Микропроцессорный контроллер системы управления фрезерным станком

курсовая работа

2.6 Общее описание принципиальной схемы системы управления

Все отдельные узлы принципиальной схемы были рассмотрены выше, потому перейдем к рассмотрению ее функционирования и построения в целом.

Как указывалось ранее, главным звеном в данной схеме является контроллер, который обеспечивает как прием информации с датчиков, ее обработку и передачу команд управления на электронные ключи, и драйверы двигателей.

Рассмотрим схему подключения датчиков к контроллеру.

Учитывая то, что датчики начального положения значительно удалены от самого контроллера и имеют среднюю помехозащищенность, было решено использовать дополнительный АЦП для снятия с них показаний. Датчики выбраны оптического типа стандартная оптопара на просвет SG-206 (3шт), которая обеспечивает ток коммутации транзистором до 50мА при токе диода 10-20мА. Датчик имеет встроенный резистор для питания светодиода от 5В. Но для повышения помехозащищенности решено питать данный датчик от 12В присутствующих в системе управления. Все три датчика подключаются к АЦП DS2450 и по максимальному уровню оптического сигнала, что соответствует мнимому напряжения на коллекторе фототранзистора, определяется достижение 0 позиции в одном из направлений перемещения.

Датчики тока также 3шт накладываются на поверхность силовых проводников (так обеспечивается бесконтактное считывание протекаемого тока) через которые передается питание на трехфазный двигатель. Так как выходы датчиков аналоговые, для них также потребовался АЦП DS2450. Система управления при этом может оценивать не только критические значения тока, но и величину разницы - так называемый перекос фаз, который также опасен для двигателя и может привести к его поломке. Таким образом, данный комплект датчиков может обеспечить требуемую интеллектуальную защиту двигателя от аварийных режимов работы.

Следующий защитный датчик измеряет температуру, он медленный измерение происходит раз в секунду, но и рост температуры на двигателе протекает очень медленно по сравнению с остальными процессами. Этот датчик также обеспечивает защиту от повышенного перегрева в случае фрезерования особо твердых металлов или наоборот вязких как алюминий. Диапазон до +125 градусов в этом случае достаточен, так как при температуре свыше 110 градусов следует или снизить нагрузку или остановить станок, так как постепенно может разрушаться лаковая изоляция обмоток двигателя, что приведет в дальнейшем к пробою обмоток. Также процесс роста температуры позволяет оценивать правильность выбранных режимов обработки детали и необходимость своевременного обслуживания станка (чистки, смазки и т.п.).

Для непосредственного управления используется простая клавиатура и чтобы упростить программную обработку и снизить число использованных портов было решено применить клавиатурный шифратор, сразу формирующий и прерывание при нажатии на клавишу и выдающий код клавиши на порт контроллера в двоичном виде. Это все заметно упрощает написание программы управления, а значение и функции клавиш были рассмотрены ранее.

Как указывалось ранее, сейчас компьютеры редко имеют порт последовательный порт Com напрямую совместимый со встроенным портом контроллера поэтому приходиться применять специальный преобразователь USB - COM который создает в системе виртуальный последовательный порт и обеспечивает простой обмен через него, минуя сложный протокол USB. Все это также значительно упрощает программную часть.

ПЗУ, как указывалось, подключено через встроенный в контроллер блок поддержки протокола I2C. И это также значительно упрощает программирование. В отличие от него протокол Iware не имеет аппаратной поддержки и реализуется полностью программно, однако учитывая, что в среде разработки программ есть библиотеки подпрограмм для данного протокола его также несложно реализовать.

Двигатели мной выбраны двух обмоточные 12-ти полюсные, что позволяет обеспечить поворот при одном шаге в 15 градусов. Управление ведется программно, при этом драйверу двигателя задается направление тока на обмотках + - или - + и определяется какая обмотка включена а какая нет. Один драйвер в данном случае управляет одним двигателем, так как микросхема драйвера имеет два канала управления (по числу обмоток).

Семисторная оптопара обеспечивает развязку высоковольтных цепей и микроконтроллера. Также она работает в простом режиме вкл - оптопара замкнута или выкл - оптопара разомкнута и она включается в разрыв подачи цепи питания. Когда станок переводится в ручное управление, оптопара автоматически замыкается и управление идет напрямую с кнопок станка.

Делись добром ;)