CNC可编程步进电机控制器
概述
CNC可编程步进电机控制器可与步进电机驱动器,步进电机组成一个完善的步进电机控制系统,能控制多台步进电机多段分时运行.
本控制器采用计算机式的编程语言,拥有输入,输出,计数,循环,条件转移,无条件转移,中断等多种指令.具有编程灵活,适应范围广等特点,可广泛应用于各种控制的自动化领域.
技术指标
可控制3台步进电机(分时工作)
可编100段程序指令(不同的工作状态)
5条升降速曲线选择
最高输出频率:10 KPPS(脉冲/秒)
可接受外接信号控制
可控制外部其它部件工作
数码显示,可显示当前的运行状态,循环次数,脉冲数等
采用超高速单片机控制,采用共阳接法,可直接驱动我公司生产的共阳系列步进电机驱动器
控制器的显示及操作键
1.面板说明:
8位数码显示:作设定,循环作计数,运行状态,电机工作之用.指示灯显示输入,输出,方向,脉冲等各种工作.操作键多为复合键,在不同的状态下表示不同的功能.
2.接线说明:
见控制器后盖接线图
1,OPTO,DIR,CP为步进电机驱动器控制线,
此三端分别连至驱动器的OPTO,DIR,CP端:
其中:OPTO----所有电机公共阳端
接所有驱动器OPTO端
DIR0-------0号电机方向电平信号
接0号电机驱动器DIR端
CP0-------0号电机脉冲信号
接0号电机驱动器CP端
DIR1-----1号电机方向电平信号
接1号电机驱动器DIR端
CP1-------1号电机脉冲信号
接1号电机驱动器CP端
DIR2-----2号电机方向电平信号
接2号电机驱动器DIR端
CP2-------2号电机脉冲信号
接2号电机驱动器CP端
2, 启动 启动程序自动运行,可接霍尔,光电,接近开关等信号端.
(下降沿有效)相当于面板上 启动 键.
3, 停止 暂停正自动运行的程序,可接霍尔,光电,接近开关等信号端.
(下降沿有效)相当于面板上的 停止 键,再次启动后,程序继续运行.
4,输入1,2,3,4,5 通用开关量输入端(见开关量输入电路图).
5,+12V,GND 输入输出开关量外部电源,本电源为DC12V/0.2A,由本控制器提供.
6,输出1,2,3 通用开关量输出端(见开关量输出电路图);输出J,K为一组继电器常开触点.
7, ~220V 控制器电源输入端.
8,A操作 和B操作
A操作,B操作分别为A操作,B操作外部中断源(强制中断),一旦接收中断信号,控制器将停止当前运行的程序 ,跳转至A操作,B操作指定的程序运行(下降沿有效).
具体说明:
这是本控制器的一大特点:对于步进电机,我们一般进行定量的定位,定速控制.如控制电机以一定的速度运行一定的位移量,这种方式很容易解决,只需要把速度量和位移量编程即可.但还有相当多的控制是不能事先定位的,例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行,直到碰到一行程开关后停止,然后再反方向回到起始点.再例如要求步进电机在二个行程开关之间往复运行n次,等等.在这些控制中,我们事先并不知道步进电机位移量的具体值,又应当如何编程呢 本控制器利用"中断操作"很好的解决了这一问题,本控制器设置了二个独立的"中断操作",我们称之为"A操作"和"B操作". 以"A操作"为例,工作流程为:当程序正在运行时(电机作一种形式运行),如果"A操作"端有信号输入,电机作停止,程序跳转到"A操作入口地址"所指定的程序处运行程序(电机作另一种形式运行),A操作入口地址在参数设定里设置.
操作说明
控制器总是工作在四种状态之一:自动状态,手动状态,程序编辑状态,系统参数设定状态.
上电或按 复位 键后控制器处于自动待运行状态,这时可以按 启动 键启动程序自动运行.
复位后按 手动 键切换到手动状态.
复位后按 编辑 键进入程序编辑状态.
复位后按住 编辑 键3秒以上(显示Acc时)进入系统参数设定状态.
程序编辑,系统参数设定,手动完成后按 退出 键返回自动待运行状态;在程序编辑,系统参数设定,手动状态下按 停止 键均返回自动待运行状态.
系统参数设定,程序编辑:
指令:参数输入模式:
本控制器采用选择编辑式指令,参数输入模式.即控制器自身有各种指令,数字,通 ∧ , Ⅴ , 和 回车 , 取消 六键来选择,修改编辑程序(非编写式).
