项目六步进电机运动控制
步进电机运动控制
前言步进电机最早是在1920年由英国人所开发。
1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。
以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。
在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。
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。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行部件。
步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。
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，当有脉冲输入时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。
因此非常适合于单片机控制。
步进电机还具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。
步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法姓名：吴良辰班级：10机设（2）学号：201010310206学期我们专业开设了机电传动控制这么课，它是机电一体化人才所需要知识结构的躯体，由于电力传动控制装置和机械设备是一个不可分割的整体，所以我么能从中了解到机电传动控制的一般知识，要掌握电机、电器、晶闸管等工作原理、特性、应用和选用的方法。
了解最新控制技术在机械设备中的应用。
在现代工业中，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且还包括控制电动机的一整套控制，以满足生产过程自动化的要求。
也就是说，现代机电传动是和各种控制元件组成的自动控制系统联系在一起。
机电系统一般可分为图一所示的三个部分。
图1 机电传动控制在没上这门课之前，在我自己认为，电机就是那些就是高中学的那些直流电动机，就是通电线圈在磁场转动。
那是直流电动机了，慢慢的我接触了交流电动机，刚开始知道220V市电。
记得大一下学期，我们金工实习了，看到工训下面那么多的车床，铣床，钻床……由于要提供大的功率，所以主电机都是选用380V。
上完这门让我更详细了解他们内部的结构和工作原理。
还说明知识是慢慢积累的过程。
见的多学的多。
我明白了很多以前的疑惑。
看到电视机上那些智能机器人，他们的活动很自如，就像仿生肌肉一样。
尤其是日本的机器人。
它的机械臂很有可能是步进电机控制的，还有一种说法是液压与气压控制的。
我觉的两者都有。
很有幸大一时候进入了第二课堂，在里面学到东西，也接触了步进电机，我是在学51单片机那时候也买了一个，就觉得很神奇。
在加上前几天参加了江西省电子设计大赛，我就感觉到要是要选控制类的题目做，步进电机是不能少的。
所以步进电机是个好东西。
我在网上查了一下资料，上个世纪就出现了步进电机，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。
很遗憾的是它是国外人发明的。
开始写正题了，上完这门课，那个步进电机是让我很痴迷的。
步进电机运动规律及速度控制方法
步进电机运动规律及速度控制方法该设计的关键是确定脉冲定时tn，脉冲时间间隔即脉冲周期Tn和脉冲频率fn。
假设从启动瞬时开始计算脉冲数，加速阶段的脉冲数为n，并设启动瞬时为计时起点，定时器初值为D1，定时器初值的减量为△。
从加速阶段的物理过程可知，第一个脉冲周期，即启动时的脉冲周期T1=D1/f0，t1=0。
由于定时器初值的修改，第2个脉冲周期T2=(D1-△)/f0=T1-△/f0，脉冲定时t2=T1，则第n个脉冲的周期为：Tn=T1-(n-1)△/f0(1)脉冲定时为：(2)脉冲频率为：1/fn=Tn=T1-(n-1)△/f0(3)上式分别显示了脉冲数n与脉冲频率fn和时间tn的关系。
令△/f0=δ，即加速阶段相邻两脉冲周期的减量，则上述公式简化为：tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2(4)1/fn=T1-(n-1)δ(5)联立(4)、(5)，并简化fn与tn的关系，得出加速阶段的数学模型为：(6)其中，是常数，其值与定时器初值及定时器变化量有关，A=-δ,B=(2T1+δ)2,C=8δ。
