CN212410792U - 一种用于步进电机组件测试的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于步进电机领域，公开了一种用于步进电机组件测试的控制装置，包括壳体，壳体上设置触摸屏、控制按钮单元和接口单元；壳体内设置可编程逻辑控制器、步进电机驱动器、AD扩展板、第一开关电源以及第二开关电源；触摸屏、步进电机驱动器以及AD扩展板均与可编程逻辑控制器连接；控制按钮单元包括正转按键、反转按键、启动按键、停止按键以及急停按钮，接口单元包括第一电源接口、第二电源接口、步进电机接口、电限位传感器接口以及电位器接口。本实用新型控制装置，操作简单，成本低、结构简单、性能好，可以替代了现有的人工开环测试，完成对步进机组件性能测试的控制要求，满足对产品关键技术项目的测定。
Description
技术领域
本实用新型属于步进电机领域，涉及一种用于步进电机组件测试的控制装置。
背景技术
步进电机是一种低转子惯量、高定位精度、小误差、控制简单的电机，是运动控制领域的主要执行元件之一，需用电脉冲信号进行控制，将其电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的执行机构，被广泛应用于舰船、地面、航空和航天的系统控制；雷达、通讯、导航及导弹等武器装备中。
在新式大型运载火箭发动机推力调节器配套关键组件-液氧煤油发动机控制用电动机组件工程化研究项目中，控制用步进电机组件由混合式步进电动机、谐波减速器、柔性法兰盘、角度电位器、机械限位和电气控制限位机构等组成。为了高效检测电动机组件的性能指标，解决关键技术检测方案，确定检测过程的相关背景，一般采用步进电机组件的测试控制装置进行测试检测。
但是，参见图1，现有步进电机组件的控制装置一般由信号发生器和步进电机驱动器组成，主要是控制步进电机的运行，应用范围有限，用于产品测试，功能有限，不能测试步距角精度，不具备限位等功能，极易与机械限位机构发生碰撞，损坏限位块，无精准的电位器电阻跟踪测试，需外加数字万用表测试电位器电阻，导致测试过程复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中现有步进电机组件的控制装置在用于产品测试时功能有限，导致测试过程复杂的缺点，提供一种用于步进电机组件测试的控制装置。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种用于步进电机组件测试的控制装置，包括壳体，壳体上设置触摸屏、控制按钮单元和接口单元；壳体内设置可编程逻辑控制器、步进电机驱动器、AD扩展板、第一开关电源以及第二开关电源；触摸屏、步进电机驱动器以及AD扩展板均与可编程逻辑控制器连接；控制按钮单元包括正转按键、反转按键、启动按键、停止按键以及急停按钮，接口单元包括第一电源接口、第二电源接口、步进电机接口、电限位传感器接口以及电位器接口；正转按键、反转按键、启动按键、停止按键以及急停按钮均与可编程逻辑控制器连接，电源接口一端用于连接电源，另一端与第一开关电源和第二开关电源的一端均连接；第一开关电源另一端与触摸屏和可编程逻辑控制器均连接，第二开关电源另一端与电限位传感器接口、AD扩展板以及步进电机控制器均连接；第二电源接口和步进电机接口均与步进电机驱动器连接，电限位传感器接口与可编程逻辑控制器连接，电位器接口与AD扩展板连接。
本实用新型进一步的改进在于：
所述壳体上还设置电源指示灯和运行指示灯，电源指示灯和运行指示灯均与可编程逻辑控制器连接。
还包括外置步进电机驱动器，所述接口单元还包括外置驱动器控制接口，外置驱动器控制接口一端与可编程逻辑控制器连接，另一端与外置步进电机驱动器连接。
所述壳体上还设置断路器，第一电源接口通过断路器与第一开关电源和第二开关电源连接。
还包括限位开关，限位开关一端连接电限位传感器接口，另一端连接可编程逻辑控制器。
所述触摸屏为MT6071iE触摸屏。
所述可编程逻辑控制器为FX3GA-24MT可编程逻辑控制器。
所述AD扩展板的型号为FX3G-2AD-BD。
所述第一开关电源为24V开关电源，第二开关电源为5V/12V开关电源。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