2,系统参数设定方式:在待运行状态下,按住 编参 键3秒以上,直到出现ACC进入系统参数设定状态后才能松开.系统参数设定完成后,按 退出 键返回到自动待运行状态(参数将被自动保存).
参数分两行显示,第一行显示参数的名称,第二行显示参数数据.
参数修改方法:进入参数设定状态后,首先显示第一行,且参数名称闪动显示; 如按 ∧ , Ⅴ 键 ,将会显示上一个或下一个参数名称.如按 回车 键,确认此参数名称并将进入(下一行)此参数数据的编辑修改状态,这时数据的最后一位闪动显示,可用 ∧ , Ⅴ 键来修改数据. 按动 键,将移至数据的左位或右位进行修改,如此类推.数据修改后,按 回车 确认,按 取消 放弃修改.
具体参数如下:
ACC: 初始化速度设定二台电机可用不同升降曲线, 升降曲线设定(0—4)根据需要设定,负载大时选慢速,0时加速最快;
Hadd: 手动位移增量设定(1—59999㎜),即在手动状态下,按一下 ∧ , Ⅴ 键正转,反转一次性走完的步数;
HSPEEd :手动速度设定(0—9999pps)
dZCL0 :电机0的电子齿轮,即0号电机1个脉冲装置走过的位移量,范围(0.0001~5.0000毫米)
dZCL1: 电机1的电子齿轮,即1号电机1个脉冲装置走过的位移量,范围(0.0001~5.0000毫米)
dZCL2: 电机2的电子齿轮,即2号电机1个脉冲装置走过的位移量,范围(0.0001~5.0000毫米)
电机在0.9度/脉冲,无变速装置下,电子齿轮设定为1时为脉冲单位,
电子齿轮设定为0.9时为角度单位
nA: 前两位表示A操作有效开始端,4,5位表示A操作有效结束端,7,8两位表示当A操作输入端有信号时,程序跳转到该设定的程序端,范围(00~100)
nb: 前两位表示B操作有效开始端,4,5位表示B操作有效结束端,7,8两位表示当B操作输入端有信号时,程序跳转到该设定的程序端,范围(00~100)
程序设定:在待运行状态下,按一下 编程 键后,进入程序设定状态.
本控制器的程序区最多可以编辑100段程序,程序中的每一段有一个段号,段号为自动编号,从00开始按顺序排列,您可以在程序中插入或删除某段,但段号会自动重新分配.
程序输入:先清空程序区,第00行指令为END,然后按 插入 键,第00行指令变为PAUSE,且闪烁,按 ∧ , Ⅴ 键指令名称被改变,找到所需的指令,按 回车 键进入指令的数据区(对于无参数指令,回车后即完成本条程序的录入),按上下左右箭头修改,改好后按回车键,此行程序录入完毕.可以看到下一行变成了END指令,再按键,用相同的办法录入程序,直到所有程序录入完毕.新程序的录入过程也就是在最后一条程序(END)上不断插入新程序的过程.
程序删除:在显示段号时段号在闪烁,按 删除 键将删除该段,如按 删除 键3秒以上直到出现"00 END"将清空所有程序段,程序的最后一段固定为"END".
程序插入:在显示段号时段号在闪烁,按 插入 键将插入一段新程序,原来XX段及以后的程序均向后移一段.
程序浏览:在程序编辑状态的行号闪动状态下,按上下箭头键,可以浏览每一行程序的指令名称.
程序格式详见指令表.
总之,参数的设定通过 ∧ , Ⅴ , , 回车 , 取消 六个按键来完成: ∧ , Ⅴ 可改变程序指令和数据, 可移动数据左右位置, 回车 ,可确认选择的指令和数据, 取消 可取消前一步操作或退回到待运行状态.
运行:
1,手动运行方式:
在自动状态下按 自动/手动 键将进入手动状态,前位数码管将显示为"HX",H表示为手动状态,X表示电机号,按 ,电机将按不同的方向手动运行.按 ∧ 或 Ⅴ ,电机将按不同的方向运行设定的手动位移增量.手动运行的位移增量由参数设定状态下的HADD值决定,手动速度由HSPEEd决定.
自动运行方式:
控制器上电或按复位键后,自动待运行状态,按 启动 键或接受外部启动信号,控制器将从第00段程序开始运行,直至运行到最后一段程序END,控制器返回自动待运行状态.在程序自动运行状态下按 停止 键,运行完该段后,程序暂停运行,再按 启动 键程序将继续运行.
