Đồ án môn học thiết kế hệ thống điều khiển bàn máy cnc thiết kế hệ thống điều khiển cho bàn máy cnc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÀN MÁY CNC NGUYỄN XUÂN THẮNG thang.nx170903@sis.hust.edu.vn Ngành Cơ điện tử Chuyên ngành Thiết bị tự động Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Sỹ Tuấn Chữ ký GVHD Bộ mơn: Cơ điện tử Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 03/2022 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 ĐỀ BÀI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI SME.EDU - Mẫu 6.a Học kỳ: VIỆN CƠ KHÍ Bộ mơn Cơ điện tử Năm học: 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Thời gian thực hiện: 15 tuần; Mã HP: ME5512 Mã đề: VCK02-… Ngày …/…/20… Ngày …/…/20… Ngày …/…/20… ĐƠN VỊ CHUYÊN MÔN NGƯỜI RA ĐỀ CB Hướng dẫn (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) Ngày giao nhiệm vụ: …/…/20…; - 20 Ngày hoàn thành: …/…/20… Họ tên sv:…………….………………MSSV: ………… Mã lớp: ………… Chữ ký sv: …… I II Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống điều khiển cho bàn máy CNC Số liệu cho trước: 1- Ray dẫn hướng trục Z 2- Cột đứng máy phay 3-Gối đỡ vít me bi kèm gá động trục X 4- Ray dẫn hướng trục X 5- Thân máy 6- Vít me bi trục X 7- Gối đỡ vít me bi trục Y 8- Ray dẫn hướng trục Y 9- Bàn Y 10- Bàn X (đặt chi tiết gia công) 11- Cụm trục 12- Cụm trục Z 13- Vít me bi trục Z Loại máy CNC: Phay Chế độ cắt thử nghiệm tối đa SVT: ……………… Khối lượng lớn chi tiết M (300 / 500 / 700 kg): ……………… Vận tốc chạy lớn không gia công V1 (18 / 20 / 25 m/ph): ……………… Vận tốc chạy lớn gia công có lực V2 (10 / 12 / 15 m/ph): ……………… Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Gia tốc hoạt động lớn hệ thống a (0,4g / 0,50g m/s2): ……………… Thời gian hoạt động: 05 đến 07 năm Cho trước kết cấu cụm bàn máy X Y để gắn vít me bi ray dẫn hướng tham khảo từ trang web: http://www.mediafire.com/?bwfr2l5xel69kj5 Cho trước tài liệu hãng sản xuất vit me bi ray dẫn hướng 10 Cho trước tài liệu hãng sản xuất động III Nội dung thực hiện: Phân tích ngun lý thơng số kỹ thuật hệ thống điều khiển - Tổng quan hệ thống điều khiển - Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển - Xác định thành phần thông số/yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển Thiết kế hệ thống điều khiển - Xây dựng mơ hình tốn học cho trục dẫn động - Xây dựng sơ đồ khối xác định hàm truyền - Khảo sát tính ổn định hệ thống - Lựa chọn thiết bị điều khiển: cảm biến, động cơ,… - Xây dựng vẽ mạch điều khiển, giao diện AD/DA Mô hoạt động hệ thống điều khiển - Mơ MATLAB-SIMULINK (vị trí, tốc độ, gia tốc trục) - Phân tích, đánh giá tiêu chất lượng Lập trình điều khiển - Chọn ngơn ngữ lập trình điều khiển - Lập trình điều khiển cho trục chuyển động BẢNG SỐ LIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Đề số SVT M V1 V2 a 