步進電機是一種將電脈衝訊號轉變為角位移或線位移的開環控制原件。電動機的轉速和停止的位置取決於脈衝訊號的頻率和脈衝數，即給電機加乙個脈衝訊號，電動機則轉過乙個步距角。這一線性關係的存在，加上步進電機只有週期性的誤差而無累積誤差等特點，使得速度、位置等控制領域用步進電機來控制變得非常方便。
步進電機發展
步進電機現狀
自問世以來，步進電機很快確定了在開環高解析度的定位系統中的主導地位。在工業技術高速發展的今天，還未有適合的取代產品出現。雖然步進電機已被廣泛應用，但並不能像普通的直流電動機、交流電動機那樣在常規電氣控制中使用。
它須由雙環形脈衝訊號、功率驅動電路等組成控制系統，涉及很多機械與電氣控制方面知識。
我國生產步進電機的廠家不少，但能自行開發研究的廠家卻較少，大部分廠家規模比較小。我國步進電機產品發展有自己的特點：20世紀80年代以前是以磁阻式步進電機為主，20世紀80年代後期開始發展混合式步進電機。
產品從相數上分有二相、三相、四相、五相，從步距上分有/、/，從規格上分有，從靜力矩上分有0.140n.m。
從大功率驅動裝置市場上，大扭矩步進電機沒有市場，無論是在經濟上、雜訊、加速度、系統慣量、最大扭矩等方面，都不如採用伺服電動機或是直流電動機加編碼器好。步進電機主要是應用在小功率場合。總的來說，步進電機是一種簡單的開環控制，不適合在大功率場合使用。
具體的應用場合如下：
(1) 經濟型數控工具機，如數控雕刻機、數控磨床，數控銑钂床等。
(2) 工業生產裝備，如連續式、間歇式包裝機，機械手等。
(3) 工業器材方面，如拿放裝置、效能測試裝備等。
(4) 小型自動化辦公裝置，如啟動打標機、貼標機、割字機、雷射打標記繪圖儀等。
步進電機發展趨勢
步進電機今後繼續沿著小型化的方向發展。隨著電動機本身應用領域的拓寬以及各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小，在57、42機座號的電動機應用了多年後，現在其機座號向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士escap公司最近還研製出外徑僅10mm的步進電動機。
除了傳統的旋轉步進電機，線性步進電機近些年來發展也很快，它減少了零部件，幾乎沒有磨損或維修，並且易於結合機器使用，非常適合在輕負載的情況下使用。
步進電機控制原理
在計算機控制系統中，步進電機是一種非常重要的自動化執行元件，它能將電脈衝轉化為電動機軸的角位移。當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號, 它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(稱為「步距角」), 當步進驅動器乙個乙個地接收到若干個脈衝時，它的旋轉是以固定的角度一步一步執行的。因此，可以通過控制進給脈衝的個數來控制電動機的角位移量, 從而達到準確定位的目的
步進電機基本工作原理
步進電機的定子、轉子是用矽鋼片或其他軟磁材料製成的。定子的每對極上都繞有一對繞組，構成一相繞組，共三相稱為a、b、c三相。
圖4_1 步進電機線圈繞組
在定子磁極和轉子上都開有齒分度相同的小齒，採用適當的齒數配合,當a相磁極的小齒與轉子小齒一一對應時，b相磁極的小齒與轉子小齒相互錯開1/3齒距，c相則錯開2/3齒距。如圖所示
圖4_2 電機齒輪
上圖中，a相繞組與齒1、5一一對應，而此時b相繞組與齒2錯開1/3齒距，而與齒3錯開2/3齒距，c相繞組與齒3錯開2/3齒距，而與齒4錯開1/3齒距。 電機的位置和速度由繞組通電次數（脈衝數）和頻率成一一對應關係。而方向由繞組通電的順序決定。
步進電機一些基本引數
(1) 電機固有步距角
它表示控制系統每發乙個步進脈衝訊號, 電機所轉動的角度。電機出廠時給出了乙個步距角的值, 如57byg46403 型電機給出的值為0.9°/1.
8°( 表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°) , 這個步距角可以稱之為『電機固有步距角』, 它不一定是電機實際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅動器有關。
(2) 步進電機的相數
是指電機內部的線圈組數, 目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同, 其步距角也不同, 一般二相電機的步距角為0.9°/1.
8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.
