Модуль дискретных сигналов М2300

Анализ исходных данных

Назначение и характеристики УЧПУ 4СК.

УЧПУ состоит из следуюсщих составных частей блока питания, панель с реле, блок управления, пульт оператора, привод осей,привод шпинделя,входной рубильник,тепловой зашиты и пульт оператор

Блок питания М2110

БП обеспечивает устройство питающим напряжением.

Входные характеристики:

Номинальное напряжение сети, V220В +10%

-15%

Частота сети, Hz 50 + 1 гц

Блок выдерживает провалы входного сетевого напряжения в соответствии с требованиями ГОСТ 21021-85.

Выходные характеристики приведены в табл.1.

Таблица 1.

БП оснащен аккумуляторными батареями напряжения плюс 3,6 или 4,8 V (четыре батареи) емкостью 1-2,5 А.h, обеспечивающими сохранение информации в памяти C-MOS на 1000 ч (при заряженных батареях) при выключении устройства. Кроме того, дополнительный аккумулятор установлен на модуле процессора.

БП имеет схему, отключающую вторичные источники питания и цепи управления станком при температуре выше плюс 63º С.

На лицевой панели БП имеется два разъема:

· разъем для связи с электрошкафом.

· разъем для подключения ПО.

·

Панель с реле́ — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий. Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь. Часто, реле также называют самые различные устройства, замыкающие или размыкающие контакты при изменении некоторой, не обязательно электрической величины. Это, например, устройства, чувствительные к температуре (тепловые реле), освещённости (фотореле), уровню звукового давления (акустические реле) и др. Также, часто реле называют различные таймеры, например, таймер указателя поворота автомобиля, таймеры включения/выключения различных приборов и устройств, например, бытовых приборов (реле времени).

Блок управления – очень важное оборудование, неисправность которого может повлечь за собой некорректную работу всей системы. Как своеобразный «мозговой центр» всей системы БУ ответственен за все процессы, поэтому повреждение микропроцессора может стать причиной неправильной работы трансмиссии, системы зарядок, системы контроля над токсичностью выхлопа и других систем.

Приводом осей - называется совокупность механизмов, пере­дающих движение от источника энергии до элемента, выпол­няющего заданное движение в станке. В привод входят двига­тель, механизм изменения передаточного отношения, механиз­мы включения, выключения и реверсирования движений. В станках применяют приводы вращательного (наиболее распространённый тип привода) и прямолинейного движения. Су­ществуют приводы периодического движения рабочих органов на точно фиксированную величину.

Приводы станков подразделяют на: ступенчатые и бес­ступенчатые. Ступенчатое изменение скоростей движения обес­печивается коробками скоростей или подач, ступенчатыми шкивами либо электроприводом в виде многоскоростных асинхронных электродвигателей; бесступенчатое - электроприводом постоянного тока, гидроприводом, механическим вариатором или комбинированным приводом. Современнее станки с программным управлением имеют одиночные или многодвигательные приводы.

Передача от двигателя на ведущий вал механизма осу­ществляется ременной или зубчатой передачей, а также непосред­ственным соединением валов электродвигателя и механической пе­редачи. В механизмах изменения скоростей движения, включения, выключения и реверсирования передача движения производится через ременные, цепные, зубча­тые, винтовые, червячные, фрикционные или гидравлические свя­зи, В механизмах подачи - через шариковые винтовые пары или пары винт-гайка скольжения и безлюфтовые редукторы, электро­механические и гидромеханические связи.

Основной задачей при выборе параметров и характери­стик привода является обеспечение технологических режимов обработки детали с допустимыми геометрическими погрешно­стями и шероховатостью поверхности при максимальной произ­водительности и минимальной себестоимости обработки. Осо­бенностью работы современник электроприводов главного дви­жения в станках с ЧПУ является совмещение операций в технологических циклах обработки деталей, характерных как для ме­ханизмов главного движения, так и для механизмов подачи

Привод шпинделя (нем. Spindel — веретено) — вал, имеющий правые и левые обороты вращения.

В металлообработке шпинделем называют вал, снабжённый устройством для закрепления обрабатываемогоизделия (заготовки) в зажимном патроне токарного станка, либо режущего инструмента на фрезерных, агрегатных, расточных, сверлильных и др. металлорежущих станках с применением конуса Морзе. В сверлильной, фрезерной и расточной группе станков шпиндель также имеет регулируемую длину, приводимую в движение механическим или ручным способом.

кинематический элемент трубопроводной арматуры, осуществляющий передачу крутящего момента от привода (электрического, пневматического или гидравлического) или исполнительного механизма к запирающему или регулирующему элементу арматуры;^[1]

передаточный вал от двигателя к валам прокатного стана;

вал с вращающимися пластинами жёсткого диска.