300 18 15 0,4 Ghi Phay mặt đầu, lưỡi cắt, VCK02-1 D=80mm, JIS, S45C, Grade 4040, v=100m/ph, t=1,2mm, F=900mm/ph VCK02-2 nt 500 18 15 0,4 VCK02-3 nt 700 18 15 0,4 VCK02-4 nt 300 20 15 0,4 VCK02-5 nt 500 20 15 0,4 VCK02-6 Nt 700 20 15 0,4 VCK02-7 Nt 300 18 12 0,5 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 VCK02-8 Nt 500 18 12 0,5 VCK02-9 Nt 700 18 12 0,5 VCK02-10 Nt 300 20 12 0,5 VCK02-11 Nt 500 20 12 0,5 VCK02-12 Nt 700 20 12 0,5 300 25 15 0,4 Phay mặt đầu, lưỡi cắt, VCK02-13 D=80mm, JIS, SUS440C, Grade 4040, v=100m/ph, t=0,8mm, F=900mm/ph VCK02-14 Nt 500 25 10 0,4 VCK02-15 Nt 700 25 10 0,4 VCK02-16 Nt 300 25 10 0,5 VCK02-17 Nt 500 25 10 0,5 VCK02-18 Nt 700 25 10 0,5 VCK02-19 Nt 300 18 15 0,4 VCK02-20 Nt 500 18 15 0,4 VCK02-21 nt 700 18 15 0,4 VCK02-22 Nt 300 20 10 0,4 VCK02-23 Nt 500 20 10 0,4 VCK02-24 nt 700 20 10 0,4 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 MỤC LỤC ĐỀ BÀI CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển 1.1.1 Cấu thành hệ thống điều khiển số CNC 1.1.2 Chức thành phần .9 1.1.3 Phân loại hệ thống điều kiển 16 1.2 Thiết bị đo giám sát vị trí (Encoders) 22 1.2.1 Theo nguyên lý cảm ứng điện từ 23 1.2.2 Thiết bị đo vị trí kiểu quang điện 23 1.2.2 Thiết bị đo vị trí kiểu biến trở: .25 1.2 Tìm hiểu chung động Servo .26 1.2.1 Hệ thống Servo .26 1.2.2 Cấu tạo phân loại 26 1.2.3 Nguyên lý hoạt động .28 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÀN MÁY CNC THEO TRỤC X Y 29 2.1 Xây dựng mơ hình tốn học hàm truyền trục dẫn động 29 2.1.1 Tổng quát trục dẫn động .29 2.1.2 Phương trình tốn học .30 2.1.3 Tìm hàm truyền đạt 31 2.2 Thơng số đầu vào tìm hàm truyền cho hai trục dẫn động .32 2.2.1 Bảng thông số đầu vào 32 2.2.2 Tính hàm truyền hai trục dẫn động X,Y .33 2.3 Kiểm tra tính ổn định hàm truyền đạt - Trục X,Y .33 2.3.1 Kiểm tra tính ổn định hệ hở- Trục X 33 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 2.3.2 Kiểm tra tính ổn định hệ kín - Trục X 34 2.3.3 Kiểm tra đáp ứng hệ với số tín hiệu thơng thướng - Trục X 35 2.3.4 Kiểm tra tính ổn định hệ hở - Trục Y .37 2.3.5 Kiểm tra tính ổn định hệ kín - Trục Y 38 2.3.6 Kiểm tra đáp ứng hệ với số tín hiệu thơng thướng- Trục Y 39 2.4 Thiết kế điều khiển PID 41 2.4.1 Những kiến thức điều khiển PID 41 2.4.2 Vai trị khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân 42 2.4.3 Thiết kế điều khiển PID controller theo phương pháp thực nghiệm ( Ziegler-Nichols 1) 45 CHƯƠNG MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC TRỤC CHẠY DAO 49 3.1 Cơ sở nội suy chuyển động chạy dao .49 3.1.1 Nội suy tuyến tính phương pháp DDA 49 3.1.2 Nội suy đường tròn phương pháp DDA .52 3.1.3 Quá trình thực DDA máy CNC .56 3.2 Mô chuyển động nội suy matlab Simulink 60 3.2.1 Mô chuyển động thẳng 60 3.2.2 Mô di chuyển theo cung tròn thuận chiều kim