加速阶段脉冲频率的变化为：(7)从(6)、(7)式可以看出，在加速阶段，脉冲频率不断升高，且加速度以二次函数增加。
这种加速方法对步进电机运行十分有利，因为启动时，加速度平缓，一旦步进电机具有一定的速度，加速度增加很快。
这样一方面使加速度平稳过渡，有利于提高机器的定位精度，另一方面可以缩短加速过程，提高快速性能。
PWM的主要目的是让电流是正弦波，也就是细分。
他的目的是减小步进电机的震动。
简单地说如果你是用哪种恒定的高电平来驱动步进电机，那么低速情况下，因为步进电机每次都是全速从前一个位置到达下一个位置，因此，实际上步进电机所花费的时间会明显小于你的换相的周期，因此电机会出现震动。
而PWM的目的就是让步进电机加速度别那么快，保证转子从老位置到新位置所花费的时间正好等于换相周期。
并且在这个期间转子的转动速度是基本上恒定的。
步进电机控制方案
步进电机控制方案1. 引言步进电机是一种常见的电动机，其特点是精准度高、扭矩稳定、可控性强等。
在许多应用中，需要对步进电机进行控制，以实现精准定位、旋转控制等功能。
本文将介绍步进电机的控制方案，并提供示例代码和运行结果。
2. 步进电机工作原理步进电机是一种定角度运动的电机，其工作原理基于磁场变化导致的转动。
步进电机由转子和定子组成，转子上有一系列的磁极，定子上有一组电枢。
通过依次通电给定子上的电枢，使得磁场依次在转子上形成，从而实现转子的连续旋转。
3. 步进电机控制方案步进电机的控制方案主要包括驱动器和控制器两部分。
驱动器用于控制步进电机的转动，控制器用于更精确地控制电机的运转。
3.1 驱动器选择常见的步进电机驱动器有两相、三相和四相驱动器。
根据实际应用需求，选择适合的驱动器可以提高电机的性能和效率。
以下是常见的驱动器选择情况：•两相驱动器：适用于低速应用，价格较低，但扭矩输出相对较低。
•三相驱动器：适用于高速和高扭矩应用，价格相对较高，但性能更好。
•四相驱动器：适用于中等速度和扭矩要求的应用。
3.2 控制器设计在步进电机控制中，控制器的设计是至关重要的。
控制器需要实现以下功能：•步进电机的速度控制：控制脉冲信号的频率和宽度，可以实现步进电机的高速或低速运动。
•步进电机的方向控制：控制脉冲信号的方向，可以实现步进电机的正转或反转。
•步进电机的位置控制：根据应用需求，设定目标位置和运动方式，通过控制脉冲信号的数量和频率，控制步进电机到达目标位置。
通常情况下，可以使用单片机或专用控制器来设计步进电机的控制器。
以下是一个简单的步进电机控制器的伪代码示例：def step_motor_control(target_position):current_position = 0while current_position != target_position:if target_position > current_position:# 正转move_forward()current_position += 1else:# 反转move_backward()current_position -= 1delay(1) # 控制电机运动速度4. 示例代码下面是一个使用Arduino控制步进电机的示例代码，该代码实现了步进电机的转动和控制：#include <Stepper.h>const int stepsPerRevolution = 200; // 步进电机每转的步数Stepper stepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11); // 步进电机驱动器引脚void setup() {stepper.setSpeed(100); // 设置步进电机转速}void loop() {// 顺时针旋转一个圈stepper.step(stepsPerRevolution);delay(1000);// 逆时针旋转半个圈stepper.step(-stepsPerRevolution / 2);delay(1000);}5. 运行结果通过运行上述示例代码，可以实现步进电机的转动和控制。
项目六步进电机运动控制
按下开启按纽SB10,步进电机正转，带动机械手或气动手指前行， 按下方向控制按纽SB11，步进电机反转，带动机械手或气动手指 后退，按下停止按钮步进电机停止运行，前进或者后退的过程中行 走的距离只由启停按纽或者单元的机械结构决定。 以同样的方法将程序2下载到PLC中，运行后，不论是正转或者反 转都会行走固定距离后停止。
（2）I/O分配
