符 悦 孟 涛 董建军 唐 红

(1.沈阳工业大学工程实践中心，辽宁 沈阳 110023；2.沈阳三丰电气有限公司，辽宁 沈阳 110102)

TC55控制器在步进电动机控制系统中的应用

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(1.沈阳工业大学工程实践中心，辽宁 沈阳 110023；2.沈阳三丰电气有限公司，辽宁 沈阳 110102)

介绍了步进电动机控制系统的组成，分析了传统步进控制器和可编程逻辑控制器的优缺点，提出了在步进电动机控制系统中采用TC55控制器，阐述了TC55控制器的外观和软件编程方法，给出了控制器与驱动器的连接图。并以上蜡机为例，通过对实际样机的调试，证明了采用TC55控制器可在实现生产需求的同时，降低系统的成本，从而提高企业的经济效益。

TC55；步进电动机；控制系统；驱动器；上蜡机；样机

0 引言

步进电动机控制系统主要是由步进控制器、功率放大器及步进电动机组成。步进控制器一般由缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑以及正反转控制门组成，其主要作用是把输入的脉冲转换成环形脉冲，控制步进电动机的运行和方向[1]。由于这种控制器电子线路复杂、可靠性差，因而在很多场合由可编程逻辑控制器取而代之[2-3]。然而，可编程逻辑控制器虽然简化了线路，提高了系统的可靠性，但却增加了成本。一是系统硬件的投入，二是相关软件编程学习的投入，需要大量的时间。TC55控制器却凭借它自身的优势很好地解决了这些问题。上蜡机样机的调试成功，充分印证了这一点。

1 TC55控制器简介

1.1 外观

TC55面板型运动控制器，采用高性能32位CPU，驱动装置采用细分步进电机或交流伺服电机，配备液晶显示屏，全封闭触摸式操作界面。该系统具有可靠性高、精度高、噪音小、操作方便等特点。本控制器可控制1～3台电机的运动，可实现点位、直线插补、圆弧插补等操作，具有循环、跳转及简易PLC等功能。图1为TC55控制器的面板示意图。

图1 TC55控制器面板

图1也是TC55控制器的开机界面，按左边的F1～F4按钮分别进入自动运行、手动运行、程序管理和参数设置界面。X、Y、Z分别表示当前的坐标位置；F表示当前运行的速度；100%是F值的速度倍率。

1.2 编程语言

TC55控制器的编程语言简单易懂，类似于数控编程。下面举例说明。

例：X轴正向行进50 mm，Y轴负向行进25 mm，合成速度是800 mm/min。然后延时10 s，最后X、Y轴按照同样速度返回至程序零点。

n001 直线运动 文件：1111 标号：0

X:50.000Y：-25.000F:800

n002 延时 文件：1111 标号：0 延时时间：10

n003 绝对运动 文件：1111 标号：0

X:0.000Y:0.000F:800

程序中n001是行号，表示程序第一行。TC55控制器最多可以编写480行。

直线运动、绝对运动，是运动方式，还有点位运动、插补运动等。直线运动表示以该行给定速度F值运行，采用相对坐标；绝对运动表示以该行给定速度F值运行，采用绝对坐标。

1111是文件名，用数字表示。

标号默认是0，如果不用一般不写。在做条件跳转时就要用到这个标号，可以随意编写，以备用于程序跳转时的入口。

2 TC55控制步进电动机系统

图2是控制器与步进电动机驱动器接线示意图，是利用控制器来进行的X/Y轴双轴控制。X轴代表一台步进电动机的运行轨迹，Y轴代表另外一台步进电动机的运行轨迹。图中X轴：A+、A-、B+、B-分别连接步进电动机两相绕组的两端，Y轴同理。当把外部硬件(控制器、驱动器和电动机)连接好后，利用TC55控制器进行软件编程。X、Y轴便可以在步进电动机的驱动下按照编辑好的程序要求进行相应的动作。

图2 TC55控制器与步进电动机驱动器接线示意图

实际应用中可以通过TC55控制器本身来操作，也可以通过控制器的输入端口定义一些端口来连接外部按钮进行操作，从而直接对外部按钮进行操作，而不直接对控制器本身进行操作。这样，既可以简化操作过程，也可以延长控制器的使用寿命、节约成本。

TC55控制器输入/输出端口定义，如表1所示。

3 实例

图3所示系统为某企业制造的上蜡机。上蜡机要求能够在接收到外部指令信号后进行相应的进给和补偿，因此是双轴控制的。如图所示，上面行程长的定义为X轴，用于进给；下面行程短的定义为Y轴，用于补偿。

表1 TC55控制器输入/输出端口定义

图3 TC55控制步进电动机系统

实际样机经过软件、硬件的调整，最终达到了实际生产要求。即：X轴作为进给，Y轴作为补偿。当输入端口7得到进给信号时，X轴可以往复运动。当输入端口8得到补偿信号时，Y轴可以运动进行位置补偿。

当X轴做往复运动时：正方向运动时，相应的输出端口指示灯点亮；负方向运动时，指示灯熄灭；当X/Y轴分别到达运动端的极限位置时，对应的轴向运动应立即停止，以免发生危险，同时发出报警信号。而且，在X/Y轴到达极限位置时，可以手动操作，接通输入端口10，可以使两轴连接的执行机构返回到程序零的位置。

4 结语

通过采用TC55控制器来控制步进电动机，实现了工业生产中应用的上蜡机系统。通过对样机的调试(包括硬件机械结构的调整和软件编程的调试)，此系统完全达到了生产需求和功能要求。而且，此系统编程语言比较直观明了，易于快速理解和掌握。TC55控制器替代了工业生产中常用的可编程序控制器，在实现生产需求的同时，降低了系统的成本，节约了企业资金，提高了企业的经济效益。

此系统在实际生产线上的应用对类似的研究也将起到一定的借鉴作用。

[1] 梁强.西门子PLC控制系统设计及应用[M].北京：中国电力出版社，2011

[2] 陈果.PLC控制步进电机分度的设计与实现[J].伺服控制，2010(2)

[3] 张建才.步进电动机的PLC控制[J].机床电器，2009(1)

2014-09-12

符悦(1980—)，女，辽宁大石桥人，工学硕士，工程师，研究方向：电机及其控制。