Báo cáo thuyết trình điều khiển máy công cụ CNC Tự động hóa sản xuất HUST Hệ NC (numerical control) làm nhiệm vụ tương tác với người vận hành và tiến hành việc điều khiển vị trí. Hệ điều khiển các động cơ Hệ các driver.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CÔNG CỤ CNC NGUYỄN BẢO KHÁNH -20171442 PHẠM NGỌC HUẤN –20171377 PHẠM PHÚ MINH-20171539 NGUYỄN BÁ LINH-20171496 Ths Tào Mạnh Linh Cấu thành hệ thống điều khiển số CNC Hệ thống CNC bao gồm phận: MMI Hệ NC (numerical control) làm nhiệm vụ tương tác với người vận hành tiến hành NCK PLC việc điều khiển vị trí Hệ điều khiển động Hệ driver Hình Cấu thành hệ điều khiển CNC 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 công 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 động servo -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) - Mơ-đun xử lý kết nối với hệ giao diện có trang bị phím nhập liệu, hình hiển thị hệ thống bus - 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 Hình 3.2 Cấu thành hệ thống CNC chuẩn 1.1 Chức MMI (giao tiếp người máy) MMI thực chức tương tác với người vân hành máy Các chức MMI chia nhóm sau: a) Các chức liên quan đến hoạt động máy: -Bao gồm hiển thị trạng thái máy máy hoạt động (khoảng cách được, tốc độ dịch chuyển dao, tốc độ quay trục chính,dịng lệnh thi hành ) - Hỗ trợ chức dịch chuyển bàn máy tay, nhập liệu tay, tìm chương trình, soạn thảo chương trình, quản lý dụng cụ cắt Hình 3.3 Ví dụ hình hiển thị MMI bàn phím nhập liệu hệ điều khiển READ READMORE MORE b) Chức thiết lập ( set ) tham số có nhiều tham số (parameters) chúng phân thành loại sau: -Tham số máy dùng để thiết lập chế độ thông thường máy, hệ đẫn động động servo trục chính, hiệu chỉnh dao, hệ tọa độ máy, điều kiện biên an toàn - Tham số chương trình: thiết lập trình soạn thảo chương trình - Tham số người dùng: để thích nghi với yêu cầu người sử dụng máy Hình 3.4 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 c) Chức soạn thảo chương trình gia cơng: nhập chỉnh sửa chương trình gia công (gọi G-code,) Về mặt thực tế, người sử dụng máy phải biết G/M code (sẽ làm rõ chương 4) Ở số hệ điều khiển CNC, chức lập trình gia cơng sử dụng chế độ hội thoại người máy để giúp cho việc soạn thảo chương trình dễ dàng d) Chức giám sát cảnh báo (Monitoring and alarm functions): 01 Hệ thống CNC luôn thông báo cho người dùng trạng thái tình trạng máy Chức cần thiết máy hoạt động tốc độ cao 02 Trên máy công cụ CNC thường có đèn báo mức độ tải máy, chuông đèn báo lỗi cố, báo cáo trạng thái PLC v.v e) Các dịch vụ tiện ích khác Ngồi chức thiết yếu bên trên, nhiều chức tiện ích khác hữu dụng người vận hành máy Ví dụ: - chức DNC (Direct Numerical Control) có nhiệm vụ truyền chương trình gia cơng soạn thảo bên máy CNC xuống máy CNC để tiến hành gia công (sẽ làm rõ thêm cuối chương) - chức copy tham số máy bên lưu thành file để lưu trữ người dùng cần phục hồi tham số ban đầu, chức giao tiếp trao đổi liệu máy tính PC hệ điều khiển CNC 1.2 Chức NCK (Numerical Control Kernel) Các khối chức NCK dịng thơng tin NCK, xem phận thiết yếu hệ CNC Chức thông dịch, nội suy, điều khiển gia tốc/giảm tốc điều khiển vị trí l cc chức phận NCK Nhìn chung, hệ NC thơng dịch liệu nhập, lưu giữ nhớ, gửi lệnh đến hệ thống dẫn động, kiểm tra tín hiệu phản hồi vị trí tốc độ hệ thống dẫn động READ READMORE MORE a) Chức thơng dịch (interpreter) Hình 3.5 Các khối chức NCK b) Nội suy (interpolator): đọc thông tin thông dịch lưu trữ nhớ đệm bên trong, tính tốn vị trí, tốc độ đơn