步進控制:以編碼器閉迴路取代開迴路步進

一般開迴路步進馬達因為不帶編碼器,無法得知實際位置,也無從判斷何時失步,因此扭力輸出通常只敢設定到極限的六成左右來預留餘裕。ST-Servo 採編碼器閉迴路控制,實際位置與步進數持續比對後輸出對應的電流大小與相位,扭力可 100% 全輸出(位置/速度模式下可達 150%)而不失步。

因應負載即時調整電流的做法同時帶來三個效果:發熱明顯降低、能耗減少、運轉噪音與振動下降,適合醫療與安靜環境。控制上提供位置、速度、扭力、壓制四種模式並可瞬間切換,其中扭力模式可設定「指定扭力」或「扭力上限」,達到即停或不超過上限,能直接用於張力控制與簡易夾持,省去額外感測器。

型式上分為三種。BSL 系列驅動器具脈衝控制與 A/B/Z 編碼器訊號輸出,適合沿用既有上位控制器送脈衝的架構;NTL 系列驅動器改以 RS-485 搭配 Modbus ASCII/RTU 通訊,內建 64 組步驟程序並具 +LM、-LM、ORG 感測器輸入,適合多軸串接與軸內獨立動作;CMB 系列則把驅動器與馬達整合成一體,省去兩者之間的配線與控制盤空間。BSL 與 NTL 為驅動器,需搭配 25mm、28mm、42mm、56mm 機座的適用馬達使用。

常見問題

閉迴路步進(ST-Servo)和一般開迴路步進馬達差在哪?

開迴路步進不帶編碼器,無法得知實際位置,也無從判斷何時失步,因此扭力輸出通常只敢設定到極限的六成左右來預留餘裕。ST-Servo 透過編碼器計數與步進數持續比對,依實際位置輸出對應的電流大小與相位,扭力可 100% 全輸出(位置/速度模式下可達 150%)而不失步。另外市面上部分「閉迴路式步進」雖帶編碼器可知位置,但驅動仍採固定電流,只能在失步後修正;ST-Servo 則是即時依負載調整電流,因此同時達成低發熱與全輸出。

閉迴路步進和伺服馬達該怎麼取捨?

閉迴路步進在低轉速區間的扭力表現與定位穩定性佳、成本較低、結構單純,適合中低速的定位、推壓與張力控制。若需要高轉速連續運轉、大慣量負載或高動態響應,仍以伺服系統為主。ST-Servo 提供位置、速度、扭力、壓制四種控制模式並可瞬間切換,也可在運行中切換開迴路與閉迴路以減少整定時間,在不少原本要用小型伺服的場合可以替代。

既有設備上的步進馬達可以直接換成 ST-Servo 嗎?

BSL 與 NTL 是驅動器,需搭配原廠適用的馬達使用(機座 25mm、28mm、42mm、56mm),並不是通用型驅動器,因此不是保留現有馬達、只換驅動器就能運作,而是驅動器與馬達一起更換。若控制盤空間或配線是主要考量,CMB 系列把驅動器與馬達整合成一體,可省去兩者之間的配線。機構面則要比對機座尺寸、軸徑與法蘭孔位是否與原本的馬達相同,不同時需要轉接板。評估時請提供現用馬達的型號與安裝尺寸,我們協助確認可替換性。

BSL、NTL 與 CMB 三種型式該怎麼選?

看上位控制器怎麼下命令。既有架構是由控制器送脈衝的,選 BSL 系列,它具脈衝控制與 A/B/Z 編碼器訊號輸出,並有 1 點類比輸入與 32 組步驟程序。要以通訊指令控制、或多軸串接集中管理的,選 NTL 系列,它提供 RS-485 與 Modbus ASCII/RTU、64 組步驟程序,並具 +LM、-LM、ORG 感測器輸入共 8 點數位輸入與 8 點數位輸出。空間受限或想減少配線的場合選 CMB 一體式,通訊同為 RS-485 與 Modbus。BSL 與 NTL 支援 DC24V 與 DC48V 輸入,CMB 為 DC24V。