步进电机实用案例资料讲解

步进电机控制方法及编程实例
步进电机在现代自动化控制系统中广泛应用，其精准的位置控制和相对简单的驱动方式使其成为许多工业和家用设备中的理想选择。

本文将介绍步进电机的控制方法及编程实例，帮助读者更好地理解和应用这一技术。

步进电机的基本原理
步进电机是一种将电能转换为机械能的电机，其运行原理基于磁场相互作用。

步进电机内部包含多个电磁线圈，根据电流方向和大小的不同来控制转子的运动。

通过逐个激活线圈，可以实现步进电机的准确位置控制，使其能够按照指定的步长旋转。

步进电机的控制方法
1.单相激励控制：最简单的步进电机控制方式之一。

通过依次激活每一相的线圈，
使电机按照固定步长旋转。

这种方法控制简单，但稳定性较差。

2.双相正交控制：采用两相电流的正交控制方式，提高了步进电机的稳定性和精
度。

可以实现正向和反向旋转，常用于对位置要求较高的应用场景。

3.微步进控制：将步进电机每个步进细分为多个微步进，以提高控制精度和减小振
动。

虽然增加了控制复杂度，但可以获得更平滑的运动和更高的分辨率。

步进电机的编程实例
下面以Python语言为例，演示如何通过控制步进电机的相序来实现简单的旋转控制。

通过以上代码，可以实现对步进电机的简单控制，按照设定的相序进行旋转，实现基本的位置控制功能。

结语
步进电机是一种常用的精准位置控制设备，掌握其控制方法和编程技巧对于工程师和爱好者来说都是有益的。

希望本文介绍的步进电机控制方法及编程实例能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。

P L C控制步进电机的应用案例Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998PLC控制步进电机的应用案例1（利用PLSY指令）任务：利用PLC作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。

控制要求：利用PLC控制步进电机顺时针2周，停5秒，逆时针转1周，停2秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。

1、系统接线PLC控制旋转步进驱动器，系统选择内部连接方式。

2、I/O分配X26——启动按钮，X27——停止按钮；Y1——脉冲输出，Y3——控制方向。

3、细分设置在没有设置细分时，歩距角是 0，也即是200脉冲/转，设置成N细分后，则是200*N脉冲/转。

假设要求设置5细分，则是1000脉冲/转。

4、编写控制程序控制程序可以用步进指令STL编写，用PLSY指令产生脉冲，脉冲由Y1输出，Y3控制方向。

5、脉冲输出指令（PLSY）的使用脉冲输出指令PLSYM8029置1。

如上图所示，当X10由ON变为OFF 时，M8029复位，停止输出脉冲。

若X10再次变为ON则脉冲从头开始输出。

注意：PLSY指令在程序中只能使用一次，适用于晶体管输出类型的PLC。

6、控制流程图7、梯形图程序（参考）8、制作触摸屏画面PLC控制步进电机的应用案例2（利用定时器T246产生脉冲）任务：利用步进电机驱动器可以通过PLC的高速输出信号控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态。

其中：步进电机的方向控制，只需通过控制U/D-端的On和Off就能决定电机的正传或者反转；将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数；控制FREE信号就能使电机处于自由转动状态。

1、系统接线系统选择外部连接方式。

PLC控制左右、旋转、上下步进驱动器的其中一个。

CP+端、U/D+端——+24VDC； CP-——Y0；U/D-——Y2；PLC的COM1——GND；A、A-——电机A绕组；B、B-——电机B绕组2、I/O分配X0—正转/反转方向，X1—电机转动，X2—电机停止，X4—频率增加，X5—频率减少；Y0—脉冲输出，Y2—方向。

三菱PLC控制步进电机实例
1.接线图
上图的接线为控制一台步进电机接线，这次为大家展示控制两台步进同时运动的方法，
IO表为
X0 步进1原点
X1 步进2原点
X2 启动按钮
Y0 步进1脉冲
Y1 步进1方向
Y2 步进2脉冲
Y3 步进2方向
2.控制工艺：按下启动按钮，两台步进电机先复位，复位完成后两台步进电机运动到指定位置，运动结束。

3.程序如下：
按下启动按钮，两台步进电机开始复位，M11控制步进电机1复位，M12控制步进电机2复位。

步进电机1复位，M13为复位完成标志。

步进电机2复位，M14为复位完成标志。

两台步进电机都复位完成后启动步进电机运动到指定目标，M15控制步进电机1，M16控制步进电机2
步进电机1运动，M17为运动完成标志
步进电机2运动，M18为运动完成标志
两台步进电机运动结束后，结束，等待下一次的启动，重复动作。

