步进电机及驱动常见故障分析与处理
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电器输入到CNC输入端，否则外部24VDC无法输入到CNC输入端。 注意：PULSE+与CW+，PULSE-与CW-，DIR-与CCW-对应同一个接线口，按控制方式不
同给出的两种定义名称。
整理ppt
四. 步进电机的主要特性：
（一） 步距角和步距误差：
转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为 β=360°/Z*N
混合式步进电机结合了反应式步进电机和永磁式步进电机的优点， 采用永久磁铁提高电动机的转矩，采用细密的极齿来减小步距角， 是目前数控机床上应用最多的步进电动机。
整理ppt
按步进电动机输出转矩的大小可分为：
1. 快速步进电动机 2. 功率步进电动机
快速步进电动机连续工作频率高，而输出转矩小。功率步进电动机的 输出转矩比较大，数控机床一般采用功率步进电动机。
从电流的极性上可分为: 1.单极性步进电机; 2.双极性步进电机
整理ppt
从控制绕组数量上可分为:
1.二相步进电机; 2.三相步进电机; 3.四相步进电机; 4.五相步进电机; 5.六相步进电机；
从运动的型式上可分为：
1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。
整理ppt
三.步进电机的驱动电路、控制方式及接线图 （一）. 驱动电路：
其中 Z-转子齿数，N-运行拍数。
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距 误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回 至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。步进 电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距 误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误 差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配 精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。
XS30
CP+ 14 7 CP-
DIR+ 15
DIR8
1 A+ 9 A-
2 B+
10 B3 Z+ 11 Z-
4 +5V 12 +5V 5 GND 13 GND
P1 PUL+ PULDIR+
-+ P2
1 2
DIR-
步进驱动器 MS535
A+
3
A
4 A-
AC
5 B+ B-
6
BD BD
C
电机
57HS13 混合步进电机
整理ppt
二.步进电机的分类：
按转矩产生的原理可分为:
1.反应式步进电机; 2.永磁式步进电机; 3.混合式步进电机；
可变磁阻式步进电机又称为反应式步进电机，它的工作原理是由改变 电动机的定子和转子的软钢齿之间的电磁引力来改变定子和转子的 相对位置，这种电动机结构简单、步距角小。
永磁式步进电机的转子铁心上装有多条永久磁铁，转子的转动与定 位是由定、转子之间的电磁引力与磁铁磁力共同作用的。与反应式 步进电机相比，相同体积的永磁式步进电动机转矩大，步距角也大。
FLT灯亮表示驱动器故障； 功能选择：MOT.CURR—设置电机相电流；
STEP1、STEP2—设置电机每转的步数；
PULSE.SYS—可设置成“脉冲和方向”控制方式； 也可设置成“正转和反转”控制方式；
CURR.RED—用于设置半流功能； 功 率 接 口 ： DC+和 DC-接 制 动 电 容（ 用 户 使 用 时 请 与 代 理 商 联 系 ） ；
整理ppt
（二）静态矩角特性和最大静转矩特性：
U、V、W接电机动力线，PE是地； 整理ppt L、 N接 供 电 电 源 ；
控制信号定义
PULSE： 脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。 DIR： 方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电机按顺时针方向旋转； “DIR”为高电平电机按逆时针方向旋转。
CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 CCW： 反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。 RESET：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复
位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无 保持扭矩。 READDY: 输入报警信号：READY是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭
合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电 流
是：35VDC，10mA≤I≤200mA，电阻性负载。如用该继电器，要把他串 联
到CNC的某输入端。当驱动器正常工作时继电器闭合，外部24VDC通过 继
步进电机的控制方式一般可分为开环控制和反馈补偿闭环控制,见下图a 和下图b.
方向 脉冲 步进电机驱动器
步进电机
工作台
(a) 开环控制
指令
脉冲混合器
步进电机驱 动器
步进电机
比较、补偿脉冲
位置测量
(b) 反馈补偿闭环控制
步进电机控制方式
整理ppt
工作台
（四）. 步进电机的接线图
AC 30V
世纪星 HNC-21
图9 步进电机与控制器连接框图流
整ห้องสมุดไป่ตู้ppt
百格拉公司步进电机WD3-007的面板接线图
PULSE/CW+ PULSE/CWDIR/CCW+ DIR/CCWRESET+ RESETREADY READY
RDY TEMP
FLT
MOT.CURR
STEP1 STEP2 CURR.RED PULSE.SYS
步进驱动系统原理 常见故障 分析及处理
整理ppt
一、步进电机的工作原理
步进电机是一种能将数字脉冲以轴步进一个步距 角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换 为角位移，具有较好的定位精度，无漂移和无积累 定位误差的优点，能跟踪一定频率范围的脉冲列， 可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动 化设备及仪器。
步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用下图<a>双管串联电路, 双极性电流一般采用下图<b>的H桥电路; 对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,<c>
VDC
VDC
VDC
(a)
(b)
(c)
整理ppt
（二）步进电动机绕组电流控制电路
i* +
A
=
-
=
