Ćwiczenie I v.18/2 Programowanie i uruchamianie serwo-kontrolera w napędowym układzie wykonawczym z silnikiem skokowym. Przebieg ćwiczenia Zał.1 - Silniki skokowe Zał.2 - Instrukcja obsługi sterownika Zał.3 - Komputerowy system badań symulacyjnych układów mikronapędowych CZĘŚĆ 1. (OBOWIĄZKOWA) Uruchomienie stanowiska laboratoryjnego i testowanie podstawowych funkcji oraz poleceń oprogramowania serwo-kontrolera 1. Zapoznać się i zanotować parametry techniczne silnika skokowego (skok, rezystancja i indukcyjność uzwojeń, prąd znamionowy, moment trzymający i resztkowy) oraz sterownika (rozdzielczość, dokładność, zakres, szybkość, pamięć, komunikacja, wejścia, wyjścia) na stanowisku laboratoryjnym. 2. Zestawić i uruchomić układ sterowania silnika skokowego wg następującej kolejności: podłączyć silnik skokowy stanowiący napęd podnośnika do sterownika SIC-174 za pomocą złącza 4-stykowego A-/A-/B-/B, połączyć sterownik z PC-tem poprzez port szeregowy USB, ustalić obciążenie silnika, 3. Po sprawdzeniu układu przez prowadzącego włączyć kolejno zasilanie +24V DC sterownika (Uwaga na +/-!!!) i 230V AC komputera. 4. Uruchomić oprogramowanie SIC-Konfigurator służące do komunikacji i programowania sterownika. Przygotować i uruchomić program sterowania silnikiem, wykonującym z prędkością obrotową 1obr/sek, następującą sekwencję ruchów: n-obrotów w prawo w trybie pozycji, obroty w lewo w trybie prędkości przez m-sekund, postój t-sekund n-obrotów w prawo w trybie pozycji, obroty w lewo w trybie prędkości przez m-sekund bazowanie Ilość wykonywanych obrotów i ich czasy uzgodnić z prowadzącym zajęcia. CZĘŚĆ 2. Opracowanie i uruchomienie oprogramowania dla silnika skokowego pracującego jako podnośnik Uzgodnić założenia cyklu pracy silnika skokowego pracującego jako podnośnik dla co najmniej 4 poziomów. Skonfigurować, zaprogramować i uruchomić program podnośnika. Uruchamianie programu przez aktywację wybranego wejścia I1-I4. Zmierzyć czasy realizacji poszczególnych faz oraz całego cyklu pracy podnośnika. 5. Wydrukować program w wersji do oceny
Sprawozdanie winno zawierać: a) opis budowy, parametry techniczne i charakterystyki momentu obrotowego w funkcji prędkości M=f(n) uruchamianego silnika skokowego, b) schemat ideowy układu komputer- sterownik- zasilacz- silnik skokowy, c) założenia do zrealizowanego programu sterowania, d) wydruk końcowych wersji programów sterowania, e) wykaz i szczegółowy opis rozkazów wykorzystanych w programie, f) obliczenia i wykresy czasowe (arkusz kalkulacyjny EXCEL) położenia kątowego α(t), prędkości obrotowej ω(t) i przyspieszeń ε(t) silnika w trakcie realizowanego cyklu pracy podnośnika, g) wnioski. Szczegółowy opis sprzętu, sposób konfiguracji i programowania sterownika, przykłady programów oraz spis komend i rejestrów zawiera Zał.2 do instrukcji. Rys.1. Elementy stanowiska laboratoryjnego SIC174 jest programowalnym serwosterownikiem silników skokowych o prądzie sterowania do 3 A. Oprócz końcówki mocy posiada generator trajektorii, który pozwala na precyzyjne określenie pozycji, prędkości i przyśpieszenia ruchu silnika. Zaprogramowany sterownik może wykonywać program składający się z 1000 komend ruchu. Sterownik może współpracować z enkoderem inkrementalnym, co pozwala na jeszcze większą kontrolę pozycji silnika krokowego. SIC174 posiada uniwersalne wejścia i wyjścia oraz wejście analogowe 0-10V. Pozwala to na zupełne wyeliminowanie sterownika PLC w niektórych aplikacjach. Właściwości SIC174: Sterownik dla silników krokowych o prądzie do 3A Wbudowany generator trajektorii (możliwość zadawania prędkości, przyśpieszenie i pozycji)
