Thành phần , phần cứng , phần mềm của máy điều khiển số

1) Thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển NC và CNC Hệ thống đk NC và CNC có hai thành phần cơ bản đó là cụm đk máy và cụm dẫn động động cơ . Cụm đk máy được hình thành trên cơ sở thiết bị điều khiển điện tử ,thiết bị vào ra và thiết bị số . Hệ CNC được thiết kế theo mục đích riêng , nhiệm vụ của nó là hình thành thuật toán theo trình tự nhất định , trình tự đó là cơ sở cho hệ NC và CNC . Các thuật toán này được thực hiện trên cơ sở phần cứng và phần mềm của MCU các thuật toán của hệ NC được hình trên cơ sở mạch điện tử . Hệ CNC thuật toán được thực hiện nhờ phần mềm được lưu trữ trong cụm đk . Cụm dẫn động gồm có động cơ , phần tự đk , khuếch đại công suất và các sensor phản hồi tốc độ trục chính , vị trí và tốc độ chạy dao . Cụm dẫn động còn phải kể đến hệ truyền động cơ khí vitme đai ốc bi , bộ truyền đai răng hoặc hộp tốc độ chuyển động chạy dao . Tốc độ trục chính được chia ra làm hai dải , dải tốc độ thấp và dải tốc độ cao 2) Chức năng của cụm đk MCU Vào số liệu : chức năng này bao gồm vào và lưu trữ số liệu , đó là số liệu mô tả đường chuyển động dụng cụ và điều khiển gc sản phẩm Sử lý số liệu : cấu trrúc chương trình được đưa vào cụm MCU tại đây nó được mã hoá thành số nhị phân sau đó được lưu trữ vào bộ nhớ đệm các số liệu này được xử lý tại cụm sử lý trung tâm , tính toán xác định vị trí , lượng chạy dao , hiệu chỉnh chiều dài và đường kính dụng cụ cũng như các số liệu rời rạc yêu cầu như điều khiển đóng ngắt hệ thống bôi trơn , làm mát chi tiết và các thiết bị đk cổng I O đảm bảo trình tự truyền tín hiệu giữa máy công cụ và cụm đk Số liệu ra : số liệu đưa ra của MCU là tín hiệu vị trí và lượgn chạy dao , các tín hiệu này được gửi tới mạch secvô để sinh ra tín hiệu đk động cơ . Trong cụm dẫn động động cơ luôn bố trí mạch khuyếch đại vì tín hiệu đưa vào cụm động cơ rất nhỏ không đủ công suất để động cơ hoạt động Ghép nối vào ra : Các tín hiệu rời rạc yêu cầu từ số liệu vào như điều chỉnh trục chính đóng mở động cơ làm mát bôi trơn , dừng khẩn cấp dừng chu trình và các tín hiệu khác từ máy công cụ gửi bởi hệ CNC sơ đồ như hình vẽ

III Thành phần , phần cứng , phần mềm máy điều khiển số 1) Thành phần hệ thống điều khiển NC CNC Hệ thống đk NC CNC có hai thành phần cụm đk máy cụm dẫn động động Cụm đk máy đợc hình thành sở thiết bị điều khiển điện tử ,thiết bị vào thiết bị số Hệ CNC đợc thiết kế theo mục đích riêng , nhiệm vụ hình thành thuật toán theo trình tự định , trình tự sở cho hệ NC CNC Các thuật toán đợc thực sở phần cứng phần mềm MCU thuật toán hệ NC đợc hình sở mạch điện tử Hệ CNC thuật toán đợc thực nhờ phần mềm đợc lu trữ cụm đk Cụm dẫn động gồm có động , phần tự đk , khuếch đại công suất sensor phản hồi tốc độ trục , vị trí tốc độ chạy dao Cụm dẫn động phải kể đến hệ truyền động khí vitme đai ốc bi , truyền đai