在运行状态下,有三种不同的显示方式:(在停止或暂停状态下通过按同一个键 步数 计数 ∧ 进行切换)
1. 计数显示方式: 控制器显示当前的计数值;
2. 步数显示方式:控制器显示当前运行的步数;
3. 程序显示方式:控制器显示当前所处的程序段.
注:运行时不能切换
七,外形尺寸及安装尺寸:
本控制器采用嵌入式仪表外壳,体积小重量轻(500g),前面板为96mm×96mm的方形,长度为122mm,具体尺寸见下图:
指令表(HH—表示程序行号;XXXXXX—表示程序数据):
序号
指令名称
指令显示形式
说明
0
选择电机号及方向指令
HH_DIR
XX
前一位设定为当前运行的电机号码,可以设定0电机,1电机,2电机
后一位设定当前运行电机的方向,0为正向,1为反向
1
暂停指令
HH_PAUSE
无参数
程序暂停,等待面板启动按键或端子启动信号
2
位移指令
HH_G-LEN
XXXX.X
执行此指令时;控制器将按最新SPEED指令所赋值的速度,本指令所指定的位移量,参数设定中所设定的升降速曲线等,控制电机运行;
如果此指令前无SPEED语句,则以起跳频率作为默认值;
参数范围:0~ 5999.9 单位:毫米,大于等于6000.0为无限长;
3
速度赋值指令
HH_SPEED
XXXX
此程序以下的所有运行都将以此指令所设定的速度运行,直到下一个速度赋值指令出现为止;
参数范围:1 ~ 9999 单位:脉冲数/秒(PPS);
4
延时指令
HH_DELAY
XXXXX
延时时间;参数范围:0.1 ~ 5999.9 单位:秒;
5
无条件跳转指令
HH__JUMP
XX
无条件跳转指令,参数XX表示要跳转的程序行号;
6
循环指令
HH__LOOP
XX XXXXX
从当前行到指定行执行循环;前两位为行号(要求小于当前行),后五位为循环次数(0定义为无限次).行号超过当前行号时,系统运行将出错.
7
运行到某一位置
HH__GOTO
00000
备用
8
输出指令
HH___OUT
XXXXX
参数的前三位从左到右依次对应于接线端的 输出1～输出3;同时对应前面板的三个输出指示灯1~3.
0 ----- 对应输出端子为高电平,负载不导通,面板指示灯灭;
1 ----- 对应输出端子为低电平,负载导通,面板指示灯亮;
参数第四位为继电器输出状态,对应于接线端输出J,输出K(继电器为常开)
0-------表示继电器释放;
1-------表示继电器吸合;
参数的的最后一位,专门为控制器内部的蜂鸣器所设计:
0 ----- 执行此指令时,蜂鸣器不响
1 ----- 执行此指令时,蜂鸣器响一长声
9
测位跳转
HH_J-BIT
XX X X
前两位为行号,指明所跳转的位置,第五位为输入1,2,3,4,5的其中之一;第八位为跳转条件(0或1);当所测定的输入口为所设定的状态时,跳转到指定行号,否则,顺序执行.
10
计数跳转
HH_J-CNT
XX XXXXX
本指令为计数器指令,前两位为行号,指明程序所跳转的位置;后五位为设定值.当计数器计数到或大于设定数值时,则跳转到指定行号,否则顺序执行.
11
变量位移
HH_GO-AB
±X
备用
12
计数器加1
HH_CNT-1
无参数
本指令为计数器指令,控制器内部有一计数器单元,容量为999999, 计数器的值可实时的在计数显示状态下显示;本指令对计数器进行加1操作
13
计数器清零
HH_CNT-0
无参数
本指令为计数器指令;
本指令把计数器清零.除了本指令外,还可以通过计数器清零按 清零 键随时可以把计数器清零(在停止状态下)
14
坐标清零
HH_CLr
无参数
本指令把当前坐标位置数值清零.
15
结束指令
HH___END
无参数
程序结束行,程序运行到此指令时,表示本控制器自动运行结束,控制器返回自动待运行状态.
该指令不可编辑,且总是位于程序的最后一行.
编程举例:
例一:
运行要求:以1KHz速度运行100㎜,再以2KHz的速度反向运行300㎜,停止.电机为两相,工作在两细分,步距角为0.9度.
参数设定: Acc=1,dzcl0=0.1000,dzcl1=1.0000,nA=00,00,00,nb=00,00,00.
