步进电机实用案例资料讲解
步进电机控制方法及编程实例
步进电机控制方法及编程实例
步进电机在现代自动化控制系统中广泛应用，其精准的位置控制和相对简单的驱动方式使其成为许多工业和家用设备中的理想选择。
本文将介绍步进电机的控制方法及编程实例，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
步进电机的基本原理
步进电机是一种将电能转换为机械能的电机，其运行原理基于磁场相互作用。
步进电机内部包含多个电磁线圈，根据电流方向和大小的不同来控制转子的运动。
通过逐个激活线圈，可以实现步进电机的准确位置控制，使其能够按照指定的步长旋转。
步进电机的控制方法
1.单相激励控制：最简单的步进电机控制方式之一。
通过依次激活每一相的线圈，
使电机按照固定步长旋转。
这种方法控制简单，但稳定性较差。
2.双相正交控制：采用两相电流的正交控制方式，提高了步进电机的稳定性和精
度。
可以实现正向和反向旋转，常用于对位置要求较高的应用场景。
3.微步进控制：将步进电机每个步进细分为多个微步进，以提高控制精度和减小振
动。
虽然增加了控制复杂度，但可以获得更平滑的运动和更高的分辨率。
步进电机的编程实例
下面以Python语言为例，演示如何通过控制步进电机的相序来实现简单的旋转控制。
通过以上代码，可以实现对步进电机的简单控制，按照设定的相序进行旋转，实现基本的位置控制功能。
结语
步进电机是一种常用的精准位置控制设备，掌握其控制方法和编程技巧对于工程师和爱好者来说都是有益的。
希望本文介绍的步进电机控制方法及编程实例能够帮助读者更好地理解和应用这一技术。
步进电机应用案例
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高速贴标系统
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高速贴标系统---结构示意图
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电子导纱精密络筒控制系统
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主要控制部件及功能
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பைடு நூலகம் 11
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27
这个电路图是最初的设计，现在做了些少改动：
1. C1改为0.2 uF ，而不是0.1。
2. 在12V电源供电端的两端有一个470 uF电容。
3. 使用了7805来稳压，提供给逻辑电路（5 V），在 电路图上没有画出。
4. 使用的电机为：hompson / Airpax steppers。
步进电动机应用案例（1）
步进电机在核素注射器中的应用
（1）图像采集与人工推注不同步，从而造成 动态图像的部分丢失;
（2）在检查人体血管或脏器的功能时，造影剂 的推注要求以“弹丸”的方式注射，而人工注 射达不到“弹丸”的目的，造成无法跟踪造影 剂的瞬间灌注过程，出现造影剂的“拖尾”现 象;
（3）传统的核素推注过程要求操作人员长时间
11 《EEPN》，1997，(1160)
步进电机与伺服控制器
由BSL工程推出的新型BDS-E伺服机构，具有简 易的执行系统。该系统装置中仅采用一控制器，它是 步进电机与伺服技术的有机组合。BDS-E伺服机构 的系统积分电路，在提高现有自动化方面特别有效地 利用了成本。允许以高性能的伺服机构取代步进电机， 而勿需设置复杂的伺服控制器。成套密封的BDS-E 伺服装置，利用驱动器和电动机的各种组合，提供高 达5000r/min的转速，峰值转矩达到14Nm。由标准 的230V交流电源直接联机操作， 且不需要附加的变 压器，电源或外部滤波装置等。
PLC控制步进电机的应用案例
P L C控制步进电机的应用案例Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998PLC控制步进电机的应用案例1（利用PLSY指令）任务：利用PLC作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。
