兩軸運(yùn)動(dòng)控制器在自動(dòng)化教學(xué)試驗(yàn)平臺中的應(yīng)用

【摘 要】兩軸運(yùn)動(dòng)控制器是一款簡單的可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的控制單元具有使用操作簡單，易上手，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和直線插補(bǔ)操作，另有多路的IO接口，可實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的感知和控制，是初學(xué)者學(xué)習(xí)自動(dòng)化控制的一款利器。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng)控制；滑臺；氣壓回路；IO設(shè)置

在我校專業(yè)組整合的背景下為適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)制造的特點(diǎn)體現(xiàn)我們現(xiàn)代加工制造組的專業(yè)優(yōu)勢，經(jīng)專業(yè)組教研會(huì)議研討決定開發(fā)一款自動(dòng)化教學(xué)與研究的實(shí)驗(yàn)平臺。

考慮到本專業(yè)教師在自動(dòng)化控制方面都不是專業(yè)出身所以選用控制系統(tǒng)的大腦（可編程控制部分）時(shí)，沒有選用現(xiàn)在流行的PLC（可編程控制器）而是選用了由北京多普康自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的TC55兩軸運(yùn)動(dòng)控制器，此款控制器具有可是的液晶人機(jī)界面，易上手操作簡單可控制1～2個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位和直線插補(bǔ)的操作，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置，手動(dòng)操作和程序的編輯管理和自動(dòng)加工的特點(diǎn)。另外還有多路的外部IO接口可實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的感知和控制。

一、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)

由于這是一款自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)平臺并不是針對某種產(chǎn)品專業(yè)設(shè)備，所以在設(shè)計(jì)上采用了模塊化設(shè)計(jì)思路。

這款實(shí)驗(yàn)平臺主要分為以下兩個(gè)基本模塊。模塊一控制部分：控制模塊是由一個(gè)控制柜構(gòu)成。首先，在控制柜柜門上裝有TC55兩軸控制器（如圖一所示），它是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，是將編寫好的指令轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)語言傳遞給個(gè)執(zhí)行部件的。另外還具有感知外部條件的能力并根據(jù)外部條件的變化做成相應(yīng)的改變。其次，在柜子的內(nèi)部裝有一個(gè)24V開關(guān)電源，其相當(dāng)于系統(tǒng)的心臟為整個(gè)系統(tǒng)提供電力。為了驅(qū)動(dòng)控制軸的運(yùn)動(dòng)還裝有部進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它是將兩軸運(yùn)動(dòng)控制器傳出的指令轉(zhuǎn)換成經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器細(xì)分的電脈沖和方向信號，驅(qū)動(dòng)部進(jìn)電機(jī)精確的向某個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度從而實(shí)現(xiàn)某一控制軸的滑臺做精確的直線位移。另外為了外部設(shè)備和內(nèi)部系統(tǒng)的接線方便在控制柜內(nèi)還裝有專用的匯接板和接線端子，用于連接設(shè)備。同時(shí)柜內(nèi)還留有多余空間用于安裝其他控制設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更多軸的運(yùn)動(dòng)控制和外部設(shè)備的控制。模塊二運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分：這部分目前只具有X軸的功能，只能實(shí)現(xiàn)X軸的精確位移控制并搭載一個(gè)由氣壓回路控制的氣動(dòng)元件。這部分主要是由基座導(dǎo)軌滾珠絲杠絲杠支座和工作臺構(gòu)成。將工件安裝在工作臺上，并由工作臺上的氣缸動(dòng)作夾緊后就可完成工件的自動(dòng)送進(jìn)功能。

二、實(shí)驗(yàn)平臺在成產(chǎn)加工中的應(yīng)用舉例

在自動(dòng)切管機(jī)中的應(yīng)用。對某些管材切割長度具有較高精度要求的工件，普通的切割手段不能滿足圖紙精度的要求（其誤差往往在0.5MM—1MM）。如將此款實(shí)驗(yàn)平臺與普通切管機(jī)結(jié)合并加裝相應(yīng)的氣壓回路的氣動(dòng)控制元件就可實(shí)現(xiàn)高精度的切管操作（其精度可達(dá)0.05MM—0.1MM）。

三、工作原理

管件6由工作臺上的夾緊氣缸5夾緊后工作臺帶動(dòng)工件向右移動(dòng)。當(dāng)碰到檢測開關(guān)4時(shí)，工作臺停止移動(dòng)同時(shí)安裝在切割機(jī)上的夾緊氣缸2動(dòng)作，夾緊工件。這時(shí)切割頭動(dòng)作氣缸開始工作，當(dāng)切割頭下行至最低限位開關(guān)后，切割頭停止動(dòng)作且切割頭動(dòng)作氣缸回縮在碰到初始位置的位置開關(guān)后，切管機(jī)上的夾緊氣缸2斷開從而松開管件。所切斷的管件靠自重跌落從而松開檢測開關(guān)4，這時(shí)運(yùn)動(dòng)控制器在接收到檢測開關(guān)4狀態(tài)的改變后向執(zhí)行部分發(fā)出重復(fù)完成以上指令的動(dòng)作，從而完成下次的切割動(dòng)作，這款實(shí)驗(yàn)平臺能讓我校從未見過自動(dòng)化控制設(shè)備的學(xué)生能夠親身體驗(yàn)到自動(dòng)化對當(dāng)今現(xiàn)代生產(chǎn)所帶來的便利和快捷，同時(shí)讓我們師生能夠?qū)鈮夯芈罚刂齐娐返认嚓P(guān)知識及應(yīng)用有了學(xué)習(xí)和實(shí)踐的基礎(chǔ)。也能成為教學(xué)用具在今后的教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。

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[3]王積偉.液壓與氣壓傳動(dòng).第二版.機(jī)械工業(yè)出版社

作者簡介：

宋明（1981.1～），男，工作單位：寶雞市渭濱區(qū)職業(yè)教育中心，職務(wù)：教師，職稱：中教二級，學(xué)位：本科。