程序清单:00 DIR 00 ;初始方向为正向
01 SPEEd 1000 ;设定运行速度
02 G-LEN 100.0 ;设定长度为100
03 DIR 01 ;设定反方向运行
04 SPEEd 2000 ;设定反向运行速度
05 G-LEN 300.0 ;设定反向长度为300
06 END ;程序结束
例二:
运行要求:在AB两点之间来回运转.A,B点各有一限位信号,从A点开始,电机每接收一信号,运转一定的位移,间断向B点移动,达到B点后自动按原规则反向A点往复运动.
设计分析:按键运行后,输出1输出,控制绕线电机启动,等待输入信号,当有信号输入时,步进电机向前运行一设定的位移,再等待信号如此循环,当遇到限位信号时反向运行,并计数加1,当计数到100时,结束运行.
假定1个脉冲为0.1毫米即电子齿轮设定为0.1,(可根据实际情况来计算此值),电机为两相,工作在两细分,步距角为0.9度.
参数设定:(进入参数设定状态)设定升降速为1,可根据需要设定,0加速性最快;dzcl0=0.1000,dzcl1=1.0000,nA=04,06,07,nb=04,10,11.
程序清单:(进入程序编辑状态录入程序,运行程序前,把控制器设定为计数显示方式)00 CNT-0 ;计数器清零
01 OUT 10001 ;输出1输出信号,可控制绕丝电机,同时蜂鸣器响一下
02 SPEEd 1000 ;设定运行速度
03 DIR 00 ;初始方向为正向
04 PAUSE ;等待启动信号
05 G-LEN 100.0 ;设定长度为100
06 JUMP 04 ;当电机动作完后等待继续运行
07 DIR 00 ;A操作入口,当电机到A限位开关时程序跳转到此处,方向取反
08 CNT-1 ;计数器加1
09 J-CNT 15 100 ;当计数到100时结束程序运行,小于100时跳转到3 程序段继续
10 JUMP 04 ;
11 DIR 01 ;B操作入口,当电机到B限位开关时程序跳转到此处,方向取反
12 CNT-1 ;计数器加1
13 J-CNT 15 100 ;当计数到100时结束程序运行,小于100时跳转到3程序段继续
14 JUMP 04 ;
15 OUT 00001 ;输出1停止输出,同时蜂鸣器响一下通知结束
16 END ;程序结束
例三:
运行要求:一台步进电机从起始点走小孔20毫米1个,然后走大孔100毫米9个,再走小孔20毫米4个,最后快速返回起始点.
设计分析:由于起始位置为坐标零点,假设步进电机走一圈为100毫米(可根据实际情况来计算此值),电机为两相,工作在两细分,步距角为0.9度,电机转一圈为400个脉冲,计算得一个脉冲长度为 100毫米/400=0.25毫米.
参数设定:(进入参数设定状态)设定升降速为1,可根据需要设定,0加速性最快.电子齿轮设定为dzcl 0 0.25.
程序清单:(进入程序编辑状态录入程序,运行程序前,把控制器设定为脉冲显示方式)
00 SPEEd 300 ;设定初速为300脉冲数/秒
01 DIR 00 ;选择0电机,方向为正向
02 G-LEN 20.0 ;走1个小孔
03 PAUSE ;暂停,等待按回车键或外部启动信号继续运行下一段
04 SPEEd 500 ;设定速度为500脉冲数/秒
05 G-LEN 100.0 ;走大孔
06 LOOP 03 09 ;走大孔9个
07 PAUSE ;暂停,等待按回车键或外部启动信号继续运行下一段
08 SPEED 300 ;
09 G-LEN 20.0 ;走小孔
10 LOOP 07 04 ;走小孔4个
11 PAUSE ;暂停,等待按回车键或外部启动信号继续运行下一段
12 SPEED 800 ;设定快速
13 DIR 01 ;方向为反向
14 G-LEN 1000.0;快速返回起始点
15 END ;程序结束
例四:
运行要求:定长无色标:按启动键(或收到外部启动信号1)后,步进电机快速走设定的长度700毫米后等待,再按启动键(或收到外部启动信号2)后,步进电机反向走设定的长度20毫米后等待,再按启动键(或收到外部启动信号3)后,步进电机反向走设定的长度30毫米后一个工作循环结束,蜂鸣器响一下提示结束,计数器加1,再等待接受信号循环工作100次;
色标袋(长度700毫米左右):按启动键(或收到外部启动信号1)后,步进电机快速走设定的长度680毫米,慢速走开始检测色标,检测到色标停止,如到720毫米未检测到色标则停机报警,等待再按启动键(或收到外部启动信号2)后,步进电机反向走设定的长度20毫米后等待,再按启动键(或收到外部启动信号3)后,步进电机反向走设定的长度30毫米后一个工作循环结束,,蜂鸣器响一下提示结束,计数器加1,再等待接受信号循环工作1000次;
设计分析:假设步进电机走一圈切向长度为100毫米(可根据实际情况来计算此值),电机为两相,工作在两细分,步距角为0.9度,电机转一圈为400个脉冲,计算得一个脉冲长度为100毫米/400=0.25毫米,外接按键1.有效/无效按键(为自锁按键):此键按下后才能启动电机运行;在此键抬起状态,即使有光电信号,电机也不动作.2.色标/定长选择按键(自锁按键):按下为色标检测方式;抬起为定长方式.