đồng hồ 62 3.2.3 Mơ di chuyển theo cung trịn ngược chiều kim đồng hồ 64 CHƯƠNG THUẬT TOÁN VỀ HOME , KẾT NỐI CÁC PHẦN TỬ 66 4.1 Thuật toán Home 66 4.2 Sơ đồ kết nối 67 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 MỤC LỤC HÌNH ẢNH 70 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 LỜI NÓI ĐẦU Máy phay CNC thành tựu tiến khoa học kỹ thuật giới Hiện ngày ứng dụng rộng rãi chế tạo máy, đặc biệt lĩnh vực khí xác tự động hóa Sự đời máy CNC giải nhiệm vụ cấp bách tự động hố q trình sản xuất sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt Những ưu điểm bật máy CNC so với máy thơng thường: - Nâng cao tính tự động - Nâng cao tính tập trung ngun cơng - Nâng cao tính xác đảm bảo chất lượng gia cơng - Nâng cao hiệu kinh tế Đề tài sâu vào việc nghiên cứu, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÀN MÁY CNC THEO TRỤC X Y máy phay CNC nhằm ứng dụng vào giảng dạy, học tập sản xuất cách có hiệu Mục tiêu : Có thể điều khiển bàn máy CNC hai trục đơn giản phục vụ cho sản xuất Mục đích: Hiểu kĩ công nghệ CNC phục vụ cho trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Hoàng Sỹ Tuấn dậy em tận tình suốt trình làm đồ án “Thiết kế hệ thống CĐT” Hà Nội 03/2022 Sinh Viên Nguyễn Xuân Thắng Nguyễn Xuân Thắng 20170903 CHƯƠNG PHÂN TÍCH NGUN LÝ VÀ THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển 1.1.1 Cấu thành hệ thống điều khiển số CNC Hệ thống CNC bao gồm phận: - Hệ NC (numerical control) làm nhiệm vụ tương tác với người vận hành tiến hành việc - điều khiển vị trí - Hệ điều khiển động - Hệ driver Theo nghĩa hẹp, có hệ NC gọi hệ điều khiển CNC Hình 1 Cấu thành hệ điều khiển CNC Xét mặt chức năng, hệ điều khiển CNC bao gồm - Bộ phận giao tiếp người máy (MMI-Man-Machine-Interface) - Phần lõi điều khiển số (NCK – Numerical Control Kernel) - Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Control) (xem hình 1.1) Nguyễn Xuân Thắng 20170903  MMI chịu trách nhiệm giao tiếp NC người vận hành máy, thi hành lệnh máy, hiển thị thông tin trạng thái máy thực chức soạn thảo chương trình gia cơng  NCK lõi hệ thống CNC, thơng dịch chương trình gia cơng tiến hành nội suy, điều khiển vị trí bù trừ sai số dựa chương trình thông dịch Cuối NCK điều khiển động servo chuyển động để gia công chi tiết  Bộ điều khiển PLC điều khiển việc thay dao, tốc độ trục chính, thay chi tiết gia cơng nhập xuất tín hiệu xử lý Nó đóng vai trò điều khiển hoạt động máy (ngoại trừ điều khiển cộng servo) Hình Cấu thành hệ thống CNC chuẩn Hình 1.2 thể kiến trúc hệ máy cơng cụ CNC góc độ phần cứng lẫn phần mềm - Dưới góc độ phần cứng, máy CNC bao gồm hệ điều khiển CNC, hệ thống động dẫn động, thân máy cơng cụ Tín hiệu điều khiển vị trí, đầu cuối hệ CNC, truyền đến điều khiển động (motor drive system), điều khiển động điều khiển động servo điều khiển Nguyễn