控制要求：利用PLC控制步进电机顺时针2周，停5秒，逆时针转1周，停2秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。
1、系统接线PLC控制旋转步进驱动器，系统选择内部连接方式。
2、I/O分配X26——启动按钮，X27——停止按钮；Y1——脉冲输出，Y3——控制方向。
3、细分设置在没有设置细分时，歩距角是 0，也即是200脉冲/转，设置成N细分后，则是200*N脉冲/转。
假设要求设置5细分，则是1000脉冲/转。
4、编写控制程序控制程序可以用步进指令STL编写，用PLSY指令产生脉冲，脉冲由Y1输出，Y3控制方向。
5、脉冲输出指令（PLSY）的使用脉冲输出指令PLSYM8029置1。
如上图所示，当X10由ON变为OFF 时，M8029复位，停止输出脉冲。
若X10再次变为ON则脉冲从头开始输出。
注意：PLSY指令在程序中只能使用一次，适用于晶体管输出类型的PLC。
6、控制流程图7、梯形图程序（参考）8、制作触摸屏画面PLC控制步进电机的应用案例2（利用定时器T246产生脉冲）任务：利用步进电机驱动器可以通过PLC的高速输出信号控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态。
其中：步进电机的方向控制，只需通过控制U/D-端的On和Off就能决定电机的正传或者反转；将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数；控制FREE信号就能使电机处于自由转动状态。
1、系统接线系统选择外部连接方式。
PLC控制左右、旋转、上下步进驱动器的其中一个。
CP+端、U/D+端——+24VDC； CP-——Y0；U/D-——Y2；PLC的COM1——GND；A、A-——电机A绕组；B、B-——电机B绕组2、I/O分配X0—正转/反转方向，X1—电机转动，X2—电机停止，X4—频率增加，X5—频率减少；Y0—脉冲输出，Y2—方向。
三菱PLC控制步进电机实例
三菱PLC控制步进电机实例
1.接线图
上图的接线为控制一台步进电机接线，这次为大家展示控制两台步进同时运动的方法，
IO表为
X0 步进1原点
X1 步进2原点
X2 启动按钮
Y0 步进1脉冲
Y1 步进1方向
Y2 步进2脉冲
Y3 步进2方向
2.控制工艺：按下启动按钮，两台步进电机先复位，复位完成后两台步进电机运动到指定位置，运动结束。
3.程序如下：
按下启动按钮，两台步进电机开始复位，M11控制步进电机1复位，M12控制步进电机2复位。
步进电机1复位，M13为复位完成标志。
步进电机2复位，M14为复位完成标志。
两台步进电机都复位完成后启动步进电机运动到指定目标，M15控制步进电机1，M16控制步进电机2
步进电机1运动，M17为运动完成标志
步进电机2运动，M18为运动完成标志
两台步进电机运动结束后，结束，等待下一次的启动，重复动作。
步进电机的应用实例及原理
步进电机的应用实例及原理1. 引言步进电机作为一种特殊的电动机，具有精准定位、高速度控制和高转矩输出等特点，广泛应用于自动化设备、数控机床、印刷机械、医疗器械等领域。
本文将介绍步进电机的应用实例及其工作原理。
2. 步进电机的工作原理步进电机是利用电磁原理实现转动的电动机，其工作原理可以简单概括为如下几个环节：1.通过电流驱动：步进电机通过在电流的驱动下实现转动。
通常会使用特定的驱动器将输入的电流信号转换为能够驱动步进电机的信号。
2.核心部件：步进电机的核心部件是转子和定子。
转子是可以旋转的部分，而定子是固定不动的部分。
3.磁场交替：通过在定子上施加不同的电流信号，可以在定子上产生磁场。
转子中的绕组受到定子磁场的作用，从而会产生力矩，驱动转子旋转。
4.步进运动：通过依次改变电流的方向和大小，可以控制步进电机的旋转角度和速度。
步进电机一次转动一个固定角度（通常为1.8度或0.9度），这被称为“步进角”。
3. 步进电机的应用实例下面将介绍几个步进电机的应用实例，展示了步进电机在不同领域的多样化应用。
3.1 自动化设备步进电机在自动化设备中被广泛应用于精准定位和运动控制。
例如，自动化生产线上的物料输送系统经常使用步进电机来驱动传送带，实现精准的物料传送。
3.2 数控机床步进电机在数控机床中起到了关键作用。
它可以通过控制步进电机的电流和脉冲信号来实现数控机床的精确定位和加工运动。
例如，数控铣床中的主轴和工作台的运动通常由步进电机驱动。
