 42HS02 42 42HS03-B 57HS04 57HS06 两 相 步 进 电 机 57 57HS09 57HS13 57HS22 60 60HS26 86HS35 86 86HS45 86HS85 110HS10 110 110HS20
0.065 0.12 0.4 0.46 0.4 0.6 0.9 1.3 2.2 2.6 3.5 4.5 8.5 11 20
1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
6.6 7.5 2.5 1.4 1.4 1.65 1.8 1 0.8 1.4 1.4 0.75 0.9 0.9 0.8
7.5 6 5 1.6 1.4 2.2 2.5 2.4 1.8 3.2 3.9 3.4 6 12 15
20 34 40 48 41 51 56 76 84 90 65 80 118 99 150
0.12 0.2 0.28 0.34 0.45 0.65 0.7 1 1.2 1.4 1.7 2.3 3.8 5 8.4 EZM442/ EZM552/ EZM852/ EZD552/ DM542/ DM752 EZM322/ EZM442/ EZD552/ DM542
EZM872/ EZM872A/ EZM872H/ DM860/ DM860H EZM872H/ DM860H/ EZM1172/ EZM2272
中空轴闭环步进电机，空心轴闭环步进电机特性： 1．普波精密中空轴闭环步进： 电机轴上有孔，可插入电缆或管道使用，设计灵活方便。带编码器。 2.普波精密中空轴闭环步进电机，高分辨率： 位置命令的单位可以精确划分。(最高20,000脉冲/转) 3.普波精密闭环系统，后部带高精度编码器： Ezi-SERVO 是一种创新的闭回路步进系统，它不断使用安装电机后面的高分辨率编码器来监控当前位置。编码器反馈允许Ezi-SERVO 每25微秒更新一次当前位置。允许Ezi-SERVO 的驱动器补偿位置损失，确保准确定位。例如，由于负载突然变化，传统的步进电机和驱动器可能失步，但Ezi-SERVO 通过编码器反馈自动校正位置。 2. 无增益调整 传统的伺服系统为了确保机器性能，平滑度，位置误差和低伺服噪声，调整伺服器增益就是最初的关键步骤。即使系统采用自动调整，系统 安装后也需要手动调整，特别是如果多个轴相互依赖。 普波精密Ezi-SERVO HS采用步进闭回路运动控制的特殊算法，以消除传统闭环环伺服系统所需的繁琐增益调整。这意味着Ezi-SERVO ST 针对应用进行了优化，并可立即使用！
普波精密Ezi-SERVO HS 系统采用闭环步进电机控制的独特特性，消除了这些繁琐的步骤，并为工程师提供了高性能伺服系统，而不会浪费安装时间。 普波精密Ezi-SERVO HS 特别适用于低刚度载荷（例如皮带和滑轮系统），而传统伺服系统，就需要增加费用及体积来添加减速机来增大惯量。 普波精密Ezi-SERVO HS 在重载或高速等异常情况下也能正常运行。 3. 无振荡 传统的伺服电机，当超出其位置时，驱动器会试着用相反的方向来纠正，特别是在高 增益的应用中，这种叫“空振现象”，在系统中是十分普遍的，因为静止摩擦力明显 高于运行摩擦力。其解决方案是降低增益，但置，消除空振。此功能在纳米技术制造，半导体制造，视觉系统和喷墨打印等应用中特别有用。精度会受到影响。此时可使用 普波精密Ezi-SERVO ST 运动控制系统！ 普波精密Ezi-SERVO HS 利用步进电机独特的特性，并将自身锁定到所需的目标位 4. 快速响应 类似于传统的步进电机，普波精密Ezi-SERVO HS 可以与指令脉冲同步，从而提供快速的位置响应。当需要低速度稳定性和短距离内的快速运动时Ezi-SERVO ST 就是最佳选择。传统的伺服电机系统，由于对当前位置的不断监测，在下条指令输入信号与结果 之间有自然的延迟。因此需要等待时间直到稳定，我们称之为“整定时间(Setting Time)”。 5.平滑而精确 普波精密Ezi-SERVO HS 是一款高精度伺服驱动器，采用高分辨率32,000[ppr]的编码器。与传统的微步进驱动器不同， Ezi-SERVO ST 板载高性能的 DSP（数字信号处理器），执行矢量控制和滤波，以最小的波纹产生平滑的旋转控制。 6.总线通讯。 这款中空轴闭环步进电机可以兼容各种总线通讯：EtherCAT，EtherNet，CCLink和 RS485通讯。
