西门子6ES7215-1HG40-0XB0型号介绍
广泛应用于装备、纺织设备、医疗设备、广告设备等领域。而步进和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电动机驱动系统的性能，不但取决于步进电动机自身的性能，也取决于步进电动机驱动器的优劣。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。广泛应用于雕刻机、水晶研磨机、中型、脑电绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切料送料系统等分辨率较高的大、中型数控设备上。
步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为1.8度、三相为1.2度、五相的为0.72度。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
驱动器细分后将对电机的运行性能产生质的飞跃，但是这一切都是由驱动器本身产生的，和电机及控制系统无关。在使用时，用户唯一需要注意的一点是步进电机步距角的改变，这一点将对控制系统所发的步进信号的频率有影响，因为细分后步进电机的步距角将变小，要求步进信号的频率要相应提高。以1.8度步进电机为例：驱动器在半步状态时步距角为0.9度，而在十细分时步距角为0.18度，这样在要求电机转速相同的情况下，控制系统所发的步进信号的频率在十细分时为半步运行时的5倍。
一般步进电机的精度为步进角的3~5%。步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度，因此步进电机精度不累积。
有哪些特点：
（1）即使是同一台步进电机，在使用不同驱动方案时，其矩频特性也相差很大。
（2）步进电机在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上（由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式）。
（3）步进电机与其它不同，其标称额定电压和额定电流只是参考值；又因为步进电机是以脉冲方式供电，电压是其高电压，而不是平均电压，所以，步进电机可以超出其额定值范围工作。但选择时不应偏离额定值太远。
（4）步进电机没有积累误差：一般步进电机的精度为实际步距角的百分之三到五，且不累积。
（5）步进电机外表允许的高温度：步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
（6）步进电机的力矩会随转速的升高而下降：当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
（7）步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定频率就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）
（8）混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围（比如im483的供电电压为12～48vdc），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的大输入电压，否则可能损坏驱动器。
（9）供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流i来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取i的1.1～1.3倍；如果采用，电源电流一般可取i的1.5～2.0倍。
（10）当脱机信号free为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将free信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将free信号置高，以继续自动控制。
（11）用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向，只需将电机与驱动器接线的a+和a-（或者b+和b-）对调即可。
（12）四相混合式步进电机一般由两相步进驱动器来驱动，因此，连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较低的场合使用，此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍，因而电机发热小；并联接法一般在电机转速较高的场合使用（又称高速接法），所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍，因而步进电机发热较大
步进的输入是一种脉冲电压，有一个输入脉冲，电动机转过一个固定角度。它是一种“一步一步”地转动的电动机，其转过的角度与输入的电脉冲个数严格地成比例，故因此而得名。改变输入其脉冲的频率，就可以在很广的范围内平滑连续地调整输出转速。它还是目前唯一能进行开环控制的执行电器，广泛用于简易经济性数控装置的改造和设计中。
步进电动机的有关术语：
相数：电动机定子上有磁极，磁极对数为相数，如图1有六个磁极，为三相步进电动机。五相步进电动机则有十个磁极。
拍数：电动机定子绕组每改变一次通电方式，称为一拍。
步距角：转子经过一拍转过的空间角，用符号a表示。
齿距角：转子上齿距在空间的角度。如转子上有n个齿、齿距角＝360°／n。
步进电动机由定子和转子组成，定子上的磁极和转子都有齿，定子磁极上的磁宽和磁槽必须和转子上的磁宽和磁槽相等。
图1为径向反应式步进电动机结构原
理示意图，它的定子上有6个磁极，极距角为60°、每个磁极都看作是一个齿。每个磁极上都装有控制绕组，形成a、b、c三相绕。转子上均匀地分布着四个齿，每个齿宽与定子磁极极靴的宽度完全一样，齿距角为360°／4=90°。因磁通总是要沿着磁阻小的路径闭合，所以当某相的绕组例如a相绕组个通电时．使转子齿1、3和定子a相磁极对齐，这时电动机的其他两相(b相、c相)的磁极分别和转子上的齿产生一个角度，把它叫作错齿，错齿角是转子齿距角的三分之一，即30°。当a相绕组断电，b相绕组通电时，同样磁通沿着小磁阻路径闭合、转子逆时针旋转30°，使转子齿2、4与 b相磁极相对齐。此时转子1、3齿和a相、c相产生30°的错齿。若再使b相断电，c相通电，则转子再逆时针旋转30°，使转子齿1、3和c相对齐。若再使c相断，a相通电，则由于仍有错齿，则使2、4齿和a相磁极对齐，转子转了一个齿距角90°，回到了刚开始的状态。如果按这种通电顺序通电，电动机便会按一定的方向转动，这即是反应式步进电动机的基本工作原理。其转速决定于电源通断的变化频率，运转方向决定于电源通断顺序。从上述工作原理可看出，步进电动机能步进旋转的根本原因在于转子齿和每相定子磁极齿错开1／m齿距。对三相，当转子齿和某相(如a相)对齐时，则和另外两相(b相、c相)分别向前和向后产生l／3的错齿。错齿，实际上就是定子相邻磁极的磁极距所占的齿距数不是整数，如上述转子上有四个齿，齿距角为90°，而相邻磁极的极距角为60°，60°所占的齿距角为2／3，不是整数，结构上的这种错齿才能使步进电动机在电脉冲作用下产生转动。错齿角的大小决定着步距角的大小，步距角小才能提高加工精度。实际中采用的步进电动机转子齿数基本上由步距角的要求决定，齿数多，步矩角少。但为了实现错齿，转子齿数不能为任意值。某一极下若定子和转子齿对齐，则要求应错开转子齿距的1/m (m为相数)，转子齿应符合的条件为： z =2 m（k±1/ m）
式中 m-相数，
k-1，2，3，…正整数。
例如三相步进电动机、取转子齿数为40个，上式取z =2 m（k±1/ m），k取7，等式成立。说明转子齿数取40个满足错齿的要求，步进电动机的结构是合理的。
步进电动机的步距角a由下式决定：a＝360°/ mzc
式中 z-转子齿数；
m-相数；
c-系数，c=1或2。系数c与步进电动机的通电方式有关。当相邻两拍接通的定子的极数相同时，c＝1；不同时，c＝2。360°/ mz为定子相对转子错开的齿距角。
步进电动机的转速n(r／min)与通电频率f成正比。即
n＝60a°／360°＝60f / mzc (r／min)
当步进电动机经过传动比为i (i＝z1/z2)，驱动丝杠螺距为t的传动系统时，脉冲当量δ(mm／脉冲)为：δ=tai/360°= ti/ mzc
步进电动机相数和齿数越多，步距角越小、脉冲当量也越小。加工精度可以提高，但电源也复杂。目前比较小的步距角常为0.75°,脉冲当量常为0.01mm。常用相数为3相或5相，多为6相。
步进电动机有单拍、双拍、单双拍几种不同的通电方式，以三相步进电动机为例：
（1）三相单三拍通电方式：每次只有一相通电，按a→b→c→a顺序循环通电。由于每次只有一相通电，在绕组通电切换的瞬间，电动机将失去自锁转矩因而稳定性较差。步距角系数c＝l。
（2）三相双三拍通电方式：每次都是同时两相通电、按ab→bc→ca→ab顺序循环通电。由于每次有两相通电，切换时不失去自锁转矩，稳定性较好。步距角系数c＝1。
（3）三相单双三拍(六拍)通电方式：即按a→ab→b→bc→c→ca→a顺序通电，仍具有较好的稳定性；同时因转一个齿距是六拍，故步距角是其他两种的一半，即步进角系数c＝2。