Глава II

Разработка электрооборудования станка шагового 3-х координатного электропривода с числовым программным управлением (ЧПУ)

2.1. Общие сведения о системах управления станками с шаговыми двигателями.

На основе достижений кибернетики, электроники, вычислительной техники и приборостроения были разработаны принципиально новые системы программного управления — системы ЧПУ, широко используемые в станкостроении. Эти системы называют числовыми потому, что величина каждого хода исполнительного органа станка задается с помощью числа. Каждой единице информации соответствует дискретное перемещение исполнительного органа на определенную величину, называемую разрешающей способностью системы ЧПУ или ценой импульса.

Промышленностью выпускаются различные системы управления станками с шаговыми двигателями, например:

- Блок управления шаговым двигателем SMD-80M-02

- Блок управления шаговым двигателем SMD-80M

- Программируемый блок управления шаговыми двигателями SMSD-30

Блок управления шаговым двигателем SMD-80M-02

Рис 2.1.1. Блок управления шаговым двигателем “SMD-80M-02

Блок управления шаговым двигателем “SMD-80M-02” представляет собой электронное устройство, предназначенное для управления четырехфазными и двухфазными двигателями, с отводами от средних точек,

гибридными шаговыми двигателями серии FL42, FL57, FL86 и FL110 с максимальным током питания каждой из обмоток двигателя от 0,5 до 8А.

Таблица 2.1.1 Технические характеристики блока управления SMD80M-02

В блоке предусмотрена независимая гальваническая (оптронная) развязка управляющих входных сигналов “ШАГ”, “МИКРОШАГ”,

“НАПРАВЛЕНИЕ” и “БЛОКИРОВКА”.

Питание блока возможно от сети 220В.

Блок позволяет дробить шаг до 1/50.

В блоке предусмотрено автоматическое уменьшения тока в обмотках ШД при простое свыше 0,2с до 60% значения установленного рабочего тока.

Блок поддерживает два режима управления ШД:

- Управление ШД от внешнего устройства, посредством логических сигналов: “ШАГ”, “НАПРАВЛЕНИЕ” и “РАЗРЕШЕНИЕ”. Подача сигналов осуществляется импульсами.

- Управление ШД от компьютера осуществляется через LPT-порт с использованием программы StepMotor_LPT.

Рис 2.1.2. Программа Stepmotor_LPT для управления шаговым двигателем через LPT порт

StepMotor_LPT позволяет:

- Задавать и отрабатывать необходимое количество шагов , либо осуществлять непрерывное вращение;

- Осуществлять выбор направления вращения ротора шагового двигателя ;

- Осуществлять выбор скорости вращения шагового двигателя ;

- Определять положение ротора шагового двигателя ;

- А также определять число фактически отработанных шагов , время и скорость вращения шагового двигателя.

Рис 2.1.3. Габаритные и присоединительные размеры

Блок управления шаговым двигателем smd-80m

Рис2.1.4. Блок управления шаговым двигателем SMD-80M

Блок управления шаговым двигателем “SMD-80M” представляет собой электронное устройство, предназначенное для управления четырехфазными и двухфазными двигателями, с отводами от средних точек, гибридными шаговыми двигателями серии FL42, FL57, FL86 и FL110 с максимальным током питания каждой из обмоток двигателя от 0,5 до 8А.

Таблица 2.1.2 Технические характеристики блока управления SMD-80M

В блоке предусмотрена независимая гальваническая (оптронная) развязка управляющих входных сигналов “ШАГ”, “МИКРОШАГ”, “НАПРАВЛЕНИЕ” и “БЛОКИРОВКА”.

Для питания блока могут использоваться стабилизированные и нестабилизированные источники питания постоянного тока. Для снижения общей стоимости возможно использование нескольких блоков с одним источником питания.

Индикация перегрева: при повышении температуры более 70С устанавливается защитный сигнал, отключается ток в обмотках двигателя. При падении температуры до 50С сигнал сбрасывается, работа блока автоматически возобновляется.

Блок позволяет дробить шаг до 1/480.

Предусмотрена возможность устанавливать ток удержания - для этого в блоке предусмотрен регулирования тока удержания в диапазоне от 20 до 80% от установленного рабочего тока .