VDC
PWM
电流检测
整理ppt
（三）.控制方式：
DC+ DCU V W PE L N PE
信号接口：PULSE+—电机输入控制脉冲信号； DIR+——电机转动方向控制信号； RESET+—复位信号，用于封锁输入信号； READY+—报警信号； PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接为公共地；
状态指示：RDY灯亮表示驱动器正常工作； TEMP灯亮表示驱动器超温；
同给出的两种定义名称。
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四. 步进电机的主要特性：
（一） 步距角和步距误差：
转子每步转过的空间机械角度，即步距角β为 β=360°/Z*N
混合式步进电机结合了反应式步进电机和永磁式步进电机的优点， 采用永久磁铁提高电动机的转矩，采用细密的极齿来减小步距角， 是目前数控机床上应用最多的步进电动机。
整理ppt
按步进电动机输出转矩的大小可分为：
1. 快速步进电动机 2. 功率步进电动机
快速步进电动机连续工作频率高，而输出转矩小。功率步进电动机的 输出转矩比较大，数控机床一般采用功率步进电动机。
从电流的极性上可分为: 1.单极性步进电机; 2.双极性步进电机
整理ppt
从控制绕组数量上可分为:
1.二相步进电机; 2.三相步进电机; 3.四相步进电机; 4.五相步进电机; 5.六相步进电机；
从运动的型式上可分为：
1.旋转步进电机。 2.直线步进电机。 3.平面步进电机。
整理ppt
三.步进电机的驱动电路、控制方式及接线图 （一）. 驱动电路：
其中 Z-转子齿数，N-运行拍数。
步进电机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在有步距 误差。连续走若干步时，上述误差形成累积值。转子转过一圈后，回 至上一转的稳定位置，因此步进电机步距的误差不会长期积累。步进 电机步距的积累误差，是指一转范围内步距积累误差的最大值，步距 误差和积累误差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影响步距误 差和积累误差的主要因素有: 齿与磁极的分度精度；铁心迭压及装配 精度；各相矩角特性之间差别的大小；气隙的不均匀程度等。
XS30
CP+ 14 7 CP-
DIR+ 15
DIR8
1 A+ 9 A-
2 B+
10 B3 Z+ 11 Z-
4 +5V 12 +5V 5 GND 13 GND
P1 PUL+ PULDIR+
-+ P2
1 2
DIR-
步进驱动器 MS535
A+
3
A
4 A-
AC
5 B+ B-
6
BD BD
C
电机
57HS13 混合步进电机
整理ppt
二.步进电机的分类：
按转矩产生的原理可分为:
1.反应式步进电机; 2.永磁式步进电机; 3.混合式步进电机；
可变磁阻式步进电机又称为反应式步进电机，它的工作原理是由改变 电动机的定子和转子的软钢齿之间的电磁引力来改变定子和转子的 相对位置，这种电动机结构简单、步距角小。
永磁式步进电机的转子铁心上装有多条永久磁铁，转子的转动与定 位是由定、转子之间的电磁引力与磁铁磁力共同作用的。与反应式 步进电机相比，相同体积的永磁式步进电动机转矩大，步距角也大。
FLT灯亮表示驱动器故障； 功能选择：MOT.CURR—设置电机相电流；
STEP1、STEP2—设置电机每转的步数；
PULSE.SYS—可设置成“脉冲和方向”控制方式； 也可设置成“正转和反转”控制方式；
CURR.RED—用于设置半流功能； 功 率 接 口 ： DC+和 DC-接 制 动 电 容（ 用 户 使 用 时 请 与 代 理 商 联 系 ） ；
整理ppt
（二）静态矩角特性和最大静转矩特性：
U、V、W接电机动力线，PE是地； 整理ppt L、 N接 供 电 电 源 ；
控制信号定义
PULSE： 脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。 DIR： 方向信号输入端，如“DIR”为低电平，电机按顺时针方向旋转； “DIR”为高电平电机按逆时针方向旋转。
CW： 正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。 CCW： 反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。 RESET：复位信号，如复位信号为低电平时,输入脉冲信号起作用，如果复
位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无 保持扭矩。 READDY: 输入报警信号：READY是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭
合，当驱动器工作异常时继电器断开。继电器允许最高输入电压和电 流
是：35VDC，10mA≤I≤200mA，电阻性负载。如用该继电器，要把他串 联
到CNC的某输入端。当驱动器正常工作时继电器闭合，外部24VDC通过 继
步进电机的控制方式一般可分为开环控制和反馈补偿闭环控制,见下图a 和下图b.
方向 脉冲 步进电机驱动器
步进电机
工作台
(a) 开环控制
指令
脉冲混合器
步进电机驱 动器
步进电机
比较、补偿脉冲
位置测量
(b) 反馈补偿闭环控制
步进电机控制方式
整理ppt
工作台
（四）. 步进电机的接线图
AC 30V
世纪星 HNC-21
图9 步进电机与控制器连接框图流
整ห้องสมุดไป่ตู้ppt
百格拉公司步进电机WD3-007的面板接线图
PULSE/CW+ PULSE/CWDIR/CCW+ DIR/CCWRESET+ RESETREADY READY
RDY TEMP
FLT
MOT.CURR
STEP1 STEP2 CURR.RED PULSE.SYS
步进驱动系统原理 常见故障 分析及处理
整理ppt
一、步进电机的工作原理
步进电机是一种能将数字脉冲以轴步进一个步距 角增量，因此，步进电机能很方便地将电脉冲转换 为角位移，具有较好的定位精度，无漂移和无积累 定位误差的优点，能跟踪一定频率范围的脉冲列， 可作同步电动机使用，广泛地应用于各种小型自动 化设备及仪器。
步进电机绕组的驱动电路，单极性电流一般采用下图<a>双管串联电路, 双极性电流一般采用下图<b>的H桥电路; 对于三相混合式步进电机则采用三相逆变桥电路,<c>
VDC
VDC
VDC
(a)
(b)
(c)
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（二）步进电动机绕组电流控制电路
i* +
A
=
-
=
VDC
PWM
电流检测
整理ppt
（三）.控制方式：
DC+ DCU V W PE L N PE
信号接口：PULSE+—电机输入控制脉冲信号； DIR+——电机转动方向控制信号； RESET+—复位信号，用于封锁输入信号； READY+—报警信号； PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接为公共地；
状态指示：RDY灯亮表示驱动器正常工作； TEMP灯亮表示驱动器超温；