Подключение шпинделя к плате управления mach3 usb
Обновлено: 06.07.2024
Итак, после долгих и мучительных проб и ошибок я решил поделиться с вами результатами своих работ. Традиционно управление идет непосредственно с пульта частотного преобразователя далее ЧП расположенного на самом ЧП, при помощи интерфейсной платы RS485 или при помощи реле и PWM сигнала.
О последнем и пойдет разговор как о самом простом и дешевом способе управления. Для этого нам понадобится лишь четыре провода и чуточку терпения.
Наши подопытные ЧП HY02D223B и плата опторазвязки mach3 подключаем все согласно схемы ниже.
Контакты FOR и DCM подключаются к реле и отвечают за запуск и остановку шпинделя. Контакты ACM и VI подключаются к контактам PWM 0-10в.
На этом с подключением все, перейдем к настройкам ЧП. Все изменения в настройках подразумивают что у вас уже настроен и работает ЧП.
Для начала нужно изменить параметры PD001 -1, PD002 -1.
PD001 -0 параметр отвечающий за источник команд на выполнение команд пуск и стоп
0-встроенная панель инвертора,
1 -внешний терминал
2 -Порт связи (RS485)
PD002 -1 параметр отвечающий за источник команд на регулировку рабочей Частоты/Скорости.
0-встроенная панель инвертора (при отсутствии потенциометра на инверторе) ,
1 -внешний терминал (как ни странно, если ваш инвертор оборудован потенциометром на панели управления, то нужно выбрать этот параметр)
2 -Порт связи (RS485)
Затем следует очень интересный параметр PD070 — он имеет 4 значения
Логично было бы установить значение 0 так как наш PWM регулируется от 0-10 вольт. Но с этими настройками ЧП категорически не хотел управляться. По этому выставляем значение 4 и после этого чтобы число оборотов соответствовало заданным необходимо выставить значения PD072-PD075 согласно нашей умной книжке.
Параметры PD073 и PD072 устанавливаем согласно характеристик указанных на корпусе шпинделя (50 это базовые настройки ЧП) В моем случае 400. Если после запуска число оборотов будет не соответствовать можно изменить в небольших пределах параметр PD072
Теперь перейдем к настройке MACH3
1.Убедитесь, что плата управления подключена к компьютеру и на нее подано питание. Здесь показана настройка для платы, подключаемой через стандартный LPT-порт компьютера.
2.Загрузите Mach3, выбрав ваш рабочий профиль.
3.В главном меню выберите Config -> Ports & Pins
4.Выберите вкладку Port Setup and Axis Selection
5.Проверьте что порт, к которому подключена плата, включен(Port enabled), и значение Port Address соответствует действительности. Если вы используете обычный ПК с LPT-портом на материнской плате, то параметры по умолчанию обычно подходят. Обратите внимание что Mach3 обозначает порты логическими номерами 1 и 2.
6.Перейдите на вкладку Spindle Setup. Проверьте что управление реле включено (Disable Spindle Relays снята). Назначьте номер логического выхода, который будет применяться для включения/выключения шпинделя. Следует пояснить, что эта цифра может иметь значение от 1 до 6, она не является номером физического вывода на порте, а используется только внутри Mach3, как промежуточная переменная. Также вы можете заметить, что вы можете создать два выхода, один для включения вращения по часовой стрелке, другой – против часовой. Для простого варианта подключения двигателя эту возможность можно использовать только для случая, когда вы хотите изменять направление вращения трехфазного двигателя без инвертора, например на токарном станке. При этом вам будет нужно установить второе реле с измененным порядком фаз.
7.В разделе General Parameters нужно задать время задержки на разгон и торможение. Это время, на которое Mach3 прекращает движение по осям, чтобы шпиндель успел выйти на рабочий режим. Измерьте время, за которое ваш шпиндель раскручивается до максимальных оборотов, и впишите это значение с некоторым запасом.
CW Delay Soin UP — время разгона по часовой стрелке
CСW Delay Soin UP — время разгона против часовой стрелке
CW Delay Soin DOWN— время торможения по часовой стрелке
CСW Delay Soin DOWN— время торможения против часовой стрелке
9.Теперь необходимо проверить еще один важный момент. В Mach3 предусмотрен специальный сигнал накачки (Charge Pump), он представляет собой меандр частотой около 10кГц и присутствует на выходе только если запущен Mach3 и(или) отжата кнопка Reset. Специальная электронная схема на плате управления следит за этим сигналом, и разрешает включать шпиндель и двигать осями только при его наличии. Такое решение необходимо по двум причинам. Первая – до загрузки Mach3 и во время загрузки Windows выводы LPT-порта могут хаотично переключаться и находиться в неопределенном логическом состоянии, что может вызвать случайное включение шпинделя, вторая – из соображений безопасности, т.е. при зависании ядра Mach3 или обрыва управляющего кабеля, шпиндель и привода станка гарантировано отключатся.
