Контроллер шагового привода

 

Опишем поочередно структурную схему управления шаговыми электроприводами в соответствии с чертежом ДП.220301.А-409.25.13.01.Э1.

Шаговый электропривод состоящий из электронного коммутатора (распределителя импульсов), усилителя мощности и шагового двигателя, выполняется без обратной связи по положению и управляется импульсами с генератора.

Формирователь импульсов преобразует входные сигналы импульсов произвольной формы в прямоугольные импульсы требуемой длительности. Параметры сформированных импульсов определяются схемой распределителя импульсов. Он преобразует унитарный код в т-фазную систему прямоугольных импульсов напряжения, которая, через усилитель мощности подается на обмотки шагового двигателя. Ключевые элементы УМ работают в режиме переключения. РН - регулятор напряжения, управляемый через вычислительное устройство входными сигналами Vbx, формирует требуемые напряжения на фазных обмотках шагового двигателя в соответствии с определенным законом изменения напряжения на обмотках ГИД.

Распределитель импульсов предназначен для формирования управляющих импульсов на соответствующие ключи усилителя мощности и обеспечивает поочередную коммутацию обмоток при непрерывной последовательности импульсов с генератора. Коммутатор осуществляет четырехтактную парную коммутацию.

Функции вычислителя выполняет микроконтроллер МК 80С51ВН из семейства MSC-51. Преимущества этого МК для нашей системы состоят в том, что он имеет четыре восьмиразрядных порта ввода-вывода информации Р0, Р1, Р2, Р3, благодаря которым осуществляется обмен данными в ОЭВМ. Этот МК обладает рядом существенных преимуществ: включает внутренние память программ (4 Кбайт) и ОЗУ данных (128 байт); имеет четыре универсальных программируемых параллельных 8-разрядных порта ввода-вывода с возможностью реализации альтернативных функций; обладает двумя 16-разрядными программируемыми счетчиками-таймерами. Этот набор аппаратных средств и совокупность реализуемых функций делают микроконтроллеры семейства 8051 эффективным средством сбора, переработки информации и управления объектами. Структурная схема представлена на чертеже ДП.220301.А-409.25.13.02.Э1.

МК производит арифметические, логические операции, а также обмен информацией с машиной верхнего уровня. Режим обмена с машиной верхнего уровня осуществляется через интерфейс RS-485.

Контроллер шагового привода (КШП) содержит силовые ключи, обеспечивающие коммутацию токов в обмотках ШД. Имеет схему защиты от перегрева корпуса микросхемы, защиту от короткого замыкания в обмотках. КШП связан с ПЭВМ через последовательный порт RS-485 (MAX485). Контроллер обрабатывает сигналы с датчиков положения исполнительных механизмов управляемых шаговыми двигателями, формирует сигналы готовности и аварийного состояния и обеспечивающих угловое и вращательное перемещение деталей форм комплекта. По сути, на базе микропроцессора реализовано полное управление как коммутацией силовыми ключами, так и решение задачи программного управления. Это и формирование сигнала готовности, и выход на позицию с которой начинается выполнение программного движения, и обеспечение передачи информации по каналам связи и многое другое. Схема устройства представлена на рисунке 8. Она включает в себя микропроцессор 80С8252, модуль памяти с сохранением информации и набор аппаратных драйверов, для управления обмотками шагового двигателя.

 

Разработка принципиальной схемы блоков

 

При разработке принципиальной схемы исходим из максимального использования унифицированных блоков и отработанных схемотехнических решений. Это позволяет сократить время на проектирование и наладку. Большинство используемых в разработке ИМС включено по типовой схеме включения. Это позволяет не производить расчет элементов схемы, а использовать типы и номиналы элементов из типовых схем.

1. Привод координат

Используем комплектный привод ПРВП-02 который содержит в своем комплекте двигатель УПС-6 (ОМА 1615.000.000) и трансформатор питания 1615.000.000.

2. Блок питания

Используем типовые блоки питания ЧПУ

3. Блок готовности

Содержит в своем составе реле. Выбираем реле типа РМ-4. Это реле обладает следующими параметрами:

U_ВКЛ=24 В; U_КОММ.=100В;

I_ВКЛ=0,1 А; I_КОММ=6А.

4. Блок индикации

Для обеспечения индикации используется светодиод АЛ102Б

Модуль вывода в соответствии с чертежом ДП.220301.А-409.25.13.03.Э3.

Используем унифицированный модуль, содержит гальваническую развязку, реализованную на транзисторных оптронах.

5. Блок реле

Обеспечивает коммутацию двигателей й    спутников. Принимаем решение построить его РМ-4 параметры его приведены выше при

U_ДВ=12В;

I_ДВ=6А;

это реле подходит для использования

6. Блок управления шаговыми двигателями в соответствии с чертежом ДП.220301.А-409.25.13.04.Э3.

Предназначен для управления шаговыми двигателями, состоит из микроконтроллера, четырех драйверов для управления двумя шаговыми двигателями, перепрограммируемой памяти, ключа готовности устройства. Связь с вычислительным модулем осуществляется через интерфейс RS-485.

7. Модуль вычислительный в соответствии с чертежом ДП.220301.А-409.25.13.05.Э3.

Этот модуль выполняет функции координации работы всех модулей системы управления. Состоит из микроконтроллера, перепрограммируемой памяти, ключа готовности устройства. Связь с другими модулями осуществляется через интерфейс RS-485.

 

4.
Расчет приводов СУ