通过设置触摸屏和可编程逻辑控制器，利用触摸屏实现运行参数和运行模式的输入，由于可编程逻辑控制器具有高速脉冲输出功能，进而可编程逻辑控制器可以根据运行参数和运行模式输出步进电机控制信号，再通过连接的步进电机驱动器驱动待测试步进电机的以测试需求运行，完成了对步进电机组件性能测试的控制要求，实现步进电机测试控制的闭环控制，替代了现有的人工开环测试。设置控制按钮单元，实现待测试步进电机正转、反转、启动、停止和急停的手动控制，进一步提升整个控制装置的稳定性。同时，设置电限位传感器接口、AD扩展板以及电位器接口，通过电限位传感器接口即可接收待测试电限位传感器的限位信号，进而通过可编程逻辑控制器发送至步进电机驱动器，实现待测试步进电机的限位控制，避免待测试电机转动轴与机械限位机构发生碰撞，损坏限位块。通过电位器接口即可接收电位器的模拟量信号，进而通过AD扩展板转换为数字信号，在发送至与之连接的可编程逻辑控制器后通过触摸屏显示，不需要加数字万用表测试电位器电阻，即可实现精准的电位器电阻跟踪测试。综上所述，本用新型控制装置，操作简单，成本低、结构简单，一台装置解决了步进电机研发中实际测试的问题，功能性强，已成功应用于步进电机及组件测试的控制中，能够满足测试要求并有效提高测试准确性和效率。
进一步的，壳体上还设置电源指示灯和运行指示灯，通过电源指示灯实时且清晰的显示控制装置的电源情况，通过运行指示灯实时且清晰的显示控制装置的运行情况，便于操作人员进一步的操作。
进一步的，还包括外置步进电机驱动器，所述接口单元还包括外置驱动器控制接口，外置驱动器控制接口一端与可编程逻辑控制器连接，另一端与外置步进电机驱动器连接，基于这样的设置，可选用不同类型的外置步进电机驱动器，进而适应不同类型的步进电机，极大的扩展了本控制装置的适用范围。
进一步的，设置断路器通过断路器的设置，切断和接通电源与第一开关电源和第二开关电源，以及在整个装置的电路发生故障时及时切断，防止事故扩大，保证安全运行。
进一步的，用于连通/阻断电限位传感器接口与可编程逻辑控制器的限位开关，进而实现开启和关闭本控制装置的限位控制功能，在需要时打开限位控制功能，应用于有此功能要求的步进电机机组。
附图说明
图1为现有人工开环测试原理框图；
图2为本实用新型的测试原理框图；
图3为本实用新型使用时连接关系示意图；
图4为本实用新型的结构框图；
图5为本实用新型实施例的壳体前操作面板示意图；
图6为本实用新型实施例的壳体后操作面板示意图；
图7为本实用新型的连接关系原理示意图。
其中：1-触摸屏；2-电源指示灯；3-运行指示灯；4-正转按键；5-反转按键；6-启动按键；7-停止按键；8-急停按钮；9-断路器；10-第一电源接口；11-第二电源接口；12-步进电机接口；13-外置驱动器控制接口；14-电限位传感器接口；15- 电位器接口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图2至7，本实用新型用于步进电机组件测试的控制装置，包括壳体，壳体上设置触摸屏1、控制按钮单元和接口单元；壳体内设置可编程逻辑控制器、步进电机驱动器、AD扩展板、第一开关电源以及第二开关电源；触摸屏1、步进电机驱动器以及AD扩展板均与可编程逻辑控制器连接；控制按钮单元包括正转按键4、反转按键5、启动按键6、停止按键7以及急停按钮8，接口单元包括第一电源接口10、第二电源接口11、步进电机接口12、电限位传感器接口14以及电位器接口15；正转按键4、反转按键5、启动按键6、停止按键7以及急停按钮8均与可编程逻辑控制器连接，电源接口一端用于连接电源，另一端与第一开关电源和第二开关电源的一端均连接；第一开关电源另一端与触摸屏1和可编程逻辑控制器均连接，第二开关电源另一端与电限位传感器接口14、AD扩展板以及步进电机控制器均连接；第二电源接口11和步进电机接口12均与步进电机驱动器连接，电限位传感器接口14与可编程逻辑控制器连接，电位器接口15与AD 扩展板连接。
