五项步进电动机的控制

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步进电机工作原理及控制电路

//按键标志变量
flag1=0;
//步进数标志变量
init();
//液晶初始化子程序
while(1)
{
keyscan();
//键盘扫描子程序
if(flag==1)
{
zz();
//正转子程序
}
else if(flag==3) {
fz(); } writebjs(8,count); } }
//反转子程序
it 动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励
磁顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
A-B 表4.3 1-2 相励磁法
步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。下面介绍的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图4.2和表4.1所示：
6
法增大起动电流，以提高步进电机转动力矩，即提高其工作频率。由于步进电机
是感性负载，所以进入绕组的电流脉冲是以指数形式上升，即这时电流脉冲i为：
i = IH (1 − e−1/Tj )
(4.4)
公式
其中：i是电流脉冲瞬时值；
IH 是在开关回路电压为u时的电流稳态值；
Tj 是开关回路的时间常数，Tj = L / ( RL + RC )
θ s = 2Π / Nrk
公式（4.1）或
θ s = 360o / Nrk
公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。

步进电机控制技术

四、反应式步进电机的特性
动态稳定区：(-π+θse)<θ<(π+θse) a点与OA点之间的夹角θr称为稳定裕度(或裕量角)。裕量
角越大，电动机运行越稳定。
r se
2 Z r (mC 2) mZ r C mC
由上式可见，C=1时，反应式步进电动机的相数最少为3。电动机的相数越多，步距角越小，相应的稳定裕度越大，运
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。
一、步进电机简介及结构
步进电动机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极。
定子绕组
定子
转子
一、步进电机简介及结构
A IA
定子转子
定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。
注意：
这里的相和三相交流电中的“相” 的概念不同。步进电动机通的是直流 IB B 电脉冲，这主要是指线圈的联接和组数的区别。
冲的最高频率，它是步进电动机的一项重要技术指标。它的大小与电机本身的参数、负载转矩、转动惯量及电源条件等因素有关，它是衡量步进电
动机快速性的重要技术指标。
1)按能起动的最短脉冲间隔时间tf便可决定电动机的起动频率fst，则 fst=1/tf
2)起动频率fst的大小与电动机的步距角θS有关。
3)电动机的最大静转矩Tsm越大，作用于电动机转子上的电磁转矩也越大，使加速度越大，转子达到动稳定区所需时间也就越短，起动频率fst越高。
二、步进电机工作方式
三相单双六拍
三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。工作过程：
A
B' 4 1 2 3 A'

步进电机的开环控制和闭环控制

步进电机的开环控制和闭环控制一、步进电机的开环掌握1、步进电机开环伺服系统的一般构成图1 步进电机开环伺服系统步进电动机的电枢通断电次数和各相通电挨次打算了输出角位移和运动方向，掌握脉冲安排频率可实现步进电动机的速度掌握。

因此，步进电机掌握系统一般采纳开环掌握方式。

图为开环步进电动机掌握系统框图，系统主要由掌握器、功率放大器、步进电动机等组成。

2、步进电机的掌握器1、步进电机的硬件掌握步进电动机在—个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因而只要掌握肯定的脉冲数，即可精确掌握步进电动机转过的相应的角度。

但步进电动机的各绕组必需按肯定的挨次通电才能正确工作，这种使电动机绕组的通断电挨次按输入脉冲的掌握而循环变化的过程称为环形脉冲安排。

实现环形安排的方法有两种。

一种是计算机软件安排，采纳查表或计算的方法使计算机的三个输出引脚依次输出满意速度和方向要求的环形安排脉冲信号。

这种方法能充分利用计算机软件资源，以削减硬件成本，尤其是多相电动机的脉冲安排更显示出它的优点。

但由于软件运行会占用计算机的运行时间，因而会使插补运算的总时间增加，从而影响步进电动机的运行速度。

另一种是硬件环形安排，采纳数字电路搭建或专用的环形安排器件将连续的脉冲信号经电路处理后输出环形脉冲。

采纳数字电路搭建的环形安排器通常由分立元件（如触发器、规律门等）构成，特点是体积大、成本高、牢靠性差。

2、步进电机的微机掌握：目前，伺服系统的数字掌握大都是采纳硬件与软件相结合的掌握方式，其中软件掌握方式一般是利用微机实现的。

这是由于基于微机实现的数字伺服掌握器与模拟伺服掌握器相比，具有下列优点：（1）能明显地降低掌握器硬件成本。

速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现，硬件费用会变得很廉价。

体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。

（2）可显著改善掌握的牢靠性。

集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF）大大长于分立元件电子电路。

（3）数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。

3.2步进电动机的运行特性与使用(精)