表6-8 存储单元步进电机I/O分配表
输入 代号 启动按钮SB1 上限位 前限位 后限位
输入点编号 X0 X1 X2 X3
输出 代号 Z轴步进电机脉冲信号 Z轴步进电机方向信号 推进气缸 机械手
输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3
（3）接线图
四、实施步骤
1、步进电机正反转控制一 （1）关闭电源，按照图6-2接线； （2）选择三菱控制系统，打开电源； （3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC
（2）I/O分配
表6-3 清洗单元步进电机I/O分配表
代号 滑台汽缸左限位 滑台汽缸右限位
前限位 清洗检测传感器
输入
输入点编号 X0 X1 X2 X3
输出 代号 步进电机脉冲信号 步进电机方向信号 清洗控制 烘干控制 传动机械手 传动升降汽缸 滑台汽缸
输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
3、脉冲当量计算
（1）关闭电源，按照图6-2接线； （2）选择三菱控制系统，打开电源； （3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC
类型FX2N（C），输入参考程序并将其下载到PLC中； （4）调试：打开启动按钮SB10，步进电机行走一段距离后，关闭启动
步进电机运动控制
步进电机运动控制
在步进电机实验单元完成本实验 一、实验目的
用PLC 对实物步进电机进行控制，了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。
二、实验说明
本实验开始后PLC 会给步进电机5Hz 的驱动频率，使电机沿顺时针方向运动。
扳下启动开关实验停止。
三、实验面板图
四、实验步骤 1、输入输出接线
主机模块的COM 接主机模块输入端的COM 和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5 主机模块的24+、COM 分别接在实验单元的V+，COM 2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序。
步进电机控制方法
步进电机控制方法步进电机是一种将电信号转换为精确的机械运动的特殊电机。
由于其高精度、可控性和稳定性，步进电机广泛应用于许多领域，如工业自动化、医疗仪器、机器人技术等。
本文将讨论步进电机的控制方法，在这些方法中，人们可以实现对步进电机的精确控制和位置控制。
首先，我们来介绍步进电机的基本工作原理。
步进电机的转子由永磁体或由电磁铁组成，通常与定子上的绕组相互作用。
当绕组依次激励时，电机的转子会按照一定的角度顺序旋转。
每次激励的脉冲将使转子转动一个固定的角度，称为步长。
因此，通过正确控制脉冲信号的频率和顺序，我们可以精确地控制步进电机的运动。
步进电机的控制方法主要分为开环控制和闭环控制。
开环控制是最简单的一种方法，通过给步进电机提供一系列的脉冲信号来控制其转动。
这些信号的频率和脉冲宽度决定了电机的转速和位置。
开环控制方法适用于需要较低精度和较简单控制的应用，例如简单的运动控制和位置复位。
闭环控制方法则更加复杂，但也更加精确。
闭环控制通过使用编码器或其他位置传感器来监测步进电机的实际位置，并将其与期望位置进行比较。
根据比较结果，控制系统将调整脉冲信号的频率和脉冲数量，以使电机达到期望的位置和运动状态。
闭环控制方法适用于需要高精度和复杂运动控制的应用，例如精密仪器和机器人。
除了开环控制和闭环控制之外，还有其他一些常用的步进电机控制方法。
例如，微步控制方法可以进一步提高步进电机的分辨率。
微步控制通过将每个步进脉冲细分为更小的微步脉冲，从而将电机的角度控制能力提高到更高的级别。
这种方法通常需要更先进的控制电路和算法。
此外，还有一些高级的控制方法，如矢量控制和感应控制等。
矢量控制方法通过同时控制步进电机的多个绕组来实现更复杂的运动模式，提高电机的性能和动态响应能力。
感应控制方法则利用感应原理，通过识别转子位置和磁场变化来控制电机运动。
这些高级控制方法在某些特定的应用领域中具有重要意义，但通常需要更复杂的控制算法和硬件实现。
步进电机的控制方法
步进电机的控制方法步进电机（Stepper Motor）是一种将电信号转化为角位移的输出设备，通常用于需要精确控制角度和位置的应用领域，如3D打印机、CNC数控机床、机器人等。
步进电机的控制方法主要有三种：全步进控制、半步进控制和微步进控制。
