Hệ thống điều khiển máy khoan mạch in bằng máy tính: Điều khiển theo chương trình số và động cơ bước
MỤC LỤC
V _ MINH HỌA THÔNG TIN NỐI TIẾP BẤT ĐỒNG BỘ
Giống như các cổng song song, POST (Power on Self Test- chương trình của BIOS tự kiểm tra cấu hình hệ thống khi bật máy) kiểm tra xem liệu một cổng nối tiếp có được gắn vào hệ thống không, và ghi lại các địa chỉ I/O của các cổng hoạt động trong vùng dữ liệu của BIOS. Khi cài đặt một Modem nội trong máy PC, hay bất kỳ thiết bị nào khác sử dụng cổng nối tiếp cho giao diện của nó, trước tiên phải đảm bảo rằng đã xác lập nó đối với một cổng COM (bao gồm địa chỉ và số IRQ).
I _ KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ
Như thế: Máy NC là loại máy công cụ hoạt động tự động một phần hoặc toàn phần với các lệnh được thể hiện bằng dạng tín hiệu là các chữ số được ghi trên băng từ, đĩa từ hoặc phim…. Vậy trung tâm gia công là một loại máy điều khiển theo chương trình số có cơ cấu tự động để thực hiện nhiều loại nguyên công khác nhau sau một lần kẹp chi tiết, với sự trợ giúp của máy tính điện tử.
II _ ĐẶC ĐIỂM CỦA CNC
Vì chương trình số có thể tiến hành cách xa máy và máy có hệ thống đo lường riêng, nên hệ thống điều khiển này có thể điều khiển một cách dể dàng và nhanh chóng. Hệ thống điều khiển theo chương trình số còn được gọi tắt là hệ thống NC (Numerical Control) và máy điều khiển theo chương trình số được gọi là máy NC.
III _ HỆ TOẠ ĐỘ MÁY
Ta đặt ngón giữa bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ về chiều của trục x và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chieàu cuỷa truùc Y. Khi khoan rừ ràng chi tiết chuyển động là chớnh, nhưng để đơn giản hơn cho việc lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứng yên còn mũi khoan thì dịch chuyển.
IV _ CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN
Điều khiểu theo đoạn
Vì chương trình ghi các dữ liệu gia công dưới dạng mã hiệu, nên phải qua cơ cấu giải mã để biến mã hiệu thành những tín hiệu điều khiển: Tín hiệu hành trình và tín hiệu khởi động. Cơ cấu so sánh có hai tín hiệu vào: một tín hiệu là những trị số xác định từ chương trình đưa đến gọi là giá trị cần, một tín hiệu là những trị số thực tế từ thiết bị đo hành trình của bàn máy đưa đến gọi là giá trị thực.
HEÄ THOÁNG ẹIEÀU KHIEÅN THEO ĐIỂM VÀ ĐOẠN
Khi đạt đến vị trí đã định, giá trị cần và giá trị thực bằng nhau, tín hiệu sai lệch sẽ bằng không, cơ cấu khởi động dừng. Ở đây, các tín hiệu khởi động điều khiển trực tiếp các động cơ điều khiển, chứ không phải tìm hiệu số sai lệch của cơ cấu so sánh sau khi được khuếch đại.
I _ CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƯỚC
Động cơ bước hổn hợp
♦ Góc bước của động cơ là tỷ số giữa bước răng βr và số pha m của động cơ khi cuộn dây được điều khiển lưỡng cực :. ♦ Động cơ hổn hợp có tần số bước và độ phân giải cao, có mômen quay và mômen hãm lớn. ♦ Trong chế tạo động cơ bước ngoài ba loại chính kể trên, để có góc bước thay rất nhỏ người ta còn chế tạo động cơ bước từ trở thay đổi có nhiều tầng, kết cấu của loại này được trình bày ở hình. ♦ Loại động cơ này thường được chế tạo 2, 3, 4 tầng trình bầy kết cấu của động cơ bước từ trở thay đổi có ba tầng. Trong mỗi tầng số răng của Stato và Roto giống nhau. Vị trí răng của 3 Stato được đặt giống nhau và được cố định trên trục. Roto, nhửng vũ trớ raờng cuỷa 3 Stato được đặt lệch nhau 1/3 bước răng. ♦ Góc lệch giữa hai tầng kề nhau được xác định bằng biểu thức sau:. Trang Quá trình điều. khiển bước đủ. 1) Hai pha điều khiển lưỡng cực 2) Stator dạng răng. 3) Cuộn dây pha điều khiển lưỡng cực. 4) Hai vành răng ngoài của rotor. Tính năng làm việc của động cơ bước được đặt trưng bởi bước được thực hiện, đặt tính góc (quan hệ của mômen điện từ theo gốc giữa trục của Roto và trục của từ trường tổng), tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hoàn thành một bước có thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo.