3:单步运行特性
单步运行：加一个控制脉冲改变一次通电状态，这个工作状态称为单步运行。
运行区域：包括静稳定区和动稳定区（见P102 图3.18）单步运行特性：转子空间转角随时间做减幅振荡衰减运动（见 P103 图3.19）
4：连续脉冲运行特性
（1）极低频条件下运行 T>tb 控制脉冲周期T大于转子单步运行振荡衰减时间tb，当第二个脉冲到来之前，第一个脉冲使得转子运行已经结束。电机处于欠阻尼状态，产生振荡，不会失步和越步。见图3.20
（3）脉冲频率f>4f0条件下运行
转子的运行特点：在第一个脉冲作用下，转子产生的振荡还没达到最大振幅，第二个脉冲已经到来，改变通电状态。见图3.22。电机往往会超出稳定区而失步。
5：脉冲信号的频率对电机运行的影响
当脉冲信号频率很低时，控制脉冲以矩形波输入，电流波形比较接近于理想的矩形波；随着脉冲信号频率增高，由于电动机绕组中的电感有阻止电流变化的作用，因此电流波形发生畸变，频率越高，畸变越严重。如图所示，如果脉冲频率过高，电流还来不及上升到稳定值I 就开始下降，于是，电流的幅值降低(由I下降到I’)，因而产生的转矩减小，致使带负载的能力下降。故频率过高会使步进电动机启动不了或运行时失步而停下。因此，对脉冲信号频率是有限制的。
2：使用步进电动机时应注意的几个问题（1）驱动电源的优劣对步进电动机控制系统的运行影响极大，使用时要特别注意，需根据运行要求，尽量采用先进的驱动电源，以满足步进电动机的运行性能。（2）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下启动，然后再上升到工作频率，停车时也应从工作频率下降到适当频率再停车。（3）在工作过程中，应尽量避免由于负载突变而引起误差。（4）若在工作中发生失步现象，首先，应检查负载是否过大，电源电压是否正常，再检查驱动电源输出波形是否正常，在处理问题时不应随意变换组件。

步进电动机课件ppt

驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括晶体管、二极管、电容等，用于实现电流的放大和转换。
步进电动机的常见
04
问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高，可能是由于电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求，步进电动机将逐渐实现定制化生产，满足不同客户和行业的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高，其应用领域将进一步扩大，涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器等智能器件集成，形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向可以通过控制脉冲的频率和相序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持较好的稳定性和平滑性，不会出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单，维护方便，且使用寿命长，可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器人、数控机床等领域，是实现精密控制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器

五相十拍步进电动机控制-PLC课程实验报告

P L C 控制技术课程设计说明书专业：班级：学号：姓名：指导教师：提交日期：JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY目录第一部分设计任务和要求1.1 PLC系统设计内容与步骤 (3)1.2 系统控制要求 (3)第二部分设计方案2.1 总体设计方案说明 (4)2.2 PLC系统组成方框图 (5)第三部分系统硬件设计3.1PLC的选型和硬件配置 (6)3.2主电路设计 (6)3.3输入输出地址分配 (6)3.4PLC的控制电路 (7)第四部分 PLC控制软件设计与调试4.1系统程序设计 (7)4.2调试结果与分析 (10)第五部分课程设计总结 (10)第六部分参考文献 (11)第一部分设计任务和要求1.1 PLC系统设计内容与步骤PLC课程设计主要步骤如下：1、分析被控对象的工艺条件和控制要求。