下面将详细介绍这三种控制方法的原理和特点。
全步进控制是步进电机最简单和常用的控制方式之一。
它是通过改变电流的方向和大小来控制电机的转动。
步进电机内部有一个旋转磁场，当电流方向与旋转磁场方向一致时，电机会顺时针旋转；当电流方向与旋转磁场方向相反时，电机会逆时针旋转。
因此，通过改变电流的方向可以实现电机的正反转。
而改变电流的大小可以调节电机每一步转动的角度，从而控制精度。
例如，电流较小时电机每一步的转动角度较大，电流较大时电机每一步的转动角度较小，通过不同的电流设置可以实现不同的控制要求。
全步进控制简单可靠，适用于一些对控制精度要求相对较低的场合。
半步进控制是在全步进控制的基础上发展起来的一种控制方式。
它通过在两个相邻的全步进驱动脉冲之间改变电流的大小和方向来控制电机的转动。
在正向或逆向时，先施加一定大小的电流使电机进入半步状态，此时电机只旋转半个步距；然后再施加相反于旋转方向的电流使电机进入全步状态，此时电机旋转一个步距。
通过这种方式，半步进控制可以实现更高的分辨率和较大的控制精度。
但是，半步进控制的缺点是启动和停止过程中存在冲击、振动等不稳定现象，对控制系统的动态响应要求较高。
微步进控制是进一步提高步进电机控制分辨率和精度的一种控制方式。
它通过改变电流的大小和时间来实现对电机的微步控制。
微步进控制可以将电机每一步的移动量分割为更小的部分，从而实现更高的分辨率。
例如，微步进控制可以将电机每一步的移动量分割为10等分或更多等分，从而实现更精确的控制。
微步进控制的原理是通过调节电流大小和时间，使电机在磁力矩的作用下，从一个磁极到相邻磁极之间平滑地过渡，从而实现平稳的转动。
步进电机控制方法详解
步进电机控制方法详解
步进电机是一种电动机，能够将电脉冲转换为机械位移，具有精准定位、无需传感器反馈等优点，在许多行业中得到广泛应用。
步进电机的控制方法多种多样，包括开环控制和闭环控制两种基本方式。
1. 开环控制
开环控制是最简单直接的步进电机控制方法之一。
通过控制每次输入的脉冲数量和频率来控制电机旋转的角度和速度。
开环控制不需要反馈系统，因此结构简单、成本低廉，适用于一些简单的应用场景。
但是开环控制无法实时纠正误差，容易受到外部因素干扰，精度相对较低。
2. 步进电机控制方法详解
在现代步进电机应用中，闭环控制方式更为常见。
闭环控制通过在电机上添加编码器或传感器，实时监测电机的位置、速度和加速度等参数，将这些信息反馈给控制系统，从而动态调整控制电流和脉冲信号，确保电机的运动精准稳定。
闭环控制能够有效消除误差和震动，提高系统的响应速度和稳定性，适用于对精度要求较高的场合。
3. 如何选择合适的控制方法
在选择步进电机控制方法时，需要根据具体应用场景和要求来进行判断：
•如果是一些简单的定位任务，对精度要求不高，可以选择开环控制方法，简单易行。
•如果是需要高精度、高速度的精密定位任务，或是需要长时间稳定运行的场合，建议选择闭环控制方式，确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，步进电机的控制方法多种多样，开环控制和闭环控制各有优劣。
在实际应用中，应根据具体需求来选择合适的控制方式，以达到最佳的控制效果。
步进电机作
为一种重要的执行元件，在自动化控制系统中具有重要的地位和作用，不断推动着工业自动化技术的发展。
任务6 步进电动机特性及常见问题
5、启动惯频特性 启动惯频特性
在负载转矩ML=0的条件下，步进电动机由静止状态突然启动，
不丢步地进入正常运行状态所允许的最高启动频率，称为启动 频率或突跳频率，超过此值就不能正常启动。启动频率与机械 系统的转动惯量有关，包括步进电动机转子的转动惯量，加上 其它运动部件折算至步进电动机轴上的转动惯量。下图表示启 动频率与负载转动惯量之间的关系。随着负载惯量的增加，起 动频率下降。若同时存在负载转矩ML；则起动频率将进一步降 低。在实际应用中，由于ML的存在，可采用的启动频率要比惯 频特性还要低。
Nm 绕组并联
绕组串联 0 f
步进电机矩频特性
• • • •
6 4
• •
• •
A B
4、步Байду номын сангаас电机的空载起动频率:
让步进电机空载,在步进电机轴伸处作一标记, 由世纪星设置步进电机整数转的位移(例如1...转 ×脉冲数/转)和速度,且加减速时间常数也设置为 零.步进电机处于锁定状态下,执行上述命令,步进 电机突然起动并突然停止,从轴伸标记判断步进电 机是否失步.若起动成功,则提高速度参数再测试, 直至某一临界速度,并由此速度换算为步数/秒,即 为电机的空载起动频率.