Блок поддерживает два режима управления ШД:

-Управление ШД от внешнего устройства, посредством логических сигналов: “ШАГ”, “НАПРАВЛЕНИЕ” и “РАЗРЕШЕНИЕ”. Подача сигналов осуществляется импульсами.

-Управление ШД от компьютера осуществляется через LPT-порт с использованием программы StepMotor_LPT.

StepMotor_LPT позволяет:

- Задавать и отрабатывать необходимое количество шагов , либо осуществлять непрерывное вращение;

- Осуществлять выбор направления вращения ротора шагового двигателя ;

- Осуществлять выбор скорости вращения шагового двигателя ;

- Определять положение ротора шагового двигателя ;

- А также определять число фактически отработанных шагов , время и скорость вращения шагового двигатнля.

Рис 2.1.4. Габаритные и присоединительные размеры

Программируемый блок управления шаговыми двигателями SMSD-30

Рис 2.1.5. Программируемый блок управления шаговыми двигателями SMSD-30

Программируемый блок управления SMSD-3.0 предназначен для управления четырехфазными и двухфазными гибридными шаговыми двигателями с током фазы до 3,0А. Блок управления может работать в режиме целого шага или осуществлять дробление на 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32 шага.

Блок может задавать направление, скорость, ускорение движения, а также работать по сложным алгоритмам (исполнительной программе), записываемым в энергонезависимую память. Блок SMSD-30 может работать автономно, от компьютера (LPT-порт или COM-порт) или от внешнего задающего контроллера (например от контроллера SMC-3). Блок может работать с программами SMC_Program, StepMotor_LPT и большинством CNC-программ. Блок имеет возможность получать сигналы от внешних устройств и датчиков, а также подавать сигналы внешним устройствам.

Рис 2.1.6. Программа SMC_Program

Рис 2.1.7. Программа DeskCNC для управления тремя шаговыми двигателями.

Блок SMSD-30 может управляться 5В логическими сигналами (TTL) «Направление», «Шаг», «Микрошаг» и «Разрешение», посредством передачи исполнительных символьных команд через интерфейс RS-232, либо работать в автономном режиме.

В блоке используются дифференциальные входы для улучшения помехоустойчивости и гибкости интерфейса.

Предусмотрено уменьшение тока удержания до половины от значения рабочего тока при при отсутствии команд движения или сигналов «Шаг».

Функции и возможности устройства:

- Управление шаговыми двигателями по программе, хранящейся в устройстве;

- Запись, изменение или считывание управляющей программы в/из внутреннего энергонезависимого ПЗУ;

- Автономная работа без участия ПК или внешнего контроллера;

- Управление от компьютера через LPT или COM -порт ( RS -232);

- Получение сигналов TTL и управление шаговыми двигателями посредством логических сигналов «Шаг», «Направление», «Микрошаг» и «Разрешение»;

- Получение ASCII команд от ПК и управление шаговым двигателем по сложному алгоритму;

- Возможность подключения к контроллеру SMC -3;

- Возможность работы в ручном режиме;

- Автоматический останов шагового двигателя при поступлении сигнала от аварийного датчика;

- Автоматическое переключение направления вращения двигателя при поступлении сигнала от датчика реверса;

- Два дополнительных входа для приема сигналов от внешних устройств (датчиков);

- Один дополнительный выход для подачи сигналов внешним устройствам;

- Возможность синхронизации работы нескольких блоков SMSD -30.

Технические характеристики:

- Количество каналов управления шаговыми двигателями -1;

- Диапазон частот импульсов перемещения ШД - 1 - 10000Гц;

- Точность установки частоты - не хуже 0,2%;

- Максимальная длина линии связи (RS-232) - 30м;

- Напряжение питания - 22 - 40В;

- Максимальный выходной ток - 3,0А;

- Количество дополнительных входов для получения сигналов от внешних устройств и датчиков - 2;

- Количество дополнительных выходов для подачи сигналов внешним устройствам - 1;

- Режимы дробления шага - 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32

Таблица 2.1.3 Исполнительные команды программируемого блока управления шаговыми двигателями SMSD-3.0