其中，触摸屏1可以选用MT6071iE，可编程逻辑控制器可以选用FX3GA- 24MT，AD扩展板可以选用FX3G-2AD-BD，但不以此为限，本领域技术人员能够明显得知，具有同种功能的其他型号一样适用。步进电机控制器选用SH型步进机驱动器，第一开关电源为24V开关电源，分别给触摸屏1和可编程逻辑控制器提供适配电压，第二开关电源为5V/12V开关电源，分别给电限位传感器接口 14、AD扩展板和电位器接口15提供适配电压。
在优选的实施例中，上述用于步进电机组件测试的控制装置的壳体上还设置电源指示灯2和运行指示灯3，启动运行时，运行指示灯3同时点亮。电源指示灯2和运行指示灯3均与可编程逻辑控制器连接，通过电源指示灯2实时且清晰的显示控制装置的电源情况，通过运行指示灯3实时且清晰的显示控制装置的运行情况，便于操作人员进一步的操作。
在优选的实施例中，上述用于步进电机组件测试的控制装置还包括外置步进电机驱动器，所述接口单元还包括外置驱动器控制接口13，外置驱动器控制接口 13一端与可编程逻辑控制器连接，另一端与外置步进电机驱动器连接。在使用时，外置驱动器控制接口13与扩展的外置步进电机驱动器连接，外置步进电机驱动器与待测试步进电机连接，通过外置步进电机驱动器驱动待测试步进电机，基于这样的设置，可选用不同类型的外置步进电机驱动器，进而适应不同类型的步进电机，极大的扩展了本控制装置的适用范围。
在优选的实施例中，上述用于步进电机组件测试的控制装置的壳体上还设置断路器9，第一电源接口10通过断路器9与第一开关电源和第二开关电源连接。通过断路器9的设置，切断和接通电源与第一开关电源和第二开关电源，以及在整个装置的电路发生故障时及时切断，防止事故扩大，保证安全运行。
在优选的实施例中，上述用于步进电机组件测试的控制装置还包括限位开关，限位开关一端连接电限位传感器接口14，另一端连接可编程逻辑控制器，用于连通/阻断电限位传感器接口14与可编程逻辑控制器，进而实现开启和关闭本控制装置的限位控制功能，在需要时打开限位控制功能，应用于有此功能要求的步进电机机组。
本实用新型用于步进电机组件测试的控制装置的具体工作过程：
使用时，第一电源接口10连接220V交流电源给整个控制装置提供电能，第二电源接口11连接27V直流电源，给步进电机驱动器提供电能。
通过触摸屏1可以设置运行参数和运行模式，触摸屏1通过RS485与可编程逻辑控制器通信，实现参数的传递，由于可编程逻辑控制器具有高速脉冲输出功能，进而可编程逻辑控制器可以根据触摸屏1设置的运行参数和运行模式输出步进电机控制信号，步进电机控制信号发送至连接的步进电机驱动器，进而通过步进电机驱动器驱动待测试电机进行预设的操作，可以用于步进电机组件，如位置传感器、谐波减速器和运行限位元件的位置限位、角度反馈测试及针对各种不同要求的步进电机试验项目进行性能检验、步距角精度测试的控制。同时，还设置了外置驱动器控制接口13，可编程逻辑控制器的输出信号可以通过外置驱动器控制接口13输出至外置步进电机驱动器，在控制装置内置的步进电机驱动器不能满足要求时可拓展连接外置步进电机驱动器运行，进而极大的提升了控制装置对不同类型步进电机的适应性。
设计电限位传感器接口14，电限位传感器接口14与可编程逻辑控制器连接，使用时，将电限位传感器接口14与待测试电限位传感器连接，通过电限位传感器接口14即可接收待测试电限位传感器的限位信号，进而发送至连接的可编程逻辑控制器，再通过可编程逻辑控制器发送至步进电机驱动器，实现待测试步进电机机组的限位控制，避免待测试步进电机机组转动轴与机械限位机构发生碰撞，损坏限位块。设计电位器接口15和AD扩展板，通过电位器接口15即可接收电位器的模拟量信号，进而通过AD扩展板转换为数字信号，在发送至与之连接的可编程逻辑控制器后通过触摸屏1显示，不需要加数字万用表测试电位器电阻，即可实现精准的电位器电阻跟踪测试。
通过壳体上设置的正转按键4和反转按键5，实现手动连续速度运行和步距角测试运行。通过壳体上设置的启动按键6、停止按键7及急停按钮8实现自动运行控制，包括自动和手动两种方式，保证整个控制装置的稳定性。
