Zadanie: Wykonanie kontrolera sterownika krokowego wraz z panelem operatorskim.

Transkrypt

1 Zadanie: Wykonanie kontrolera sterownika krokowego wraz z panelem operatorskim. Zakres zadań 1. Przeprowadzenie konsultacji z zamawiającym co do poprawności i szczegółów projektu zgodnie z sztuką elektroniki i sterowania. 2. Zaprojektowanie i wykonanie mikrokontrolera sterującego urządzeniem: a. kontrola sterownika silnika krokowego SMC108v2 Wobit b. komunikacja z panelem operatorskim 3. Zaprojektowanie lub dostosowanie układu zasilającego do kontrolera i panelu 4. Zaprojektowanie płytek z złączami DB-15, układów transoptora 5. Zaprojektowanie i wykonanie panelu operatorskiego z wyświetlaczem graficznym a. Wyświetlacz graficzny 128 x 64 czarno-biały, czarno-granatowy, czarno-czerwony lub alfanumeryczny 4 x 20 w kolorystyce jw. b. Przycisk on/off, 4 pokrętła sterujące ( potencjometry liniowe ) 6. Wykonanie działających prototypów oraz wersji produkcyjnej wraz z dokumentacją a. Wykonanie prototypu na własnych zestawach uruchomieniowych i płytkach stykowych wykonawcy b. uruchomienie prototypu z dostarczonych elementów ( silnika, sterownika, części mechanicznej, zasilacza ) c. po przeprowadzeniu testów naniesienie poprawek, zaprojektowanie płytek, przedstawienie listy materiałów BOM d. wykonanie i przekazanie dokumentacji do projektu, schematu, plików płytek, opis kodu oraz innych nie wymienionych umożlwiających dalsze powielanie i rozwój projektu e. przekazanie praw autorskich lub licencja na dowolne użytkowanie, edycję bez ram czasowych Pozostałe wytyczne 1. Przedstawione w specyfikacji rozwiązania są propozycjami wykonania. Jeżeli zleceniobiorca ma pomysł na inne rozwiązanie które jest tańsze, wydajniejsze lub prostsze może ono zostać użyte w projekcie. 2. Realizacja zaczyna się momencie złożenia zlecenia tj. natychmiast. Zleceniobiorca ma wykonać prototyp na płytkach stykowych i zestawach uruchomieniowych do 1 tygodnia od zlecenia. 3. Po przeprowadzeniu testu i naniesieniu poprawek ma wykonać wersje produkcyjne plików płytek oraz przedstawić listę części w terminie 1 tygodnia od poprawek. 4. Wykonawca ma zmontować 1 działający komplet płytek w wersji produkcyjnej w terminie 1 tygodnia od poprawek. 5. Na wykonanie dokumentacji i zamknięcie projektu wykonawca ma 2 tygodnie od przekazania plików płytek.

2 6. Urządzenie przeznaczone jest do powielania. 7. Części, podzespoły, płytki stykowe, zestawy uruchomieniowe użyte do wykonania prototypu zapewnia wykonawca i nie są przedmiotem oferty. 8. Elementy takie jak silnik, sterownik, elementy mechaniczne do uruchomienia prototypu dostarcza zlecający i nie są one przedmiotem oferty 9. Płytki, złącza, mikrokontrolery, wyświetlacze, elementy pasywne użyte do wykonania wersji produkcyjnej nie są przedmiotem oferty, zostaną zakupione przez zamawiającego na podstawie listy części BOM przedstawionej przez wykonawcę. 10. Kształt i wielkość obudowy, tym samym kształt i wielkość płytek będzie ustalona po uruchomieniu prototypu. 11. Zapłata za zlecenie nastąpi w 2 transzach - po wykonaniu prototypu i po przekazaniu dokumentacji Opis urządzenia: Urządzenie służy do szybkiego, cyklicznego przemieszczania głowicy natryskowej Urządzenie napędzane jest silnikiem krokowym o momencie ok. 8 Nm i prądzie 6 A, 200 kroków. Zakładamy sterowanie na 1/2 krok i częstotliwością sygnału sterującego do 2000 Hz. Dokładność pozycjonowania przy pół kroku i średnicy koła zębatego 76,42 mm wynosi 0,597 mm. Silnik napędza układ dwóch kół zębatych i paska zębatego. Pasek przemieszcza karetkę do której przymocowany jest wał liniowy. Karetka wykonuje ruchy przód tył z ustawionego punktu początkowego, z regulacją skoku, z regulowaną rampą hamowania i przyśpieszania, z regulowaną prędkością od Vmin do 1 m/s. Obszar roboczy wynosi 300 mm, punkt początkowy maksymalnie 200 mm od lewego transoptora, skok maksymalny 200 mm regulowany w zależności od punktu początkowego i ustawień skoku. Obszar roboczy wyznaczają dwa transoptory bramowe. Po uruchomieniu urządzenie ma ustawić punkt 0 na lewy na transoptorze i w trakcie ruchu w prawo do prawego transoptora zliczyć ilość impulsów wyznaczając obszar roboczy w impulsach. Na krańcach umieszczono przyciski krańcowe działające jako wyłączniki awaryjne. Schemat wyprowadzenia sygnałów Mikrokomputer wraz panel operatorskim powinien znajdować się w ręcznej obudowie.

