兩軸運動控制器在自動化教學試驗平臺中的應用

【摘 要】兩軸運動控制器是一款簡單的可實現自動化控制的控制單元具有使用操作簡單，易上手，可實現點位運動和直線插補操作，另有多路的IO接口，可實現對外部設備的感知和控制，是初學者學習自動化控制的一款利器。

【關鍵詞】運動控制；滑臺；氣壓回路；IO設置

在我校專業組整合的背景下為適應當今工業制造的特點體現我們現代加工制造組的專業優勢，經專業組教研會議研討決定開發一款自動化教學與研究的實驗平臺。

考慮到本專業教師在自動化控制方面都不是專業出身所以選用控制系統的大腦（可編程控制部分）時，沒有選用現在流行的PLC（可編程控制器）而是選用了由北京多普康自動化有限公司生產的TC55兩軸運動控制器，此款控制器具有可是的液晶人機界面，易上手操作簡單可控制1～2個軸的運動，可實現點位和直線插補的操作，同時可實現參數的設置，手動操作和程序的編輯管理和自動加工的特點。另外還有多路的外部IO接口可實現對外部設備的感知和控制。

一、自動化實驗平臺結構及功能特點

由于這是一款自動化的實驗平臺并不是針對某種產品專業設備，所以在設計上采用了模塊化設計思路。

這款實驗平臺主要分為以下兩個基本模塊。模塊一控制部分：控制模塊是由一個控制柜構成。首先，在控制柜柜門上裝有TC55兩軸控制器（如圖一所示），它是整個系統的大腦，是將編寫好的指令轉換成系統語言傳遞給個執行部件的。另外還具有感知外部條件的能力并根據外部條件的變化做成相應的改變。其次，在柜子的內部裝有一個24V開關電源，其相當于系統的心臟為整個系統提供電力。為了驅動控制軸的運動還裝有部進電機驅動器，它是將兩軸運動控制器傳出的指令轉換成經過驅動器細分的電脈沖和方向信號，驅動部進電機精確的向某個方向轉動一個角度從而實現某一控制軸的滑臺做精確的直線位移。另外為了外部設備和內部系統的接線方便在控制柜內還裝有專用的匯接板和接線端子，用于連接設備。同時柜內還留有多余空間用于安裝其他控制設備可實現更多軸的運動控制和外部設備的控制。模塊二運動執行部分：這部分目前只具有X軸的功能，只能實現X軸的精確位移控制并搭載一個由氣壓回路控制的氣動元件。這部分主要是由基座導軌滾珠絲杠絲杠支座和工作臺構成。將工件安裝在工作臺上，并由工作臺上的氣缸動作夾緊后就可完成工件的自動送進功能。

二、實驗平臺在成產加工中的應用舉例

在自動切管機中的應用。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）。如將此款實驗平臺與普通切管機結合并加裝相應的氣壓回路的氣動控制元件就可實現高精度的切管操作（其精度可達0.05MM—0.1MM）。

三、工作原理

管件6由工作臺上的夾緊氣缸5夾緊后工作臺帶動工件向右移動。當碰到檢測開關4時，工作臺停止移動同時安裝在切割機上的夾緊氣缸2動作，夾緊工件。這時切割頭動作氣缸開始工作，當切割頭下行至最低限位開關后，切割頭停止動作且切割頭動作氣缸回縮在碰到初始位置的位置開關后，切管機上的夾緊氣缸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4，這時運動控制器在接收到檢測開關4狀態的改變后向執行部分發出重復完成以上指令的動作，從而完成下次的切割動作，這款實驗平臺能讓我校從未見過自動化控制設備的學生能夠親身體驗到自動化對當今現代生產所帶來的便利和快捷，同時讓我們師生能夠對氣壓回路，控制電路等相關知識及應用有了學習和實踐的基礎。也能成為教學用具在今后的教學中發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]陳毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統.機械工業出版社

[2]張鳳珊，祖龍起.電氣控制及可編程控制器.中國輕工業出版社

[3]王積偉.液壓與氣壓傳動.第二版.機械工業出版社

作者簡介：

宋明（1981.1～），男，工作單位：寶雞市渭濱區職業教育中心，職務：教師，職稱：中教二級，學位：本科。