基于表控的单轴和多轴步进电机控制原理


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        使用表控TPC4-4TD或TPC8-8TD等系列型號的控制器控制步進電機十分方便,采用脈沖+方向控制方式,可以實現速度、方向、運行距離等步進電機的任意控制。采用表格設置無需編程,每行可以設置一個動作,很適合不會編程的人員使用。
單軸步進電機控制:
        參見圖下圖,圖中的Y1作為脈沖輸出端,Y2作為脈沖輸出端

        圖中有控制器的脈沖輸出端與步進電機驅動器的具體接線原理,脈沖輸出端Y1連接步進電機驅動器的PU端,方向控制端Y2連接DR端。驅動器必須設置為脈沖+方向的方式,PU端為脈沖方式,DR端為方向控制端。控制器的地線EG與驅動器的電源負極-V相連,控制器的供電為24V,步進電機驅動器的電源則根據不同廠家及型號、遵照其說明書要求連接所需的電源。圖中,步進電機驅動器的輸入信號的高端為公用端,與控制器的24V共用一個電源,因此,Y1和Y2的輸出端與驅動器的輸入端之間必須串聯兩支2K歐姆的限流電阻。
功能設置:
工作模式項
        工作模式項是設置程序行的工作模式的選項,根據具體設置功能的需要來選擇設置,工作模式選項包括"蜂鳴"、"脈沖"、"時鐘"、"計數"、"全停"、"暫停"及單步7種模式選項。需要設置時在所需要的程序行選擇相應的工作模式,不同的工作模式當前設置行的相關選項會以不同的顏色來顯示。參見下圖工作模式(紅圈部分):圖中選擇脈沖工作模式,相應的頻率、和脈沖個數變為綠色,表頭上顯示脈沖個數單位。

脈沖輸出:
        各種型號的表格程序控制器(板)至少具有1路脈沖輸出,可用于輸出脈沖信號給步進電機驅動器,用來控制步進電機的運行。脈沖輸出控制步進電機采用脈沖+方向控制方式,步進電機驅動器也要設置為脈沖+方向模式。
        設置脈沖工作的程序行的工作模式必須選擇"脈沖"選項才能具有脈沖輸出功能,1路脈沖輸出的控制器默認使用Y1作為脈沖輸出端控制一個步進電機,2路脈沖輸出的控制器默認使用Y1和Y2作為2個脈沖輸出端控制兩個步進電機,方向控制可以使用任意一個輸出端作為方向控制端,方向控制端有無輸出代表不同方向。不使用脈沖輸出功能的時候Y1和Y2可作為通用的輸出端使用,用于驅動電磁閥、繼電器等其他電器負載。
        兩路脈沖輸出的控制器默認Y1和Y2為脈沖輸出端,脈沖輸出端接步進電機驅動器的PU端,方向控制端接驅動器的DR端。
        注意:         控制器的脈沖輸出控制端和方向輸出端是NPN晶體管輸出,如果步進電機驅動器輸入高端為5V時可以直接連接驅動器輸入端的低端,如果步進電機驅動器的輸入高端為24V時,需要在控制器的輸出端與驅動器輸入端之間分別串聯2K的電阻,以防止電流過大燒毀驅動器。
        脈沖輸出模式時的頻率設置:
        輸出頻率的設置用于脈沖輸出頻率的設置,脈沖輸出時固定由輸出端Y1輸出,輸出設定頻率的脈沖系列,脈沖頻率的設定范圍為100赫茲--15000赫茲,超過范圍則不能正常工作,供步進電機或伺服電機等外部設備工作。
單軸脈沖輸出的設置示例:單軸步進控制采用啟動和停止Y2輸出狀態來改變電機運行的方向。下圖是頻率設置的示例。

        圖中,第2行工作模式設置為"脈沖"模式,光標在脈沖模式的第2行時,脈沖頻率項及脈沖個數輸入項分別顯示脈沖個數的單位,數據輸入框顯示為綠色。脈沖輸出單位為:百萬、十萬、萬、千、百、十、個,脈沖頻率的單位為赫茲。示例中頻率設置為500赫茲,脈沖個數為1101616個脈沖(一百一十萬一千六百一十六)。
        本例中設置在第1、2行由X1同時啟動Y1和Y2,用X2停止Y2的輸出以此來控制步進電機的轉動方向。由于Y2只負責方向控制,電機的運行主要依靠脈沖的有無來決定,因此Y2設置了較長的定時時間1小時,當Y1輸出到達設定的脈沖個數時,Y1停止脈沖輸出,步進電機停止運行。
        簡單的加減速控制:如果需要加減速控制可以采用在多行設置不同頻率分段設置各行的頻率及脈沖個數來實現。例如:加減速啟動,可由三行程序實現,第一行設置啟動速度的頻率,第二行設置加速的頻率,第三行設置工作速度的頻率,各行分別設置脈沖個數,如此組成加減速控制的啟動設置,每行設置的頻率和脈沖數據作為該段的數據。加減速停止功能的設置原理與此相同,只是設置的是減速停止,只是變加速設置為減速設置。設置加減速控制的時候需要注意:總的運行脈沖數中包括加速段和減速段的脈沖數,加減速的脈沖數包含在總脈沖數中,計算的時候注意要將其從總脈沖中減去。

        兩軸步進電機控制:
        兩軸脈沖輸出控制設置示例:使用Y1和Y2作為兩軸的脈沖輸出端,使用Y3和Y4作為兩軸的方向控制端,Y1和Y3控制一軸步進電機,Y2和Y4控制另一軸步進電機,參見下圖:

        圖中,設置Y1轉速為8000赫茲的脈沖,輸出脈沖為10000,設置Y2轉速為5000赫茲的脈沖,輸出脈沖為10000,設置Y3和Y4分別為兩軸的方向控制端。4行程序都由X1輸入端來啟動,改變Y3和Y4的輸出狀態可以改變電機的旋轉方向。
        兩軸步進控制與單軸控制原理相同,下图是兩軸步進控制接線原理圖,X軸由Y1輸出脈沖,Y3作為方向控制端,Y軸由Y2輸出脈沖,Y4作為方向控制端。

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下图是4轴步进电机控制接线原理图:
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