3 Obudowie połączonej z szafką sterowniczą 3m przewodem z złączem DB-15 dwu rzędowym ( użycie zwykłych przewodów do połączenia szeregowego ). Umieszczenie mikrokomputera sterującego w obudowie panelu operatorskiego, użycie standardowych sygnałów oraz standardowego złącza ma umożliwić w przyszłości rozbudowę urządzenia o inne metody sterowania np. komputer pc lub programator. Szafa sterownicza połączona z urządzeniem przewodem DB-15 dla sygnałów i zasilania czujników oraz przewodem silnikowym dla faz. Obliczenia Do obliczeń przyjęto: silnik krokowy 200 kroków sterownik z podziałem na 1/2 kroku koła zębate o średnicy 76,42 mm Na podstawie wzoru częstotliwość / ( kroki * podział ) obliczono ilość obrotów na sek i po przemnożeniu przez obwód koła obliczono prędkość w mm / sek Hz obr/sec mm / sec 200 0, , , , , Na podstawie danych z tabeli obliczono:

4 Przelicznik mm na impuls wynoszący 0,596 mm / imp Na podstawie maksymalnej wartości maksymalnego skoku, punktu początkowego i przelicznika mm na impuls obliczono: maksymalny punkt początkowy wynoszący 336 imp maksymalny skok wynoszący 336 imp Z założenie projektowego odnośnie prędkości maksymalnej 1 m / sek i danych z tabeli obliczono prędkość maksymalną w impulsach wynoszącą 1678 imp / sec Panel operatorski Do ustawienia wartości wybrano potencjometry o charakterystyce liniowej z względu na płynność, szybkość ustawia parametrów oraz wygodę sterowania. Potencjometry mogę być podpięte pod przetworniki na magistrali I2C zamiast bezpośrednio do sterownika. Zamiast potencjometrów można użyć impulsatorów z ograniczonym kątem obrotu. Do wyświetlania parametrów urządzenia wybrano wyświetlacz graficzny 128 x 64 lub alfanumeryczny 4 x 20. Preferowany jest wyświetlacz graficzny. Przełącznik on/off wybrano przełącznik wciskany podświetlany diodą led lub przełącznik dźwigienkowy i obok dioda led. U dołu złącze DB-15. Ponieważ w obudowie panelu operatorskiego ma znajdować się mikrokomputer układ wyświetlacza oraz przetworniki potencjometrów wraz z złączami mogę znajdować się na oddzielnej płytce umieszczonej nad płytką mikrokomputera. Podstawowe bloki działania urządzenia 1. Inicjalizacja Urządzenie kalibruje się. Wykonuje ruch w lewo żeby ustawić punkt początkowy. Po dojechaniu do transoptora przerywa ruch w lewo, przesuwa się w prawo o 20 impulsów ( ok 10 mm ) i ustaw licznik impulsów na zero ( pozycja początkowa ). Wykonać ruch w prawo do prawego transoptora, po przesłonięciu sczytać stan licznika i ustawić szerokość obszaru roboczego. Powrócić do pozycji 0. W trakcie inicjalizacji wyświetlacz pokazuje napis Checking.. 2. Pausa Dioda led się nie świeci. Urządzenie nie pracuje. Za pomocą pokręteł można ustawiać parametry. Przy zamianie parametru punkt początkowy przesunąć karetkę do nowego punktu. Po włączenia start włącza się ruch.