参数设定:(进入参数设定状态)设定升降速为1,可根据需要设定,0加速性最快.电子齿轮设定为dzcl 0 0.25.A操作有效开始段为08,即从08程序段开始检测色标,有效结束段为10,即到第10段关闭检测色标(第10段不检测),A操作入口地址为14段,当检测到色标时程序跳到第14段运行
程序清单:(进入程序编辑状态录入程序,运行程序前,把控制器设定为计数显示方式,信号1为启动程序运行信号)
00 J-BIT 26 1 1 ;如果有效/无效按键未按下,程序结束;按下运行
01 DIR 00 ;电机为0电机,正向运行
02 SPEEd 1000 ;设定高速运行速度1000脉冲/秒
03 OUT 10000 ;输出1输出,可以启动切刀或其他部件动作
04 J-BIT 06 2 0 ;如果色标/定长按键按下为色标方式,程序转至06行执行
05 G-LEN 700.0 ;在定长方式下,电机运行700毫米
06 JUMP 14 ;跳转程序段14,等待反向运行
07 G-LEN 680.0 ;在定长方式下,电机先运行680毫米
08 SPEED 500 ;假设低速检测色标时的速度为500脉冲/秒
09 G-LEN 40.0 ;低速检测色标,在40毫米内检测到转A操作入口
10 OUT 00001 ;在40毫米内未检测到色标信号,停止输出1,短声报警
11 DELAY 1.0 ;延时1秒
12 LOOP 10 20 ;循环到程序段10,短声报警20次
13 JUMP 26 ;停止程序运行
14 PAUSE ;A操作入口,这时找到色标,电机停止,暂停等待信号2
15 DIR 01 ;电机为0电机,反向运行
16 G-LEN 30.0 ;反向运行30毫米
17 PAUSE ;暂停等待信号3
18 G-LEN 20.0 ;反向运行20毫米
19 CNT-1 ;计数器加1
20 J-CNT 23 1000 ;计数器计到1000,转至报警3次
21 OUT 10001 ;一个循环完成蜂鸣器响一下
22 JUMP 26 ;程序跳转到结束等待下一次循环
23 OUT 00001 ;报警3次
24 DELAY 1.0 ;
25 LOOP 23 3 ;
26 END ;程序结束
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GND
启动
+12v
光电开关
或接近开关
色标/定长按键:按下色标方式,抬起定长方式
有效/无效按键:按下操作有效,抬起操作无效
GND
输入2
输入1
CP
CNC控制器
~220V
~220V
输出3
输出2
输出1
CP0
DIR0
OPTO
GND
+12V
输入2
输入1
B操作
A操作
停止
启动
编号:
GND
信号
+12v
GND
A操作
+12v
色标检测开关
GND
信号3
+12v
GND
启动
+12v
光电开关
或接近开关
GND
信号2
+12v
GND
启动
+12v
DIR
OPTO
CP0
DIR0
OPTO
步进电机驱动器
CNC
步
进
电
机
控
制
器
注:程序定为1时输出端输出低电平,负载导通,前面板指示灯亮;
负载电流小于100mA,否则需另加外部电源
开关量输出电路
输出K
负载
输出X
光电开关
或接近开关
GND
信号1
+12v
+12V 12V
GND
注:开关接通,即输入低电平,前面板指示灯亮;
启动,停止,A操作,B操作在开关接通瞬间有效
2K
GND
开关量输入电路
+12Vv
2K
DIR1
CP1
DIR2
CP2
输入3
输入4
输入5
输出J
90
122
12
96