36°/0.72°。在沒有細分驅動器時, 使用者主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。
如果使用細分驅動器, 則『相數』將變得沒有意義, 使用者只需在驅動器上改變細分數, 就可以改變步距角。
(3)保持轉矩（holding torque）
是指步進電機通電但沒有轉動時, 定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的引數之一, 通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減, 輸出功率也隨速度的增大而變化, 所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的引數之一。
比如, 當人們說2n.m 的步進電機, 在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2n.m的步進電機。
（4）啟動頻率（fq0）
空載時，步進電動機由靜止突然啟動，並進入不丟步的正常執行所允許的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，用fq表示。若啟動時頻率大於突跳頻率，步進電動機就不能正常啟動。fq與負載慣量有關，一般說來隨著負載慣量的增長而下降。
空載起動時，步進電動機定子繞組通電狀態變化的頻率不能高於該突跳頻率。
步進電機細分驅動技術
步進電機的執行需要各相電流滿足一定的時序要求, 而電磁力的大小與繞組通電電流的大小有關, 如果繞組中電流不再是方波, 而是乙個分成個台階的近似階梯波, 電機每執行乙個階梯即轉動一步。當轉動小步時, 實際上相當於轉過乙個步距角, 這就是所謂的細分。以二相步進電機為例式（1）、式（2）為a、b相電流公式, 式(3)、式(4)則為分別的力矩。
這裡是轉矩的常量, 向量合成式（3）、式（4）得到
可見, 細分前後合成力矩並沒有變化, 但是電機執行的平穩性卻增加了。圖1-3的上半部分為整步執行下的a、b兩相的電流圖。可以看出1、2、3、4點的合成力矩相等, 但是連續性不好, 尤其在低頻執行時會有明顯的振動。
而經過細分的則不同, 如圖下半部分所示, 將整步的一拍分成了四步來完成, 即四細分。每一微步的電流合成大小都一樣, 這樣使得每一步過渡更加平穩, 有效抑制了振動, 並減少了失步。
圖4_3 步進電機細分技術
由此可見， 細分驅動能極大地改善步進電機執行的平穩性,近幾年來由於微處理機技術的發展, 細分技術得到了廣泛應用。
高速脈衝產生與高速計數功能
西門子s7-300 plc中的cpu312c、cpu313c、cpu313-2dp等型號，整合有用於高速計數以及高頻脈衝輸出的通道，可用於高速計數或高頻脈衝輸出。
該型別plc有3個用於高速計數或高頻脈衝輸出的特殊通道，3個通道位於cpu313c整合數字量輸出點首位位元組的最低三位，這三位通常情況下可以作為普通的數字量輸出點來使用。再需要高頻脈衝輸出時，可通過硬體設定定義這三位的屬性，將其作為高頻脈衝輸出通道來使用。
4.3.1 設定硬體通道
為普通數字量輸出點使用時，其系統預設位址為q124.0、q124.1、q124.
2（可自行修改），作為高速脈衝輸出時，對應的通道分別為0通道、1通道、2通道（通道號為固定值，不能自行修改）。每一通道都可輸出最高頻率為2.5khz（週期為0.
4ms）的高頻脈衝。
步驟1：雙擊「hardware」,進入硬體組態介面
圖4_4 硬體組態介面
步驟2：雙擊「count」,開啟通道設定對話方塊
圖4_5 通道設定對話方塊
步驟3：選擇「channel_1「operating」選擇為「pulse –width modulation」
圖 4_6 選擇產生脈衝
步驟4：選擇產生脈衝的週期、延遲產生的引數等。
圖4_7 設定脈衝引數
單擊「ok完成配置。下面對高速計數通道進行配置，和前面一樣的內容不進一步介紹，下面主要對不同的設定做出說明。具體過程如下：
步驟1：選擇通道0，選擇連續計數功能。
圖4_8 高速計數選擇介面
步驟2：開啟計數選項卡
圖4_9 計數引數設定
單擊 「ok」完成設定。
這樣，硬體的配置就完成了。但是，除了硬體的配置外，還要進行軟體的研究，下面就會對西門子s7-300plc的脈衝產生與計數進行分析。
系統功能塊sfb49
選中專案下最後一級子選單blocks，並雙擊blocks中的ob1進入程式編輯器，在ob1中，呼叫sfb49。過程如下：在指令集工具中，找到library（庫）->standard library（標準庫）->system function blocks（系統功能塊）選單，並雙擊該選單下的系統功能塊sfb49進行呼叫
圖4_10 系統功能塊sfb49
部分引數含義：
系統功能塊sfb47
選中專案下最後一級子選單blocks，並雙擊blocks中的ob1進入程式編輯器，在ob1中，呼叫sfb47。過程如下：在指令集工具中，找到library（庫）->standard library（標準庫）->system function blocks（系統功能塊）選單，並雙擊該選單下的系統功能塊sfb47進行呼叫
圖4_11系統功能塊sfb47
部分引數含義：
兩通道均採用軟體門控制，這樣可以較為容易利用軟體實現。
步進電機控制方案設計
使用plc控制步進電機時，可使用plc產生控制步進電機所需要的各種時序的脈衝。
控制工藝提出
根據波峰焊接機構對助焊劑幫浦運動的要求，提出以下的控制工藝，主要是要能根據pcb板確定幫浦移動的範圍，不能有累積誤差，因此用步進電機可以很好的實現這種控制要求。
圖4_12 步進電機控制工藝
上圖箭頭表示計數方向，從初始位置向左右移動的過程計數，返回途中不進行計數操作。脈衝發出有軟體控制門控制，當助焊劑幫浦動作時，產生脈衝，步進電機進行自動復位操作。助焊劑幫浦停止動作時，步進電機執行到初始位置停機。
步進電機控制系統方案設計書
課程設計任務書 設計題目 微機步進電機控制系統設計 設計目的 1.鞏固和加深課堂所學知識 2.學習掌握一般的軟硬體的設計方法和查閱 運用資料的能力 3.通過步進電機控制系統設計與製作，深入了解與掌握步進電機的執行方式 方向 速度 啟 停的控制。設計任務及要求 在規定的時間內完成下列任務 任務 控制四...
步進電機PLC控制設計
目錄第一章控制工藝流程分析 1 1.1步進電機的控制過程描述 1 1.2 plc控制步進電機的控制工藝分析 2 第二章步進電機plc控制系統總體方案設計 2 2.1系統硬體組成 2 2.2控制方法分析 4 2.3 i o分配 5 2.4系統接線圖設計 7 第三章控制系統梯形圖程式設計 8 3.2控制...
PLC步進電機控制系統設計
蘇州市職業大學 實習 實訓 報告 課程名稱 plc應用技術專案實訓 專案名稱步進電機控制系統設計 2014年05月26日至2014年05月30日共 1 周 學院 部 電子資訊工程 班級 12電氣 3 姓名學號 學院 部 負責人 系主任指導教師 本次實訓的實訓任務是用plc控制步進電機的正反轉執行。自...