1） 步进电机为什么会发热
对于各种步进电机而言， 对于各种步进电机而言，内部都是由铁芯和绕组线圈组 成的。 成的。 绕组有电阻，通电会产生损耗， 绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流 的平方成正比，这就是我们常说的铜损， 的平方成正比，这就是我们常说的铜损， 铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗， 铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其 大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。 大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。 铜损和铁损都会以发热的形式表现出来， 铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机 的效率。 的效率。 步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低， 步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低， 电流一般比较大，且谐波成分高， 电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速 而变化，因而步进电机普遍存在发热情况， 而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交 流电机严重。 流电机严重。
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。
步进电机的运行
第7章 控制电机 电机及机床电器控制 2、绘制矩形
执行菜单命令Place→Rectangle，可将编辑状 态切换到画直角矩形模式。此时鼠标指针旁边会 多出一个大十字符号，将大十字指针中心移动到 坐标轴原点处，单击鼠标左键，确定直角矩形的 左上角，移动鼠标指针至矩形的右下角，单击鼠 标左键，结束这个矩形的绘制过程，如下图所示。
第7章 控制电机 电机及机床电器控制
教学方法
项目教学法：1、引出问题；2项目分析；3、行为引导法；4、学练结合
电电机机及及机机床电床器电控气制控制
学时、教具、课前准备
学时：8学时 教具：步进电机、步进电机控制装备、万用表 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备；
教学过程
一、项目提出
步进电动机是受其输入信号，即一系列的电脉冲控制而动作的。 脉冲发生器所产生的电脉冲信号，通过环形分配器按一定的顺序加到 电动机的各相绕组上。为使电动机能够输出足够的功率，经环形分配 器产生的脉冲信号还需进行功率放大。环形分配器、功率放大器以及 其它控制线路组合称为步进电动机的驱动电源，它对步进电动机来说 是不可分割的一部分。步进电动机、驱动电源和控制器构成步进电动 机传动控制系统，如图所示。
CP脉冲 方向电平 清零
可逆计数器
方式
2．软件环分 知识点三 步进电动机的驱动电路
EPROM
输 出 状 态
零 位 输 出
电电机机及及机机床电床器电控气制控制
一）单电压限流型驱动电 二）双电压驱动电路 三）斩波驱动电路 四）升频升压驱动电路 五）细分驱动电路
知识点四 步进电动机的运行特性及使用 一）步进电动机的运行特性及影响因素 1．矩角特性 2．单步运行特性 3．连续脉冲运行特性 4．加减速特性 5．脉冲信号频率对步进电动机运行的影响 6．转子机械惯性对步进电动机运行的影响 7. 步进运行和低频振荡
步进电机常用控制方式
步进电机常用控制方式
步进电机常用的控制方式主要有以下几种：
1. 单步控制方式：基本的步进电机控制方式，通过控制电机的相序来控制电机的转动。
每次输入一个脉冲信号，电机就会转动一定的角度。
2. 微步控制方式：在单步控制的基础上发展而来，将每个步进电机的转动角度分成更小的步骤，从而实现更精细的控制。
通常情况下，微步控制方式可以将一个步进电机的转动角度分成200或400个微步。
3. 矢量控制方式：一种复杂的步进电机控制方式，通过控制电机的电流和电压来实现电机的转动，从而可以实现非常精细的转动控制。
4. 闭环控制方式：一种反馈控制方式，可以实时监测电机的转动状态，并根据监测结果来控制电机的转动。
这种方式可以大大提高电机的控制精度和稳定性。
5. 脉冲方向控制方式：一种简单的步进电机控制方式，通过控制电机的脉冲和方向信号来控制电机的转动。
这种方式通常用于一些简单的应用场景。
6. 全步进控制：最基本的控制方式，输入一个脉冲信号，步进电机的转子就转动一个基本角度步长，这可以实现高精度定位，但是转速受到限制，一般只能达到每秒几百步。
7. 半步进控制：输入一个脉冲信号，转子转动半个步长，这样每步脉冲实现更小的角度调整，转速可以提高一倍，达到每秒几千步，但精度也降低了一半。
请根据具体的使用环境和需求选择适合的控制方式。
如果需要更多关于步进电机控制的细节或更专业的解释，可以查阅相关文献或咨询专业人士。
步进电机的运动控制