Если ваша плата управления имеет вышеописанную функцию, то на вкладке Output Signals найдите сигнал Charge Pump, убедитесь, что он включен, и назначьте соответствующие номера порта и вывода.
Управление частотой инвертора из Mach3
В главном меню выберите Config -> Ports & Pins, перейдите на вкладку Outputs назначьте выход управляющий включением и выключением шпинделя, как было описано ранее, затем перейдите на вкладку Motor Outputs. В строке Spindle назначьте в поле Step Pin вывод, который подсоединен к преобразователю ШИМ.
Перейдите на вкладку Spindle Setup, отметьте пункты Use Spindle Motor Output и PWM Control, задайте частоту ШИМ равной 500 Гц и сохраните все изменения.
Последнее, что необходимо сделать, выбрать в главном меню пункт Spindle Pulleys…, и в полях Min Speed и Max Speed указать минимальные и максимальные обороты шпинделя. Это важно сделать, так как именно отсюда Mach3 берет границы допустимых оборотов.
Теперь можно перейти к проверке работы. Убедитесь что питание инвертора и платы управления включено, в строке ручного ввода команд Mach3 введите команду “M3 S24000”, убедитесь, что шпиндель выходит на заданные обороты, проверьте соответствие заданных оборотов с реальной частотой вращения в разных точках (например 6, 12, 18 тыс об/мин). Если вы видите достаточно сильное отклонение, то необходимо подстроить характеристику зависимости частоты от входного управляющего напряжения с помощью параметров PD073 и PD072 в ЧП.
В моем случае после долгих плясок с осцилографом вокруг станка мне удалось настроить более менее точно регулирование частоты вращения шпинделя.
Теперь шпиндель сам запускается в начале программы, выходит на нужные обороты и выключается после ее окончании.
Для начала рассмотрим настройку Mach3 для работы с фрезерным/гравировальным станком с двигателями, управляемыми сигналами STEP/DIR. В связи с тем, что не существует официально русифицированной версии Mach3 все упоминаемые здесь названия пунктов меню, специфические для Mach3 термины и т.п. будут указаны на английском.
Содержание
Вам необходимо указать программе какое оборудование будет формировать сигналы STEP/DIR. Это может быть либо классический LPT порт Вашего ПК, либо внешнее устройство, например PLCM. В первом случае Вам необходимо зайти в меню Config->Ports and Pins и на вкладке Port setup and Axis Selection проверить, что для первого порта установлена галочка Port Enabled и его адрес указан верно (адрес можно узнать в свойствах LPT порта в диспетчере устройств ОС Windows). Здесь же необходимо выбрать частоту работы ядра формирователя импульсов STEP/DIR. Чем она выше, тем большие скорости перемещения Вы сможете получить, но тем более мощный компьютер Вам потребуется.
Если Вы используете устройство серии PLCM, то на этой вкладке можно не настраивать порт и частоту ядра. Эти параметры все равно будут проигнорированы.
Если будет использоваться управление шпинделем (с помощью ШИМа или через STEP/DIR), то его также необходимо настроить на вкладке Motor Outputs. Для генерации ШИМа будет использован сигнал STEP из строки Spindle
В некоторых платах коммутации(например PLC330b) вместо сигнала Enable для включения драйверов можно использовать Charge Pump.
Окно Config->Motor tuning предназначено для настройки параметров перемещений осей станка.
Параметр Steps per задает количество импульсов STEP, которые необходимо сформировать для перемещения инструмента на 1мм. Он зависит не только от механики, но и от выставленного на драйвере режима деления шага. Velocity задает предельно допустимую скорость перемещения по оси, выраженную в мм/мин. Acceleration - задает максимальное ускорение по оси в мм/с^2. Пример расчета параметра Steps per для конкретной передачи: предположим что имеем винт ШВП с шагом 5мм/об, шаговый двигатель 200 шагов/об работающий в режиме микрошага 1/16. Получим
Таким образом дискрет перемещения на 1 шаг - 1 / 640 = 0.0015625мм. Если Вы используете LPT порт компьютера, не забудьте установить значения 5us в полях Step Pulse и Dir Pulse (подробнее об этих настройках).
Зайдите в меню Config->Homing/Limits. Установите галочку в поле Reversed если вам необходимо изменить направление соответствующей оси. Эта настройка является аналогом смены полярности сигнала DIR в настройках Config->Ports and Pins->Motor Outputs.
=== Ограничение перемещения по оси Программное ограничение перемещений ('Soft Limits) настраивается там же, в Homing/Limits. Для этого в полях Soft Max и Soft Min необходимо задать предельно допустимые координаты по осям. С помощью кнопки Soft Limits в главном окне программы можно включать и отключать режим Soft Limits.
Читайте также: