电机驱动系统选型指南步进与伺服技术的权威解析
导语：
本文旨在为设备制造商相关人员提供一个全面的步进电机和伺服电机（永磁同步交流伺服电机）的选择指南。我们将探讨这两种类型的特点、优缺点，以及它们在精确定位和调速应用中的适用性。此外，本文还将介绍如何根据具体需求进行选型，包括周边配套设施的选择，以及在实际应用中的一些经验分享。
步进和伺服电机的各自特点及优缺点
1.1 两种电机在精确定位或调速应用中的比较
步进和伺服电机会都被用于精确定位场合，但它们也可以用于调速应用。在效率上，步进系统通常低于伺服系统，因此并不常作为动力源使用。此外，由于存在转矩脉动，步进系统不推荐用于转矩控制。相比之下，伺服系统能够实现转矩控制，并且可以考虑取代变频器作为动力源。
对于调速应用，步进系统通常使用脉冲信号来控制，而通过改变脉冲频率来调整速度。这种方法具有以下优势：低速时有较大的力矩输出，加减速时间短，可以快速达到目标速度。此外，在负载惯量匹配合理的情况下，不需要额外的加减速机构。不过，这种方法也有局限性，比如运行噪音较大。
而对于伺服系统，它们同样支持模拟量输入以实现更宽广的调速范围，并且加减速度快，可以迅速达到预期速度。这使得它们成为许多高性能要求场景中不可或缺的一部分。
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机驱动器选型时，可以参考以下几个关键因素：
使用环境所需防护等级、运行噪音指标以及温度升高限制。
机械规格，如负载能力、刚性等参数。
动作参数，如转数、行程长度、加减速度时间周期以及位置精度要求。
计算负载惯量并选择合适的惯量值。
确定所需最大转矩值并选择能满足该要求的最小功率级别。
最后，将这些信息整合到一个综合评估中，以确保所选出的驱动器能够满足所有设计需求。
2.2 应用经验分享
为了确保最佳性能，我们建议遵循以下几项注意事项：
合理地安装连接所有部件，以便良好的热管理和耐久性的保持。
注意驱动器及其它电子元件对散热环境可能产生影响，并采取措施以维持其正常工作温度。
在配置驾驶程序时，要考虑到正确设置起始条件，即初始位置、方向以及是否需要反向启动等方面的问题要处理好，使得运动轨迹更加平滑自然，从而提高整体效率与稳定性。
驱动器接线图注释与软件工程师职责
软件工程师应负责规划每个轴上的运动曲线，并了解每个操作序列所需时间及行程长度，以及初速度、高峰速度、新旧换向时间等参数。例如，当设计梯形加减缓时，他们需要规划一段运动曲线，以达成最高效能，同时保证效果最佳。由于不同平台上有不同的控制卡或者PLC类产品，所以他们还应该注意以下几点：
3.1 控制信号接入要求
首先确认控制卡或PLC输出信号类型是否符合驱动器输入信号规范。在差分输出模式下，一旦从任何端口抽离，就不能形成完整回路；因此必须确保至少有一端是闭合状态。如果是NPN 或 PNP 输出模式，那么即使只抽离一端，也仍然可以形成回路，因为其中一个端口总是可导通状态。但无论哪种情况，都必须确保完整有效闭环才能正确操作开关功能。
3.2 控制信号幅度限制与放大问题
除了保证逻辑上完整闭环，还要确保输出幅度超过了必要水平以触发内部开关。如果原主板无法直接带出足够强大的推拉流，则可能需要增设放大单元以扩展当前微处理单元提供给硬件手册规定的一个推拉流极限。这意味着如果MCU只能提供10毫安，则至少会有一倍以上增加这一数字以支持基本采用标准5V供压力的工业自动化传感器/执行器组件集群，其中某些组成部分（如传感装置）可能因为自身物理尺寸太大而非标准化承受20mA推拉流，而不是仅仅依赖MCU内置I/O引脚提供100mA左右寻找“兼容”(即不会损坏)芯片供应商生产带有50mA+10%/-30%允许误差测试数据表明他的芯片已经过了此过程后，如果按照这个错误理解去做的话就会导致异常行为出现，而且很难发现问题根源，因为这个失误是在开始之前就发生了，有时候甚至没有任何警告标志显示出来只有当你尝试建立实际链路后才会发现问题，这往往只是简单看似无害但其实严重破坏整个项目计划的一次插拔错误事件。当你意识到你的硬件手册里描述了一些特殊条件，你觉得自己已经准备好了那么请记住那书页上的细节非常重要—尤其是在那些涉及安全风险的地方。一旦决定添加放大单元，请务必重新检查您的设计方案，以避免潜在故障引起灾难性的后果。