5 3. Ruch Dioda led świeci się stałym światłem. Urządzenie działa wykonując ruchy prawo, lewo wg parametrów. Za pomocą pokręteł można ustawiać parametry. Działanie krańcówek i transoptorów Transoptory w razie zgubienia kroków mają skorygować licznik impulsów. Przesłonięty transoptor powinien wskazywać stan wysoki, odsłonięty stan niski. Jeżeli w trakcie na staracie inicjalizacji jest przesłonięty lewy transoptor urządzenie ma odsunąć karetkę od lewego transoptora w prawo i kontynuować inicjalizację. Jeżeli zostanie w trakcie ruchu przesłonięty lewy transoptor w trakcie ruchu karetki w lewo ma przerwać ruch w lewo i ruszyć w prawo o 20 impulsów wyzerować licznik impulsów i kontynuować ruch. Jeżeli w trakcie ruchu zostanie przesłonięty prawy transoptor urządzenie ma przerwać ruch w prawo, ruszyć w lewo o skok + 20 impulsów i kontynuować ruch. Wyłączniki krańcowe w razie uszkodzenia transoptorów mają zapobiec uszkodzeniu mechanicznemu urządzenia. Wyłącznik uderzony powinien wskazywać stan niski, by w razie awarii włącznika od razu wyświetlić błąd. Urządzenie w trakcie po uderzeniu w krańcówkę ma przerwać ruch, uniemożliwić dalszy ruch i wyświetlić komunikat Limit switch activated. Pls turn off device with power switch. Jeżeli krańcówka została uderzona podczas inicjalizacji wyświetlić komunikat Machine error. Pls contact our service. Opis programów sterownika Przedstawione program jest propozycją realizacji. Kod programu może się różnić w zależności od użytego mikrokontrolera i języka programowania. 1. Inicjalizacja Ustawienie na wyświetlaczu graficznym loga i napisu Checking.. Ustawiamy wartości znanych zmiennych i stałych nie zbędnych do dalszej inicjalizacji: Ustawienie zmiennej - prędkość na 300 ( imp / sec ) Ustawienie zmiennej - przyspieszenie 9000 ( imp / sec 2 ) Ustawienie stałej - maksymalna wartości przyspieszania na ( imp / sec 2 ) Ustawienie stałej prędkość maksymalna na 1678 ( imp / sec ) Ustawienie stałej prędkość minimalna na 400 ( imp / sec ) Ustawienie stałej maksymalna punkt początkowy na 336 ( imp ) Ustawienie stałej maksymalny skok na 336 ( imp ) Ustawienie stałej przelicznik mm na impuls na 0,596 ( mm / imp ) 2. Badanie obszaru roboczego

6 Badanie szerokości obszaru roboczego wyrażonego w impulsach Jeżeli lewy transoptor jest przesłonięty Jeżeli NIE Przesunięcie karteki do lewego transoptora Jeżeli TAK Odsunięcie od lewego transoptora w prawo o 60 impulsów ( ok 30 mm ) Przesunięcie karetki do lewego transoptora Przesunięcie kartki o 20 impulsów w prawo ( ustawiamy zapas obszaru roboczego na +/- 10 mm od transoptora ), wyzerowanie licznika impulsów Przesunięcie karetki do prawego transoptora Odczytanie wartości licznika impulsów i ustawienie stałej - szerokość obszaru w impulsach na wartość licznika minus 20 Powrót karateki do punktu 0 3. Program odczyt ustawień Uruchomić pętlę wywoływaną co 0,1 sec Początek pętli Odczytanie wartości pokręteł, przeliczenie wartości pokręteł na procenty tj. wartość zmierzona / wartość maksymalna. Ustawienie zmiennych w zależności od ustawienia odpowiedniego pokrętła Wartość zmiennej prędkość - wartość pokrętła w procentach * ( maksymalna wartość prędkości minimalna prędkość ) + minimalna prędkość Wartość zmiennej przyspieszenie - wartość pokrętła w procentach * maksymalne przyśpieszenie Wartość zmiennej punkt początkowy - wartość pokrętła w procentach * maksymalna wartość punkty początkowego Ponieważ wartość skoku jest zależna od punktu początkowego - wartość punktu początkowego + skok < wielkości obszaru wzór przyjmuje postać: Jeżeli ( wartość punktu początkowego + skok < maksymalna wielkości obszaru ) Jeżeli TAK Wartość zmiennej skok - wartość pokrętła w procentach * maksymalna wielkość skoku Jeżeli NIE wartość zmiennej skok - ( Maksymalna wielkość obszaru wartość punktu początkowego ) * wartość pokrętła w procentach Ustawienie wartości na wyświetlaczu graficznym w przeliczeniu na mm Koniec pętli 4. Program główny Włączyć obsługę przerwań Przycisk start aktywuje przerwanie które aktywuje pętle Początek pętli Ustawienie w punkcie początkowym Ruch karetki w prawo o skok z zadanymi wartościami prędkości maksymalnej i przyspieszenia Ruch karetki w lewo do punktu początkowego z zadanymi wartościami prędkości maksymalnej i przyspieszenia Koniec pętli 5. Program ruch karetki W programie należy zawrzeć bieżące odczytywanie ustawień prędkości i skoku. Ma to znaczenie przy wolnym pozycjonowaniu głowicy.

7