本文是關(guān)于測控步進(jìn)電機(jī)裝置的設(shè)備。該設(shè)備功能包括:距離(工作步數(shù))設(shè)定、啟動(dòng)、位置顯示及清零，(自動(dòng)、手動(dòng))連續(xù)或單次運(yùn)行，(自動(dòng)、手動(dòng))回原點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)欠電流檢測報(bào)警，原點(diǎn)到位顯示等。 

　　1 引言

　　某進(jìn)口設(shè)備大面積的嚴(yán)重?fù)p壞。經(jīng)過修理，更換了一大批電子元件，才勉強(qiáng)恢復(fù)原有的技術(shù)指標(biāo)。但其工作已不是很可靠。由于該設(shè)備已停產(chǎn)，并且沒有相關(guān)的代替設(shè)備.為配合生產(chǎn)需要，我們投入了對(duì)該設(shè)備的研制。原設(shè)備完全由晶體管電路構(gòu)成，考慮到研制周期及可靠性等因素。我們決定采用PLC(fx2n-32t) 和觸摸屏(mt506s)控制技術(shù)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　2 功能概述

　　該設(shè)備實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專用的測控步進(jìn)電機(jī)裝置的設(shè)備。步進(jìn)電機(jī)裝置由步進(jìn)電機(jī)及其相關(guān)電路組成?！?/span>

    3 裝置原理介紹

　　3.1 系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)工作原理如圖1所示。圖中觸摸屏作為人機(jī)界面,用來顯示并進(jìn)行操作;plc作為控制器,接收觸摸屏的設(shè)定數(shù)據(jù)并進(jìn)行邏輯處理,再控制步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電 機(jī)裝置是受控對(duì)象，不能進(jìn)行修改。它包括多種電源形式:步進(jìn)電機(jī)工作在-24v三相雙三拍直流矩形波的供電方式，還包括+12v、-12v、+5v等電壓 和極性不同的信號(hào)。為了使多種信號(hào)的檢測和驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)裝置相匹配，增加了信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路。

　　圖1 系統(tǒng)工作原理框圖

　　3.2 轉(zhuǎn)換電路原理

　　信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的部分電路，如圖2，3所示。

　　圖2中,當(dāng)5v或0v信號(hào)到達(dá)電阻r1后，通過光電耦合器使plc輸入1信號(hào)接通，此時(shí)電機(jī)回原點(diǎn)運(yùn)行的過程中開始計(jì)數(shù),記錄運(yùn)行步數(shù)。當(dāng)+12v信號(hào)到 達(dá)“±12v信號(hào)”后, 首先點(diǎn)亮發(fā)光管d6，然后通過光電耦合器u1-3使plc輸入3接通，指示到達(dá)原點(diǎn)，電機(jī)停止運(yùn)行;當(dāng)-12v信號(hào)到達(dá)“±12v信號(hào)”后,通過光電耦合 器u1-2使plc輸入2接通，超出設(shè)定極限。當(dāng)-12v信號(hào)到達(dá)“-12v信號(hào)2”通過光電耦合器u1-3使plc輸入接通，指示到達(dá)原點(diǎn)，電機(jī)停止運(yùn) 行。

　　圖2 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

　　圖3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

　　3.3 電流檢測原理

　　在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，內(nèi)置了電流檢測電路。電機(jī)發(fā)生斷電或欠電流運(yùn)行時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使系統(tǒng)停止運(yùn)行。檢測原理是利用三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)的工作特性，在任意時(shí)刻均有兩相得電。只要檢測任意時(shí)刻流過公共地線的電流大于相應(yīng)額定電流的2/3即可認(rèn)為工作正常，如小于相應(yīng)額定電流的2/3，則認(rèn)為欠電流運(yùn)行。 電路原理和時(shí)序圖，如圖3，4所示。