被控对象是指受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。

在进行系统设计时，首先需要深入了解被控对象的特点、控制过程与要求等。

确定被控对象与PLC之间的输入、输出关系。

控制要求主要指控制系统的基本方式、应完成的动作等，同时要注意必要的保护和连锁等2、选择I/O设备。

根据控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备的具体型号、数量等。

常用的输入设备有按钮、限位开关，传感器等；常用的输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。

3、选择PLC的型号。

根据已选择的I/O设备，统计I/O点数，选择合适的PLC类型，在选择时要考虑所需机型的容量大小、I/O模块种类及电源类型等。

4、分配I/O点。

只有分配PLC的I/O点后，方可进行程序设计。

5、程序设计，它是整个系统设计的核心工作，首先要熟悉控制要求，根据控制要求设计好梯形图程序。

6、输入程序后调试程序。

调试过程中如果发现问题，则要采取措施逐一排除，直至调试成功。

7、编写技术文件。

则要包括说明书、电气原理图，电气元件明细表，程序等。

步进电动机正反转控制方法

步进电动机正反转控制方法
步进电动机是一种可编程的电机驱动器，可以通过控制其步进序列来实现精确的控制。

步进电动机的正反转是一个重要的功能，以下是实现步进电动机正反转的一些方法:
1. 使用两个不同的控制信号来控制步进电动机的正反转。

这种方法需要使用两个不同的控制信号，一个用于正转，另一个用于反转。

在控制电路中，需要将两个信号进行切换，以实现步进电动机的正反转。

2. 使用一个控制信号，通过控制步进电动机的步进序列来实现反转。

这种方法需要使用一个控制信号，将其与步进电动机的步进序列进行关联，以实现反转。

例如，当控制信号为高电平时，步进电动机会正向旋转;当控制信号为低电平时，步进电动机会反向旋转。

3. 使用反转开关来控制步进电动机的正反转。

这种方法需要使用一个反转开关，将其设置为“开”或“关”,以控制步进电动机的正反转。

在控制电路中，需要将反转开关的信号与步进电动机的控制信号进行关联，以实现反转。

以上是三种常见的实现步进电动机正反转的方法。

每种方法都有其优缺点，具体选择哪种方法取决于具体的应用场景和需求。

例如，使用两个不同的控制信号来控制步进电动机的正反转方法可以提供更精确的控制，但需要更多的电路和元件;使用反转开关来控制步进电动机的正反转方法则更为简单，但无法控制步进电动机的精确旋转方向。