步进电机的应用实例及原理1. 引言步进电机作为一种特殊的电动机，具有精准定位、高速度控制和高转矩输出等特点，广泛应用于自动化设备、数控机床、印刷机械、医疗器械等领域。

本文将介绍步进电机的应用实例及其工作原理。

2. 步进电机的工作原理步进电机是利用电磁原理实现转动的电动机，其工作原理可以简单概括为如下几个环节：1.通过电流驱动：步进电机通过在电流的驱动下实现转动。

通常会使用特定的驱动器将输入的电流信号转换为能够驱动步进电机的信号。

2.核心部件：步进电机的核心部件是转子和定子。

转子是可以旋转的部分，而定子是固定不动的部分。

3.磁场交替：通过在定子上施加不同的电流信号，可以在定子上产生磁场。

转子中的绕组受到定子磁场的作用，从而会产生力矩，驱动转子旋转。

4.步进运动：通过依次改变电流的方向和大小，可以控制步进电机的旋转角度和速度。

步进电机一次转动一个固定角度（通常为1.8度或0.9度），这被称为“步进角”。

3. 步进电机的应用实例下面将介绍几个步进电机的应用实例，展示了步进电机在不同领域的多样化应用。

3.1 自动化设备步进电机在自动化设备中被广泛应用于精准定位和运动控制。

例如，自动化生产线上的物料输送系统经常使用步进电机来驱动传送带，实现精准的物料传送。

3.2 数控机床步进电机在数控机床中起到了关键作用。

它可以通过控制步进电机的电流和脉冲信号来实现数控机床的精确定位和加工运动。

例如，数控铣床中的主轴和工作台的运动通常由步进电机驱动。

3.3 印刷机械在印刷机械中，步进电机用于控制印刷材料的进给和定位，以实现高精度的印刷效果。

步进电机的高速度控制和精准定位特点使其成为印刷机械中的理想选择。

3.4 医疗器械步进电机在医疗器械中有着广泛应用。

例如，手术机器人中的关节驱动通常使用步进电机来控制，以实现精确的运动和定位，帮助医生完成复杂的手术操作。

4. 总结步进电机作为一种精准定位、高速度控制和高转矩输出的电动机，在自动化设备、数控机床、印刷机械、医疗器械等领域得到广泛应用。

PLC控制步进电机的应用案例PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的电子设备。

步进电机是一种适用于许多工业应用的电动执行器。

它们的高精度、高可靠性和低成本使其成为PLC控制的理想选择。

以下是几个PLC控制步进电机的应用案例：1.机械加工在机械加工领域，步进电机经常用于驱动各种类型的机床，如铣床、车床和钻床。

通过PLC控制，可以根据设定的切削参数和工件要求来精确控制步进电机的转速和位置。

这种控制可确保机床的精度和稳定性，并实现自动化的加工过程。

2.包装和印刷包装和印刷设备通常需要高精度和高速度的运动控制。

步进电机可以接入PLC系统，通过控制电机的步进角和转速来实现准确的定位和运动。

这样可以确保包装和印刷设备的工作过程高效、准确且可靠。

3.自动化仓储系统在自动化仓储系统中，步进电机被广泛应用于各种类型的输送带、堆垛机和拆堆机。

通过PLC控制，可以精确控制步进电机的动作，如启动、停止、定位和速度调整，以实现自动化的物料搬运和仓储流程。

4.机器人工业步进电机与PLC结合可用于机器人工业中的各种关节控制。

机器人的关节通常由步进电机驱动，PLC控制电机的旋转角度和速度，从而实现机器人的精确定位和运动轨迹。

这种控制方法提供了更高的精度和可靠性，使机器人能够执行更复杂的任务。

5.自动化化工过程在化工工业中，PLC控制步进电机可以用于自动化的流体控制和精确的化学物料分配。

例如，在液体流体控制过程中，步进电机可以驱动阀门来控制流量和压力。

通过PLC控制，可以根据需要调整电机的转速和位置，以实现精确的流体控制。

总结起来，PLC控制步进电机的应用案例非常广泛，涵盖了机械加工、包装和印刷、自动化仓储系统、机器人工业以及化工过程等多个领域。

这些应用案例充分体现了PLC控制步进电机在工业自动化中的重要性和价值。

步进电机的应用案例
步进电机是一种特殊的直流电机，由于其结构简单、控制方便等特点，被广泛应用于各种自动控制系统中。

以下是一些步进电机的应用案例：
1. 打印机：步进电机常用于打印机纸张送纸和打印头移动的控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的纸张定位和打印位置控制。

