Устройства числового программного управления станками и системы управления промышленными роботами
4. 1. Устройство числового программного управления fms-3000
Устройство числового программного управления (УЧПУ) FMS-3000 разработано на базе промышленной рабочей станции WS-612 и комплекта плат сбора данных и управления. УЧПУ предназначено для управления различными станками и механизмами.
Основные технические характеристики УЧПУ FMS-3000:
Количество одновременно управляемых осей/систем координат ……………..... 4/4
Тип интерполяции: …………………………………… линейная, круговая, винтовая
Управление приводами постоянного и переменного тока:
аналоговое, В …….………………………………………………………… 0 ± 10
разрядность ЦАП, бит ……………………………………… ……………… 12
Датчики обратной связи: ……………………… … фотоэлектрические импульсные
Входы для штурвала, шт. …………………………………………………………….. 1
Дискретные вх/вых (max), шт. ………………………………….…………….. 128/72
Напряжение вх/вых (Vdc), В ………………..………………..…………………… 24
Программное обеспечение УЧПУ реализовано на базе ядра жесткого реального времени. Открытая структура УЧПУ позволяет включать в состав системы программные модули пользователя.
Программно обеспечение выполняет следующие основные функции:
- ввод, вывод, редактирование управляющих программ;
- реализация режимов работы УЧПУ;
- реализация функций электроавтоматики станка;
- реализация свободно-программируемых циклов пользователя на базе языка программирования;
- выдача последовательности управляющих команд;
- индикация оперативной информации;
- контроль и диагностика станка.
УЧПУ представляет собой компактное моноблочное устройство, объединяющее в своём составе панель оператора и блок управления станком (БУ).
Общий вид УЧПУ «FMS-3000» показан на рис. 4.1.
Блок управления УЧПУ выполнен в алюминиевом каркасе без дисплея и встроенной клавиатуры.
В БУ устанавливается объединительная плата BP-8S (8 плато-мест), источник питания ACE-870A, HDD и FDD.
На объединительную плату BP-8S могут быть установлены:
- модуль промышленного процессора JUKI-745;
- модуль цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) А-626-Р1;
- модуль интерфейса датчиков обратной связи ЛИР930 или UNIO96-5 в комплекте c TBI 24/0;
- модули дискретного ввода PCL-733;
- модули дискретного ввода/вывода ISO-730.
Рис. 4.1. Лицевая панель УЧПУ «FMS-3000»
По требованию заказчика и в зависимости от типа конкретного станка возможна комплектация шасси платами сбора данных и управления различных типов.
Панель оператора имеет 10-дюймовый цветной монитор с плоским экраном и с цифровой регулировкой параметров изображения, а также пленочную герметизированную клавиатуру:
- 63 клавиши ввода данных;
- 10 функциональных клавиш (F1…F10);
- 10 клавиш макрокоманд (F11…F20).
Станочный пульт, пример которого представлен на (рис. 4.2), содержит 44 кнопки управления с встроенной подсветкой их включения, ручной импульсный генератор РИГ-6Р (импульсный датчик - штурвал), корректоры скорости подачи и главного движения (S %, F %), кнопки включения и выключения УЧПУ и красную грибовидную кнопку аварийного выключения.
Рис. 4.2. Пульт станочный СР-044
Рис. 4.3. Технологическое оборудование с УЧПУ FMS3000
На рис. 4.3 приведена структурная схема УЧПУ FMS-3000, на которой показаны модули, входящие в её состав, и приведён состав управляемого оборудования.