步进电机的精确控制方法研究

步进电机的精确控制方法研究步进电机是一种将脉冲输入转化为旋转运动的电动机。

它具有精确位置控制的优势，广泛应用于数控机床、印刷设备、纺织设备等领域。

本文将研究步进电机的精确控制方法。

首先，步进电机的精确控制方法可以从两个方面入手：开环控制和闭环控制。

开环控制是指通过给定脉冲数控制步进电机的旋转角度，但无法实时检测和修正位置偏差。

闭环控制则通过添加位置传感器和反馈控制系统，实现对步进电机的精确位置控制。

在开环控制方法中，可以使用以下几种策略来提高步进电机的精确度：1.采用高分辨率的脉冲信号：通过提高脉冲信号的分辨率，可以使步进电机的旋转角度更加精确。

2.采用微步驱动技术：微步驱动技术可以将一个脉冲细分为多个微步，从而实现对步进电机更加精细的控制。

常见的微步驱动技术有1/2步、1/4步和1/8步等。

3.降低负载惯性：负载惯性对步进电机的转动精度有很大影响。

通过减小负载惯性，可以提高步进电机的转动精度。

而闭环控制方法则通过反馈控制系统对步进电机的位置进行实时监测和修正，从而实现更加精确的位置控制。

闭环控制方法可以采用以下几种方式：1.采用位置传感器：可以使用编码器或霍尔传感器等位置传感器来实时监测步进电机的转动角度，从而获得实际位置与期望位置之间的误差。

2.使用PID控制算法：PID控制算法是一种常用的闭环控制算法，通过调节比例、积分和微分三个参数，可以快速、稳定地修正步进电机的位置偏差。

3.采用模型预测控制（MPC）：模型预测控制是一种优化控制算法，通过建立步进电机的数学模型，预测未来的位置偏差，并采取相应的控制策略来修正偏差。

总之，步进电机的精确控制方法可以通过开环控制和闭环控制两种方式实现。

开环控制方法适用于对精度要求不高的应用场景，而闭环控制方法则适用于对位置精度要求较高的场景。

根据具体应用需求，可以选择合适的控制方法来实现步进电机的精确控制。

第四章电动机及其控制

12

机座用来放置主磁极和换向磁极，同时它也是磁路的一部分，起导磁作用，用铸铁或铸钢制成。机座的两边各有一个端盖，端盖的中心是空的，用以装转轴。主磁极由磁极铁心和励磁绕组组成，可以是一对、两对、三对等。当励磁绕组通以直流电时，产生恒定的磁场，改变电源电流的极性即可改变磁场的方向。主磁极铁心一般都采用电磁铁，由直流电流来励磁。只有小直流电机的主磁极才用永久磁铁，这种电机称为永磁直流电机。

37
4.额定转速电动机在额定运行时，转轴的转速称为额定转速。 5.额定功率电动机额定运行状态下，电动机轴上输出的机械功率称为额定功率；发电机的额定功率是指供给负载的电功率。 6.额定励磁电流电动机在额定运行的情况下，通过励磁绕组的电流称为额定励磁电流。

23
l为每根有效导体的长度，取决于电动机的结构，是个定值； I为每根导体中的电流，与电枢电流Ia成正比。直流电动机受到的电磁转矩T是由所有有效的导体所受电磁力F共同产生的，正比于电磁力F，可以用下式来表示: T=CTΦIa 式中， CT为电磁转矩系数，与电机结构有关，是个常数； Φ为每极磁通，单位是Wb； Ia为电枢电流，单位为A； T的单位为N· m。
第四章控制电机及其选择计算
1
4.1 步进电动机及其控制
步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制、并将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的控制电机。步进电动机由专用电源供给电脉冲，每输入一个脉冲，步进电动机就前进一步。步进电动机是受脉冲信号控制的，因此适合于作为数字控制系统的执行元件。在负载能力的范围内，它的位移量与电脉冲数成正比，速度与脉冲频率成正比，所以，可以改变脉冲电源的频率来实现调速。

5相步进电机工作原理

5相步进电机工作原理
步进电机是一种特殊的直流电机，它通过精确控制电流的大小和方向来实现旋转运动。

步进电机的工作原理可以简单描述如下：
1. 基本结构：步进电机由一个旋转部件（转子）和一个静止部件（定子）组成。

定子上有几对电磁线圈，每对线圈被称为一个相位，其中每个相位有两个线圈，分别用于正向和反向驱动。

转子上则有一个或多个磁极，根据磁极的排列方式，可以分为单极步进电机和多极步进电机。

2. 化简模型：在简化理论模型中，步进电机可以看作一个多位置开关，即转子的每个磁极在不同的位置连接或断开不同的线圈，从而实现逐步的旋转。

3. 控制信号：要使步进电机旋转，需要通过控制信号来驱动不同的相位。

常见的驱动方式包括全步进驱动和半步进驱动。

全步进驱动是每次只激活一个相位，使电机转动一个固定的步距角；而半步进驱动是在每个步距角之间，通过激活两个相位中的一个或两个线圈，从而实现更小的步距角。

4. 电路控制：步进电机的控制电路通常采用驱动器来完成，驱动器内部包含了逻辑电路、功率电路和保护电路。

逻辑电路负责接收控制信号并产生相应的电流控制信号，功率电路则将控制信号转化为适当的电流并提供给电机驱动，保护电路则用于检测电机工作状态并进行过流、过热等保护。

5. 应用领域：步进电机通常应用于对转动精度要求较高的场合，例如精密仪器、医疗设备、自动化机械等。

其优点包括精确控制、可编程性强、与数字化系统的接口方便等。

步进电机的转速控制方法

步进电机的转速控制方法
步进电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于数码打印机、机床、自动化设备等领域。

