概要
本文主要针对设备制造商相关人员，如项目经理、机械设计、电气、软件运动控制工程师，介绍步进电机、伺服电机(本文均指永磁同步交流伺服电机)的作用、选择方法及周边配套设施的选配
1、介绍步进电机和伺服电机各自的特点、优缺点
1.1一种电机在点位控制或调速中的应用介绍
步进电机、伺服电机主要用于准确定位时，也可用于调速APP应用。 步进电机效率低，一般不作为动力用； 因为有一定的转矩脉动，所以不推荐用于转矩控制。 伺服系统可以进行转矩控制，也可以考虑代替逆变器驱动作为动力使用。
在调速应用步进电机时，控制指令通常是脉冲指令，通过改变脉冲频率进行调速。 相对于变频调速，具有低速转矩大、启停控制方便、加减速时间短的优点(在合适的电压及负载条件下，百毫秒级即可达到目标速度)。 另外，在调速范围宽、负载惯量比匹配的合理条件下，通常不需要另外的加减速机构。 缺点是运行噪声相对较大。
伺服电机应用于调速，与变频调速相比，还具有加减速时间短的优点，通常几十毫秒就达到预期速度，调速范围更广。 进行调速、扭矩控制APP应用时，建议控制信号使用模拟电压信号。
1.2步与伺服的性能特点和比较：
2、电机选型及应用经验
2.1电机驱动的选择方法
机器制造商在选择电机时请参考以下方法。
1 )使用环境、必要的防护等级、运行噪声指标、温升指标等；
2 )确定机械规格、负荷、刚度等参数；
3 )确认动作参数)转速、行程、加减速时间、周期、精度等；
4 )负荷惯量的计算、电机惯量的选择
5 )计算电机所需扭矩；
6 )选择最高转速满足APP应用要求的电机。
设备制造商相关人员可以通过以下分工获取这些信息
项目经理
详细了解设备生产产品的技术、应用环境、适用环境温度、精度、生产能力、机械结构、成本等参数，进而确定所需的电机噪声指标、防护等级、应用温湿度。 根据工艺、生产能力、大致结构，基本上确定各电机的行程和每步动作分配得到的时间是多少，进而确定电机需求的转速范围，根据上述介绍精度和推荐速度范围的数值，确定伺服和步的方向
机械设计师
机械传动、结构等设计前，必须详细了解伺服或步进电机的型号规格，并按照电机行业相关标准尺寸进行设计。 否则，必须先设计传动、结构再选择电机，安装空间不够，没有所需轴径、轴长的标准电机； 没有必要的大力矩、有适当惯性力矩的电机等问题。 影响进度，提高成本。
备注
常用控制类电机(包括伺服、步进)的扭矩最大，一般为50 NM )。 雷赛礼数最大的步进电机型号为130HS45，惯性量为4.84*10-3(kg )。 步进电机的轴径、法兰、端盖固定孔的尺寸大部分遵循英寸法的习惯。 伺服电机的尺寸一般习惯公制。
机械设计者必须计算运动部件的转动惯量，然后再计算需求力矩。
2.2应用经验
1 )电机与负载之间的合理装配连接。
2 )必须注意驱动、电机散热。
3 )选配驱动器、电源，合理设置电流，细分。
4 )正确的电气连接、合理的电气组装技术。
5 )设计合理的运动曲线。
下表为机械工程师、电气工程师、软件工程师等设备制造商相关部门人员提供参考
机械师参考
电工参考
软件工程师参考
图1
驱动器控制信号接线图注释：
1） 脉冲，方向信号端接线原理图；首先需满足驱动器的信号电压幅度条件。再考虑上位系统的信号输出类型，基本可分为：差分型、NPN型（漏、拉电流型）、PNP型（源、推电流型）
2） 以较为常见的NPN型输出信号为例说明，紧紧抓住回路的概念：电流从信号电源的正端流向PUL+经内部电路后从PUL-端流出，再经过上位控制器脉冲输出口正端流向负端（NPN、PNP型脉冲输出口的正负端都可理解成单向导通开关），再从脉冲输出口的负端流回信号电源的负端，如图1形成完整的回路。
差分型输出较为特殊；通常任意一端拿出来既能产生推电流又能产生拉电流，所以不能把几路差分信号的“同名端”并联在一起形成共阳或共阴接法。无论上位输出的类型和驱动器信号接口是什么类型，只要能形成完整、可开关的回路就行。
3）另请注意当信号电压不是5V,需接电阻来限定电流时，方向与脉冲的回路中都应有各自的限流电阻而不要去共用一个电阻。
4）为保证驱动器、电机的正常工作，建议控制指令的电源和其它带有感性负载的电源完全隔离。若不能隔离，请务必为感性负载设置续流二极管。
运动曲线、参数合理规划设置：
软件工程师需要做的有：规划好每个轴的运动控制曲线，了解每个动作的时间、行程，合理的配置初速度、加速时间、最高速度、换向时间。以期望达到效率最高、效果最好。以梯形加减速为例，讲述如何规划设计一段运动曲线，见图2及其说明。
若您的上位控制器不是通用的控制卡、PLC类,请注意以下几点：
1）控制信号的高低电平时间是否满足驱动器说明书上的要求。驱动器的信号输入频率都有上限。步进通常为200KHZ，伺服通常为500KHZ，所谓的200K,500K都有一个前提：占空比在50%时。实际上200K也就是限定了高和低电平时间都不小于2.5微秒；500K时限定高和低电平时间都不小于1微秒。
2）控制信号的幅度：高电平需高于3.5V；低电平需低于0.5V。MCU的输出口通常不能直接带动驱动器，需要设置放大电路来放大电流驱动能力，使脉冲方向输出信号能达到典型应用电流10毫安。
3）控制信号的时序需满足说明书上的要求。通常驱动器会要求方向信号至少提前脉冲有效沿1-2微秒的时间。
图2
说明：
V1：起跳速度
V2：最高速度
t1：加速时间
t3-t2：减速时间,通常设计成和加速时间t1一致。
机座60以下的步进电机，建议起跳速度设置在1.5转/秒以下，达到推荐的最高应用转速20转/秒的加减速时间推荐30-150毫秒，电机端盖尺寸86MM及以上，建议初始速度在1转/秒以下，达到推荐的最高应用转速10转/秒的加减速时间推荐80-200毫秒。
400W及以下伺服建议初始速度3转/秒以下，达到推荐的最高应用转速50转/秒的加减速时间推荐15-200毫秒。
750W-2000W伺服建议初始速度2转/秒以下，达到30转/秒的加减速时间推荐40-300毫秒。
知道总行程S，和允许的时间T，就可以这样计算出V1，V2，t1
S=(V1+V2)*t1+V2*（T-2t1）；为方便计算令V1=0;则V2*(T-t1)=S;知道S,T值和V2,t1的经验取值范围，确定V2和t1中的任一个，剩下的也就确定了。
图3