导语：

本文旨在为设备制造商相关人员，如项目经理、机械设计师、电气工程师和软件运动控制工程师，提供步进电机与伺服电机的选择方法及其应用经验。通过对两种电机的特点、优缺点以及选用方法的介绍，帮助读者快速理解并应用于实际项目中。

步进和伺服电机的特点与应用

1.1 两者的基本区别

步进电机和伺服电机都是精确定位场合中的常见选择，但它们在性能上有所不同。步进电机会因为效率较低而不适合作为动力驱动，而其转矩脉动性质也限制了其用于转矩控制的情况。相比之下，伺服系统则能够实现转矩控制，并且在某些情况下可以取代变频器作为动力源。

1.2 控制方式对比

步进系统通常使用脉冲指令来调节速度，而伺服系统则更倾向于模拟量调节，以实现更精确的速度控制。在加减速方面，双方都能达到快速响应，但由于伺服系统具有更宽的调速范围，它们往往需要更短的加减速时间。

电机选型及应用经验

2.1 电机驱动选型方法

设备制造商在进行电子驱动器选择时，可以遵循以下流程：

确定工作环境要求，如防护等级、运行噪音指标和温升指标。

确认机械规格，如负载能力、刚性等。

确定动作参数：转速、行程长度、高度可接受的一致性水平，以及加减速时间。

计算负载惯量并匹配至恰当尺寸。

评估所需最大传递功率并选择最高功率输出能满足需求的驱动器模型。

2.2 应用实践建议

为了确保良好的性能表现，一些关键考虑因素包括：

合理配置驱动器与负载之间接口，以免过热或振荡问题。

注意到合适地冷却带来的温度管理策略以避免过热损坏部件。

在分配输入信号时考虑到正确设置当前限值以保护元件安全操作状态（如限流保护）。

3 图一 驱動器控制信號接線圖注释：

图一展示了NPN类型输出信号如何连接至驱動器端口。在这种情况下，每个信号端必须形成一个闭环回路才能保证稳定的通讯。此外，如果使用的是5V标准，则需要额外加入阻抗以限制输入流量；此外，还要注意将感应式负载从非隔离供给独立化，并安装继流二极管以防止反向涌入影响功能正常运行。

4 软件规划运动曲线：

软件工程师应当规划出每个轴上的运动路径，并确保每个行动均按计划完成。这包括但不限于初速度设定、高峰速度设定，加快/减慢过程时间，以及换向过程时间。梯形加减速是普遍采用的曲线之一，这里会详细讲解如何规划这一曲线，以便达到高效且有效果。

5 上位处理逻辑调整：

对于不是通用的控制卡或PLC类平台，由于输出端口可能无法直接推送足够强大的信号，我们需要放大这些信号，使其符合最小要求，即至少10毫安。如果我们想要使用MCU产生方向控股脉冲，我们必须建立放大回路来提高原始输出能力使得脉冲方向稳健地传达给底层硬件。而如果我们的MCU不能直接触发这些硬件，那么我们就必须增添额外技术手段如增加开关门数或者采用其他形式的事务解决方案。

6 行程计算示例：

根据总行程S以及允许执行周期T，我们可以计算出起始速度V1, 最终速度V2, 加快/减慢阶段t1:

S = (V1 + V2) * t + V * (T - 2t)

假设起始速度为0，则:

V * (T - t) = S

现在你知道总行程S, 允许执行周期T, 以及预期值域内v,t，你就可以决定v,t中的任何一个，其余值也随之确定。这是一个简单却实用的公式，它帮助你迅捷地找到最佳运动参数组合，为你的设备制造项目提供必要支持。