Askelmoottorin testaaminen ja soveltuvuus xy-nosturiin

Abstract

Tämän insinöörityön tarkoitus oli testata askelmoottorin ja ohjauskortin kunto, sekä selvittää näiden sopivuus Metropolia Ammattikorkeakoulun xy-nosturiin. Työn tavoitteena oli myös löytää parhaat mahdolliset asetukset, sekä moottorille, että ohjauskortille xy-nosturin akselien liikuttamiseen.

Insinöörityössä laitteisto testattiin Siemensin S7-1200 PLC:llä. Testit suoritettiin Electro Craftin LH2322-P300A13-hybridi-askelmoottorin sarjaan ja rinnankytkennälle. Ohjauskort-tina moottorille käytettiin Electromenin EM-314 bipolar-ohjauskorttia, joka testien perus-teella riittää tehoiltaan kyseiselle moottorille, etenkin mikroaskellusmoodissa. Moottorissa riittäisi kuitenkin enemmän potentiaalia, mikä saavutettaisiin tehokkaammalla ohjauskor-tilla. Askelmoottorin kytkennöistä xy-nosturiin sopivammaksi ilmeni rinnankytkentä, sen salliessa hieman nopeammat kiihtyvyydet ja nopeudet ilman resonanssia. Ohjauskortin askellusmoodiksi valikoitui parhaaksi mikrosteppaus resoluutiolla 3200 askelta per kierros.

Opinnäytetyössä syvennytään eri askelmoottorityyppien toimintaperiaatteeseen ja niiden ominaisuuksiin, sekä erilaisiin askelmoottorien ohjauskortteihin. Lisäksi työssä käydään moottorien ja ohjauskorttien yksityiskohtainen kytkeminen ohjelmoitavalle logiikalle, kuten PLC:lle ja Arduinolle. Työssä kerrotaan myös yksinkertaiset tavat ohjata moottoria niin PLC:llä, kuin myös Arduinolla.

Työn tuloksena saatiin askelmoottoreista ja niiden toiminnasta, sekä ohjaamisesta kattava teoria, jonka pohjalta olemassa olevat moottorit voidaan kytkeä xy-nosturiin parhaan suori-tuskyvyn saavuttamiseksi. Työn pohjalta nosturiin voidaan myös suunnitella mahdollisia parannuksia ja laitteistouudistuksia.

The objective of this Bachelor´s thesis was to test the current state of a stepper motor and a driver as well as to find out whether they are compatible with the XY crane of Metropolia University of Applied Sciences. Another objective was to find out the best settings for both the motor and the driver to control the axles of the XY crane.

In this thesis, the mentioned devices were tested with Siemens S7-1200 PLC. The tests were performed to Electro Crafts LH2322-P300A13 hybrid stepper motor for both series and parallel connections. The Electromens EM-314 bipolar driver was used to control the stepper motor. The driver was powerful enough to drive this stepper motor especially in microstep-ping mode. However, there was more available potential in this stepper motor that this driver could not achieve. The most efficient and suitable connection for the stepper motor was found out to be a parallel connection. For the driver, the microstepping mode with the reso-lution setting of 3200 steps per revolution reached this driver’s peak performance.

This thesis analyzes three separate stepper motor types by their functionality and features and how to control them with different drivers. In addition, this thesis examines how to con-nect different stepper motors and drivers to a programmable logic device like a PLC and Arduino. In addition, simple ways to control this stepper motor with both a PLC and Arduino are discussed.

As a result of this thesis, inclusive information about stepper motors and their functionality to control an XY crane with a PLC or Arduino with peak performance were obtained. On the basis of this thesis, possible improvement solutions for XY cranes can also be designed.