本文是關于測控步進電機裝置的設備。該設備功能包括:距離(工作步數)設定、啟動、位置顯示及清零，(自動、手動)連續或單次運行，(自動、手動)回原點，步進電機欠電流檢測報警，原點到位顯示等。 

　　1 引言

　　某進口設備大面積的嚴重損壞。經過修理，更換了一大批電子元件，才勉強恢復原有的技術指標。但其工作已不是很可靠。由于該設備已停產，并且沒有相關的代替設備.為配合生產需要，我們投入了對該設備的研制。原設備完全由晶體管電路構成，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)控制技術重新進行設計。

　　2 功能概述

　　該設備實質上就是一臺專用的測控步進電機裝置的設備。步進電機裝置由步進電機及其相關電路組成。　

    3 裝置原理介紹

　　3.1 系統工作原理

　　系統工作原理如圖1所示。圖中觸摸屏作為人機界面,用來顯示并進行操作;plc作為控制器,接收觸摸屏的設定數據并進行邏輯處理,再控制步進電機。步進電 機裝置是受控對象，不能進行修改。它包括多種電源形式:步進電機工作在-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。為了使多種信號的檢測和驅動、步進電機裝置相匹配，增加了信號的轉換電路。

　　圖1 系統工作原理框圖

　　3.2 轉換電路原理

　　信號轉換電路的部分電路，如圖2，3所示。

　　圖2中,當5v或0v信號到達電阻r1后，通過光電耦合器使plc輸入1信號接通，此時電機回原點運行的過程中開始計數,記錄運行步數。當+12v信號到 達“±12v信號”后, 首先點亮發光管d6，然后通過光電耦合器u1-3使plc輸入3接通，指示到達原點，電機停止運行;當-12v信號到達“±12v信號”后,通過光電耦合 器u1-2使plc輸入2接通，超出設定極限。當-12v信號到達“-12v信號2”通過光電耦合器u1-3使plc輸入接通，指示到達原點，電機停止運 行。

　　圖2 信號轉換電路

　　圖3 步進電機驅動電路

　　3.3 電流檢測原理

　　在步進電機驅動器中，內置了電流檢測電路。電機發生斷電或欠電流運行時，發出報警信號，使系統停止運行。檢測原理是利用三相雙三拍步進電機的工作特性，在任意時刻均有兩相得電。只要檢測任意時刻流過公共地線的電流大于相應額定電流的2/3即可認為工作正常，如小于相應額定電流的2/3，則認為欠電流運行。 電路原理和時序圖，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流過公共點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表示電機的實際工作電流。alm表示欠電流報警。系統運行后，當i≥in時，alm報警，直到故障排除，系統復位后報警解除。圖 4中的細實線表示alm未報警時的時序圖。

　　圖4 電流波形圖

　　3.4 觸摸屏的軟件設計

　　(1) 首頁:打開電源開關后，提示輸入登錄密碼。正確輸入密碼后，自動進入首頁。設備進入準備狀態。

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

　　(3) 配方數據窗口:對于經常用到的操作數據，可以按照提供的格式存放到配方卡記憶體里面,當需要時把它調出來，而不需要臨時輸入數據，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設備的基本功能的操作和顯示。包括一個隱藏的小鍵盤窗口，可以在需要設定數據時彈出。

　　(5) 元件檢查窗口:用于對plc內部關鍵元件的監測，以便出錯時查找故障。

　　(6) 梯形圖檢查窗口:用于對plc梯形圖的實時監控(由于mt506s不具備直接顯示plc內部梯形圖的功能，故采用了單獨制作顯示plc各元件的方法組合成 關鍵部分梯形圖)。

　　3.5 plc的軟件設計

　　plc程序流程圖如圖5所示。

　　系統初始化后,完成了距離設定,選擇運行方式后.再看系統是否有故障或是否到達原點。當完全準備妥后，分別執行自動或手動操作。在按設定距離執行自動往返運行的過程中，當中間執行斷開操作后，系統保持運行方向，運行到設定距離，保持顯示，然后停止運行;當執行復位操作后，系統首先運行顯示歸零(計數清 零)，然后停止運行。在執行手動運行中，當到達設定距離后，系統保持顯示，并停止運行;當運行中執行斷開操作，方向不變，到達設定距離后，系統保持顯示并 停止運行;當執行復位操作，則運行顯示歸零(計數清零)，然后停止運行。

　　圖5 plc程序流程框圖

　　4 結束語

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

　　參考文獻

　　[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》