发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短， 步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率， 就可以对步进电机进行调速。
（1）步进电机的启动停止
启动：当系统需要启动步进电机的时候，这里会需要 一个等待操作，所以在单片机程序设计中，系统程序 会一直循环在启动函数内。硬件设计中，设置了一个 “启动”按键，按下即可以跳出启动函数的循环，这 样确保了功能的实现和系统的稳定性。 停止：由于停止功能具有随时性，所以在系统中采用 中断的方法，可随时终止运行。
步进电机开环伺服系统的一般构成
2.2步进电机的闭环控制
步进电机的闭环控制是直接或间接地检测转子的位置和速度 ，通过反馈和适当的处理，自动给出驱动的脉冲序列。 采用闭环控制，不仅可以获得精确的位置精度和速度控制， 而且扩大步进电机的应用领域。
2.2步进电机的闭环控制
闭环控制的优点
能抑制干扰 对元件特性变化不敏感 能改善系统的响应特性。
（3）步进电机方向控制
步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。 三相步进电机有三种工作方式： 单三拍，通电顺序为 A B C ； 双三拍， 通电顺序为 AB BC CA ；
三相六拍，通电顺序为 A AB B BC C CA ； 改变通电顺序可以改变步进电机的转向
同理，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型： 双三拍 03H，06H，05H 三相六拍 01H，03H，02H，06H，04H，05H 以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型， 如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。
三相双三拍步进电机控制流程图
（5）步进电机位移定位控制
步进电机控制工作原理
步进电机控制工作原理步进电机的名称步进电机(stepping motor),步进电机(step motor)，或者是脉冲电机(pulse motor)，其它的如(stepper motor)等……有着各式各样的称呼方式，这些用日本话来表示的时候，就成为阶动电动机，还有，阶动就是一步一步阶段动作的意思，这各用另外一种语言来表示时，就是成为步进驱动的意思，总之，就是输入一个脉冲就会有一定的转角，分配转轴变位的电动机。
步进电机简介：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组件。
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。
单相步进电机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。
多相步进电机有多相方波脉冲驱动，用途很广。
使用多相步进电机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电机各项绕组。
每输入一个脉冲到脉冲分配器，电机各相的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度（称为步距角）。
正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。
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。
步进电机按旋转结构分两大类：1是圆型旋转电机如下图A 2直线型电机，结构就象一个圆型旋转电机被展开一样，如下图B一，步进电机的种类现在，在市场上所出现的步进电机有很多种类，依照性能及使用目的等有各自不同的区分使用。
举个例子，各自不同的区分使用有精密位置决定控制的混合型，或者是低价格想用简易控制系构成的PM型，由于电机的磁气构造分类，因此就性能上来说就会有影响，其它的有依步进电机的外观形状来分类，也有由驱动相数来分类，和驱动回路分类等。
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（2）I/O分配
表6-2上料单元步进电机I/O分配表
输入 代号 小车检测传感器 左限位 右限位 升降气缸上限位 升降气缸下限位
输入点编号 X0 X1 X2 X4 X5
代号 步进电机脉冲 步进电机方向 小车定位气缸
升降气缸 机械手
输出
输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4
（3）接线图
7、清洗单元步进电机与执行器件综合功能测试
5、脉冲当量计算
脉冲当量=移动距离/脉冲数。为减小测量误差，可多测试几次取平均值。
表6-1 脉冲当量测试记录表
内容序号 第一次 第二次 第三次
移动距离
脉冲数
脉冲当量
6、上料单元步进电机与执行器件综合功能测试
（1）任务要求
当有小车到来时，小车定位气缸工作，5S后，步进电机带动机械手左移，当碰 到左限位开关时，升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开抓工件（张开10S后，夹紧 维持5S），升降气缸上升，至上限位时，步进电机带动机械手右移，当碰到右限位时， 升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开释放工件于小车上，3S后小车定位气缸复位。