3.3 印刷机械在印刷机械中，步进电机用于控制印刷材料的进给和定位，以实现高精度的印刷效果。
步进电机的高速度控制和精准定位特点使其成为印刷机械中的理想选择。
3.4 医疗器械步进电机在医疗器械中有着广泛应用。
例如，手术机器人中的关节驱动通常使用步进电机来控制，以实现精确的运动和定位，帮助医生完成复杂的手术操作。
4. 总结步进电机作为一种精准定位、高速度控制和高转矩输出的电动机，在自动化设备、数控机床、印刷机械、医疗器械等领域得到广泛应用。
PLC控制步进电机的应用案例
PLC控制步进电机的应用案例PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的电子设备。
步进电机是一种适用于许多工业应用的电动执行器。
它们的高精度、高可靠性和低成本使其成为PLC控制的理想选择。
以下是几个PLC控制步进电机的应用案例：1.机械加工在机械加工领域，步进电机经常用于驱动各种类型的机床，如铣床、车床和钻床。
通过PLC控制，可以根据设定的切削参数和工件要求来精确控制步进电机的转速和位置。
这种控制可确保机床的精度和稳定性，并实现自动化的加工过程。
2.包装和印刷包装和印刷设备通常需要高精度和高速度的运动控制。
步进电机可以接入PLC系统，通过控制电机的步进角和转速来实现准确的定位和运动。
这样可以确保包装和印刷设备的工作过程高效、准确且可靠。
3.自动化仓储系统在自动化仓储系统中，步进电机被广泛应用于各种类型的输送带、堆垛机和拆堆机。
通过PLC控制，可以精确控制步进电机的动作，如启动、停止、定位和速度调整，以实现自动化的物料搬运和仓储流程。
4.机器人工业步进电机与PLC结合可用于机器人工业中的各种关节控制。
机器人的关节通常由步进电机驱动，PLC控制电机的旋转角度和速度，从而实现机器人的精确定位和运动轨迹。
这种控制方法提供了更高的精度和可靠性，使机器人能够执行更复杂的任务。
5.自动化化工过程在化工工业中，PLC控制步进电机可以用于自动化的流体控制和精确的化学物料分配。
例如，在液体流体控制过程中，步进电机可以驱动阀门来控制流量和压力。
通过PLC控制，可以根据需要调整电机的转速和位置，以实现精确的流体控制。
总结起来，PLC控制步进电机的应用案例非常广泛，涵盖了机械加工、包装和印刷、自动化仓储系统、机器人工业以及化工过程等多个领域。
这些应用案例充分体现了PLC控制步进电机在工业自动化中的重要性和价值。
步进电机的应用案例
步进电机的应用案例
步进电机是一种特殊的直流电机，由于其结构简单、控制方便等特点，被广泛应用于各种自动控制系统中。
以下是一些步进电机的应用案例：
1. 打印机：步进电机常用于打印机纸张送纸和打印头移动的控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的纸张定位和打印位置控制。
2. 机器人：步进电机广泛应用于机器人的关节控制，通过控制步进电机的旋转角度，实现机器人的运动和动作，如机器人手臂的抓取、转动等。
3. 汽车仪表板：步进电机被用于汽车仪表板显示器的指针控制，通过控制步进电机的旋转角度，精确地显示车速、转速等信息。
4. CNC机床：步进电机被广泛应用于数控机床中的伺服系统，通过控制步进电机的旋转角度，实现工具的精确位置控制和工件的加工。
5. 纺织机械：步进电机被用于纺织机械的输纱、穿纱和纺纱过程中，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现纱线的准确定位和控制。
6. 电视摄像机：步进电机被用于电视摄像机的机械快门控制，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现快门打开和关闭的控制，控制摄像机的曝光时间。
7. 医疗设备：步进电机被应用于各种医疗设备中，如手术机器人、医用注射器等，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的运动和控制。
总之，步进电机在各种自动控制系统中都有广泛的应用，通过控制步进电机的旋转角度和步进数，实现精确的位置和速度控制。
步进电机原理应用范围案例__看完这个你就是步进的高手
步进电机原理按照常理来说，步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。
但是不同公司生产的步进电机，线的颜色不一样。
特别是国外的步进电机。
那么，步进电机接线应该用万用表打表。
