TC55控制器在步進(jìn)電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

符 悅 孟 濤 董建軍 唐 紅

(1.沈陽工業(yè)大學(xué)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(jìn)電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

符 悅1孟 濤2董建軍1唐 紅1

(1.沈陽工業(yè)大學(xué)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(jìn)電動機控制系統(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，提出了在步進(jìn)電動機控制系統(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)動器的連接圖。并以上蠟機為例，通過對實際樣機的調(diào)試，證明了采用TC55控制器可在實現(xiàn)生產(chǎn)需求的同時，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)電動機；控制系統(tǒng)；驅(qū)動器；上蠟機；樣機

0 引言

步進(jìn)電動機控制系統(tǒng)主要是由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電動機組成。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)電動機的運行和方向[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(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，需要大量的時間。TC55控制器卻憑借它自身的優(yōu)勢很好地解決了這些問題。上蠟機樣機的調(diào)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(qū)動裝置采用細(xì)分步進(jìn)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(tǒng)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(xiàn)點位、直線插補、圓弧插補等操作，具有循環(huán)、跳轉(zhuǎn)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(jìn)入自動運行、手動運行、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(shù)控編程。下面舉例說明。

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(biāo)號：0

X:50.000Y：-25.000F:800

n002 延時 文件：1111 標(biāo)號：0 延時時間：10

n003 絕對運動 文件：1111 標(biāo)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(biāo)；絕對運動表示以該行給定速度F值運行，采用絕對坐標(biāo)。

1111是文件名，用數(shù)字表示。

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

2 TC55控制步進(jìn)電動機系統(tǒng)

圖2是控制器與步進(jìn)電動機驅(qū)動器接線示意圖，是利用控制器來進(jìn)行的X/Y軸雙軸控制。X軸代表一臺步進(jìn)電動機的運行軌跡，Y軸代表另外一臺步進(jìn)電動機的運行軌跡。圖中X軸：A+、A-、B+、B-分別連接步進(jìn)電動機兩相繞組的兩端，Y軸同理。當(dāng)把外部硬件(控制器、驅(qū)動器和電動機)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)電動機的驅(qū)動下按照編輯好的程序要求進(jìn)行相應(yīng)的動作。

圖2 TC55控制器與步進(jìn)電動機驅(qū)動器接線示意圖

實際應(yīng)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(jìn)行操作，從而直接對外部按鈕進(jìn)行操作，而不直接對控制器本身進(jìn)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(jié)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(tǒng)為某企業(yè)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(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)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(jìn)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(jìn)電動機系統(tǒng)

實際樣機經(jīng)過軟件、硬件的調(diào)整，最終達(dá)到了實際生產(chǎn)要求。即：X軸作為進(jìn)給，Y軸作為補償。當(dāng)輸入端口7得到進(jìn)給信號時，X軸可以往復(fù)運動。當(dāng)輸入端口8得到補償信號時，Y軸可以運動進(jìn)行位置補償。

當(dāng)X軸做往復(fù)運動時：正方向運動時，相應(yīng)的輸出端口指示燈點亮；負(fù)方向運動時，指示燈熄滅；當(dāng)X/Y軸分別到達(dá)運動端的極限位置時，對應(yīng)的軸向運動應(yīng)立即停止，以免發(fā)生危險，同時發(fā)出報警信號。而且，在X/Y軸到達(dá)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(zhí)行機構(gòu)返回到程序零的位置。

4 結(jié)語

通過采用TC55控制器來控制步進(jìn)電動機，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的上蠟機系統(tǒng)。通過對樣機的調(diào)試(包括硬件機械結(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，在實現(xiàn)生產(chǎn)需求的同時，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)在實際生產(chǎn)線上的應(yīng)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(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2011

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

[3] 張建才.步進(jìn)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(xué)碩士，工程師，研究方向：電機及其控制。