步进电机的速度控制
步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是，它可接受数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移，因而本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件。
而且它能进行开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比，其成本明显降低，几乎不必进行系统调整。因此，步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等领域，特别是微型计算机和微电子技术的发展，使步进电机获得更为广泛的应用。
步进电机的速度特性
步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下，只要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步转矩而启动的，为了不发生失步，启动频率是不高的。特别是随着功率的增加，转子直径增大，惯量增大，启动频率和最高运行频率可能相差10倍之多。
为了充分发挥电机的快速性能，通常使电机在低于启动频率下启动，然后逐步增加脉冲频率直到所希望的速度，所选择的变化速率要保证电机不发生失步，并尽量缩短启动加速时间。为了保证电机的定位精度，在停止以前必须使电机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度（等于或稍大于启动速度）。因此，步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时，一般来说都应包括“启动－加速－高速运行（匀速）－减速－停止”五个阶段，速度特性通常为梯形，如果移动的距离很短则为三角形速度特性，如图１所示。
图1 步进电机的速度曲线
步进电机控制系统结构
PC机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的8253计数器0赋初值，设置好加减速过程的频率变化（即速度、加速度变化），以防止失步。例如，在点位控制中设置好速度曲线图，在起动和升速时，使步进电机产生足够的转矩驱动负载，跟上规定的速度和加速度；在减速时，下降特性使负载不产生过冲，停止在规定的位置。硬件控制电路板上的8253产生脉冲方波作为中断信号源，启动细分驱动电路中的固化程序以产生一定频率的脉冲，经功率放大后驱动步进电机运动。步进电机运动方向的改变及启动和停止均由计算机控制硬件控制电路实现。
PLC控制步进电机正实现正反转速度控制定位
1. 步进电机正反转如何实现
2.如何控制步进电机速度（即，如何计算脉冲频率）：
实际步进电机控制很简单，应用都是傻瓜了，厂家做好步进电机的驱
动器，步进电机如何工作由驱动器来控制，我们不需要对步进电机做
深入的了解，只要知道步进电机驱动器的应用方法即可。当然简单的
步进电机工作特性，还是必须知道的，下面我会介绍！
细分的作用：
两相步进电机，基本步距角1.8度，即：200个脉冲电机转一圈，称
之为整步。
可以在步进电机的驱动器上设定细分数，其作用是：
设置为2细分（也称为半步）时，则步距角为0.9度，400个脉冲转
一圈。
设置为4细分时，则步距角为0.45度，800个脉冲转一圈。
设置为8细分时，则步距角为0.225度，1600个脉冲转一圈。
细分数越高，上位机发一个脉冲走的长度越小，精度越高！这个很好
理解，一个脉冲走10毫米，10%误差时，一个脉冲误差1毫米，一个
脉冲走1毫米，同样是10%误差时，一个脉冲误差0.1毫米。
当然，我们不可能把细分数设的很大，达到每个脉冲行走的长度特别
小的目的。
您记住两相步进电机200个脉冲转一圈就行了！细分越大，步进电机
转一圈的脉冲数越大！
如果想让步进机以每分钟600转的速度，行走400毫米，我们如何计
算上位机需要发出的脉冲数及脉冲频率？
如何控制步进电机速度（即，如何计算脉冲频率）：
假定设置为四细分数，电机转一圈所需要的脉冲数即为800个，要实
现步进电机600转/分的转速，上位机应该发送的脉冲频率计算方法：
频率的概念是一秒钟的时间发送的脉冲个数
所以，先计算步进电机每秒钟的转数
600/60=10转/秒
再计算10转/秒需要的脉冲数
10 X 800 = 8000个
即脉冲频率为 8000 ，也就是8K
结论，为了实现步进电机600转/分的转速，上位机应该保持8K的脉
冲输出频率
现在您明白了吧？为了计算脉冲频率必须知道的两个前提条件是：
基于单片机步进电机速度控制研究
本文对步进机一个全面的介绍，再基于单片机对步进电机的控制。本文采用硬件控制系统，通过单片机MC9S12XS128与光电编码器对步进电机进行速度的控制。最后对步进电机的速度曲线进行研究。
步进电机又称为脉冲电动机或者阶跃电动机，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动化控制系统之中，比如当今电子钟表、工业机械手、包装机械和汽车制动元件的测试中等。步进电机在未来应用前景会往更加小型化、从圆形电动机往方形电动机和四相、五相往三相电动机发展。而这便需要对步进电机的控制提出了更高的要求。 1.步进电机综合介绍
1.1.步进电机分类
步进电动机的种类很多，从广义上讲，步进电机的类型分为机械式、电磁式和组合式三大类型。按结构特点电磁式步进电机可分为反应式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大类；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。目前使用最为广泛的为反应式和混合式步进电机。
1.1.1.反应式步进电机
反应式步进电机的转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。一般为三相，可实现大扭矩的输出，步进角一般为1.5度。它的结构简单，成本低，但噪音大。 1.1.2.永磁式步进电机
永磁式步进电机的转子是用永磁材料制成，转子本身就是一个磁源。转子的极数和定子的极数相同，所以一般步距角比较大，步进角一般为7.5度或15度。它输出转矩大，动态性能好，消耗功率小，但启动运行频率较低，还需正负脉冲供电。
1.1.3.混合式步进电机
混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点。它分为两相和五相，两相的步进角一般为1.8度，而五相的步进角为0.72度。混合式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。
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ＰＬＣ驱动控制步进电机的设计与实现
作者：石 洋
来源：《中国新技术新产品》2009年第05期
摘要：在PLC步进电机控制中，输入到其线圈组中的脉冲数或脉冲频率可控制步进电机的角位移和速度。以三菱的FX2系列为例，讨论了步进电机的PLC控制系统设计与实现。
关键词：PLC；驱动控制；步进电机
步进电机是将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其速度与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而得到了广泛的应用。
可编程序控制器(Programmable Logic Controller,通常简称作PC或PLC，以下简称为PLC)是适应工业环境、简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。它以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，使用面向过程、面向用户的简单编程语言。
1 步进电机的工作原理
步进电机位移控制系统以三菱FX2n为主控单元，以步进电机驱动器为驱动单元，以三相步进电机为执行单元。通过PLC控制脉冲的发生个数，从而控制步进电机的运转角度，实现对位移的精确控制，如图1所示。
图1是三相反应式步进电动机的结构简图，当定子上绕组通电时，可产生激励磁场，并与转子形成回路。如果转子和定子之间的齿没有对齐，则由于磁力线力图走磁阻最小的线路，从而带动转子旋转。 龙源期刊网
当A-A′通电时，转子在磁力线作用下迅速与A-A′重合而停止。当A相断电，B相通电时，则迅速与B-B′重合，转子顺时针转动一个30°角，B相断电，C相通电，则转子又将转过一个30°角，以此类推，转子不断地转动。如果通電顺序改变，转子转向则改变。
