步进电机控制卡在灌装系统中的应用.doc

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1、步进电机控制卡在灌装系统中的应用中国石油兰州石化分公司设备维修公司仪表二车间王蓉1吴建民2摘要：以研华PCL-839+为例，介绍了步进电机控制卡功能、特性及其工作原理，以及在自动化灌装系统中的实际应用。关键词：PCL-839+；步进电机控制卡；原理；应用Abstract：Introducingthefunctions,featuresandoperationalprincipleofPCL-839+,atypeofsteppingmotorcontrolcardproducedbyAdvantech.Andalsod

2、escribingthepracticalapplicationexample.Keywords：PCL-839+；steppingmotorcontrolcard；operationalprinciple；practicalapplication一、概述在传统的手工灌装操作中存在很多弊病，例如：很多化工产品为有毒有害物质，手工近距离进行灌装操作容易对人体造成伤害；灌装效率低，浪费大量时间，并且增加了劳动成本等。兰州石化8万吨丙烯酸及11.5万吨丙烯酸酯采用自动化灌装技术，从上桶到分桶送出，完全由灌装线系统自动控制，

3、在输料管对应桶口的空间定位上采用了步进电机控制的方法，利用步进电机控制卡的可编程性，对输料管进行精确定位，避免了人工操作接触物料所带来的危害。二、PCL-839+步进电机控制卡介绍PCL-839+是研华(Advantech)研制的一种具有广泛代表性的高速三轴向步进电机控制卡，该卡使得对步进电机的控制变得简单并且增加了一些额外的特性，能够有效利用步进电机并保证了其控制的精确。2.1主要性能一个板载脉冲发生器能够同步独立控制三台步进电动机；两种操作模式，双脉冲方向控制或单脉冲（脉冲和方向组合模式）控制；能够同步控制同一平

4、面两台电机带动搭载物进行线性和圆弧运动；具有高/低速控制功能，使控制更加精确；每轴向5路用于行程开关的隔离数字量输入；通过高级语言编程间接访问寄存器完成各种控制。2.2功能模块及接口PCL-839+具有多种功能模块，这些功能模块能够相互访问，并且通过计算机上的总线与计算机进行数据交换，其功能模块示意图如图1所示图1步进电机控制卡功能模块示意图其中地址解码器：用于计算机系统识别控制卡在计算机PCI总线中的地址，地址的设置是通过控制卡上的DIP开关，然后通过程序来访问这些地址从而达到控制该卡件的目的；缓冲器：用于缓存控制

5、卡与计算机交换的数据，由于控制卡属于低速设备，所以需要使用缓冲器来使得计算机中的高速设备工作效率提高；IRQ选择器：用于向CPU发送控制卡的中断请求，当出现需要CPU处理的事件时（例如，读取控制卡各通道的状态），控制卡便会发送一个中断请求，使CPU暂停当前的工作来处理该事件；步进控制系统：用于处理基本事件（例如，减速限位开关信号输入）及对于步进电机运动方向、脉冲输出的控制，并能够利用PCI总线与计算机内部设备进行数据交换，发送中断请求；数字量输入/输出模块：分别位于控制卡的CN2及CN1接口，用于和其他一些数字量输入

6、/输出设备相连接（如继电器板），输入信号由步进控制系统或计算机程序进行处理产生相应的输出；输入/输出隔离模块：用于隔离现场危险电信号，损坏控制卡。这些功能块的作用是将从接口传入的信号进行相应的处理并产生相应输出，接口是控制卡与外部设备连接的通道，PCL-839+的控制接口为D形37针外插头，可以利用专用内插头与其连接或者直接将信号线焊接至相应针位，接口排布及信号接入位置如图2所示：图2PCL-839+37针接口示意图其中方向位(DIR/-dir)：在单脉冲控制模式利用高/低电平来控制电机运动的方向，在双脉冲控制模式通

7、过输出脉冲使电机反方向运动；脉冲位(PULSE/+dir)：在单脉冲控制模式输出脉冲来控制步进电机的位移，在双脉冲模式通过输出脉冲使电机正方向运动；外接电源(EXT.VCC)：可以接5V～12V的外界电源，用来为脉冲及方向输出提供电压；减速限位开关(SD)：当电机在高速运行时接触到此限位开关，则电机在一段时间内由高速运行状态缓冲至低速运行状态，其状态切换图如图3所示：图3电机运行状态切换图急停限位开关(EL)：当电机运行时接触到此开关，则电机立即停止运行，该限位开关以保护电机，使其在允许的范围内运行；本位限位开关(O

8、RG)：电机在运行时应有一个基准点，该限位开关的作用是判断电机是否在这个基准点上，再利用编程来处理当电机运行至该位置时的相关处理；限位开关公共点(LCOM)：限位开关的公共电压零位接点。一、实际应用3.1硬件实现在实现步进电机的自动化控制之前，首先要正确安装和设置控制卡及其他系统组件，步进电机控制系统图如图4所示：图4步进电机控制系统图在整个步