plc培训课程-不懂步进电机和伺服电机的学生，看这里！

区别1：不同的控制方法

plc控制步进电机通过控制脉冲数来控制旋转角度。一个脉冲对应于一个步距角。伺服电机通过控制脉冲时间来控制旋转角度。

差异2：所需的工作设备和工作流程不同

步进电机所需的电源(所需电压由驱动器参数给出)、脉冲发生器(现在大多数使用平板)、步进电机和驱动器(驱动器设置步距角。如果步距角设置为0.45°，则给出脉冲，电机移动0.45°);

其工作流程是步进电机一般需要两个脉冲：信号脉冲和方向脉冲。

伺服电机所需的电源是开关(继电器开关或继电器卡)和伺服电机;其工作流程是电源连接开关，然后是伺服电机。

差异3：不同的低频特性

plc控制步进电机在低速时容易发生低频振动。振动频率与负载条件和驾驶员的性能有关。一般认为，振动频率为电机空载跳跃频率的一半。这种由步进电机的工作原理确定的低频振动现象对机器的正常运行非常不利。

当步进电机低速工作时，通常应使用阻尼技术来克服低频振动现象，例如在电机上添加阻尼器或在驱动器上使用细分技术。交流伺服电机运行非常平稳，即使在低速下也不会振动。

交流伺服系统具有共振控制功能，可以覆盖机械的刚度不足，系统内部提供频率分析功能(FFT)，可以检测机械的共振点，便于系统调整。

差异4：不同的扭矩频率特性

plc控制步进电机的输出转矩随着速度的增加而减小，并且在更高的速度下将急剧下降。因此，大工作速度一般为300-600r/min。

交流伺服电机具有恒定转矩输出，即在额定转速范围内(一般为2000或3000 R/min)输出额定转矩，在额定转速以上输出恒定功率。

差异5：不同的过载能力

步进电机通常没有过载能力。

交流伺服电机具有很强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和扭矩过载的能力，大扭矩是额定扭矩的3倍，可用于克服起动时惯性负载的惯性力矩。

(由于步进电机没有这样的过载能力，为了克服这一惯性力矩，在选择时通常需要选择一个扭矩大的电机，而机器在正常运行时不需要这么大的扭矩，这会导致扭矩浪费。)

差异6：不同的速度响应性能

步进电机从静态加速到工作速度(通常为每分钟几百转)需要200-400ms。交流伺服系统具有良好的加速性能。以松下msma400w交流伺服电机为例，它从静态加速到3000r/min的额定速度。它只需几毫秒，可用于需要快速启动和停止的控制场合。

坦率地说，磁极对的数量大，速度慢，控制角大，电源线引脚都是步进电机，功率通常很低。

具有高精度和高速度，可用于速度、位置和扭矩控制。电源线为UVW三线，通常为伺服电机。极数通常不超过5，功率从几十瓦到几十千瓦。

让我们来看看plc控制步进电机和伺服电机的概念。

伺服电机可以使控制速度和位置精度非常准确，并可以将电压信号转换为扭矩和速度来驱动控制对象。

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1.步进电机和伺服电机的控制精度不同。两相混合式步进电机的步距角一般为1.8°，三相混合式步进电机的步距角为1.2°。还有一些高性能的步进电机具有较小的步进角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带有标准2500线编码器的伺服电机，由于驱动器采用了四倍频技术，脉冲当量为360°/10000=0.036°。

对于绝大多数用户来说，光电传感器的机械传输精度和定位精度都不如步进电机伺服电机的物理精度高。没有必要单方面追求电机的高精度。

2.步进电机和伺服电机的转矩频率特性不同。

步进电机的输出转矩随着转速的增加而减小，在较高转速下会急剧下降，因此工作转速一般为0-900 rpm。交流伺服电机为恒转矩输出，即在额定转速范围内(一般为1000~3000rpm)输出额定转矩。

3.步进电机和伺服电机具有不同的过载能力。

4.步进电机和伺服电机具有不同的操作性能。步进电机的控制是开环控制。如果起动频率过高或负载过大，很容易失去阶跃或阻塞转子。如果速度太高，很容易超调。因此,为保证其控制精度,应妥善处理提速和降速问题。，

5.交流伺服驱动系统是闭环控制。驱动器可以直接采样电机编码器的反馈信号。位置环和速度环在内部形成。一般来说，步进电机不会出现阶跃损失或超调，控制性能更可靠。伺服电机是一个闭环系统，伺服驱动器可以自动校正丢失的脉冲，并在堵转的情况下及时反馈给控制器。虽然步进电机是开环系统，但须使用足够的转矩裕度以避免堵转。

6.步进电机和伺服电机的速度响应性能不同。

7.步进电机从静态加速到工作速度需要100-2000毫秒。交流伺服系统的加速性能良好。从静止加速到3000rpm的额定速度只需几毫秒。可用于需要快速启动和停止的控制场合。

步进电机和伺服电机分别为： 控制元件在工业传动控制领域得到了广泛的应用。但是步进电机和伺服电机有什么区别呢?只有了解步进电机和伺服电机的区别，才能准确判断是使用步进电机还是伺服电机。

在越来越多的高标准工业自动化应用中，技术进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性能成本比。

采用闭环技术后，闭环步进电机为用户提供了优越的精度和效率，不仅可以实现伺服电机的性能，而且具有步进电机价格低廉的优势。成本较低的步进电机正逐渐渗透到以高成本伺服电机为主的应用领域。