вращающийся вал плоскошлифовального станка, круглошлифовального станка, внутришлифовального станка

асинхронный коллекторный двигатель переменного тока с валом, имеющим приспособление — цангу для фиксации фрезы.

Входной рубильник - наглядный пример наиболее простого устройства коммутации. Это электрический коммутационный аппарат, имеющий ручное управление, функция которого - отлючение/включение или переключение электроцепей: переменного тока - с напряжением до 660 Вольт, постоянного тока - до 440 Вольт. Причем, наличие дугогасительной камеры допускает совершать данные операции не только при отсутствии тока в цепи, но и под нагрузкой.
Кроме нечастых неавтоматических коммутаций силовых электроцепей, рубильники (имеющие предохранители - плавкие вставки) могут довольно эффективно использоваться как защита электрических сетей от перегрузок и возникающих в них сверхтоков - токов коротких замыканий. Наличие рубильника на вводе полностью реализует требование пункта 4.1.12 Правил устройства электроустановок: Область применения рубильников довольно широка: они могут быть установлены в различных РУ (распределительных устройствах), шкафах, электрощитах, для силовых цепей и для цепей управления. Определенные модели рубильников предназначены для их установки в шкафах ТП (трансформаторных подстанций).
Любые рубильники, независимо от их модели могут в целях гарантированной безопасности их эксплуатации могут быть установлены, как написано выше в строго определенных для этого местах - щитах и шкафах закрытых помещений, при отсутствии в окружающей среде агрессивных веществ, пыли.

Тепловое реле основное предназначение - защита электрических потребителей от возможных перегрузок в сети. В некоторых моделях предусмотрена также возможность автоматического отключения при появлении асимметрии в разных фазах, а также при пропадании одной из них.

Превышение тока выше номинального значения приводит к перегреву проводников и, как следствие, разрушению изоляции. Грамотно подобранные тепловые реле способны также защитить, например, электродвигатель в случае заклинивания якоря. Их можно также использоваться для регулировки (поддержания) необходимой температуры, например, в холодильном оборудовании или бытовых приборах.

Пульт оператора.В контроллере ПО предусмотрена ручная дискретная регулировка яркости (восемь градаций яркости) путем изменения уровня видеосигнала, поступающего на видеомонитор.

Контроллер ПО построен на базе однокристальной микро-ЭВМ К1816ВЕ31, которая функционирует под действием локального программного обеспечения, реалии-зуя алгоритмы опроса состояния клавиатуры, галетных переключателей, управления светодиодной индикацией, а также взаимодействия со станочным пультом потребителя.

БП вырабатывает вторичные напряжения для питания всех узлов ПО, цепей сканирования кнопок и галетных переключателей, а также светодиодов индикации внешнего станочного пульта потребителя.

Включение/выключение БП ПО производится при нажатии соответствующих кнопок на лицевой панели ПО. Одновременно вырабатываются сигналы дистанционного включения БУ, которые поступают в него по кабелю включения.

В БП установлен сетевой фильтр, обеспечивающий защиту ПО от воздействия индустриальных помех из сети.

На рис. 1. показан ПО (вид сзади), где

поз.1 – трехполюсная вилка для подключения питающей сети;

поз.2 – вставка плавкая БП (3, 15A);

поз.3 – клеммная колодка для подключения вентиляторов (С1, С2, С3, - где С1 – фаза, поданная через фазосдвигающий конденсатор);

поз.4 – разъем для подключения кабеля включения (6.644.647);

поз.5 – винт заземления;

поз.6 – разъем с заглушкой (в современных моделях отсутствует);

поз.7 – разъем для подключения станочного пульта;

поз.8 – разъем для подключения к модулю М2030 БУ (кабель 6.644.644).

Номера контактов разъема (поз. 6) и наименование цепей приведены в табл. 2

Разъем розетка на 15 контактов, типа CANNON.

Таблица 1

Контакт	Цепь
	Общий дежурного источника Цепь включения Цепь индикации включения станка Цепь выключения Цепь индикации включения станка 1   Цепь индикации включения станка 1 Цепь выключения 1 Замкнутый контакт аварийной кнопки Замкнутый контакт аварийной кнопки Разомкнутый контакт аварийной кнопки Разомкнутый контакт аварийной кнопки

 

Номера контактов разъема (поз. 4) и наименование цепей приведены в табл. 2

Разъем – розетка на 15 контактов, типа CANNON.

Таблица 2.