步进电机内部构造如下图：通过上图可知，A，~A是联通的，B和~B是联通。
那么，A和~A是一组a，B和~B是一组b。
不管是两相四相，四相五线，四相六线步进电机。
内部构造都是如此。
至于究竟是四线，五线，还是六线。
就要看A和~A之间，B和B~之间有没有公共端com 抽线。
如果a组和b组各自有一个com端，则该步进电机六线，如果a和b组的公共端连在一起，则是5线的。
所以，要弄清步进电机如何接线，只需把a组和b组分开。
用万用表打。
四线：由于四线没有com公共抽线，所以，a和b组是绝对绝缘的，不连通的。
所以，用万用表测，不连通的是一组。
五线：由于五线中，a和b组的公共端是连接在一起的。
用万用表测，当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的，那么，这根线就是公共com端。
对于驱动五线步进电机，公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。
六线：a和b组的公共抽线com端是不连通的。
同样，用万用表测电阻，发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的，那么这根线是com端，另2根线就属于一组。
对于驱动四相六线步进电机，两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。
步进电机相关概念:相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。
常用m表示。
拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。
θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。
四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。
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,质量大约为 3kg
,扫描仪
整体的质量大约为 10kg
，根据这些已知条件可以求得要
想实现扫描仪俯仰角改变所需要的最大驱动功率，由此可以实现对
步进电机的选型
r1 0 .1 5 m , r2 0 .3 m
m1 3 10kg / m l 0.3
l
0.3
J 1 x 2 d x 1 0 x 2 d x 0 .0 9 kg • m 2
步进电机实用案例
三维扫描系统工作流程图
先使扫描仪返回原点
在 电 磁 吸 盘 上 安 装 工 件（叶片）
调 整 扫 描仪位 置
先连动控制调 整好扫描仪在 竖直方向大致 位置
先连动控制调整 好扫描仪的俯仰 角度
通过点动控制精 通过点动控制精 确定位竖直位置 确调整俯仰角度
先连动控制调整好 叶片被扫描的第一 个截面
控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择
选择的步进电机型号为86HS2A101-504-01，该电机的最大 静力矩为6Nm,额定电流为5A，机身长度101mm，重量为 3.25Kg,经测试符合要求。
由 于 控 制 电 动 回 转 台 的 旋 转 的 精 度 要 求 不 高 ， 经 测 试 86HS2A101-504-01型号步进电机可满足控制要求，故在此 不在过多赘述。
控制竖直方向运动步进电机的选择
对于步进要求能够拖动负载。
二是选择电机的步距角，但是由于我们选择的是带细分功 能的驱动器，可以通过细分来改变步距角。
相关计算：利用公式 n
L • 360
p
（n为脉冲数，L为移动
距离，p为滚轴丝杆的螺距， 为步距角）计算脉冲数 n,我
2.滑座6上的步进电机通过减速器和联轴器直接驱动摆臂7 绕轴摆动，从而实现扫描仪俯仰角的变化。
3.工作台9可以实现360°旋转.
任务
根据扫描仪的工作原理可以确定为了实现扫描仪正常共作 所需要进行的工作：
1.根据实现扫描仪上下移动所需要的最大转矩选择步进电 机的类型；
2.进行惯量匹配所需要的减速器类型； 3.驱动摆臂摆动所需要的步进电机的选型； 4.进行惯量匹配所需要的减速器的类型； 5.实现工作台转动所需需要步进电机的类型。
们选择步距角为1.8度，经测量最大移动距离为1250mm，
选择的滚轴丝杠的螺距为5mm.代入计算可得n为50000.