Xuân Thắng 20170903 vận tốc momen Cuối cùng, động bắt bàn máy mang chi tiết chuyển động thông qua hệ thống truyền động - Trong hệ thống CNC, mô-đun xử lý chức MMI, NCK PLC bao gồm xử lý trung tâm, hệ thống RAM ROM để lưu ứng dụng người dùng (cho MMI), chương trình gia cơng (cho NCK) chương trình PLC (cho PLC) Mô-đun xử lý kết nối với hệ giao diện có trang bị phím nhập liệu, hình hiển thị hệ thống bus Có thể nói, kiến trúc hệ CNC tương tự máy tính đa nhiệm Hệ CNC có thiết bị nhập/xuất tín hiệu tương tự tín hiệu số nhằm giao tiếp trực tiếp với thiết bị ngoại vi khác tạo mối liên kết truyền thông động mơ-đun nhập/xuất - Theo cách nhìn mặt phần mềm, hệ thống CNC thể hình 1.2 Theo đó, hệ CNC bao gồm chức MMI hỗ trợ chức soạn thảo chương trình, giao diện người dùng hiển thị thơng tin trạng thái máy; chức NCK thi hành cơng việc thơng dịch chương trình, nội suy điều khiển; chức PLC thực chương trình logic theo cách 1.1.2 Chức thành phần 1.1.2.1 Chức MMI (giao tiếp người máy) MMI thực chức tương tác với người vân hành máy Vì có nhiều loại giao diện người dùng khác tùy vào nhà sản xuất máy công cụ khác Các chức MMI chia nhóm sau:  Các chức liên quan đến hoạt động máy: Bao gồm hiển thị trạn thái máy máy hoạt động ví dụ khoảng cách được, tốc độ dịch chuyển dao, tốc độ quay trục chính, dịng lệnh thi hành Ngồi cịn hỗ trợ chức dịch chuyển bàn máy tay, nhập liệu tay, tìm chương trình, soạn thảo chương trình, quản lý dụng cụ cắt (xem hình 1.3) Nguyễn Xuân Thắng 20170903 ⇔ 𝑎𝑓 𝑓𝑐 2(𝑛𝑓+𝑛) = 𝑉𝑓 √Δ𝑥 + Δ𝑦 2(𝑛𝑓+𝑛) ⇒ 𝑎𝑓 = √Δ𝑥 + Δ𝑦 𝑓𝑐 𝑉𝑓 Trong giá trị 𝐴 = (𝑛𝑓 +𝑛) 𝑓𝐶 số phụ thuộc phần cứng máy NC ⇒ 𝑎𝑓 = 𝐴𝑉𝑓 √Δ𝑥 + Δ𝑦 Giá trị dùng để đặt cho ghi DDA tần số f biết trước lượng chạy dao mong muốn Vf Giá trị A số thường 10 Giá trị nạp cho ghi DDA x , DDA y tương ứng Δ𝑥 Δ𝑦 Ví dụ: Giả sử ghi tích lũy DDA hai trục X,Y có n=3 bit, giá trị dịch chuyển trục Δ𝑥= BLU (BLU đơn vị dịch chuyển nhỏ máy hay gọi độ xác ) Δ𝑦= 3BLU q trình nội suy DDA thực sau : Hình 10 Bảng tính tốn DDA trục ứng với xung clock đầu vào điều khiển máy CNC 58 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Hình 11 Đồ thị quỹ đạo chuyển động  Cấu trúc nội suy đường cong : Hình 12 Cấu trúc DDA nội suy đường cong Để dịch chuyển với lượng chạy dao Vf giá trị ghi DDA f xác định sau : Ta có : 𝑑𝑥 = 𝜔𝑦(𝑡) 𝑑𝑡 𝑎𝑓 𝑎𝑓𝐶 𝑉𝑓 𝜔⋅𝑅 ⇒ (𝑁 +𝑁) = 𝑦= 𝑦 𝑅 𝑅 𝑓 𝑓𝑟𝑥 = Đặt a=y phương trình tương đương : 𝑎𝑓 = 𝑉𝑓 2(𝑁𝑓+𝑁) 10𝑉𝑓 = 𝑅 𝑓𝑐 𝑅 Giá trị ghi DDA x DDA y thời điểm tương ứng giá trị y , x 59 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 3.2 Mô chuyển động nội suy matlab Simulink 3.2.1 Mô chuyển động thẳng Di chuyển bàn máy từ điểm đầu (0,0) đến B(20,20) với tốc độ chạy dao u=2mm/s độ xác đạt tới 1𝜇m Tương ứng với lệnh G01 X20 Y20 Ta có: L = √(xB − xA )2 + (yB − yA )2 = 20√2 mm - Thời gian nội suy : T=L/u=14,142 