Курсовой проект по САУ (Системы автоматического управления), который был выполнен в 2015-м году

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................ 4

1 Задание........................................................................................................ 5

2 Устройство станка................................................................................. 6

2.1 Описание электрической части установки........................... 6

2.2 Шпиндель................................................................................................. 7

3 КПС станка.................................................................................................. 8

3.1 Перечень элементов........................................................................... 8

3.2 Перечень потоков и сигналов....................................................... 8

3.3 Микроконтроллер.............................................................................. 10

3.4 Блок энергоавтоматики................................................................ 11

3.5 Типы ключевых элементов.......................................................... 11

3.6 Способы включения обмоток..................................................... 12

3.6.1 Порядок коммутации фаз.......................................................... 13

3.7 Стабилизация токов........................................................................ 14

3.8 Концевые датчики............................................................................ 17

4 Плата драйвера шаговых двигателей........................................ 19

4.1 Выбор схемы драйвера шаговых двигателей...................... 19

5 Коммутационная плата.................................................................... 23

5.1 Схема коммутационной платы................................................. 23

5.2 Разводка коммутационной платы........................................... 25

6 Разработка программного обеспечения.................................... 28

6.1 Разработка ПО для микроконтроллера CPU188-5MX............. 29

6.2 Процедура чтения файла G-code................................................ 30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................... 32

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................... 33

ВВЕДЕНИЕ

Микрофрезерный станок относится к вертикально-фрезерным станкам, предназначен для гравировки, фрезерования и сверления материалов широкой номенклатуры: мрамор, текстолит, сталь, алюминий, стекло, пластики и т.д. Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ(CNC).

Управление разрабатываемым станком осуществляется посредством числового программного управления. САУ станка считывает инструкцию, написанную на специализированном языке G-code, который интерпретируется посредством специального ПО из CAD-файлов.

Микрофрезерный станок включает в себя блок энергоавтоматики, непосредственно станок и персональный компьютер. В сумме все это позволяет выполнять гравировку, фрезерование, сверление с высокой точностью и производительностью.

• Задание

• Устройство станка

Микрофрезерный станок состоит из электрической и механической составляющих.

Устройство механической составляющей:

На раму закреплен модуль линейного перемещения закрытого типа со столом для закрепления заготовки. На вертикальную стойку рамы закреплен модуль линейного перемещения, к каретке которого так же закреплен модуль линейного перемещения со шпинделем для закрепления заготовки. Шпиндель совершает перемещение по двум координатам: горизонтальной У и вертикальной Z, а стол по одной – горизонтальной Х. Шаговые двигатели приводят в движения винты шарико-винтовых передач модулей линейного перемещения.

Электрическая составляющая микрофрезерного станка состоит из блока энергоавтоматики, включающего в себя коммутационную плату, плату драйвера ШД и блок питания, и персонального компьютера.

1. Описание электрической части установки

В микрофрезерном станке используются шаговые двигатели двух моделей: ДШИ-200-3 (перемещение по осям X и Y) и ДШИ-200-2 (перемещение по оси Z). Паспортные данные этих двигателей приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Паспортные данные двигателей ДШИ-200

Электрическая схема электродвигателя представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Электрическая схема шаговых двигателей ДШИ-200

1. Шпиндель

В качестве шпинделя используется двигатель ДПР-62-Н1-02 с цанговой головкой. Изображение двигателя представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 - Двигатель ДПР-62-Н1-02

Технические характеристики двигателя ДПР-62-Н1-02:
• Напряжение питания, В ...... 27;
• Номинальная мощность, Вт ...... 6,15;
• Частота вращения, об/мин ...... 6000;
• Номинальный вращающий момент, мН*м ...... 9,8;
• Пусковой момент, мН*м ...... 68,7;
• Потребляемый ток, А ...... 0,5;
• Пусковой ток, А ...... 5,5;
• Коэффициент полезного действия, % ...... 46.
• Гарантийная наработка, ч ..... 1000
• Масса, кг ...... 0,41

• КПС станка

Комплексная принципиальная схема (КПС) должна отображать ресурсы машины и согласовывать их между собой. Комплексная принципиальная схема (Ресурсная модель) установки изображена на 2 листах: «Комплексная принципиальная схема установки» - механическая часть КПС, «Комплексная принципиальная схема» (Лист 2) – система управления со всеми входными и выходными сигналами.

Комплексная принципиальная схема системы энергообеспечения изображена совмещенной с КПС системы управления и состоит из CPU188-5, блока питания, блока управления и персонального компьютера.

Уровни потоков выбирались исходя из требований к энергообеспечению шаговых двигателей, концевых выключателей, системы контроля и стандарта RS-232.

1. Перечень элементов

Таблица 2 - Перечень элементов, входящих в КПС

1. Перечень потоков и сигналов

В таблице 3 перечислены потоки и сигналы, входящие в КПС.