Możliwość programowania ruchu (6 banków pamięci po 500 komend) w prostym języku tekstowym (WBL) Możliwość współpracy z enkoderem inkrementalnym 1 wejście analogowe 0-10V 7 wejść uniwersalnych (w tym 3 dla enkodera) 2 wyjścia tranzystorowe Złącze USB do konfigurowania, diagnozowania i programowania sterownika Złącze RS485 MODBUS-RTU do współpracy ze sterownikami PLC/panelami HMI itp. SIC174 pozwala zastąpić sterownik PLC i tradycyjny sterownik mocy silnika krokowego. Intuicyjne oprogramowanie w języku polskim ułatwia zaprogramowanie ruchu silnika nawet przez niedoświadczonego użytkownika. Sterownik umożliwia zapamiętanie do 500 komend ruchu, co pozwala na realizację nawet skomplikowanych zadań ruchu, a dodatkowe wejścia i wyjścia cyfrowe pozwalają na sterowanie zewnętrznymi urządzeniami. SIC174 pozwala na bezpośrednie przeliczanie parametrów ruchu do jednostek np. obr. czy mm co znacznie ułatwia programowanie, a także na oszczędne zarządzanie mocą silnika, przez konfigurowalną redukcję prądu. Złącze USB pozwala na podłączenie sterownika bezpośrednio do komputera PC. Oprogramowanie SIC-KONFIGURATOR daje możliwość konfiguracji sterownika i jego szybkiej diagnostyki (kontrola sygnałów wejść/wyjść, pracy sterownika online itp.), a także bezpośredniego zadawania komend ruchu (prędkości/pozycji). Oprogramowanie to pozwala także zaprogramować sterownik komendami ruchu stworzonymi w języku tekstowym WBL (Wobit Basic Language), zbliżonym do języka BASIC. Rys.2. Rozmieszczenie złącz i kontrolek sterownika
Rys.3. Opis złączy sterownika SIC174 Rys.4. Mikrosilnik skokowy tarczowy P532
Rys.5. Specyfikacja silnika skokowego typu P530, 100 skoków/obrót (skok=3.6 stopnia). Rys.6. Parametry i przykładowe charakterystyki momentu obrotowego silnika typu P530 Przykład programu i przebiegi czasowe sterowania podnośnikiem wraz z wykresami czasowymi. Ustawienie prądu, przyspieszenia 0.715obr/s 2, prędkości obrotowej 1.5obr/s, zasilenie silnika, wykonanie 5 obrotów, postój 4s, zmiana przyspieszenia na 2.861obr/s 2 i prędkości na 3obr/s oraz wykonanie 4 obrotów w kierunku przeciwnym.
POWER=25 SET ACC =0.715 SET DEC =0.715 SET VMAX = 1.5 MOT = ON PREL 5 WAITPOS DELAY 4 SET ACC =2.861 SET DEC =2.861 SET VMAX = 3 PREL -4 WAITPOS ENDIF END LABORATORIUM MECHATRONIKI IEPiM
Pytania do ćwiczenia I 1. Porównać budowę silników skokowych: tarczowego, z magnesami trwałymi i hybrydowego. 2. Porównać schemat ideowy silników skokowych o 4 i 8 wyprowadzeniach. 3. Omówić wady i zalety szeregowego i równoległego łączenia uzwojeń silnika skokowego 4. Co różni sterowanie falowe i pełnoskokowe silnika skokowego? 5. Scharakteryzować wejścia i wyjścia programowalnego serwo-sterownika silników skokowych 6. Omówić rolę i sposób podłączenia enkodera inkrementalnego do sterownika 7. Wyjaśnić pojęcie rampa dla zadanej pozycji silnika. 8. Omówić domyślne parametry napędu, z którymi pracuje sterownik po włączeniu zasilania. 9. Na czym polega bazowanie i/lub ograniczanie skrajnych pozycji podczas pracy silnika skokowego 10. Na czym polega kompilacja programu sterowania silnikiem? 11. Omówić sposób tworzenia definicji, etykiet i funkcji skoków w języku WBL 12. Omówić procedurę ustalania wartości prądu wyjściowego sterownika. 13. Wyjaśnić na przykładzie funkcję komendy WAITPOS w programie sterującym silnika. 14. Omówić rozkazy ustalające stan wyjść oraz sprawdzające stan wejść sterownika. 15. Co różni sterowanie bipolarne i unipolarne silnika skokowego? 16. Wykreślić przykładową charakterystykę mechaniczną silnika skokowego. 17. Podać sekwencję rozkazów uruchamiających silnik skokowy na 3s z prędkością 6obr/s. 18. Podać sekwencję rozkazów skutkujących wykonaniem przez silnik skokowy 5 obrotów z przyspieszeniem 1obr/s 2 do prędkością 1obr/s.