vị thời gian trục máy - Lưu trữ kết vào nhớ đệm khác có tên FIFO (first in, first out) để điều khiển việc gia tốc giảm tốc Hình … Lệnh nội suy cung tronf phay ti ện CNC c) Nếu điều khiển vị trí thi hành cách sử dụng liệu tạo từ nội suy, máy bị rung mặt khí quán tính chi tiết bắt đầu chuyển động dừng Phương pháp gia tốc/giảm tốc Phương pháp gia tốc/giảm tốc trước sau nội suy nội suy 1.3 Khối chức PLC 01 02 Trong khứ, điều khiển logic thực chủ yếu phần logic, đếm, chức timer cứng bao gồm rơle, đếm, timer tính tốn số học mạch điện Learn More Chúng có khả thực phép Vì vậy, PLC gọi điều khiển Hệ thống PLC gồm thiết bị điện logic dựa vào phần mềm (software- hơn, gồm vi xử lý nhớ based logic controller) Ưu điểm Linh hoạt: điều khiển logic thay đổi cần thơng qua thay đổi chương trình (phần mềm) Khả mở rộng: thực dễ Tiết kiệm không gian: có kích thước nhỏ gọn dàng cách thêm module so với điều khiển hộp rơle sửa lại chương trình Hiệu kinh tế: giảm giá thành Tin cậy: xác xuất hỏng tiếp điểm giảm thời gian thiết kế, độ tin thấp PLC sử dụng cơng nghệ bán dẫn cậy cao, dễ bảo trì Tính hoạt động tốt: thực đươc phép toán học soạn thảo chương trình Hình 3.6 Kiến trúc chức hệ thống PLC PLC máy CNC tương tự PLC thơng dụng chúng có thêm điều khiển bổ trợ dùng để hỗ trợ chức khối NCK Các chức cần thiết là: Bộ nhớ để trao đổi liệu trình giao tếp tốc Mạch giao tếp với NCK độ cao với NCK Dual-port RAM để hỗ trợ đường truyền tốc độ cao Module input tốc độ cao READ READMORE MORE Phân loại hệ thống điều khiến Dựa theo phương pháp mà hệ điều khiển xác định kiểm tra vị trí, người ta chia hệ thống điều khiển thành loại sau: Điều khiển chu trình hở (open loop) Điều khiển theo chu trình nửa kín (semi-closed loop) Điều khiển chu trình kín (closed loop) Điều khiển hỗn hợp (hybrid loop) Hình 3.7 Ba loại vòng lặp điều khiển máy CNC READ READMORE MORE a, Hệ thống điều khiển chu trình hở Đ/cơ trục Trục Y Trục X Đai truyền Đ/c Servo Đ/cơ Servo Vít me Điều khiển đcơ Điều khiển đcơ Servo X Servo Y Bộ điều khiển máy (MCU) Điều khiển tốc độ trục Chương trình gia cơng Hình 3.8 Hệ thống điều khiển theo chu trình hở b, Bộ điều khiển chu trình nửa kín Điều khiển chu trình nửa kín loại hệ thống điều khiển phổ biến có cấu trúc hình 3.9 Hình 3.9 Điều khiển chu trình nửa kín c) Điều khiển chu trình kín (closed loop system) Chỉ thị vị trí Điều khiển vị trí Điều khiển Thước vận tốc quang học Bàn máy Động Servo dẫn Vít me- Đai ốc Máy đo tốc độ (tachometer) Hình 3.8 Hệ thống điều khiển theo chu trình kín (có hồi tiếp vị trí tốc độ) d) Hệ điều khiển chu trình hỗn hợp Hình 3.9 Bộ điều khiển chu trình hỗn hợp Trong trường hợp khó tăng độ cứng vững máy khối lượng chi tiết gia cơng lớn khó loại bỏ tượng thiếu hụt chuyển động tượng dính trượt chuyển động máy CNC hạng nặng, người ta sử dụng điều khiển chu trình hỗn hợp nhằm bảo đảm độ xác vị trí mà khơng làm tính ổn định điều khiển (hình 3.9) ... Servo Vít me Điều khiển đcơ Điều khiển đcơ Servo X Servo Y Bộ điều khiển máy (MCU) Điều khiển tốc độ trục Chương trình gia cơng Hình 3.8 Hệ thống điều khiển theo chu trình hở b, Bộ điều khiển chu... Phân loại hệ thống điều khiến Dựa theo phương pháp mà hệ điều khiển xác định kiểm tra vị trí, người ta chia hệ thống điều khiển thành loại sau: Điều khiển chu trình hở (open loop) Điều khiển. .. thành hệ thống điều khiển số CNC Hệ thống CNC bao gồm phận: MMI Hệ NC (numerical control) làm nhiệm vụ tương tác với người vận hành tiến hành NCK PLC việc điều khiển vị trí Hệ điều khiển