hộp tốc độ chuyển động chạy dao Tốc độ trục đợc chia làm hai dải , dải tốc độ thấp dải tốc độ cao 2) Chức cụm đk MCU - Vào số liệu : chức bao gồm vào lu trữ số liệu , số liệu mô tả đờng chuyển động dụng cụ điều khiển gc sản phẩm - Sử lý số liệu : cấu trrúc chơng trình đợc đa vào cụm MCU đợc mã hoá thành số nhị phân sau đợc lu trữ vào nhớ đệm số liệu đợc xử lý cụm sử lý trung tâm , tính toán xác định vị trí , lợng chạy dao , hiệu chỉnh chiều dài đờng kính dụng cụ nh số liệu rời rạc yêu cầu nh điều khiển đóng ngắt hệ thống bôi trơn , làm mát chi tiết thiết bị đk cổng I/ O đảm bảo trình tự truyền tín hiệu máy công cụ cụm đk - Số liệu : số liệu đa MCU tín hiệu vị trí lợgn chạy dao , tín hiệu đợc gửi tới mạch secvô để sinh tín hiệu đk động Trong cụm dẫn động động bố trí mạch khuyếch đại tín hiệu đa vào cụm động nhỏ không đủ công suất để động hoạt động -Ghép nối vào : Các tín hiệu rời rạc yêu cầu từ số liệu vào nh điều chỉnh trục đóng mở động làm mát bôi trơn , dừng khẩn cấp dừng chu trình tín hiệu khác từ máy công cụ gửi hệ CNC sơ đồ nh hình vẽ 3)Phần cứng cụm đk MCU a) vi sử lý : máy tính nhỏ thành phần máy tính thực đợc nhờ mối liên hệ trực tiếp tinh vi mạch logic điện tử Nhờ chơng trình nguồn ghi nhớ để hình thành thuật toán sở số liệu vào phù hợp với chơng trình điều khiển Điều khiển phần tử CPU CPU không qua bit Cấu trúc CPU chia phần : phần tử số học ; phần tử đk ; nhớ truy cập nhanh (hv) * phần tử đk : làm nhiệm vụ đk tất phần tử phần tử khác CPU xung nhịp đa vào hệ thống đk nhằm thực đồng hệ thống đk Phần tử đk chuyển đổi thông tin với phần tử khác thông qua bus , đồng thời làm nhiệm vụ sinh tín hiệu yêu cầu từ phần tử khác Tổ chức cấu trúc đợc lu trữ nhớ xem nh chơng trình Chơng trình thay đổi cách thayđổi thứ tự thông tin đợc lu trữ nhớ nhờ khả quan trọng mà CPU làm cho MCU linh hoạt Qúa trình sử lý thông tin số hệ đk đợc thực nh sau số liệu qua cổng vào đợc đa tới nhớ truy nhập nhanh , phần tử đk gọi chơng trình đk lu trữ nhớ Ram Rom gọi nhớ gửi tới gửi tín hiệu đến cụm hệ thống để thực cấu trúc yêu cầu Trong hệ đk phần tử Trong hệ đk , fần tử đk có mạch giải mã , mạch giải mã thông tin từ nhớ truy cập nhanh đa thông tin sử lý Thông tin đợc đa mạch tạo xung đk hình thành dãy xung khác để đa đk phận khác *Phần tử số học ALU : có nhiệm vụ hình thành thuật toán sở số liệu đa vào , kiểu thuật toán nh + - x / cộng thuật toán chức yêu cầu khác chơng trình Trong phần tử số học khối logic cho phép so sánh lặp , phân vùng nhớ , lựa chọn Liên kết với ALU số ghi lu trữ dùng để lu trữ số liệu chơng trình tính toán Các ghi lu trữ gần giống với vùng lu trữ đặc biệt nhớ nhng khác dùng mạch TTL có tốc độ cao * Bộ nhớ truy cập nhanh : nhớ CPU dùng để lu trữ tạm thời số liệu đợc phần tử số học sử lý b) Bộ nhớ : nhớ CPU có dung lợng nhỏ dùng để lu trữ số liệu tạm thời hệ CNC cần nhớ lớn để ghi chơng trình ứng dụng , chơng