III _ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BƯỚC ĐỦ VÀ NỬA BƯỚC
Phương pháp điều khiển bước đủ
Cắt xung dòng điện điều khiển vào tầng 1 và các xung dòng điện điều khiển vào tầng thì Roto của tầng 2 quay một góc 100để đỉnh răng của Roto trùng với đỉnh răng của stato ở tầng 2, lúc này răng của Roto và Stato của tầng 3 lệch nhau một góc là 100 so với tầng 2. Đối với cuộn dây phải có hai cuộn dây thì chỉ dùng cho điều khiển lưỡng cực (cuộn dây có cực tính thay đổi), với 4 cuộn dây có thể dùng cho cả hai chế độ điều khiển lưỡng cực và điều khiển đơn cực.
Phương pháp điều khiển nửa bước
Khi cho xung dòng điện tác độngvào cuộn dây pha AA'( hình 2-6a) thì Roto sẽ quay đến vị trí, mà trục từ trường của Roto (cũng chính là trục dọc của Roto) trùng với trục từ trường của pha A. Xét về yêu cầu đảm bảo độ chính xác trong điều khiển, thì phương pháp điều khiển nửa bước dễ dàng đáp ứng hơn, nhưng bộ chuyển phát xung điều khiển phức tạp hơn nhiều so với phương pháp điều khiển bước đủ.
IV _ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
Nguyên lý làm việc của động cơ bước từ trở thay đổi dựa trên cơ sở định luật cảm ứng điện từ, tức là dựa trên sự tác động giữa một trường điện từ và một Roto có từ trở thay đổi theo góc quay. Động cơ hổn hợp là sự kết hợp nguyên tắt làm việc của động cơ có bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước có từ trở thay đổi nhằm có được đặt tính tốt nhất của hai loại kể trên là momen lớn và số bước lớn.
V _ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
Đặc tính tĩnh
Nếu ta dịch chuyển stato đi một góc đồng thời giữ Roto thẳng hàng hoặc ngược lại có bước rất nhỏ. Khi cung cấp điện cho stato một cách liên tục, ta sẽ có một động cơ (quay liên tục), đặc tính của nó không tốt bằng động cơ có từ trở thay đội.
Đặc tính động của động cơ bước
- Tần số tới hạn ft : là tần số bước lớn nhất mà động cơ có thể làm việc không sai bước khi quay không tải. Kích thích các phần của động cơ bước theo thứ tự 1-2-3-4 do các transistor công suất T1 đến T4 thực hiện.VơÙi việc thay đổi vị trí bộ chuyển mạch, động cơ có thể quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại.
CÁC LỆNH TRONG PHẦN KHAI BÁO 1. Leọnh #AXIS
Leọnh #STEPS
- Ứng dụng : Thông báo cho chương trình dịch một hệ số quy đổi để chuyển đổi từ số bước thực hiện của động cơ bước sang khoảng cách di chuyển thực. Các lệnh được phân cách bằng dấu phẩy, số bước/vòng của từng động cơ sẽ có tác dụng với trục tương ứng.
Vớ duù 2
Khoảng cách dịch chuyển có thể dán lên trục tương ứng hoặc đo như hướng dẫn trong phần Card giao tiếp, khoảng cách dịch chuyển của từng trục được cách nhau bằng dâu phẩy và kết thúc bằng dấu chấm phẩy. - Ứng dụng : PAL-PC cho phép sử dụng một dòng văn bản hoặc một ký hiệu để thay thế cho một thao tác nào đó, nên dùng các ký hiệu định nghĩa ngắn gọn, dễ hiểu.
SƠ LƯỢC
Phần chương trình chứa các lệnh điều khiển sẽ được chuyển vào card giao tiếp và lưu trữ tại đây. Với chương trình quá lớn có thể vượt quá dung lượng của card giao tiếp, trong trường hợp này phải giải quyết bằng cách chia quá trình thực hiện thành nhiều bước, sau đó nạp vào card và thực hiện tuần tự.
I _ TẬP LỆNH
Máy tính sẽ kiểm tra các phần và thông báo cho card giao tiếp theo một yêu cầu TELL-DA, sau khi kết thúc và các phần điều tốt thì TEELL-OK + 1 sẽ được chuyển đi và card giao tiếp sẽ đặt phần này vào máy, trong các trường hợp khác máy tính sẽ phát TEIL-OK + 0 và card giao tiếp sẽ đặt các phần không xử dụng và lổ vào phần tiếp theo. Nhiệm vụ chính của điều khiển xung là trong khi thực hiện chương trình có thể cho phép thao tác bằng tay tại một vị trí nào đó bằng cách tác động vào nút nhấn “start”, do nút “Start” được kết nối với ngỏ vào xung nên phải dùng lệnh “Pulse in”.
