TC55控制器在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

符 悅 孟 濤 董建軍 唐 紅

(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐中心，遼寧 沈陽(yáng) 110023；2.沈陽(yáng)三豐電氣有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110102)

TC55控制器在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

符 悅1孟 濤2董建軍1唐 紅1

(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐中心，遼寧 沈陽(yáng) 110023；2.沈陽(yáng)三豐電氣有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110102)

介紹了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成，分析了傳統(tǒng)步進(jìn)控制器和可編程邏輯控制器的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中采用TC55控制器，闡述了TC55控制器的外觀和軟件編程方法，給出了控制器與驅(qū)動(dòng)器的連接圖。并以上蠟機(jī)為例，通過(guò)對(duì)實(shí)際樣機(jī)的調(diào)試，證明了采用TC55控制器可在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)需求的同時(shí)，降低系統(tǒng)的成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

TC55；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；控制系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)器；上蠟機(jī)；樣機(jī)

0 引言

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主要是由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成。步進(jìn)控制器一般由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯以及正反轉(zhuǎn)控制門組成，其主要作用是把輸入的脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)形脈沖，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和方向[1]。由于這種控制器電子線路復(fù)雜、可靠性差，因而在很多場(chǎng)合由可編程邏輯控制器取而代之[2-3]。然而，可編程邏輯控制器雖然簡(jiǎn)化了線路，提高了系統(tǒng)的可靠性，但卻增加了成本。一是系統(tǒng)硬件的投入，二是相關(guān)軟件編程學(xué)習(xí)的投入，需要大量的時(shí)間。TC55控制器卻憑借它自身的優(yōu)勢(shì)很好地解決了這些問(wèn)題。上蠟機(jī)樣機(jī)的調(diào)試成功，充分印證了這一點(diǎn)。

1 TC55控制器簡(jiǎn)介

1.1 外觀

TC55面板型運(yùn)動(dòng)控制器，采用高性能32位CPU，驅(qū)動(dòng)裝置采用細(xì)分步進(jìn)電機(jī)或交流伺服電機(jī)，配備液晶顯示屏，全封閉觸摸式操作界面。該系統(tǒng)具有可靠性高、精度高、噪音小、操作方便等特點(diǎn)。本控制器可控制1～3臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等操作，具有循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及簡(jiǎn)易PLC等功能。圖1為TC55控制器的面板示意圖。

圖1 TC55控制器面板

圖1也是TC55控制器的開(kāi)機(jī)界面，按左邊的F1～F4按鈕分別進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行、程序管理和參數(shù)設(shè)置界面。X、Y、Z分別表示當(dāng)前的坐標(biāo)位置；F表示當(dāng)前運(yùn)行的速度；100%是F值的速度倍率。

1.2 編程語(yǔ)言

TC55控制器的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易懂，類似于數(shù)控編程。下面舉例說(shuō)明。

例：X軸正向行進(jìn)50 mm，Y軸負(fù)向行進(jìn)25 mm，合成速度是800 mm/min。然后延時(shí)10 s，最后X、Y軸按照同樣速度返回至程序零點(diǎn)。

n001 直線運(yùn)動(dòng) 文件：1111 標(biāo)號(hào)：0

X:50.000Y：-25.000F:800

n002 延時(shí) 文件：1111 標(biāo)號(hào)：0 延時(shí)時(shí)間：10

n003 絕對(duì)運(yùn)動(dòng) 文件：1111 標(biāo)號(hào)：0

X:0.000Y:0.000F:800

程序中n001是行號(hào)，表示程序第一行。TC55控制器最多可以編寫480行。

直線運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，是運(yùn)動(dòng)方式，還有點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)等。直線運(yùn)動(dòng)表示以該行給定速度F值運(yùn)行，采用相對(duì)坐標(biāo)；絕對(duì)運(yùn)動(dòng)表示以該行給定速度F值運(yùn)行，采用絕對(duì)坐標(biāo)。

1111是文件名，用數(shù)字表示。

標(biāo)號(hào)默認(rèn)是0，如果不用一般不寫。在做條件跳轉(zhuǎn)時(shí)就要用到這個(gè)標(biāo)號(hào)，可以隨意編寫，以備用于程序跳轉(zhuǎn)時(shí)的入口。

2 TC55控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

圖2是控制器與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線示意圖，是利用控制器來(lái)進(jìn)行的X/Y軸雙軸控制。X軸代表一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行軌跡，Y軸代表另外一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行軌跡。圖中X軸：A+、A-、B+、B-分別連接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩相繞組的兩端，Y軸同理。當(dāng)把外部硬件(控制器、驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī))連接好后，利用TC55控制器進(jìn)行軟件編程。X、Y軸便可以在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下按照編輯好的程序要求進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。

圖2 TC55控制器與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線示意圖

實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)TC55控制器本身來(lái)操作，也可以通過(guò)控制器的輸入端口定義一些端口來(lái)連接外部按鈕進(jìn)行操作，從而直接對(duì)外部按鈕進(jìn)行操作，而不直接對(duì)控制器本身進(jìn)行操作。這樣，既可以簡(jiǎn)化操作過(guò)程，也可以延長(zhǎng)控制器的使用壽命、節(jié)約成本。

TC55控制器輸入/輸出端口定義，如表1所示。

3 實(shí)例

圖3所示系統(tǒng)為某企業(yè)制造的上蠟機(jī)。上蠟機(jī)要求能夠在接收到外部指令信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)給和補(bǔ)償，因此是雙軸控制的。如圖所示，上面行程長(zhǎng)的定義為X軸，用于進(jìn)給；下面行程短的定義為Y軸，用于補(bǔ)償。

表1 TC55控制器輸入/輸出端口定義

圖3 TC55控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

實(shí)際樣機(jī)經(jīng)過(guò)軟件、硬件的調(diào)整，最終達(dá)到了實(shí)際生產(chǎn)要求。即：X軸作為進(jìn)給，Y軸作為補(bǔ)償。當(dāng)輸入端口7得到進(jìn)給信號(hào)時(shí)，X軸可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)輸入端口8得到補(bǔ)償信號(hào)時(shí)，Y軸可以運(yùn)動(dòng)進(jìn)行位置補(bǔ)償。

當(dāng)X軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)：正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的輸出端口指示燈點(diǎn)亮；負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，指示燈熄滅；當(dāng)X/Y軸分別到達(dá)運(yùn)動(dòng)端的極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的軸向運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止，以免發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。而且，在X/Y軸到達(dá)極限位置時(shí)，可以手動(dòng)操作，接通輸入端口10，可以使兩軸連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)返回到程序零的位置。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用TC55控制器來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的上蠟機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)樣機(jī)的調(diào)試(包括硬件機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整和軟件編程的調(diào)試)，此系統(tǒng)完全達(dá)到了生產(chǎn)需求和功能要求。而且，此系統(tǒng)編程語(yǔ)言比較直觀明了，易于快速理解和掌握。TC55控制器替代了工業(yè)生產(chǎn)中常用的可編程序控制器，在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)需求的同時(shí)，降低了系統(tǒng)的成本，節(jié)約了企業(yè)資金，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

此系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)線上的應(yīng)用對(duì)類似的研究也將起到一定的借鑒作用。

[1] 梁強(qiáng).西門子PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011

[2] 陳果.PLC控制步進(jìn)電機(jī)分度的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].伺服控制，2010(2)

[3] 張建才.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的PLC控制[J].機(jī)床電器，2009(1)

2014-09-12

符悅(1980—)，女，遼寧大石橋人，工學(xué)碩士，工程師，研究方向：電機(jī)及其控制。