trình đk , chơng trình ghép nối số liệu đợc sử lý Bộ nhớ máy tính chia làm thành phần : Bộ nhớ thứ dùng để lu trữ địa hay gọi vùng nhớ đặc biệt gồm Ram , Rom ;bộ nhớ Rom đọc CPU chơng trình đk ghép nối đợc lu trữ Rom ; Bộ nhớ Ram : nhớ truy nhập tạm thời mà CPU đọc ghi thông tin vào Ram Khi điện thông tin bị xoá lấy lại đợc Các chơng trình lu trữ Ram sẵn sàng làm việc Bộ nhớ thứ hai ổ cứng đĩa mềm Đĩa mềm dùng để chuyển thông tin từ máy sang máy khác ổ cứng thờng lắp trực tiếp Main hệ thống đk không tháo đợc ổ cứng dùng để lu trữ chơng trình ứng dụng , chơng trình kiểm tra , chơng trình phục vụ , báo lỗi hệ thống Các chơng trình không trực tiếp chạy ổ cứng c) Truyền dẫn Hệ thống CNC đòi hỏi liên hệ CPU phận khác hệ thống Thiết bị truyền dẫn Bus cho phép gửi nhận thông tin hệ CNC có thiết bị cần đợc liên hệ : thiết bị thông báo ; thiết bị vào ; chơng trình ứng ụng Thiết bị thông báo thờng hình có kích thớc tuỳ theo qui định sở sản xuất Màn hình hiển thị thông tin ứng dụng , vị trí trục điều khiển , đờng chạy dao chơng trình thực hiện, hiệu chỉnh dụng cụ giá trị hiệu chỉnh , thông báo chơng trình ,cảnh báo lỗi chơng trình , hệ thống đk secvô , giá trị khoảng cách đk Bàn đk có chức liên kết với cụm đk để đk máy có dạng tuỳ thuộc vào dạng máy hãng sản xuất thông thờng bàn đk chia vùng Vùng bố trí thiết bị hiển thị thông tin (màn hình); vùng bố trí thiết bị vào chơng trình ứng dụng chức lập trình tay ; vùng vùng đk máy bố trí phím với chức khác nh khởi động chơng trình , chạy nhanh không tải , chạy theo khối lệch , đk tay Trên bàn đk bố trí tay quay phát xung Tay quay điều khiển trục chuyển động tay(hv) d)Điều khiển sécvô Cần thiết phải biến đổi xung điều khiển đợc sinh tự cụm MCU để hình thành tín hiệu điều khiển cho động nhiệm vụ đợc thực nhờ hai mạch : mạch điều khiển secvô mạch phản hồi (hv) Mạch điều khiển secvô điều khiển hai thông số : tốc độ (áp suất dùng thuỷ lực ); vị trí ( độ xác độ cx dừng ) Mạch khuyếch đại Secvô có chức : + khuyếch đại dòng áp dòng áp đến mức đủ lớn để đk đợc động van secvô ;+ Dễ dàng thực điều khiển phản hồi thông số tốc độ vị trí ;Đảm bảo an toàn cho hệ thống dầu giảm xuống mô men tăng lên e) Điều khiển tốc độ trục Nhằm đảm bảo độ xác độ bóng bề đợc gia công sở vật liệu gc vật liệu làm dc cắt Mạch điều khiển tốc độ đợc chia làm hai thành phần gồm mạch phản hồi mạch đk , cụm có mạch biến đổi tơng tự số Mạch phản hồi điều khiển tốc độ dùng Tachometer tỷ lệ với tốc độ quay Tachometer đợc lắp đồng với trục động , điện áp từ Tachometer gọi điện áp phản hồi đợc đa hệ CNC để đk tốc độ động f) Điều khiển trình tự loại động máy CNC đợc hoạt động theo trình tự xác định vd: Khi động trục quay yêu cầu phải đợc bôi trơn đầy đủ yêu cầu không đợc đáp ứng động không đợc quay Hay vùng gia công cha đóng kín không thực trình gia công Điều khiển trình tự gia công đợc thực hệ logic trình tự (hv)