设置为5细分，电机每转一周可发出
360 1.8
5 =1000个脉冲。
控制竖直方向运动步进电机的选择
电机所需拖动的最大重量为100N，计算负载最大时的静力
矩为1 N•m。
选择57HS2A76-304型号的步进电机，该步进电机最大静 力矩是1.8N•m ，额定电流为3A,机身长度76mm,转子惯量 为440，重量1.05Kg,符合要求。
ip
wM wL
JL JM
0 .9 9 2 .7 1 0 4 0 .9
64
根据最佳传动比可以求得步进电动机的额定转矩经减速器 后的最大输出转矩：
T额8.7N•m,ip 64,T34.33N•m T出T额ip 8.764556.8N•m T出T
由此可知，所选择的步进电机动力方面满足要求，传动比较大， 选用谐波减速器较合适。
l
0 .3
J 1 x 2 d x 1 0 x 2 d x 0 . 0 9 k g • m 2
0
0
J 2 m 2 r2 2 1 0 0 .3 2 0 .9 k g • m 2
J L J 1 J 2 0 .9 0 .0 9 0 .9 9 kg • m 2
J M 2 .7 1 0 4 kg • m 2 , 9 0 %
摆臂的工作状况
摆臂用来实现改变扫描仪的俯仰角，摆臂在空行程是实现
最大的摆速
,最短加速时间
，从而计算求
得最大加速度
,当摆臂在水平位置加速启动时，
所需要驱动力矩最大。
wL 6 rad / s
t 1s
RwL rad/s2
t 6
G2 G1
摆臂的结构
l 0.3m
m1 3kg
m2 10kg
摆臂的长度300mm
通过点动控制精确 调整截面位置
开始扫描
依次调整截 面位置扫描
扫描完成
后处理
8 7
1 2
3 4
5
6
9
4 10 1.步进电机 2.减速器 3.联轴器 4.轴承 5.滚珠丝杠 6.滑座 7.摆动臂 8.扫描仪 9.旋转工作台 10..底座
扫描仪结构原理简图
运动链
1.用步进电机1经过减速器2和联轴器3驱动滚珠丝杠5转动， 滚珠丝杠5经螺母带动滑座6上下移动，从而可以实现与滑 座连接的扫描仪上下移动。
0
0
T1 J 1 R m1 g r1 0 .0 9 6 3 9 .8 0 .1 5 4 .4 6 N • m
T2
m 2 R r2 2
m 2 g r2
10
6
0.32
10 9.8 0.3
29.87 N
•
m
T T1 T2 4 .4 6 2 9 .8 7 3 4 .3 3 N • m
W T • w 3 4 .3 3 1 7 .9 8W 6
控制竖直方向运动步进电机的选择
用运动控制卡来控制步进电机，控制步进电机在竖直方向 运动。
控制要求：利用运动控制卡控制步进电机匀速转动，从而 控制滑块在竖直方向的运动，当按下停止按钮时，点击马 上停止转动（电机轴锁住）。
按下脱机按钮，电机轴松开。
摆臂转动惯量的匹配
符号说明：J 1 ：摆臂相对于转轴的转动惯量 J 2 扫描仪相对于转轴的转动惯 量 J L 摆臂和扫描仪组合（负载）相对于转轴的转动惯量 J M 所选型号步进 电机转子转动惯量 i p 惯量匹配的最佳传动比
根据负载的转动惯量和步进电机的转动惯量，由最佳惯量匹配求得所需 要减速器的传动比
控制扫描仪按一定角度旋转的电机的计算与选择
同样用运动控制卡来控制步进电机，实现电机顺时针与逆 时针的旋转，用一个机械限位来限制扫描仪旋转的最大角 度。
控制要求：用运动控制卡控制电机的转动，当按下开始按 钮时，电机转动，转动到某一位置时，按下停止按钮，电 机停止转动（电机轴被锁住）。
连杆在水平时电机轴承受的力矩最大，测量得扫描仪重 2Kg,力臂最长为228mm,计算可得力矩最大为4.56Nm.