Учебный стенд на базе токарного станка с компьютерным управлением: Учебное пособие, страница 10

Блоки, составляющие устройство ЧПУ связаны в сеть. В качестве сети передачи данных выбрана сеть CAN [  ]. Для сопряжения сети CAN и персонального компьютера (ПК) используется интерфейсная (сетевая) плата (рис.51) или блок связи с LPT портом, выполняющий аналогичные функции. Все блоки и сетевая плата используют в качестве управляющего элемента 16 разрядный микроконтроллер MB90F598G [  ]. Управление блоком или группой блоков осуществляется путём передачи команды сетевой плате через порт и чтения возвращаемых данных. Управление перемещением рабочего органа по каждой из осей производится от блока управления приводом (БУП). Блок главного движения (рис.50)  обеспечивает частотное регулирование асинхронного двигателя. Блок привода подач (рис.52) обеспечивает движение с заданной скоростью и позиционирование рабочего органа, используя цифровой ПИД - регулятор [29] с ШИМ – выходом [29] и получая информацию от датчиков скорости и положения, а также от конечных выключателей – ограничителей перемещения. Управление электроавтоматикой производится от блока управления ЭА (рис.53). Для обеспечения  отработки перемещений  или команд ЭА ПК выдаёт по сети CAN фреймы-команды на соответствующие блоки управления. Для обеспечения перемещения по нескольким осям одновременно команды выдаются на соответствующее число блоков. В дальнейшем БУП работают автономно, ПК осуществляет функции контроля и коррекции. Для получения информации о работе приводов (положении, скорости) или состоянии ЭА

ПК выдаёт фреймы-запросы по сети CAN на соответствующие блоки управления.

Интерфейсный блок

Блок (рис.51) построен на основе микроконтроллера MB90F598. Логика связи с шиной ISA обеспечивает чтение и запись данных без циклов ожидания. Запись данных производится в регистр-приёмник и дешифратор управляющих сигналов формирует запрос прерывания для микроконтроллера, свидетельствующий о том, что данные поступили. После чтения данных микроконтроллер сбрасывает запрос. Чтение данных производится через выходные буфера. Предварительно микроконтроллер должен выставить передаваемые данные на свои выходные порты и выставить сигнал запроса чтения. Состояние устройства связи с шиной включает сигналы запросов чтения и записи и может быть считано через порт состояния. Запись в порт состояния вызывает аппаратный сброс блока. Для чтения состояния используется программный опрос. Микроконтроллер анализирует поступившие команды и в зависимости от их назначения формирует один или несколько кадров CAN сети, адресованных одному или нескольким блокам управления. Передачу кадров в сеть выполняет встроенный модуль CAN. В блоке предусмотрена гальваническая развязка, питание приёмопередатчика поступает от одного из блоков управления по кабелю CAN сети.

Блоки управления приводом

В зависимости от используемого типа электродвигателя блоки управления приводом имеют следующие варианты исполнения:

- блок управления приводом с двигателем постоянного тока (DC) (рис.52);

- блок управления приводом с асинхронным двигателем (AC) (рис.53).

Эти модификации не имеют отличий в электрической схеме, различаются только встроенным программным обеспечением.

Ядром блока управления является процессорный модуль на микроконтроллере MB90F598. Для взаимодействия с остальной системой модуль имеет интерфейс с сетью CAN, через который он принимает адресованные ему команды и выдаёт запрошенную информацию (о положении, скорости, токе).

Поскольку выбранная архитектура системы требует, чтобы блок полностью обеспечивал управление перемещением по координатной оси, предусмотрены средства для связи с датчиками перемещения и датчиками ограничения перемещения по оси. Таким образом, блок управления замыкает контуры управления по току, скорости и положению.

Для формирования напряжения питания электродвигателя применяются мостовые схемы на МОП – транзисторах [40]. Фактически блоки управления различаются только числом используемых полумостов. В модификации DC – два, в AC – три. При этом в варианте DC используется алгоритм поочерёдной коммутации ключей, а в варианте AC – алгоритм с α=180°. Переменное напряжение для управления асинхронным двухфазным двигателем формируется с помощью ШИП.