CNC可编程步进电机控制器

CNC可编程步进电机控制器

一、 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。 二、 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，可直接驱动我厂生产的SH系列步进电机驱动

器 三、 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 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。

开关量输入电路

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

键后控制器处于自动待运行状态，这时可以按

键启动程序自动运行。

复位后按

复位后按

键3秒以上（显示Acc时）进入系统参数设定状态。

系统参数设定、手动状态下按键均返回自动待运行状态。 五、 系统参数设定、程序编辑：

1、 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

、

和

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

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

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

键 ，将会显示上一个或下一个参数名称。如按

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

此类推。数据修改后，按确认,

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㎜）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（00~99）

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（00~99）

3、 程序设定：在待运行状态下，按一下

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，则第00行指令为END，然后按键，第00

行指

令变为PAUSE，且闪烁，按

键指令名称被改变，找到所需的指令，按

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,按键将删除该段，如按键

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

、

、

六个按键来完成：

、可确认选择的指令和数据，可取消前一步操作或退回到待运行状态。

六、 运行：

1、手动运行方式：

在自动状态下按键将进入手动状态，前位数码管将显示为“HX”，

H表示为手动状态，X表示电机号，按或

，电机将按不同的方向手动运行。按或

，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。 2、 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键，运行完该段后，程序暂停运行，再按键程序将继续运行。

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 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：

编程举例：

例一：

运行要求：外部给定一个信号，电机以3000频速度运行360度，两相电机，两细分 参数设定： Acc=3,dzcl0=360/400=0.9000 程序清单：00 DIR 00 ；初始方向为正向

01 SPEEd 3000 ；设定运行速度

03 END ；程序结束

例二：

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，电机转一转为4mm。

参数设定： Acc=1,dzcl0=0.0100,dzcl1=1.0000,dzcl2=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

例三：

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。

02 G-LEN 360.0 ；设定角度为360度

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4 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4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 例四：

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 例五：

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1000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 例五接线图：

例六：

运行要求：0电机、1电机同时运行。0电机速度1000，长度500.0毫米；

1电机速度2000，长度600.0毫米

程序清单：

00 2DJR ；两电机同时运行指令

DIRA 01 ；选择电机0运行，方向为反 SPDA 1000 ；0电机速度为1000频 LA 500.0 ；0电机运行500毫米

DIRB 10 ；选择电机1运行，方向为正

SPDB 2000 ；3秒走540毫米则频率为540/3/0.0424=4245，考虑有升速设为4500 LB 600.0 ；电机1运行600毫米

01 END ；程序结束

例七：往复式布料机电气控制方案 设计分析：布料机CP0 ，DIR0； 输送机1 CP1，DIR1； 输送机2 CP2，DIR2； 步进电机整步为200脉冲/转，假定用20细分，即步进电机4000脉冲/转，辊周长为54*3.14=169.56毫米，则每个脉冲长度即电子齿轮为169.56/4000=0.0424毫米； 输出1控制液压电磁阀11 输出2控制液压电磁阀21

输出3控制液压电磁阀12 输出J、K(继电器)控制液压电磁阀22 程序清单：(控制器设定为计数显示方式，可显示当前运行的次数） 00 CNT-0 ； 计数器清零

01 2DJR ；两电机同时运行指令（其他指令说明见CNC说明书） DIRA 10 ；选择输送机1运行，方向为正 SPDA 4100 LA 510.0 DIRB 00 SPDB 4500 LB 540.0 02 OUT 10000 03 DELAY 1.0 04 OUT 01000 05 DELAY 1.0 06 OUT 00100 07 DELAY 1.0 08 OUT 00010 09 DELAY 1.0 10 OUT 00000 11 2DJR DIRA 20 SPDA 4100 LA 510.0 DIRB 01 SPDB 4500 LB 540.0 12 OUT 10000 13 DELAY 1.0 14 OUT 01000 15 DELAY 1.0 16 OUT 00100 17 DELAY 1.0 18 OUT 00010 19 DELAY 1.0 20 OUT 00000 21 CNT-1 22 J-CNT 24 3500 23 JUMP 01 24 END

；3秒走510毫米则频率为510/3/0.0424=4009，考虑有升速设为4100 ；输送机1运行510毫米 ；选择送料机运行，方向为正 ；3秒走540毫米则频率为540/3/0.0424=4245，考虑有升速设为4500 ；布料机运行540毫米

；输出1输出，控制液压电磁阀11动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀11停止，输出2输出，控制液压电磁阀21动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀21停止，输出3输出，控制液压电磁阀12动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀12停止，输出J、K输出，控制液压电磁阀22动作 ；延时1秒（可调） ；液压电磁阀22停止 ；两电机同时运行指令 ；选择输送机2运行，方向为正 ；3秒走510毫米则频率为510/3/0.0424=4009，考虑有升速设为4100 ；输送机2运行510毫米 ；选择送料机运行，方向为反 ；3秒走540毫米则频率为540/3/0.0424=4245，考虑有升速设为4500 ；布料机运行540毫米

；输出1输出，控制液压电磁阀11动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀11停止，输出2输出，控制液压电磁阀21动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀21停止，输出3输出，控制液压电磁阀12动作 ；延时1秒（可调）

；液压电磁阀12停止，输出J、K输出，控制液压电磁阀22动作 ；延时1秒（可调） ；液压电磁阀22停止 ；计数器加1

；计数值到3500 跳转到第24段结束 ；不到跳转到01段继续运行 ；程序结束