按下复位按钮SB1，X轴、Z轴步进电机工作，当X轴、Z轴步进电机 运行至各自的零点时停止工作。
（2）I/O分配
表6-5 码垛单元步进电机I/O分配表
代号 复位按钮SB1
X轴零点 Z轴零点
输入
输入点编号 X0 X1 X2
输出 代号 X轴步进电机脉冲信号 X轴步进电机方向信号 Z轴步进电机脉冲信号 Z轴步进电机方向信号
（2）I/O分配
表6-4 冲压单元步进电机I/O分配表
输入
输出
代号
输入点编号
代号
输出点编号
小车检测传感器 前限位 上限位 下限位
X0
步进电机脉冲信号
Y0
X1
步进电机方向信号
Y1
X2
小车定位气缸
Y2
X3
升降气缸
Y3
吸盘
Y4
(3)接线图（图6-5）
9、码垛单元步进电机与执行器件综合功能测试
（1）任务要求
（3）接线图（图6-4）
8、冲压单元步进电机与执行器件综合功能测试
（1）任务要求
当小车检测传感器检测到小车到来时，小车定位气缸工作，2S后步进电机带动吸盘前 移，当碰到前限位开关时候，步进电机停止工作。2S后，升降气缸下移，当碰到下限 位开关时候，2S后，吸盘工作吸附工件，5S后，升降气缸上行，当碰到上限位开关 时，2S后，步进电机带动吸盘向后移动140600个脉冲，运行完指定脉冲后，升降气 缸下移，当碰到下限位时，2S后，吸盘释放，将工件放于上料台，2S后，升降气缸 复位，小车定位气缸复位。
（3）参考程序
程序1：
程序2：
4、高速脉冲输出指令高级应用
（1）设定脉冲个数运行时，运行完毕，结束标志M8029置位。 （2）从Y000或Y001输出的脉冲数将保存于以下的特殊数据寄存器中。
D8140（低位）D8141（高位）保存的是输出至Y000的脉冲总数。 D8142（低位）D8143（高位）保存的是输出至Y001的脉冲总数。 D8136（低位）D8137（高位）保存的是输出至Y000和Y001的脉冲总数。 上述积存器均具有累加功能，因此在使用之前需要对积存器进行清零，如 DMOV K0 D8140。 （3）PLSY、DPLSY只限于任何一个编程一次。因此若重复使用该指令需要作 一定的处理。如下述梯形图，当使用PLSY指令时，可以通过对M0的操作来 控制，从而避免多次出现PLSY指令。 （4）高级应用 要求：按下启动按钮SB1，步进电机正转，行走10000个脉冲，5秒后，电机 反转10000个脉冲（其中频率为5000HZ）。
16位和32位指令。 其中S1为指定频率，范围为2~20KHZ； S2指定产生脉冲量：16位指令1~32,767， 32位指令 1~2,147,483,647，该值为零时，对产生的脉冲不做限制。为16位指 令，则S2为D0，若为32位指令时，则S2为D0与D1； D 指定脉冲输出的Y编号，仅限于Y000或Y001有效（注意使用晶体 管型输出方式）。 当X000=OFF时，Y000=OFF。当X000重新置ON时，步进电机从初
二、工作原理
1、步进电机及驱动器与PLC连接
步进电机不是直接通过PLC驱动，而是用配套的步进驱动器驱动，PLC只 需给驱动器提供方向信号与脉冲信号即可。
（2）PLC高速脉冲输出
图6-1高速脉冲指令
（1）只有Y0和Y1 才能作为高速脉冲输出口 （2）如图6-1所示，该指令是以指定频率产生定量脉冲的指令，分别为
始状态动作。
3、步进电机正反转
（1）接线图如图6-2所示
图6-2 步进电机正反转接线示意图 （2）编写程序，下载程序到PLC。控制要求如下：
程序1：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运行；按下方向自锁开关SB11步 进电机反转，关闭方向开关SB11，电机正转，关闭启动开关SB10电机停止。 程序2：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运分配
表6-3 清洗单元步进电机I/O分配表
代号 滑台汽缸左限位 滑台汽缸右限位
前限位 清洗检测传感器
输入
输入点编号 X0 X1 X2 X3
输出 代号 步进电机脉冲信号 步进电机方向信号 清洗控制 烘干控制 传动机械手 传动升降汽缸 滑台汽缸
输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
项目六 步进电机运动控制
一、课题目的
1、了解步进电机的工作原理； 2、熟练掌握驱动步进的编程方法； 3、结合按钮实现电机正反转； 4、结合限位开关实现电机正反转； 5、利用脉冲数实现电机带动机械手行走距离； 6、掌握脉冲当量的测试方法； 7、在课题四基础上将步进电机相关知识点串入，实现更为复杂的控制流程。
（1）任务要求
滑台左移，当碰到滑台左限位开关时，转移升降气缸下降，2S后，传动机械手夹住滑台 上的工件，5S后，步进电机带动机械手向后移动，当清洗检测传感器检测到工件到来时， 清洗装置工作，10S后，步进电机带动机械手向前移动，行走50000个脉冲后，步进电 机停止工作，开始烘干，10S后，传动机械手继续前移，当碰到前限位开关时，传动升 降汽缸下降，2S后，传动机械手松开将工件置于滑台，3S后传动升降汽缸上升，5S后 滑台汽缸右移，当碰到右限位开关时，滑台汽缸复位。