2. 机器人：步进电机广泛应用于机器人的关节控制，通过控制步进电机的旋转角度，实现机器人的运动和动作，如机器人手臂的抓取、转动等。

3. 汽车仪表板：步进电机被用于汽车仪表板显示器的指针控制，通过控制步进电机的旋转角度，精确地显示车速、转速等信息。

4. CNC机床：步进电机被广泛应用于数控机床中的伺服系统，通过控制步进电机的旋转角度，实现工具的精确位置控制和工件的加工。

5. 纺织机械：步进电机被用于纺织机械的输纱、穿纱和纺纱过程中，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现纱线的准确定位和控制。

6. 电视摄像机：步进电机被用于电视摄像机的机械快门控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现快门打开和关闭的控制，控制摄像机的曝光时间。

7. 医疗设备：步进电机被应用于各种医疗设备中，如手术机器人、医用注射器等，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的运动和控制。

总之，步进电机在各种自动控制系统中都有广泛的应用，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的位置和速度控制。

步进电机原理按照常理来说，步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。

但是不同公司生产的步进电机，线的颜色不一样。

特别是国外的步进电机。

那么，步进电机接线应该用万用表打表。

步进电机内部构造如下图：通过上图可知，A，~A是联通的，B和~B是联通。

那么，A和~A是一组a，B和~B是一组b。

不管是两相四相，四相五线，四相六线步进电机。

内部构造都是如此。

至于究竟是四线，五线，还是六线。

就要看A和~A之间，B和B~之间有没有公共端com 抽线。

如果a组和b组各自有一个com端，则该步进电机六线，如果a和b组的公共端连在一起，则是5线的。

所以，要弄清步进电机如何接线，只需把a组和b组分开。

用万用表打。

四线：由于四线没有com公共抽线，所以，a和b组是绝对绝缘的，不连通的。

所以，用万用表测，不连通的是一组。

五线：由于五线中，a和b组的公共端是连接在一起的。

用万用表测，当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的，那么，这根线就是公共com端。

对于驱动五线步进电机，公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。

六线：a和b组的公共抽线com端是不连通的。

同样，用万用表测电阻，发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的，那么这根线是com端，另2根线就属于一组。

对于驱动四相六线步进电机，两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。

步进电机相关概念:相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。

常用m表示。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。

θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。

四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。

步进电机选型计算实例
1、首先确认电机的型号：步进电机;。

2、确定电机的转数，步距，最小脉宽，电压，转矩等参数；
3、根据电机的转矩，转速和步距计算所需的最大功率；
4、根据最大功率，选择合适的驱动器；
5、根据选择的驱动器，选择电机，确定电机的型号，电压，转矩，功率，转速，步距，最小脉宽等参数；
6、根据所需电流和抗静电等环境要求进行电机最终选型；
7、对电机进行实际测试，确保电机能够满足系统的要求；
8、完成实验，确认电机选型正确，步进电机计算实例选择完成。

通惠步进电机原理及使用说明一、前言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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。

步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。

仅仅处于一种盲目的组装仿制阶段。

这就给用户在产品选型、使用中造成许多麻烦。

鉴于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。

叙述其基本工作原理。

望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

二、感应子式步进电机工作原理（一）反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。

下面先叙述三相反应式步进电机原理。

1、结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。

0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：2、旋转：如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A 对齐，（转子不受任何力以下均同）。

如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。

如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。

步进电机控制例子我们使用的单极四相步进电机为例。

其结构如图1：四个绕组引出四相(相A1相A2相B1相B2)和两个公共线(接到电源的正极)。

把绕组的某一相接到电源的地线。

这样该绕组就会受到激励。

我们采用四相八拍的控制方式，即1相与2相交替导通，这样可提高分辨率。

每一步可转0.9°控制电机正转的励磁顺序如下表：若要求电机反转，将励磁信号倒过来传送即可。

2 控制方案控制系统的框图如下本方案采用AT89S51作为主控制器件。

它与AT89C51兼容，同时还增加了SPI接口和看门狗模块，这不但使程序调试变得方便而且也使程序运行更加稳定。

在方案中该单片机主要实现现场信号的采集并计算出步进电机运转的方向和速度信息。

然后传送给CPLD。

CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可编程的大规模逻辑器件，为ALTERA公司的MAX7000系列产品。