对于步进电机的转速控制，有以下几种常见的方法：
1. 定时脉冲控制方法：这是最基本的控制方法。

通过控制脉冲信号的频率和占空比来控制步进电机的转速。

提高脉冲频率可加快转速，而改变占空比则可调节转速。

2. 微步驱动控制方法：与定时脉冲控制方法相比，微步驱动控制方法能够实现更细腻的转速控制。

通过在控制信号中加入多个微步信号，可以使步进电机每转动一个脉冲角度时细分为更小的角度，从而实现更加精确的转速控制。

3. 闭环控制方法：闭环控制方法通过在步进电机系统中添加编码器或位置传感器等反馈装置，实时监测步进电机的位置，并与期望位置进行比较，通过调整驱动信号来控制步进电机的转速。

闭环控制方法可以更加精确地控制转速，并在负载变化时实现自适应调整。

4. 软件控制方法：通过控制步进电机驱动器上的软件或编程方式，实现转速的控制。

例如，使用PLC（可编程逻辑控制器）或单片机编程，通过改变输出信号来控制步进电机的转速。

需要注意的是，步进电机的最大转速与驱动器的工作电压、负载情况、驱动电流等因素有关，因此在实际应用中需要综合考虑这些因素，并选择合适的转速控制方法来满足实际需求。

步进电机控制系统设计

步进电机控制系统设计目录1绪论 (3)1.1 步进电机概述 (3)1.2 步进电机的特征 (3)1.3 步进电机驱动系统概述 (4)1.4 课题研究的主要内容 (4)2步进电机驱动系统的方案论证 (5)2.1 步进电机驱动系统简介 (5)2.2 步进电机驱动器的特点 (5)2.3 混合式步进电机的驱动电路分类和性能比较 (6)2.3.1 双极性驱动器与单极性驱动器 (6)2.3.2 单电压驱动方式 (8)2.3.3 高低压驱动方式 (9)2.3.4 斩波恒流驱动 (10)2.4 方案的确定 (10)3混合式步进电动机驱动控制系统硬件设计 (11)3.1单片机最小系统 (11)3.2 红外遥控电路 (12)3.2.1 红外发射电路 (12)3.2.2 红外接收电路 (13)3.3 LCD显示电路 (14)3.4 双机通讯 (15)3.5 步进电机驱动部分 (16)3.5.1 单极性步进电机驱动 (16)3.5.2 双极性步进电机驱动 (18)3.6 电源电路 (18)4 软件设计 (19)4.1 主机LCD显示菜单程序 (19)4.2 双机通讯程序 (20)4.3 下位机步进电机驱动程序 (22)5 驱动器试验结果 (24)5.1 概述 (24)5.2 试验内容和结论 (24)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1.1 步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转换为角位移或线性运动的执行器。

它由步进电机及其动力驱动装置组成，形成开环定位运动系统。

当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机以设定方向以固定角度（步进角度）旋转。

脉冲输入越多，电机旋转的角度越大;输入脉冲的频率越高，电机的速度越快。

因此，可以通过控制脉冲数来控制角位移，从而达到精确定位的目的;同时，通过控制脉冲频率可以控制电机转速，从而达到调速的目的。

根据自身结构，步进电机可分为三类：反应型（VR），永磁型（PM）和混合型（HB）。

混合式步进电机具有无功和永磁两种优点，应用越来越广泛。

五相步进电机

五相步进电机前言步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。

步进电机作为制执行元件，是电气自动化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

上个世纪就出现了步进电动机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。

在本世纪初，由于资本主义列强争夺殖民地，造船工业发展很快，同时也使得步进电动机的技术得到了长足的进步。

到了80年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式更加灵活多样。

原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。

计算机则通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。

因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。

步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。

步进电机靠一种叫环形分配器的电子开关器件，通过功率放大器使励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。

由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流和直流电源接通后，就会在空间形成一种阶跃变化的旋转磁场，使转子步进式的转动，随着脉冲频率的增高，转速就会增大。

步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关。

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。

其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。

现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。

步进电动机概念及其工作原理

步进电动机概念及其工作原理步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。

一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。

步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。

在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。

步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。

快速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在N·cm级，可以作为控制小型精密机床的工作台(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是N·m级的，可以直接去驱动机床的移动部件。

步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。

一般来说随着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，从而使电动机的转速—转矩特性会好些，步距角亦小。