步进电机与伺服电机的比较

根据传统概念，伺服控制系统的性能在需要800 rpm以上速度和高动态响应的应用中更为优异。步进电机更适合低速、低至中等加速度和高保持扭矩的应用。

那么，步进电机和伺服电机这一传统概念的基础是什么?让我们详细分析一下。

1.结构

plc步进电机以一步一步的方式旋转，磁性线圈用于将磁铁从一个位置逐渐拉到下一个位置。为了使电机在任何方向上移动100个位置，电路需要对电机执行100步操作。步进电机利用脉冲实现增量运动，无需任何反馈传感器即可实现准确定位。

伺服电机的运动方式不同。它与磁转子上的位置传感器(即编码器)相连，该传感器可连续检测电机的准确位置。伺服将监控电机的实际位置和指令位置之间的差异，并相应调整电流。该闭环系统可使电机保持正确的运动状态。

2.简单和成本

步进电机不仅比伺服电机便宜，而且更容易调试和维护。步进电机静止稳定，能保持位置(即使有动态负载)。然而，如果一些应用程序要求更高的性能，更昂贵和复杂的伺服电机须使用。

3.设置一个

在任何时候都需要准确定位的应用中，步进电机和伺服电机之间有重要的区别。在由步进电机控制的开环运动应用中，控制系统认为电机始终处于正确的运动状态。

但是，一旦出现问题，比如由于部件卡死导致电机失速，控制器就无法了解机器的实际位置，从而导致失位。伺服电机本身的闭环系统有一个优点:如果被物体卡住，立即被检测出来。机器会停止运转，永远不会错位。

4.速度和扭矩

步进电机和伺服电机的性能差异是由于电机设计方案不同造成的。步进电机比伺服电机有更多的极点，所以步进电机的全转需要更多的绕组电流交换，导致其转矩在速度增加时迅速下降。

此外，如果达到较大转矩，步进电机可能会失去速度同步功能。由于这些原因，伺服电机是初选在大多数高速应用。相比之下，在步进电机中更高数量的极点在低速下是有利的，因为步进电机比相同尺寸的伺服电机有转矩优势。

随着速度的增加，步进电机的转矩会下降

5.热量和电力消耗

开环步进电机采用固定电流，会发出大量的热量。闭环控制只提供速度回路所需的电流，从而避免了电机加热问题。

对比总结

伺服控制系统适合高速应用，涉及动态负载变化，如机械臂。步进控制系统更适合于需要低到高加速度和高保持扭矩的应用，如3D打印机，传送带，副轴等。由于步进电机成本较低，使用后可以降低自动化系统的成本。运动控制系统需要利用伺服电机的特点，须证明这些成本更高的电机是值得的成本。

在闭环技术的推动下，步进电机可以渗透到过去属于伺服电机的高性能和高速应用领域

采用闭环技术的步进电机

如果闭环伺服技术的优势可以应用于步进电机，将会产生什么效果?

我们能否在实现步进电机成本优势的同时实现与伺服电机相同的性能?

通过结合闭环控制技术，步进电机将成为一款兼具伺服和步进电机优点的低成本综合产品。由于闭环步进电机可以显著提高性能和能效，因此它可以在越来越多的高标准应用中取代更昂贵的伺服电机。

接下来，我们以具有嵌入式闭环控制功能的stepim集成步进电机为例，分析了具有闭环技术的步进电机的性能和优缺点。

步进电机集成电子控制后，相当于一台双相无刷直流电动机，可以实现位置环控制、速度环控制、DQ控制等算法。单圈是编码器用于闭环换向，以确保在任何速度下的扭矩。

低能耗，保持散热

StepIM步进电机具有高能效。不像开环步进器总是在全电流命令下运行，这会引起热和噪声问题，步进器的电流根据运动的实际情况而变化，如加速和减速。

类似于伺服，在任何时刻，这些步进电机消耗的电流与实际所需的扭矩成比例。由于电机和集成的电子控制板在较低的温度下运行，步进电机可以实现更高的峰值扭矩媲美伺服电机。

准确匹配性能要求

为了确保有足够的扭矩克服干扰并避免失步，开环步进电机通常需要确保扭矩至少比应用要求的值高40%。闭环步进电机没有这个问题。当这些步进电机由于过载而达到失速状态时，它们将继续保持负载状态而不损失扭矩。在消除过载状态后，它们将继续运行。

在任何指定速度下，都可以保证较大扭矩，并且位置传感器可以确保没有失步。因此，闭环步进电机的规格可以准确匹配相关应用的扭矩要求，而不需要额外40%的裕度。

对于开环步进电机，由于存在失步风险，很难满足高瞬态转矩需求。与传统步进电机相比，Stepim闭环步进电机可以实现快速加速、更低的运行噪声和更小的谐振。它们可以在更高的带宽下工作并获得优异的性能。

无柜机

Stepim将驱动控制板与电机集成，减少了接线数量，简化了实施方案。使用stepim，您可以构建无机柜机器。

闭环plc控制步进电机改变了许多运动控制应用中的性能成本比。由于其优越的精度和能效，stepim步进电机可用于过去由更昂贵的伺服电机主领的领域。stepim闭环渐进式电机的成功也让我们看到了低成本步进电机取代高成本伺服电机的可能性。