s - Số điểm cần nội suy N: N𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥{ xB − xA yB − YA ; } Δf Δf N𝑚𝑖𝑛 = 20000 điểm -  m > log (N𝑚𝑖𝑛 ) = 4,3  𝐶ℎọ𝑛 𝑚 =  N = 10m = 105 = 100000 điểm  Δx = Δy = xB −xA N yB −yA N = 0,0002 = 0.0002  Khoảng thời gian cho bước nội suy : Δt = T/N = 3,535.10−4 𝑠  Phương trình nội suy tuyến tính : 𝑥𝑛 = 𝑥𝐴 + 𝑛 Δ𝑥 = + 0,0005 𝑛 𝑦𝑛 = 𝑦𝐴 + 𝑛 Δ𝑦 = + 0,0005 𝑛  Kết mô matlab simulink: 60 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Hình 13 Mơ hình mơ chuyển động thẳng bàn máy + Đáp ứng vị trí : Hình 14 Đáp ứng vị trí thực tế yêu cầu 61 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 + Đáp ứng vận tốc: Hình 15 Đáp ứng vận tốc trục x, y so với tín hiệu đặt 3.2.2 Mơ di chuyển theo cung tròn thuận chiều kim đồng hồ Dịch chuyển bàn máy theo cung tròn từ điểm (mặc định (0,0) ) đến điểm B(10,0) có tâm cung tròn I(5,0) theo chiều thuận chiều kim đồng hồ, tốc độ chạy dao u=6( 𝑚𝑚 𝑠 ), độ xác ∆𝑓 = 1(𝜇𝑚) Tương ứng G02 X10 Y0 I5 J0 Hình 16 Mơ hình di chuyển bàn máy theo cung tròn thuận chiều KĐH 62 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 + Đáp ứng vị trí : Hình 17 Đáp ứng vị trí so với tín hiệu đặt + Đáp ứng vận tốc Hình 18 đáp ứng vận tốc trục so với tín hiệu đặt 63 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 3.2.3 Mơ di chuyển theo cung trịn ngược chiều kim đồng hồ Di chuyển bàn máy theo cung tròn từ điểm (mặc định (0,0) ) đến điểm B(10,0) có tâm cung trịn I(5,0) theo chiều ngược chiều kim đồng hồ , tốc độ chạy dao u=6( 𝒎𝒎 𝒔 ), độ xác ∆𝒇 = 𝟏(𝝁𝒎) Tương ứng G03 X10 Y0 I5 J0 Hình 19 Mơ hình di chuyển bàn máy theo cung trịn ngược chiều KĐH - Đáp ứng vị trí so với quỹ đạo đặt 64 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Hình 20 quỹ đạo thực tế so với quỹ đạo đặt - Đáp ứng vận tốc so với vận tốc đặt : Hình 21 Đáp ứng vận tốc thực tế so với vận tốc đặt 65 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 CHƯƠNG THUẬT TOÁN VỀ HOME , KẾT NỐI CÁC PHẦN TỬ 4.1 Thuật tốn Home Kết hợp tín hiệu cảm biến tiệm cận Home ( với dải phát dài phía chiều âm chuyển động sau điểm home ) pha Z encoder động Servo Hình Thuật toán Home 66 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 4.2 Sơ đồ kết nối Hình sơ đồ kết nối phần Truyền thông phần HMI, NCK , PLC, Động SERVO,… 67 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 KẾT LUẬN Để thiết kế hệ thống điện tử cần kết hợp kiến thức khí, điện, điện tử, tự động hố, … Cụ thể thiết kế hệ thống dẫn động cho bàn máy CNC cần thiết kế, tính tốn, lựa chọn chi tiết, cấu khí, thiết kế hệ thống điều khiển việc vận dụng kiến thức điều khiển học kiến thức nội suy di chuyển , sử dụng công cụ máy tính để hỗ trợ thiết kế, mơ hoạt động hệ thống, ứng dụng thiết bị điện, điện tử để tích hợp điều khiển cho bàn máy Để thiết kế hệ thống hoàn chỉnh