但是随着相数的增加，电动机的尺寸就增加，结构亦复杂，目前多用3～6相的步进电动机。

由于步进电动机的转速随着输入脉冲频率变化而变化，调速范围很广，灵敏度高，输出转角能够控制，而且输出精度较高，又能实现同步控制，所以广泛地使用在开环系统中，也还可用在一般通用机床上，提高进给机构的自动化水平。

步进电动机按其工作原理来分，主要有磁电式和反应式两大类，这里只介绍常用的反应式步进电动机的工作原理，现用下图的步进电动机的简化图来加以说明。

在电动机定子上有A、B、C三对磁极，磁极上绕有线圈，分别称之为A相、B 相和C相，而转子则是一个带齿的铁心，这种步进电动机称之为三相步进电动机。

如果在线圈中通以直流电，就会产生磁场，当A、B、C三个磁极的线圈依次轮流通电，则A、B、C三对磁极就依次轮流产生磁场吸引转子转动。

步进电动机

5ຫໍສະໝຸດ 步进电动机步进电动机
是一种将数字式电脉冲信号转换成机械位移（角位移或线位移）的机电执行元件。它的机械位移与输入的数字脉冲有着严格的对应关系，即一个脉冲信号可使步进电动机前进一步，所以称为步进电动机。主要优点能直接实现数字控制；控制性能好；无电刷和换向器；抗干扰能力强；无累积定位误差；（1）具有自锁能力（磁阻式）和保持转距（永磁式），可重复堵转而不损坏；机械结构简单、坚固耐用。主要缺点运动增量和步距角是固定的，在步进分辨率方面缺乏灵活性；需要专用的驱动电路。
步进式旋转磁场的产生：当A相控制绕组通电时，由于B、C两相不通电，此时产生的磁阻转矩使转子齿轴线与定子磁极轴线对齐，即磁阻转矩使转子齿1、3和定子极A－A对齐。
控制元件
磁阻式步进电动机的工作原理
• 当A相控制绕组通电时，由于B、C两相不通电，此时产生的磁阻转矩使转子齿轴线与定子磁极轴线对齐，即磁阻转矩使转子齿1、3和定子极A－A对齐。之后，A相断电，B相控制绕组通电而C相不通电时，则转子便按逆时针方向转过300角度，使转子齿2和4 的轴线与定子B－B极轴线对齐。断开B相，接通C相，则转子再转过300，使转子1和3的轴线与C－C极轴线对齐。如此按A-B-C-A的顺序通电，转子就会一步一步地按逆时针方向转动，如图所示。其转速取决于各控制绕组通电和断电的频率（即输入的脉冲频率），旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序。若按A-C-B-A的顺序通电，则电机反向转动。
控制元件
磁阻式步进电动机的工作原理
齿距角：转子每一相邻两齿轴线间的距离所对应的空间角度，即 3600 θt = Zr 图示为三相六极步进电动机，Zr=4，所以它的齿距角θt=900。 •磁阻式步进电动机的工作原理磁阻式步进电动机的工作原理简单：旋转磁场+磁阻转矩详细：各相绕组轮流通电，形成步进式旋转磁场。磁阻转矩使转子转到磁阻最小的位置。极距：相邻异性磁极轴线之间的夹角

五相十拍步进电机控制设计

目录第1章引言 2 第2章系统总体方案设计3 2.1 五相十拍步进电动机的控制要求 3 2.2 方案原理分析 3 2.3 方案设计思路 4 第3章PLC控制系统设计 5 3.1 I/O地址分配 5 3.2 PLC外部接线图 5 3.3 步进控制设计 6 3.4 梯形图设计 8 3.5 调试说明 19 结束语20 参考文献21第1章引言步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。

步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。

目前，比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。

但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比较麻烦。

基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。

步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。

矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。

改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。

对五相十拍步进电机的控制，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制。

正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序：ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB以及每个步距角的行进速度。

围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下：1、可正转或反转；2、运行过程中，步进三种速度可分为高速（0.05S），中速（0.3S）,低速（0.5S）三档，并可随时手控变速；下面介绍一种基于PLC的步进电机控制的方法。

第2章系统总体方案设计2.1 五相十拍步进电动机的控制要求1．五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,正转顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB反转顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB2．用五个开关控制其工作：1号开关控制其运行( 启/ 停)。