　　圖3中，r是電流檢測電阻，c用于消除競爭。在圖4中in表示三相雙三拍電機(jī)流過公共點(diǎn)電流檢測電阻的額定工作電流;in表示檢測電流的門 限，in=2/3in;i表示電機(jī)的實(shí)際工作電流。alm表示欠電流報(bào)警。系統(tǒng)運(yùn)行后，當(dāng)i≥in時(shí)，alm報(bào)警，直到故障排除，系統(tǒng)復(fù)位后報(bào)警解除。圖 4中的細(xì)實(shí)線表示alm未報(bào)警時(shí)的時(shí)序圖。

　　圖4 電流波形圖

　　3.4 觸摸屏的軟件設(shè)計(jì)

　　(1) 首頁:打開電源開關(guān)后，提示輸入登錄密碼。正確輸入密碼后，自動(dòng)進(jìn)入首頁。設(shè)備進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。

　　(2) 輸入窗口:輸入窗口主要用于設(shè)定并進(jìn)行操作。包括鍵盤和主要操作控件，操作者可以直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

　　(3) 配方數(shù)據(jù)窗口:對(duì)于經(jīng)常用到的操作數(shù)據(jù)，可以按照提供的格式存放到配方卡記憶體里面,當(dāng)需要時(shí)把它調(diào)出來，而不需要臨時(shí)輸入數(shù)據(jù)，可以大大地提高操作效 率。

　　(4) 控制窗口:控制窗口主要用于對(duì)設(shè)備的基本功能的操作和顯示。包括一個(gè)隱藏的小鍵盤窗口，可以在需要設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)彈出。

　　(5) 元件檢查窗口:用于對(duì)plc內(nèi)部關(guān)鍵元件的監(jiān)測，以便出錯(cuò)時(shí)查找故障。

　　(6) 梯形圖檢查窗口:用于對(duì)plc梯形圖的實(shí)時(shí)監(jiān)控(由于mt506s不具備直接顯示plc內(nèi)部梯形圖的功能，故采用了單獨(dú)制作顯示plc各元件的方法組合成 關(guān)鍵部分梯形圖)。

　　3.5 plc的軟件設(shè)計(jì)

　　plc程序流程圖如圖5所示。

　　系統(tǒng)初始化后,完成了距離設(shè)定,選擇運(yùn)行方式后.再看系統(tǒng)是否有故障或是否到達(dá)原點(diǎn)。當(dāng)完全準(zhǔn)備妥后，分別執(zhí)行自動(dòng)或手動(dòng)操作。在按設(shè)定距離執(zhí)行自動(dòng)往返運(yùn)行的過程中，當(dāng)中間執(zhí)行斷開操作后，系統(tǒng)保持運(yùn)行方向，運(yùn)行到設(shè)定距離，保持顯示，然后停止運(yùn)行;當(dāng)執(zhí)行復(fù)位操作后，系統(tǒng)首先運(yùn)行顯示歸零(計(jì)數(shù)清 零)，然后停止運(yùn)行。在執(zhí)行手動(dòng)運(yùn)行中，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定距離后，系統(tǒng)保持顯示，并停止運(yùn)行;當(dāng)運(yùn)行中執(zhí)行斷開操作，方向不變，到達(dá)設(shè)定距離后，系統(tǒng)保持顯示并 停止運(yùn)行;當(dāng)執(zhí)行復(fù)位操作，則運(yùn)行顯示歸零(計(jì)數(shù)清零)，然后停止運(yùn)行。

　　圖5 plc程序流程框圖

　　4 結(jié)束語

　　控制器采用觸摸屏和plc來實(shí)現(xiàn),縮短了開發(fā)周期，提高了運(yùn)行的可靠性，尤其適合此類要求工程周期短，可靠性高，批量小的設(shè)備開發(fā)。另外，軟件的靈活性還 有利于設(shè)備的改造和升級(jí)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 《fx2n系列微型可編程控制器使用手冊》

　　[2] 《easy buder500使用手冊》

　　[3] 《fx1s fx1n fx2n fx2nc編程手冊》