cần phải phối hợp chặt chẽ thành phần cốt lõi hệ thống, bám sát với yêu cầu thực tiễn để đưa phương án thiết kế phù hợp Trong đồ án em thực công việc sau : - Từ thông số cụm chi tiết tính chọn từ đồ án thiết kế khí + tham khảo mơ hình tốn học phần tử cụm hệ bàn máy mơ hình hóa hệ thống theo Hàm truyền (Thể mối quan hệ điện áp cấp vào động dịch chuyển bàn máy tương ứng ) - Khảo sát, đánh giá hệ thống , so sánh với tiêu chất lượng hệ thống điều khiển ổn định từ đưa thông số điều chỉnh cho hệ thống (Cụ thể đưa tham số điều khiển PID) - Tính tốn tìm hàm nội suy tương ứng với dịch chuyển bàn máy mô matlab simulink để kiểm tra lại đáp ứng hệ thống - Cuối trình bày công việc thực thành vẽ cụ thể, dễ dàng cho việc theo dõi đánh giá 68 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Control Systems Engineering 6^th- Norman S.Nise [2] Bài giảng thiết kế hệ thống điện tử - Nguyễn Trọng Doanh [3] Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng [4] Máy điều khiển số Robot công nghiệp – Nguyễn Trọng Bản [5] PMI ballscrews catalog - Precision motion industries, INC [6] PMI linear guideway -Precision motion industries, INC [7] Machine tools for high performance machining - L.N.López de Lacalle, A.Lamikiz [8] Website hãng : www.pmi-amt.com, www.Hiwin.com, www.skf.com,www.alibaba.com, www.anilam.com, …… [9] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1, tập 2) - Trịnh Chất – Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục [10] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy - tập 1,2,3 - GS N Nguyễn Đắc Lộc - XB Khoa học Kỹ thuật [11] Giáo trình dung sai lắp ghép kỹ thuật đo lường - Pgs.Ts.Ninh Đức Tốn 69 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cấu thành hệ điều khiển CNC Hình Cấu thành hệ thống CNC chuẩn .8 Hình Ví dụ hình hiển thị MMI bàn phím nhập liệu hệ điều khiển FANUC áp dụng cho máy phay 10 Hình Ví dụ thiết lập tham số (parameters) cho máy thông qua MMI (hệ điều khiển FANUC), đưa trỏ đến tham số cần sửa, nhập giá trị nhấn phím Input .11 Hình Các khối chức NCK .12 Hình Kiến trúc chức hệ thống PLC 15 Hình Ba loại vịng lặp điều khiển máy CNC 16 Hình Hệ thống điều khiển theo chu trình hở .17 Hình Điều khiển chu trình nửa kín 18 Hình 10 Hệ thống điều khiển theo chu trình kín (có hồi tiếp vị trí tốc độ) 19 Hình 11 Bộ điều khiển chu trình hỗn hợp 20 Hình 12 Sơ đồ khối điều kiển chu trình kín động servo .21 Hình 13 Phân loại thiết bị giám sát vị trí (encoder) máy CNC 22 Hình 14 Nguyên lý đo hành trình kiểu quang điện chuyển động thẳng 23 Hình 15 Hình dáng thật thước quang điện chuyển động thẳng 24 Hình 16 Nguyên lý hoạt động nguyên lý cấu tạo encoder quang chuyển động quay .25 Hình 17 Thước quang chuyển động quay (optical rotary encoder): cấu trúc thật bên 25 Hình 18 Potentiometers chuyển động quay chuyển