Download miễn phí Đề tài Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn máy công nhệ cao
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 9
PHẦN I: 13
A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): 13
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): 13
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 16
II.1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): 16
II.2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): 18
II.3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): 20
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: 23
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC: 25
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC: 27
I.HỆ TỌA ĐỘ: 27
I.1. Điểm Zero chương trình: 28
I.2. Điểm khởi hành: 28
I.3. Điểm chuẩn: 29
I.4. Lập trình theo tọa độ tuyệt đối (Absolute) và theo toạ độ gia số (Incremental): 30
II.ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC: 31
II.1. Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí: 31
II.2. Các phương pháp đo: 31
II.3. Các công cụ đo vị trí : 36
II.4. Các dạng dịch chuyển : 45
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: 46
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G: 46
II. Ý NGHĨA MỘT SỐ CHỨC NĂNG: 50
II.1.Chọn mặt phẳng: 50
II.2.Di chuyển nhanh (G00): 51
II.3.Nội suy tuyến tính (nội suy thẳng) G01: 51
II.4.Nội suy phi tuyến (nội suy cung tròn) G02, G03: 52
PHẦN II 55
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 55
I.MÔ HÌNH: 55
I.1.Cấu trúc mô hình: 55
I.2.Cảm biến vị trí ghép với động cơ DC: 56
II.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ: 57
III.MẠCH ĐỘNG LỰC: 57
III.1.Sơ đồ khối của tác động khâu động lực: 58
III.2.Chức năng của các khối: 59
IV.MẠCH NHẬN XUNG TỐC ĐỘ CAO TỪ ENCODER: 60
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 61
I.SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID S7-200: 61
I.1.Thuật toán PID số: 61
I.2.Làm việc với bộ PID S7-200: 63
II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ: 64
III.TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ Kp, Ki, Kd THEO LÝ THUYẾT CHO ĐỘNG CƠ: 64
III.1.Thiết lập hàm truyền cho động cơ: 64
III.2.Vẽ đáp ứng điều khiển P: 66
III.3.Đáp ứng PI: 68
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
I.KẾT NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY TÍNH: 70
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT CÁC HÀM NỘI SUY. 76
II.1.Phương pháp nội suy. 76
II.2.Phương pháp nội suy đường thẳng : 77
II.3.Nội suy cung tròn : 79
II.4.Nội suy xoắn ốc 80
II.5.Nội suy parabol 81
II.6.Nội suy bậc 3: 81
III.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO 2 TRỤC OX,OY: 81
III.1.Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy cắt F. 81
III.2.Di chuyển quảng đường dài L(LX,LY) trên hai trục với lượng chạy cắt F: 84
III.3.Giải thuật nội suy đoạn thẳng G04: 86
III.4.Giải thuật nội suy G00: Chạy dao nhanh đến một điểm tọa độ cho trước. 89
IV.TÍNH TOÁN VÀ GIẢI THUẬT NỘI SUY G01,G02,G03: 89
IV.1.Nội suy đường tròn tâm O bán kính R (G01): 89
IV.2.Nội suy cung tròn từ điểm A đến điểm B bán kính R (G02: ngược chiều kim đồng hồ; G03: cùng chiều kim đồng hồ): 92
V. XÁC ĐỊNH ĐIỂM TRONG HỆ TỌA ĐỘ CỰC 97
V.1.Tính góc của một điểm trong hệ tọa độ cực: 97
V.2.Tính góc quay của lệnh nội suy cung tròn: 99
V.3.Giải thuật nội suy G02,G03: 100
VI.GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH: 101
VI.1.Phần hiển thị: 102
VI.2.Phần tập lệnh: 103
VI.3.Phần tải lệnh từ tập tin Excel: 106
VI.4.Giản đồ xung kết nối hoạt động giữa máy tính và PLC: 106
VI.5.Giải thuật kết nối hoạt động giữa máy tính và VB: 107
PHẦN 3: 108
I.NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI LÀM LUẬN VĂN: 108
II.NHỮNG KẾT QUẢ CHƯA ĐẠT ĐƯỢC: 108
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO: 109
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-03-14-de_tai_thiet_ke_he_thong_giam_sat_va_dieu_khien_ba.qhla4L1U6a.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-4259/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
dịch chuyển kiểu số / gia số cần có thước đo nhiều rãnh.