本实用新型用于步进电机组件测试的控制装置，操作简单，成本低、结构简单、性能好，完全替代了现有的人工开环测试，完成了对步进机组件性能测试的控制要求，满足对产品关键技术项目的测定，还可以对不同类型的待测试步进电机配套适宜型号的外置步进电机驱动器，进行牵入/牵出扭矩、保持转矩和定位转矩、角度精度、负载特性及电气特性等测试的运行控制，在步进电机测试的控制中应用广泛，可以形成商品，增强了步进电机控制装置的使用灵活性和方便性，缩短了步进电机测试时间、提高了测试效率，具有一定的经济效益。可实现各种型号步进电机的闭环测试控制，一台装置解决了步进电机研发中实际测试的问题，功能性强，已成功应用于多种规格型号的步进电机及组件测试，能够满足测试要求并有效提高测试准确性和效率。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，包括壳体，壳体上设置触摸屏(1)、控制按钮单元和接口单元；壳体内设置可编程逻辑控制器、步进电机驱动器、AD扩展板、第一开关电源以及第二开关电源；触摸屏(1)、步进电机驱动器以及AD扩展板均与可编程逻辑控制器连接；
控制按钮单元包括正转按键(4)、反转按键(5)、启动按键(6)、停止按键(7)以及急停按钮(8)，接口单元包括第一电源接口(10)、第二电源接口(11)、步进电机接口(12)、电限位传感器接口(14)以及电位器接口(15)；
正转按键(4)、反转按键(5)、启动按键(6)、停止按键(7)以及急停按钮(8)均与可编程逻辑控制器连接，电源接口一端用于连接电源，另一端与第一开关电源和第二开关电源的一端均连接；第一开关电源另一端与触摸屏(1)和可编程逻辑控制器均连接，第二开关电源另一端与电限位传感器接口(14)、AD扩展板以及步进电机控制器均连接；第二电源接口(11)和步进电机接口(12)均与步进电机驱动器连接，电限位传感器接口(14)与可编程逻辑控制器连接，电位器接口(15)与AD扩展板连接。
2.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述壳体上还设置电源指示灯(2)和运行指示灯(3)，电源指示灯(2)和运行指示灯(3)均与可编程逻辑控制器连接。
3.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，还包括外置步进电机驱动器，所述接口单元还包括外置驱动器控制接口(13)，外置驱动器控制接口(13)一端与可编程逻辑控制器连接，另一端与外置步进电机驱动器连接。
4.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述壳体上还设置断路器(9)，第一电源接口(10)通过断路器(9)与第一开关电源和第二开关电源连接。
5.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，还包括限位开关，限位开关一端连接电限位传感器接口(14)，另一端连接可编程逻辑控制器。
6.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述触摸屏(1)为MT6071iE触摸屏。
7.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器为FX3GA-24MT可编程逻辑控制器。
8.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述AD扩展板的型号为FX3G-2AD-BD。
9.根据权利要求1所述的用于步进电机组件测试的控制装置，其特征在于，所述第一开关电源为24V开关电源，第二开关电源为5V/12V开关电源。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113340125A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-03 | 吉林麦吉柯半导体有限公司 | 推拉控制设备和扩散炉系统 |
| CN113900021A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 河南工程学院 | 一种基于plc的步进电机实验装置及方法 |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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