Плата промышленного процессора JUKI-745 имеет следующие основные характеристики:
- тип процессора: Pentium® MMX до 233 Mhz, AMD K6 до 300 MHz;
- память до 128 MB EDO RAM;
- вторичный кэш: 512 KB Pipelined Burst SRAM на плате;
- Flash Disk - DiskOnChip™ фирмы M-Systems до 8 кБ;
- внешняя шина ISA Bus;
- интерфейс LCD/CRT - 1280x1024;
- интерфейс Ethernet: RTL 8100B Chipset, IEEE 802.3u 100BASE-TX standard;
- Ultra DMA/33 IDE интерфейс с поддержкой до 4 PCI Enhance IDE устройств;
- Floppy disk drive интерфейс на два 2.88 MB или 1.44 MB floppy дисковода;
- два высокоскоростных последовательных порта совместимых с UARTs;
- двунаправленный параллельный порт LPT;
- порт клавиатура/мышь PS/2.
Модуль приводов (ЦАП) А-626-Р1 имеет 6 каналов аналогового вывода с 12 разрядным разрешением. Выходное напряжение 0-5 В, 0-10 В, ±5 В, ±10 В или ток 4-20 мА устанавливаются перемычками. Также плата имеет по 16 TTL совместимых дискретных входов и выходов.
Модуль PCL-733 содержит 32 оптоизолированных канала дискретного ввода и устанавливается на любое плато-место в объединительной плате шасси.
Основные технические характеристики модуля:
- каналы объединены в 4 группы по 8 входов с внешним "общим" проводом;
- напряжение от 5 до 24 В постоянного тока;
- скорость передачи данных до 10 кГц;
- источниками прерывания являются 0 и 16 каналы;
- потребляемые напряжение и ток: +5 В, от 320 мА до 500 мА (макс).
Модуль ISO-730 имеет 32 оптоизолированных канала ввода/вывода и 32 ТТЛ-совместимых канала ввода/вывода и устанавливается на любое плато-место в объединительной плате.
Оптоизолированные входные каналы (16 штук) рассчитаны на напряжение 5 - 24 В постоянного тока при скорости передачи до 10 кГц.
В качестве источников прерывания могут использоваться 4 канала: 0 и 1 оптоизолированного порта или каналы 0 и 1 порта с ТТЛ-уровнями.
Оптоизолированные выходные каналы (16 штук) обеспечивают управление нагрузкой при напряжении 5 - 40 В и токе до 200 мА (открытый коллектор). Скорость передачи до 10 кГц.
Выходы объединены в группы по 8 каналов и имеют общий эмиттер.
Потребляемые напряжение и ток модулем: +5 В; от 330 мА до 500 мА (макс.).
Программируемые модули ввода-вывода UNIO96-5 предназначены для обработки и выдачи 96 логических сигналов.
В UNIO96-5 установлены 4 матрицы FPGA, каждая из которых обслуживает 24 канала ввода-вывода. Загрузка схем матриц производится при включении питания или аппаратном сбросе (RESET) из электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (EEPROM). Изменение варианта загружаемой схемы, а, следовательно, и способа обработки сигналов осуществляется перепрограммированием EEPROM непосредственно в системе.
Модули UNIO96-5 имеют 5 разделяемых линий прерываний (возможно использование одной линии несколькими модулями UNIO96-5), разделяемый канал прямого доступа к памяти (DMA) и светодиод обращения к плате.
В УЧПУ FMS300 модули UNIO96-5 применяются для формирования 24 дискретных выходных сигналов и обработки информации с 5 фотоэлектрических импульсных датчиков обратной связи.
Сигналы подключаемые к плате должны иметь стандартные CMOS или TTL- уровни.
Все каналы, группами по 8, могут быть подключены к уровню GND или напряжению питания + 5 В через резисторы 10 кОм.
Модуль IMD-24O предназначен для релейной гальванической развязки 24 управляющих и исполнительных сигналов внешних устройств. IMD-24O имеет нагрузочную способность по выходу, позволяющую напрямую управлять исполнительными механизмами средней мощности.
Напряжение коммутации выходных каналов 250 В переменного тока при токе нагрузки до 6 А.
Модуль TBI-0/24 предназначен для коммутации 24 оптоизолированных выходов постоянного тока. Коммутируемые выходные напряжение 60 В и ток до 800 mA.