概述：

1 步進和伺服電機的各自特點、優(yōu)缺點介紹

1.1 兩種電機在點位控制或調速應用的介紹

步進、伺服電機主要用于精確定位場合，也都可以用于調速應用。步進電機因效率低，一般不做為動力用；因存在一定的轉矩脈動，不推薦用于轉矩控制。伺服系統(tǒng)則可以做轉矩控制，還可考慮取代變頻驅動當動力用。

步進電機做調速應用時，控制指令通常用脈沖指令，靠改變脈沖頻率來調速。相對變頻器調速，有低速力矩大，易于控制啟停，加減速時間短的優(yōu)勢（合適的電壓及負載條件下，百毫秒級就能達到目標速度）。而且調速范圍較寬，在負載慣量比匹配合理的條件下，通常不需要另加減速機構。缺點在于運行噪音相對大一些。

伺服電機做調速應用相對變頻調速來說也有加減速時間短的優(yōu)勢，通?？勺龅綆资畟€毫秒就達到預期速度，調速范圍更寬。在做調速、轉矩控制應用時，控制信號建議用模擬量電壓信號。

1.2 步進和伺服的性能特點及對比： 

2 電機選型及應用經(jīng)驗

2.1 電機驅動選型方法

設備制造商在電機選型時，可參考以下方法：

1） 使用環(huán)境，需要的防護等級，運行噪音指標，溫升指標等；

2） 確定機械規(guī)格，負載、剛性等參數(shù)；

3） 確認動作參數(shù)：轉速、行程、加減速時間、周期、精度等；

4） 計算負載慣量、選擇電機慣量；

5） 計算電機所需轉矩；

6） 選擇最高轉速能滿足應用要求的電機。

設備制造商相關崗位人員可以按以下分工，來獲取這些信息

機械設計人員要先計算運動部件的轉動慣量進而再計算需求力矩。

2.2 應用經(jīng)驗

1）電機與負載間合理裝配聯(lián)接。

2）需注意驅動、電機的散熱。

3）選配驅動器，電源，合理設置電流，細分。

4）正確的電氣連接，合理的電氣裝配工藝。

5）設計合理的運動曲線。

下表分別為設備制造商相關崗位人員如機械工程師、電氣工程師、軟件工程師提供一些參考

圖一

驅動器控制信號接線圖注釋：

1） 脈沖，方向信號端的接線原理圖；首先需滿足驅動器的信號電壓幅度條件。再考慮上位系統(tǒng)的信號輸出類型，基本可分為：差分型、NPN型（漏、拉電流型）、PNP型（源、推電流型）

2） 以較為常見的NPN型輸出信號為例說明，緊緊抓住回路的概念：電流從信號電源的正端流向PUL+經(jīng)內部電路后從PUL-端流出，再經(jīng)過上位控制器脈沖輸出口正端流向負端（NPN、PNP型脈沖輸出口的正負端都可理解成單向導通開關），再從脈沖輸出口的負端流回信號電源的負端，如圖1形成完整的回路。差分型輸出較為特殊；通常任意一端拿出來既能產生推電流又能產生拉電流，所以不能把幾路差分信號的“同名端”并聯(lián)在一起形成共陽或共陰接法。無論上位輸出的類型和驅動器信號接口是什么類型，只要能形成完整、可開關的回路就行。

3）另請注意當信號電壓不是5V,需接電阻來限定電流時，方向與脈沖的回路中都應有各自的限流電阻而不要去共用一個電阻。

4）為保證驅動器、電機的正常工作，建議控制指令的電源和其它帶有感性負載的電源完全隔離。若不能隔離，請務必為感性負載設置續(xù)流二極管。

運動曲線、參數(shù)合理規(guī)劃設置：

軟件工程師需要做的有：規(guī)劃好每個軸的運動控制曲線，了解每個動作的時間、行程，合理的配置初速度、加速時間、最高速度、換向時間。以期望達到效率最高、效果最好。以梯形加減速為例，講述如何規(guī)劃設計一段運動曲線，見圖2及其說明。

若你的上位控制器不是通用的控制卡、PLC類,請注意以下幾點：

1. 控制信號的高低電平時間是否滿足驅動器說明書上的要求。驅動器的信號輸入頻率都有上限。步進通常為200KHZ，伺服通常為500KHZ，所謂的200K,500K都有一個前提：占空比在50%時。實際上200K也就是限定了高和低電平時間都不小于2.5微秒；500K時限定高和低電平時間都不小于1微秒。

2. 控制信號的幅度：高電平需高于3.5V；低電平需低于0.5V。MCU的輸出口通常不能直接帶動驅動器，需要設置放大電路來放大電流驅動能力，使脈沖方向輸出信號能達到典型應用電流10毫安。

3. 控制信號的時序需滿足說明書上的要求。通常驅動器會要求方向信號至少提前脈沖有效沿1-2微秒的時間。

圖二

說明：                                 

V1：起跳速度

V2：最高速度

t1：加速時間

t3-t2：減速時間,通常設計成和加速時間t1一致。

機座60以下的步進電機，建議起跳速度設置在1.5轉/秒以下，達到推薦的最高應用轉速20轉/秒的加減速時間推薦30-150毫秒，電機端蓋尺寸86MM及以上，建議初始速度在1轉/秒以下，達到推薦的最高應用轉速10轉/秒的加減速時間推薦80-200毫秒。400W及以下伺服建議初始速度3轉/秒以下，達到推薦的最高應用轉速50轉/秒的加減速時間推薦15-200毫秒。750W-2000W伺服建議初始速度2轉/秒以下，達到30轉/秒的加減速時間推薦40-300毫秒。

知道總行程S，和允許的時間T，

就可以這樣計算出V1，V2，t1

S=(V1+V2)*t1+V2*（T-2t1）；為方便計算令V1=0;則V2*(T-t1)=S;知道S,T值和V2,t1的經(jīng)驗取值范圍，確定V2和t1中的任一個，剩下的也就確定了。

圖三