động tịnh tiến 26 Hình 19 Bộ AC Servo 26 Hình 20 Cấu tạo AC servo motor 27 Hình 21 Servo Drive DA180 .28 Hình Mơ hình bàn máy X .29 Hình 2 Sơ đồ động trục x 29 Hình Mơ hình hóa hệ trục X bàn máy .30 70 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Hình Mơ hình hóa tổng hợp độ cứng 31 Hình Đồ thị Nyquist .34 Hình Đồ thị Bode 35 Hình Đáp ứng buớc nhảy hệ 36 Hình Đáp ứng xung Dirac 37 Hình Đồ thị Nyquist .38 Hình 10 Đồ thị Bode 39 Hình 11 Đáp ứng buớc nhảy hệ 40 Hình 12 Đáp ứng xung Dirac 41 Hình 13 Điều khiển phản hồi vịng kín với điều khiển PID 42 Hình 14 Vài trị khâu tỉ lệ điều khiển PID 42 Hình 15 Vai trị khâu tích phân điều khiển PID 43 Hình 16 Vai trị khâu vi phân điều khiển PID 44 Hình 17 Đáp ứng độ 45 Hình 18 Sơ đồ khối điều khiển trục X 46 Hình 19 Đáp ứng xung bước nhảy bàn có điều khiển PID 46 Hình 20 Thông số điều khiển PID trục X .47 Hình 21 Sơ đồ khối điều khiển trục Y 47 Hình 22 Đáp ứng xung bước nhảy bàn có điều khiển PID 48 Hình 23 Thông số điều khiển PID trục Y .48 Hình Mơ hình tốn học tọa độ nội suy tuyến tính 49 Hình Thuật tốn đưa hàm nội suy tuyến tính .50 Hình 3 Thuật tốn dịch chuyển bàn máy theo đường thẳng 51 Hình Mơ hình tốn điểm nội suy cung tròn .52 Hình Thuật tốn hàm nội suy cung tròn thuận chiều kim đồng hồ 54 Hình Thuật tốn đưa hàm nội suy cung trịn ngược chiều kim đồng hồ 55 Hình Thuật toán dịch chuyển bàn máy theo cung trịn 56 Hình Cấu trúc DDA máy CNC 56 Hình Cấu trúc nội suy tuyến tính hai trục X,Y 57 Hình 10 Bảng tính tốn DDA trục ứng với xung clock đầu vào điều khiển máy CNC .58 71 Nguyễn Xuân Thắng 20170903 Hình 11 Đồ thị quỹ đạo chuyển động 59 Hình 12 Cấu trúc DDA nội suy đường cong 59 Hình 13 Mơ hình mô chuyển động thẳng bàn máy 61 Hình 14 Đáp ứng vị trí thực tế yêu cầu 61 Hình 15 Đáp ứng vận tốc trục x, y so với tín hiệu đặt 62 Hình 16 Mơ hình di chuyển bàn máy theo cung tròn thuận chiều KĐH 62 Hình 17 Đáp ứng vị trí so với tín hiệu đặt 63 Hình 18 đáp ứng vận tốc trục so với tín hiệu đặt .63 Hình 19 Mơ hình di chuyển bàn máy theo cung tròn ngược chiều KĐH 64 Hình 20 quỹ đạo thực tế so với quỹ đạo đặt 65 Hình 21 Đáp ứng vận tốc thực tế so với vận tốc đặt 65 Hình Thuật tốn Home 66 Hình sơ đồ kết nối phần 67 72 ... quan hệ thống điều khiển - Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển - Xác định thành phần thông số/yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển Thiết kế hệ thống điều khiển - Xây dựng mơ hình tốn học cho. .. hành việc - điều khiển vị trí - Hệ điều khiển động - Hệ driver Theo nghĩa hẹp, có hệ NC gọi hệ điều khiển CNC Hình 1 Cấu thành hệ điều khiển CNC Xét mặt chức năng, hệ điều khiển CNC bao gồm -... THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển 1.1.1 Cấu thành hệ thống điều khiển số CNC Hệ thống CNC bao gồm phận: - Hệ NC (numerical control)