II _ THÔNG BÁO LỖI CỦA CHƯƠNG TRÌNH DỊCH
Khoảnh cách dịch chuyển là một số thực được cho dưới dạng số mũ (0,23E3) phải phân cách bằng dấu chấm thay vì dùng dấu phẩy. Tốc độ phải được ghi trong dấu ngoặc đơn, lỗi này cũng xuất hiện nếu dùng dấu phẩy ngăn cách giữa khoảng di chuyển tốc độ.
III _ THÔNG BÁO LỖI CỦA CARD GIAO TIẾP
Định nghĩa trên một dòng dài hơn 250 ký tự, nếu trên một dòng dùng nhiều định nghĩa thì có thể chia thành nhiều dòng. Trong khi đọc tập tin gặp lổi I/O, thử đọc tập tin bằng trình soạn thảo và sau đó ghi vào đĩa.
ỨNG DỤNG
Tín hiệu ra từ máy tính sẽ điều khiển cho động cơ hoạt động, ban đầu động cơ x hoạt động cho đến khi đến điểm quy định thì dừng lại, tiếp theo là động cơ y hoạt động làm cho máy khoan di chuyển theo chiều y và động cơ y sẽ dừng lại khi đến điểm quy định. Trên đây là quy trình dùng khoan một lỗ, muốn khoan nhiều lỗ trên mạch in thì ta nhập tọa độ các điểm cần khoan và máy sẽ hoạt động khoan tuần tự đến điểm cuối cùng.
PHUẽ LUẽC
Khởi động chương trình
Trong chế độ Teach-in các vị trí trên thiết bị có thể xác định và lập trình, tài lệu này được chia làm ba phần: phần một mô tả các lệnh mới trong version 1.1, phần hai ứng dụng chế độ Teach-in và phần ba là bổ sung và sửa chữa của version. Các lệnh bổ sung nhằm khai thác hết khả năng của card 4.0 lệnh “movep” trong PAL-PC thay baống leọnh “ move.
CÁC LỆNH MỚI
Đặt vị trí 0 (null)
<x>, <y., <z> có đơn vị là bước/giây, các thông tư này không được dùng để thay đổi lại tốc độ dịch chuyển của chương trình NC, chúng chỉ có tác dụng khi chuyển một vị trí trong Tach-in. Khoảng dịch chuyển không chính xác trong nhiều vấn đề của hệ thống điều khiển, để có thể hiểu và thực hiện được các chuyển động cần phải dùng đến chế độ Teach-in.
Chuyển Động Của Các Trục
Vị trí hiển thị được chuyển từ đơn vị độ dài sang đơn vị góc dưới dạng “góc 1, góc 2” trị số này được so tương đối với điểm 0 cuối cùng (tạo điểm 0 này bằng cách ấn phím Enter), chức na7ng này hoạt động theo kiểu ON/OFF có nghĩa là khi gọi lại lần thứ hai thì đơn vị góc lại chuyển trở lại thành đơn vị độ dài. - Chế độ Teach-in có không hoạt động nếu trong phần khai báo của chương trình có lỗi, Teach-in sẽ thông báo trong một cửa sổ lúc này phải ấn phím <Enter>, để về trình soạn thảo NC,vị trí có lỗi trong phần khai báo được đánh dấu, sau khi sửa gọi lại Teach-in baèng phím <F4>.
V _ THÔNG BÁO LỖI CỦA CHƯƠNG TRÌNH DỊCH
- Trong cửa sổ Teach-in không có thông báo vì card không đưa về gởi vị trí của thiết bị, thoát ra bằng phím <Esc> và sau đó ấn <Enter> để về trình soạn thảo NC. Định nghĩa cần thay đổi không có trong chương trình, lệnh #define chỉ có thể thay đổi những định nghĩa đã được dùng.
CUÛA PHAÀN MEÀM CUÛA PAL-EP
STOP
Erlauterung Zum PAL-Beispeilprogramm: Interface-Manual 4.0 Seite 38 Oben Arbeiten Im Speichermodus (CNC_MODUS) der Interfacekarte. Erlauterung Zum PAL-Beispeilprogramm: Interface-Manual 4.0 Seite 46 Oben Ausgabe eines impulses mit der optionalen impulssteuerung.
START;
Schalten sie nur Eingang 8 (bit 8), leuchten zunachst die LED am Ausgangsport I nacheinander auf, verfahibewegung X_Achse und aufleuchten der LED'STOP am Ausgangsport II nacheiander. Erlauterung Zum PAL-Beispeilprogramm: Interface-Manual 4.0 zursatzblatt 30_Interpolation und kreisiterprolation kreis rechtsdrehend; mit knostanter Bahngeschwindigkeut.