Những vùng soi thấu hay vùng phản quang trên thang đo tương ứng với giá trị 0 của hệ nhị phân, những vùng không soi thấu hay vùng không phản quang trên thang đo tương đương với giá trị 1 của hệ nhị phân.
Theo cách đó, thước đo được chia vạch theo mã nhị phân. Trên mỗi rãnh đều có các yếu tố kích quang thích hợp.
Do tốn kém nhiều trong chế tạo, phương pháp đo vị trí kiểu số/ tuyệt đối chỉ còn được ứng dụng trong một phạm vi hẹp.
Encoder dạng Absolute:
Encoder dạng Absolute có ngõ ra là tín hiệu được mã hoá nhị phân. Bên trong Encoder bao gồm một dĩa tròn bên trên có khắc các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ theo đường tròn đồng tâm. Tuỳ theo độ phân giải của Encoder mà số đường tròn đồng tâm đó nhiều hay ít.
Xét trên một đường vạch tròn, một diode phát quang sẽ phát chùm tia đi xuyên qua các vạch trong suốt và bị chặn lại ở những vạch tối. Bên kia mặt đĩa, song song với diode phát là một diode thu có nhiệm vụ như một cảm biến, ghi nhận các tín hiệu do diode phát đưa tới. Có bao nhiêu đường vạch tròn thì có bấy nhiêu diode thu tín hiệu.
Cảm biến quang
Hình 25: Cấu tạo đĩa quang trong Encoder tuyệt đối
Các tín hiệu đọc được từ diode thu sẽ được đưa ra ngoài dưới dạng tín hiệu điện. Các tín hiệu điện này sẽ có dạng mã nhị phân phản ảnh vị trí của trục quay Encoder. Thông thường để dễ dàng trong chế tạo người ta mã hoá các vạch trong suốt và vạch tối theo mã Gray vì vậy để ứng dụng được trong các hệ thống sử dụng mã Binary thì ta phải có chương trình chuyển đổi từ mã Gray sang mã Binary. Một ưu điểm nưa của mã Gray là ở mỗi vị trí kế nhau thì chỉ có một bit được thay đổi, do đó sai số ở ngõ ra chỉ có thể tối đa là một đơn vị. Còn ở mã Binary thì có thể gây sai số lớn vì khi thay đổi vị trí thì có thể chỉ có một bit có trọng số cao được thay đổi còn các bit trên hàng khác chưa kịp thay đổi.
Bảng 2: Bảng chuyển đổi giữa mã binary và gray
Thập phân
Mã Binary
Mã Gray
0
0000
0000
1
0001
0001
2
0010
0011
3
0011
0010
4
0100
0110
5
0101
0111
…
…
…
15
1111
1000
Encoder loại Incremental:
Encoder loại Incremental có ít kênh ngõ ra hơn loại Absolute, vì thế cấu tạo của nó đơn giản hơn.
A
B
Cảm biến quang
Hình 26: Cấu tạo đĩa quang trong Incremental Encoder
Trên bề mặt dĩa tròn bên trong Encoder có hai đường tròn đồng tâm. Mỗi đường có các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ nhau. Cũng như loại Absolute Encoder, diode phát quang sẽ phát tín hiệu đi xuyên qua vạch trong suốt đến diode thu. Hai diode thu này sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đưa ra ngoài.
Vị trí các vạch trong suốt của hai đường lệch nhau một góc và dựa vào góc lệch pha giữa hai tín hiệu ra là sớm pha hay trễ pha mà ta xác định chiều quay là thuận hay nghịch.
A
B
A
B
Quay theo chiều thuận
Quay theo chiều nghịch
Hình 27: Dạng xung ngõ ra của EnCoder
Ưu và khuyết điểm của loại Incremental encoder và Absolute encoder
Incremental Encoder do có cấu tạo đơn giản nên giá thành thấp, khi ứng dụng chỉ cần bộ đếm xung là có thể biết được khoảng dịch chuyển. Tuy nhiên Incremental Encoder không thể lưu kết quả khi mất nguồn. Ta khắc phục bằng cách sử dụng bộ lưu điện để lưu trữ kết quả đếm xung do bộ counter đưa ra. Incremental Encoder thích hợp cho khoảng dịch chuyển lớn.