Контакт	Цепь
	Общий дежурного источника Цепь включения Цепь индикации включения станка 2 Цепь выключения 2 Цепь индикации включения станка 1   Цепь индикации включения станка 1 Цепь выключения 1 Замкнутый контакт аварийной кнопки Замкнутый контакт аварийной кнопки Разомкнутый контакт аварийной кнопки Разомкнутый контакт аварийной кнопки

 

Разъем (поз. 7) предусмотрен для подключения станочного ПО, который может иметь в своем составе:

· галетные переключатели до 9 шт. (три на 8 положений и шесть на 4 положения);

· тумблеры (с фиксацией до 12 шт., без фиксации до 32 шт.);

· световые индикаторы до 24 шт.

Программное обеспечение для обслуживания указанных органов управления и индикации разрабатывается и поставляется по заказу.

 

1.2 Технические данные данные УЧПУ 4СК

Модуль М2001 построен на базе микропроцессора КР1810ВМ86 с математическим сопроцессором 8087. Тактовая частота 5 mHz.

В модуле расположена память устройства:

ПЗУ емкостью – 704 Кбайт;

ОЗУ емкостью – 256 Кбайт.

В ПЗУ размещается функциональное программное обеспечение устройства.

Модуль ЦП в процессе управления устройством обеспечивает длительности циклов обращения к двум модулям с помощью схемы «TIME-OUT».

Функционирование ядра программного обеспечения находится под постоянным контролем схемы «WATCH-DOG».

Нарушение работы устройства фиксируется схемами контроля модуля ЦП с помощью элементов индикации и приводит к формированию сигнала аварии, используемого схемами электроавтоматики для обеспечения исполнительных органов станка.

Для связи с периферийными устройствами предусмотрен последовательный канал передачи данных, выходной интерфейс которого с помощью элементов тарировки может быть выполнен в соответствии со стандартами RS-232C.

Внешний вид модуля показан на рисунке 1.1, где элементы индикации и тарировки отмечены позициями 1-5:

1. – светодиод, индицирующий состояние «TIME-OUT», «нет выборки» (отсутствие готовности) в режиме работы устройства или состояние подтверждения нормального выполнения теста в режиме диагностической проверки модуля ЦП.

2. – светодиод, индицирующий состояние «WATCH-DOG», «блокировка программы», возникающее при нарушении порядка выполнения программы.

3 и 4 – микропереключатели для установки типа и режима последовательного интерфейса, а также режима работы ЦП (режим диагностики или режим работы устройства).

5. – микропереключатель для установки режима синхронизации ЦП. Функциональное назначение отдельных переключателей приведено ниже.

Тарировка микропереключателей для режима управления устройства с последовательным интерфейсом RS-232C приведена ниже:

Номера контактов и назначение цепей интерфейсного разъема (поз. 6 рис. 1.1) приведены в табл. 1.1. Разъем – розетка на 25 контактов, типа CANNON.

 

Таблица 3

Конт.

Цепь

Корпус (экран) свободный Принимаемые данные Передаваемые данные Запрос передачи Сброс передачи Готовность терминала Общий (GND)   Готовность ГП+ токовой петли Готовность ГП- токовой петли   Принимаемые данные ПРD- токовой петли Передаваемые данные ПD+ токовой петли     Внешняя синхронизация передатчика Синхронизация приемника     Готовность периферии - 15 V + 15 V   Принимаемые данные ПРD+ токовой петли Передаваемые данные ПD- токовой петли

 

Связь модуля М2001 с периферийным оборудованием через интерфейс RS-232 приведена на рис. 1.2. и 1.3. В современных моделях устройства в качестве процессорного модуля применяются М2002, М2006, М2008, конструктивно и аппаратно-программно совместимые с М2001. Установки переключателей на этих модулях приведены в Приложении 2, далее.

Схемы кабелей связи с другими видами периферийных приборов приведены в этом Приложении, далее.

 

Модуль связи с пультом оператора М2030

 

Модуль связи с пультом оператора М2030 предназначен для передачи видеосигналов изображения на пульт оператора, а также для обмена информацией между БУ и ПО. Модуль М2030 позволяет выводить на экран монитора графическую и символьную информацию.

Число форматов символьной информации – два:

24 строки по 64 символа;

12 строк по 32 символа.

Размер графической матрицы 287 строк по 384 точки.

Информационный обмен между БУ и ПО осуществляется по последовательному каналу связи. Информационный обмен и передача видеосигнала осуществляется в стандарте интерфейса RS-422.

Переключатели в модуле М2030 отсутствуют.

Номера контактов и наименование цепей разъема для связи с ПО приведены в табл. 2.1. Разъем – розетка на 25 контактов, типа CANNON.

