基于MCGS 和TC45的步进电机控制网络设计.docVIP

基于MCGS 和TC45的步进电机控制网络设计 　　摘要：基于MCGS组态软件与TC45运动控制器，提出一种多步进电机的控制网络组成方法，介绍控制网络系统的软硬件设计方案，以实现同时对多个步进电机的转速控制、行程控制以及启停控制。实际测试结果表明该控制网络开放性、通用性和扩展性较好，可应用于相关工程技术领域。 　　关键词：组态软件；控制器；步进电机；控制网络 　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0230-02 　　Design of Stepper Motor Control Network Based on MCGS and TC45 　　LIU Xiao-feng，LIU Feng，CHENG Wei-bin 　　（Xian Shiyou University， Xi’an 710065， China） 　　Abstract： A control network composition method based on MCGS configuration software and TC45 motion controller for multiple stepper motors is presented， and the software and hardware design scheme of control network system are introduced in this paper. The speed control， stroke control and start stop control of multiple stepper motors are realized in this design. The test results show that the control network has good openness， versatility and scalability， and the design can be applied in some related engineering fields. 　　Key words： configuration software， controller， stepper motor， control network 　　步进电机是工业自动控制领域重要组成部分，网络化是步进电机运动控制系统的发展方向之一。目前步进电机的控制网络技术包括基于ARM嵌入式控制、基于CANopen/EtherCAT的网络化运动控制以及基于Modbus/485总线控制等。基于ARM嵌入式控制系统采用细分控制方法，能实现步进电机在外围环境中准确、低噪声、平滑和高精度运行，但其开发难度高，硬件电路复杂。基于CANopen/EtherCAT的网络化运动控制系统设计复杂，成本较高，但带负载能力强，网络性能优越。基于Modbus/485总线的网络化运动控制系统成本低，通信稳定，但带负载能力有限，网络性能较差[1-3]。 　　为在一定程度上改善控制网络的复杂性以及扩展性差等问题，设计了基于MCGS和TC45的步进电机控制网络。 　　1系统总体设计 　　系统总体构架如图1所示。步进电机控制网络架构由MCGS组态软件、TC45运动控制器、带Modbus协议的步进驱动器以及步进电机构成。系统通过上位机发送的步进电机增量、速度、启停等命令信息给TC45运动控制器，运动控制器将数据处理后传送至带协议的步进电机驱动器，步进电机驱动器将运动控制器传来的信号转换成模拟脉冲信号驱动步进电机；同时各电机的当前速度、增量等数据信息经过运动控制器转换传给上位机监控软件，并在监控界面实时显示。 　　上位机与控制器之间采用RS485传输方式的Modbus通信协议，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间实现互相通信[4]，上位机监控系统便可以与多个运动控制器组成一个控制网络，从而实现对多台步进电机的控制。 　　2 系统硬件结构设计 　　TC45运动控制器模块接口采用 Modbus 协议。各驱动电机作为一个控制子站，均有确定的通讯地址，通过标准协议与主控制器进行信息交换和执行主控制器的指令。 　　TC45运动控制模块与驱动器接口如图2所示。TC45运动控制模块可将上位机不同属性的数据命令转换成步进电机需要改变的属性命令，其供电电压为24V，其中运动控制器的端子485+与485-分别与RS485通讯线的正负连接，其中[XPUL]为步进电机脉冲控制端口，[XDIR]为步进电机转向控制端口。 　　步进电机驱动模块选用ST-6128步进电机驱动器。步进电机驱动器的端子DIR-与DIR+为步进电机转向控制端口，与TC