TTL/HTL/DTL电平 在双极型数字集成电路中，除了TTL电路以外，还有二极管－三极管逻辑(Diode-Transistor Logic，简称DTL)、高阈值逻辑(High Threshold Logic，简称HTL)、发射极耦合逻辑(Emitter Coupled Logic，简称ECL)和集成注入逻辑(Integrated Injection Logic，简称I2L)等几种逻辑电路。 HTL电路的特点是阈值电压比较高。当电源电压为15V时，阈值电压达7-8V。因此，它的噪声容限比较大，有较强的抗干扰能力。它的主要缺点是工作速度比较低，所以多用在对工作速度要求不高而对抗干扰能力要求较高的一些工业控制设备中。目前它几乎完全为CMOS电路所取代。它的电平，就是指输出的“1”、“0”时的电压。 HTL是high threshold logic的缩写,中文是"高阈值逻辑电路"的意思全称是"高阈值双极型中、低速数字集成电路",它的抗干扰能力非常高 TTL电路,晶体管――晶体管逻辑电路 DTL电路(Diode-Transistor Logic),二极管-三极管逻辑电路 UNL和UNH的值越大，则电路抗干扰信号的能力就越强。 编码器常用问答 一、问：增量旋转编码器选型 有哪些注意事项？ 应注意三方面的参数： 1．械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积； 工作环境防护等级是否满足要求。 2．分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。 3．电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。 其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。 二、问：请教如何使用增量编码器？ 1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。 2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用TTL 电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A 为90°。也有不相同的，要看产品说明。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 带编码器步进电机属于反馈系统，编码器配合步进电机使用，用PLC控制其运行。按照原理来讲是PLC发送脉冲指令给步进驱动器，驱动器给步进电机提供相应指令使其运行，当编码器检测到步进电机丢步没有到达指定的位置的时候会反馈信号给PLC，PLC按照反馈的信号在发指令给驱动器和步进电机到达指定位置，没有带编码器的步进电机为开环步进电机，在正常情况无过载、过速，加减速程序无问题开环步进电机是不会丢步的，带编码器步进电机主要用于关系到人生安全或重大财产损伤的场合，带编码器步进电机若是编码器信号由驱动器接受，就为步进伺服，和交流伺服的区别为，步进伺服电机是匀速从起点到终点，而伺服电机是从起点到达终点的瞬间会震荡找位
置，故高端的半导体设备都才用步进伺服，不用伺服电机，所以带编码器步进电机以后是高精密高精度控制的趋势。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年，是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产厂家合作，结合本公司专家团队多年的客户服务经验，给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。我们还供应德国TRINAMIC驱动芯片和日本NPM运动控制芯片。根据客户配套需要，我们还可以提供其他种类及其他品牌微电机产品的配套服务。也提供NPM的线性磁轴电机(直线电机)及技术支持和服务。
伺服电机、步进电机、丝杠、导轨的计算选择
伺服电机的选择 伺服电机：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移；可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 闭环半闭环：格兰达的设备用伺服电机都是半闭环，只是编码器发出多少个脉冲，无法进行反馈值和目标值的比较；如是闭环则使用光栅尺进行反馈。开环步进电机：则没有记忆发出多少个脉冲。 伺服：速度控制、位置控制、力矩控制 增量式伺服电机：是没有记忆功能，下次开始是从零开始； 绝对值伺服电机：具有记忆功能，下次开始是从上次停止位置开始。 伺服电机额定速度3000rpm，最大速度5000 rpm；加速度一般设0.05 ~~ 0.5s
计算负载惯量后预选电机，计算惯量比 4.计算转速N【r/min】。根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。 计算最高速度Vmax x ta x Vmax + tb x Vmax + x td x Vmax = 移动距离则得Vmax=0.334m/s（假设） 则最高转速：要转换成N【r/min】， 1）丝杆转1圈的导程为Ph=0.02m（假设）最高转速Vmax=0.334m/s（假设 N = Vmax/Ph = 0.334/0.02=16.7（r/s） = 16.7 x 60 = 1002（r/min）< 3000(电机额定转速) 2）带轮转1全周长=0.157m（假设）最高转速Vmax=1.111（m/s） N = Vmax/Ph = 1.111/0.157 = 7.08（r/s） = 7.08 x 60 = 428.8 （r/min）< 3000(电机额定转速) 5.计算转矩T【N . m】。根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩。