两轴运动控制器在自动化教学试验平台中的应用

【摘 要】两轴运动控制器是一款简单的可实现自动化控制的控制单元具有使用操作简单，易上手，可实现点位运动和直线插补操作，另有多路的IO接口，可实现对外部设备的感知和控制，是初学者学习自动化控制的一款利器。

【关键词】运动控制；滑台；气压回路；IO设置

在我校专业组整合的背景下为适应当今工业制造的特点体现我们现代加工制造组的专业优势，经专业组教研会议研讨决定开发一款自动化教学与研究的实验平台。

考虑到本专业教师在自动化控制方面都不是专业出身所以选用控制系统的大脑（可编程控制部分）时，没有选用现在流行的PLC（可编程控制器）而是选用了由北京多普康自动化有限公司生产的TC55两轴运动控制器，此款控制器具有可是的液晶人机界面，易上手操作简单可控制1～2个轴的运动，可实现点位和直线插补的操作，同时可实现参数的设置，手动操作和程序的编辑管理和自动加工的特点。另外还有多路的外部IO接口可实现对外部设备的感知和控制。

一、自动化实验平台结构及功能特点

由于这是一款自动化的实验平台并不是针对某种产品专业设备，所以在设计上采用了模块化设计思路。

这款实验平台主要分为以下两个基本模块。模块一控制部分：控制模块是由一个控制柜构成。首先，在控制柜柜门上装有TC55两轴控制器（如图一所示），它是整个系统的大脑，是将编写好的指令转换成系统语言传递给个执行部件的。另外还具有感知外部条件的能力并根据外部条件的变化做成相应的改变。其次，在柜子的内部装有一个24V开关电源，其相当于系统的心脏为整个系统提供电力。为了驱动控制轴的运动还装有部进电机驱动器，它是将两轴运动控制器传出的指令转换成经过驱动器细分的电脉冲和方向信号，驱动部进电机精确的向某个方向转动一个角度从而实现某一控制轴的滑台做精确的直线位移。另外为了外部设备和内部系统的接线方便在控制柜内还装有专用的汇接板和接线端子，用于连接设备。同时柜内还留有多余空间用于安装其他控制设备可实现更多轴的运动控制和外部设备的控制。模块二运动执行部分：这部分目前只具有X轴的功能，只能实现X轴的精确位移控制并搭载一个由气压回路控制的气动元件。这部分主要是由基座导轨滚珠丝杠丝杠支座和工作台构成。将工件安装在工作台上，并由工作台上的气缸动作夹紧后就可完成工件的自动送进功能。

二、实验平台在成产加工中的应用举例

在自动切管机中的应用。对某些管材切割长度具有较高精度要求的工件，普通的切割手段不能满足图纸精度的要求（其误差往往在0.5MM—1MM）。如将此款实验平台与普通切管机结合并加装相应的气压回路的气动控制元件就可实现高精度的切管操作（其精度可达0.05MM—0.1MM）。

三、工作原理

管件6由工作台上的夹紧气缸5夹紧后工作台带动工件向右移动。当碰到检测开关4时，工作台停止移动同时安装在切割机上的夹紧气缸2动作，夹紧工件。这时切割头动作气缸开始工作，当切割头下行至最低限位开关后，切割头停止动作且切割头动作气缸回缩在碰到初始位置的位置开关后，切管机上的夹紧气缸2断开从而松开管件。所切断的管件靠自重跌落从而松开检测开关4，这时运动控制器在接收到检测开关4状态的改变后向执行部分发出重复完成以上指令的动作，从而完成下次的切割动作，这款实验平台能让我校从未见过自动化控制设备的学生能够亲身体验到自动化对当今现代生产所带来的便利和快捷，同时让我们师生能够对气压回路，控制电路等相关知识及应用有了学习和实践的基础。也能成为教学用具在今后的教学中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]陈毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社

[2]张凤珊，祖龙起.电气控制及可编程控制器.中国轻工业出版社

[3]王积伟.液压与气压传动.第二版.机械工业出版社

作者简介：

宋明（1981.1～），男，工作单位：宝鸡市渭滨区职业教育中心，职务：教师，职称：中教二级，学位：本科。