Absolute Encoder cho kết quả chính xác vị trí dịch chuyển, ngay cả khi mất nguồn điện khi có nguồn trở lại vẫn cho kết quả chính xác vị trí. Tuy nhiên khoảng cách đo có giới hạn trong một vòng xoay, nếu cần đo khoảng dịch chuyển lớn hơn thì nên dùng thêm bộ đếm hay chuyển sang dùng loại Incremental cho rẻ tiền. Do cấu tạo phức tạp nên cần có phần mềm chuyển đổi tín hiệu mã Gray nhận ở nõ ra được sang giá trị đo lường dịch chuyển (góc quay, chiều dài).
II.4. Các dạng dịch chuyển :
Các dạng máy công cụ khác nhau, các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi những chuyển động tương đối rất khác nhau giữa dao cụ và chi tiết gia công. Các dạng điều khiển số theo đó được phân ra thành: điều khiển dịch chuyển, điều khiển đoạn hay đường thẳng và điều khiển biên dạng phi tuyến.
a. Điều khiển dịch chuyển điểm :
Ở máy khoan, khoét, cắt ren lỗ… chi tiết gia công phải được định vị tại một điểm cố định trên bàn máy. Trong quá trình định vị, dao không vào cắt, chuyển động trên các trục riêng lẻ này đều không có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số, tốc độ của các chuyển động định vị không phụ thuộc vào các yếu tố công nghệ.
Quá trình như vậy cũng xảy ra ở các máy hàn điểm hay máy gấp cạnh lá tôn khi điều khiển dịch động cho các mảnh gá chặn, bàn gấp…
Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động này thuộc dạng điều
khiển điểm.
b. Điều khiển đoạn hay đường thẳng :
Trên máy tiện, khi gia công các chi tiết hình trụ đơn giản, hay ở máy phay khi gia công các biên dạng song song với các trục, cần thực hiện các chuyển động với tốc độ cắt gọt lựa chọn khác nhau, nhưng yêu cầu chỉ thực hiện trên từng trục một (vẫn không có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số).
Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động gia công số thuộc dạng diều khiển đoạn hay đường thẳng.
c. Điều khiển biên dạng tuyến tính và phi tuyến trong mặt phẳng hay trong không gian :
Nếu giữa điểm bắt đầu một chuyển động và điểm kết thúc nó cần sản sinh một biên dạng có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số (tuyến tính hay phi tuyến ), thì điều khiển số thực hiện chuyển động như vậy thuộc dạng điều khiển biên dạng (tuyến tính hay phi tuyến, trong mặt phẳng hay trong không gian).
Dạng điều khiển này đòi hỏi phải có các truyền động biệt lập, điều chỉnh được vị trí theo thời gian thực trên mỗi trục toạ độ và đảm bảo quan hệ phụ thuộc hàm số với các chuyển động đồng thời trên các trục khác. Giá trị mong muốn (ứng với một vị trí tức thời trên một trục ) phải được tính toán một cách tuần tự (theo nhịp điều khiển) đúng với ràng buộc hàm số của biên dạng cần gia công.
Điều khiển biên dạng như vậy bao gồm cả khả năng điều khiển điểm cũng như điều khiển đoạn hay đường thẳng. Nó được dùng trong các máy tiện, máy phay, các trung tâm gia công (máy công cụ tự động đa chức năng, có quá trình đổi dao tự động, thực hiện được nhiều công nghệ khác nhau như khoan , phay, cắt ren, tiện rộng…), các máy gia công bằng điện cực ăn mòn, dây điện cực và máy cắt bằng tia hồ quang áp cao (plasma)…
C. CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC:
I.BẢNG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN G:
Mã G
Nhóm
Chức năng
G00
01
Di chuyển nhanh dao cắt (Không nội suy)
G01
Nội suy tuyến tính (nội suy đường thẳng)
G02
Nội suy cung tròn CW (cùng chiều kim đồng hồ)
G03
Nội suy cung tròn CCW (ngược chiều kim đồng hồ)
G04
00
Ngừng di chuyển trong khoảng thời gian
G07
Nội suy SIN
G09
Kiểm tra ngừng chính xác
G10
Đặt giá trị Offset (đặt giá trị Offset điểm Zero làm việc)
G17
02
Chọn mặt phẳng XY
G18
Chọn mặt phẳng ZX
G19
Chọn mặt phẳng YZ
G20
06
Tính theo hệ Inch
G21
Tính theo hệ Met
G22
04
Thiết lập giới hạn vùng chạy dao
G23
H...