具有高阻抗、电可擦等特点，可用单元为2500个，工作电压为+5V。

CPLD接收到单片机发送过来的信息后，转换成对应的控制信号输出给步进电机驱动器。

驱动器则把控制信号处理后输入电机绕组，实现了电机的有效控制。

2.1 电机驱动器硬件结构电机的驱动器采用如下电路：其中R1-R8的电阻值为320Ω。

R9-R12的电阻值为2.2KΩ。

Q1-Q4为达林顿管D401A，Q5-Q8为S8550。

J1、J2与步进电机的六条引线相连编辑本段步进电机优缺点优点1．电机旋转的角度正比于脉冲数；2．电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；3．由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；4．优秀的起停和反转响应；5．由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；6．电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本7．仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。

PLC控制步进电机的实例(图与程序)·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。

由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。

·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。

·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。

当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。

·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。

·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。

)·说明：·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能)·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。

当正转动作到A点时，D8140的值是3000。

此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。

D8140的值就是-3000。

·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。

·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)：·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。

D8140的值为0·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。

本模块由45BC340C型步进电机及其驱动电路组成。

(一步进电机:一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。

每输入一个脉冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机。

因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移的执行元件。

步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。

由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所以又称为脉冲电动机。

随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将逐渐扩大。

步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。

图1 反应式步进电动机的结构示意图图1是反应式步进电动机结构示意图,它的定子具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。

两个相对的磁极组成一组,联法如图所示。

模块中用到的45BC340型步进电机为三相反应式步进电机,下面介绍它单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。

1、单三拍通电方式的基本原理设A相首先通电(B、C两相不通电,产生A-A′轴线方向的磁通,并通过转子形成闭合回路。

这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。

在磁场的作用下,转子总是力图转到磁阻最小的位置,也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a;接着B相通电(A、C 两相不通电,转了便顺时针方向转过30°,它的齿和C、C′极对齐(图2c。

不难理解,当脉冲信号一个一个发来时,如果按A→C→B→A→…的顺序通电,则电机转子便逆时针方向转动。

这种通电方式称为单三拍方式。

图2 单三拍通电方式时转子的位置2、六拍通电方式的基本原理设A相首先通电,转子齿与定子A、A′对齐(图3a。

然后在A相继续通电的情况下接通B相。

这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力,使转子顺时针方向转动,但是A、A′极继续拉住齿1、3,因此,转子转到两个磁拉力平衡为止。

步进电机及其控制【实验目的】熟悉步进电机的结构和驱动方式掌握用AT89S52来控制步进电机的方法进一步熟悉EDA实验平台【实验器材】EDA实验箱、PC机、DB25-ISP下载线、USB转换线、USB-BLASTER编程器等软件：Quatus II 、Keil uVision2、ISPlay等【实验原理】步进电机(stepping motor)是一种以脉冲控制的转动设备，由于是以脉冲驱动，很适合以数字或微型计算机来控制，做一又把它当成是一种数字设备。

1、步进电机的结构：步进电机与一般电机结构类似，除了托架、外壳之外，就是转子和定子，比较特殊的是其转子与定子上有许多细小的齿，如图1所示。

转子为永久磁铁，线圈绕在定子上。

根据项圈的配置，步进电机可以分为2相、4相、5相等，如图2所示。

比较常用的是2相的步进电机。

其中包括两组具有中间抽头的线圈，A、com1、A为一组，B、com2、B为另一组。

两相5线式步进电机就是将其中的com1和com2连接。

图1：步进电机的基本结构图2：步进电机的种类2、步进电机步进角度的计算顾名思义，步进电机就是一步步走的电机，其转子与定子的齿，决定了其每布的间距。

如图3所示。

图3：步进电机的齿间距若转子上有N 个齿，则其齿间距θ为：N360︒==转子齿间距θ而步进角度δ为：P22θδ=⨯=相数转子齿间距以常用的2相式50齿步进电机为例，θ=360°/50=7.2°δ=7.2°/(2×2)=1.8°3、步进电机的驱动:步进电机的驱动是靠定子线圈激磁后，将邻近转子上相异磁极吸引过来实现的。

因此，线圈排列的顺序，以及激磁信号的顺序就很重要。

以2相式步进电机为例，其驱动信号有1相驱动、2相驱动和1-2相驱动三种。

图4：步进电机的驱动方式：1相驱动、2相驱动和1-2相驱动。

（1）、1相驱动：任何一个时间，只有一组线圈被激磁，其他线圈在休息，因此产生的力矩较小，但这种激磁方式最简单，信号依次为：1000-0100-0010-0001-1000……（正转）0001-0010-0100-1000-0001……（反转）有四种不同的信号呈现周期性的变化。