TC55控制器在步進電動機控制系統中的應用

符 悅 孟 濤 董建軍 唐 紅

(1.沈陽工業大學工程實踐中心，遼寧 沈陽 110023；2.沈陽三豐電氣有限公司，遼寧 沈陽 110102)

TC55控制器在步進電動機控制系統中的應用

符 悅1孟 濤2董建軍1唐 紅1

(1.沈陽工業大學工程實踐中心，遼寧 沈陽 110023；2.沈陽三豐電氣有限公司，遼寧 沈陽 110102)

介紹了步進電動機控制系統的組成，分析了傳統步進控制器和可編程邏輯控制器的優缺點，提出了在步進電動機控制系統中采用TC55控制器，闡述了TC55控制器的外觀和軟件編程方法，給出了控制器與驅動器的連接圖。并以上蠟機為例，通過對實際樣機的調試，證明了采用TC55控制器可在實現生產需求的同時，降低系統的成本，從而提高企業的經濟效益。

TC55；步進電動機；控制系統；驅動器；上蠟機；樣機

0 引言

步進電動機控制系統主要是由步進控制器、功率放大器及步進電動機組成。步進控制器一般由緩沖寄存器、環形分配器、控制邏輯以及正反轉控制門組成，其主要作用是把輸入的脈沖轉換成環形脈沖，控制步進電動機的運行和方向[1]。由于這種控制器電子線路復雜、可靠性差，因而在很多場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化了線路，提高了系統的可靠性，但卻增加了成本。一是系統硬件的投入，二是相關軟件編程學習的投入，需要大量的時間。TC55控制器卻憑借它自身的優勢很好地解決了這些問題。上蠟機樣機的調試成功，充分印證了這一點。

1 TC55控制器簡介

1.1 外觀

TC55面板型運動控制器，采用高性能32位CPU，驅動裝置采用細分步進電機或交流伺服電機，配備液晶顯示屏，全封閉觸摸式操作界面。該系統具有可靠性高、精度高、噪音小、操作方便等特點。本控制器可控制1～3臺電機的運動，可實現點位、直線插補、圓弧插補等操作，具有循環、跳轉及簡易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控制器的開機界面，按左邊的F1～F4按鈕分別進入自動運行、手動運行、程序管理和參數設置界面。X、Y、Z分別表示當前的坐標位置；F表示當前運行的速度；100%是F值的速度倍率。

1.2 編程語言

TC55控制器的編程語言簡單易懂，類似于數控編程。下面舉例說明。

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

n001 直線運動 文件：1111 標號：0

X:50.000Y：-25.000F:800

n002 延時 文件：1111 標號：0 延時時間：10

n003 絕對運動 文件：1111 標號：0

X:0.000Y:0.000F:800

程序中n001是行號，表示程序第一行。TC55控制器最多可以編寫480行。

直線運動、絕對運動，是運動方式，還有點位運動、插補運動等。直線運動表示以該行給定速度F值運行，采用相對坐標；絕對運動表示以該行給定速度F值運行，采用絕對坐標。

1111是文件名，用數字表示。

標號默認是0，如果不用一般不寫。在做條件跳轉時就要用到這個標號，可以隨意編寫，以備用于程序跳轉時的入口。

2 TC55控制步進電動機系統

圖2是控制器與步進電動機驅動器接線示意圖，是利用控制器來進行的X/Y軸雙軸控制。X軸代表一臺步進電動機的運行軌跡，Y軸代表另外一臺步進電動機的運行軌跡。圖中X軸：A+、A-、B+、B-分別連接步進電動機兩相繞組的兩端，Y軸同理。當把外部硬件(控制器、驅動器和電動機)連接好后，利用TC55控制器進行軟件編程。X、Y軸便可以在步進電動機的驅動下按照編輯好的程序要求進行相應的動作。

圖2 TC55控制器與步進電動機驅動器接線示意圖

實際應用中可以通過TC55控制器本身來操作，也可以通過控制器的輸入端口定義一些端口來連接外部按鈕進行操作，從而直接對外部按鈕進行操作，而不直接對控制器本身進行操作。這樣，既可以簡化操作過程，也可以延長控制器的使用壽命、節約成本。

TC55控制器輸入/輸出端口定義，如表1所示。

3 實例

圖3所示系統為某企業制造的上蠟機。上蠟機要求能夠在接收到外部指令信號后進行相應的進給和補償，因此是雙軸控制的。如圖所示，上面行程長的定義為X軸，用于進給；下面行程短的定義為Y軸，用于補償。

表1 TC55控制器輸入/輸出端口定義

圖3 TC55控制步進電動機系統

實際樣機經過軟件、硬件的調整，最終達到了實際生產要求。即：X軸作為進給，Y軸作為補償。當輸入端口7得到進給信號時，X軸可以往復運動。當輸入端口8得到補償信號時，Y軸可以運動進行位置補償。

當X軸做往復運動時：正方向運動時，相應的輸出端口指示燈點亮；負方向運動時，指示燈熄滅；當X/Y軸分別到達運動端的極限位置時，對應的軸向運動應立即停止，以免發生危險，同時發出報警信號。而且，在X/Y軸到達極限位置時，可以手動操作，接通輸入端口10，可以使兩軸連接的執行機構返回到程序零的位置。

4 結語

通過采用TC55控制器來控制步進電動機，實現了工業生產中應用的上蠟機系統。通過對樣機的調試(包括硬件機械結構的調整和軟件編程的調試)，此系統完全達到了生產需求和功能要求。而且，此系統編程語言比較直觀明了，易于快速理解和掌握。TC55控制器替代了工業生產中常用的可編程序控制器，在實現生產需求的同時，降低了系統的成本，節約了企業資金，提高了企業的經濟效益。

此系統在實際生產線上的應用對類似的研究也將起到一定的借鑒作用。

[1] 梁強.西門子PLC控制系統設計及應用[M].北京：中國電力出版社，2011

[2] 陳果.PLC控制步進電機分度的設計與實現[J].伺服控制，2010(2)

[3] 張建才.步進電動機的PLC控制[J].機床電器，2009(1)

2014-09-12

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