Таблица 4

3. Модуль связи с фотоимпульсными датчиками М2240

Модуль связи с фотоимпульсными датчиками М2240 предназначен для приема и обработки информации с фотоимпульсных датчиков круговых и линейных перемещений.

Модуль М2240 принимает сигнал от датчика касания, при срабатывании которого, запоминаются текущие перемещения по осям.

Модуль М2240 содержит четыре канала для приема информации с фотоимпульсных датчиков перемещений с учетверением входных импульсов.

Характеристики каналов приведены в табл. 5.

Таблица 5

Характеристики каналов связи с фотоимпульсными датчиками

Предусмотрен канал для под-ключения датчика касания дискрет-ного типа.

Модуль М2240 построен на базе микропроцессора КР1810ВМ88 и содержит локальное программное обеспечение, которое абсолютизи-рует отсчеты, контролирует пределы изменения скоростей и ускорений.

На рисунке 3.1 изображен внешний вид модуля М2240. На лицевой панели модуля расположены 5 разъемов типа CANNON (розетки на 9 контактов).

Через верхний разъем с марки-ровкой «Строб» (поз. 1) к модулю подключается датчик касания. Номера контактов и наименование цепей приведены в табл. 6.

Таблица 6

Остальные разъемы служат для подключения датчиков перемещения фотоимпульсного типа по одному к каждому разъему. Они имеют цифровую маркировку «1», «2», «3», «4», соответствующую номеру обрабатываемой оси. Номера контактов и назначения цепей (однотипное для четырех осей) приведены в табл. 3.3.

Разъем CANNON на 9 контактов.

Таблица 7

На рис. 3.1 разъемы обозначены поз. 3, 5, 7, 9.

В модуле предусмотрена возможность выбора питающих напряжений датчиков.

Допускается подключение двух источников. Значение первого напряжения может выбираться для каждого канала независимо и может быть плюс 15 V или плюс 5 V. Значение второго напряжения, общего для четырех каналов, может быть минус 15 V или плюс 5 V.

Первое напряжение питания задается сменными платами поз. 2, 4, 6, 8 на рис. 3.1. Данные платы устанавливаются на модуль через соединительные колодки и обеспечивают сопряжение с датчиками по сигнальным цепям.

Выбор второго источника питания, общего для всех каналов, производится с помощью первого и второго выключате-лей (поз. 12 рис. 3.1).

Схемотехника модуля позво-ляет изменять, при необходимости, полярность любого входного сиг-нала, что обеспечивает подключе-ние к нему датчиков с различной фазировкой выходных сигналов. Пользователь, используя выключа-тели (поз. 10, 11, 13, 14 рис. 3.1) приводит диаграмму входных сигналов А, В, Z к требуемому виду (должно быть совпадение единичных значений всех трех сигналов), изображенному на рис 3.2, где показана правильная фазировка сигналов датчика при трех возможных типах сигнала Z. На рис. 3.3 показан случай, требующий инверсии сигнала В.

Один из примеров установки микропереключателей и их функциональное назначение приведено на рис. 3.4.

Модули преобразователей М2250 и М2260

Модули преобразователей М2250 и М2260 предназначены для приема и выдачи информации в символьном виде посредством четырех каналов ЦАП и четырех каналов АЦП.

Характеристики указаны в табл. 8. и 9.

Таблица 8

Таблица 9

Характеристики аналого-цифровых преобразователей

Кроме указанных преобразователей в модулях М2250 и М2260 предусмотрен специализированный канал для подключения электронного штурвала (датчика фотоимпульсного типа, например, ПУФ6ПШ).

На рис 4.1. и 4.2. изображен внешний вид модулей М2250 и М2260.

Через верхний разъем (поз. 1) к модулю подключаются аналоговые входы.

Номера контактов и название цепей см. в табл. 10.

Таблица 10

Технические характеристики дифференциальных входов приведены в табл. 10

Разъем – вилка на 15 контактов, типа CANNON.

Таблица 11

Таблица 12

Технические характеристики выходов приведены в табл12.

Разъем – вилка на 15 контактов, типа CANNON.

Таблица 13

Через входной разъем (поз.2) к модулю подключается электронный штурвал, в качестве которого используется датчик фотоимпульсного типа (например, ПУФ6ПШ).

Обработки информации по маркеру нет.

Номера контактов и название цепей приведены в табл. 14.

Таблица14

Тарировка переключателей приведена в табл. 15.

Таблица 15

Модуль дискретных сигналов М2300

Модуль М2300 предназначен для обмена дискретными сигналами 24 V устройства с оборудованием электрошкафа и датчиками станка.

Внешний вид модуля, размещение на нем разъемов и переключателей приведены на рис. 5.1.

Характеристики каналов приведены в таблица 16.17.

Таблица 16