Thành phần , phần cứng , phần mềm của máy điều khiển số

III Thành phần , phần cứng , phần mềm của máy điều khiển số

1) Thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển NC và CNC
Hệ thống đk NC và CNC có hai thành phần cơ bản đó là cụm đk máy và cụm
dẫn động động cơ . Cụm đk máy đợc hình thành trên cơ sở thiết bị điều
khiển điện tử ,thiết bị vào ra và thiết bị số . Hệ CNC đợc thiết kế theo mục
đích riêng , nhiệm vụ của nó là hình thành thuật toán theo trình tự nhất định ,
trình tự đó là cơ sở cho hệ NC và CNC . Các thuật toán này đợc thực hiện
trên cơ sở phần cứng và phần mềm của MCU các thuật toán của hệ NC đợc
hình trên cơ sở mạch điện tử . Hệ CNC thuật toán đợc thực hiện nhờ phần
mềm đợc lu trữ trong cụm đk . Cụm dẫn động gồm có động cơ , phần tự đk ,
khuếch đại công suất và các sensor phản hồi tốc độ trục chính , vị trí và tốc
độ chạy dao . Cụm dẫn động còn phải kể đến hệ truyền động cơ khí vitme
đai ốc bi , bộ truyền đai răng hoặc hộp tốc độ chuyển động chạy dao . Tốc độ
trục chính đợc chia ra làm hai dải , dải tốc độ thấp và dải tốc độ cao
2) Chức năng của cụm đk MCU
- Vào số liệu : chức năng này bao gồm vào và lu trữ số liệu , đó là số liệu mô
tả đờng chuyển động dụng cụ và điều khiển gc sản phẩm
- Sử lý số liệu : cấu trrúc chơng trình đợc đa vào cụm MCU tại đây nó đợc
mã hoá thành số nhị phân sau đó đợc lu trữ vào bộ nhớ đệm các số liệu này
đợc xử lý tại cụm sử lý trung tâm , tính toán xác định vị trí , lợng chạy dao ,
hiệu chỉnh chiều dài và đờng kính dụng cụ cũng nh các số liệu rời rạc yêu
cầu nh điều khiển đóng ngắt hệ thống bôi trơn , làm mát chi tiết và các thiết
bị đk cổng I/ O đảm bảo trình tự truyền tín hiệu giữa máy công cụ và cụm đk
- Số liệu ra : số liệu đa ra của MCU là tín hiệu vị trí và lợgn chạy dao , các
tín hiệu này đợc gửi tới mạch secvô để sinh ra tín hiệu đk động cơ . Trong
cụm dẫn động động cơ luôn bố trí mạch khuyếch đại vì tín hiệu đa vào cụm
động cơ rất nhỏ không đủ công suất để động cơ hoạt động
-Ghép nối vào ra : Các tín hiệu rời rạc yêu cầu từ số liệu vào nh điều chỉnh
trục chính đóng mở động cơ làm mát bôi trơn , dừng khẩn cấp dừng chu trình
và các tín hiệu khác từ máy công cụ gửi bởi hệ CNC sơ đồ nh hình vẽ

3)Phần cứng cụm đk MCU
a) vi sử lý : là máy tính nhỏ hoặc một thành phần cơ bản của một máy tính
có thể thực hiện đợc là nhờ mối liên hệ trực tiếp rất tinh vi của các mạch
logic và điện tử . Nhờ chơng trình nguồn ghi trong bộ nhớ để hình thành
thuật toán trên cơ sở các số liệu vào phù hợp với chơng trình điều khiển .
Điều khiển các phần tử trong CPU và ngoài CPU không qua các bit . Cấu
trúc của CPU chia ra 3 phần cơ bản là : phần tử số học ; phần tử đk ; bộ nhớ
truy cập nhanh (hv)
* phần tử đk : làm nhiệm vụ đk tất cả các phần tử của nó và phần tử khác
trong CPU xung nhịp đa vào của hệ thống đk nhằm thực hiện đồng bộ giữa
các hệ thống đk . Phần tử đk chuyển đổi thông tin giữa nó với các phần tử
khác thông qua bus , đồng thời nó cũng làm nhiệm vụ sinh ra các tín hiệu
yêu cầu từ các phần tử khác . Tổ chức cấu trúc đợc lu trữ trong bộ nhớ và
xem đây nh một chơng trình . Chơng trình này có thể thay đổi bằng cách
thayđổi thứ tự các thông tin đã đợc lu trữ trong bộ nhớ chính nhờ khả năng
quan trọng này mà CPU đã làm cho MCU linh hoạt hơn
Qúa trình sử lý thông tin số trong hệ đk có thể đợc thực hiện nh sau số liệu
qua cổng vào đợc đa tới bộ nhớ truy nhập nhanh , phần tử đk gọi chơng trình
đk lu trữ bộ nhớ Ram hoặc Rom gọi là bộ nhớ chính gửi tới và gửi tín hiệu
đến các cụm trong hệ thống để thực hiện cấu trúc yêu cầu . Trong hệ đk phần


tử . Trong hệ đk , fần tử đk có mạch giải mã , mạch này giải mã các thông tin
từ bộ nhớ truy cập nhanh và đa các thông tin này ra sử lý . Thông tin đợc đa
bởi mạch tạo xung đk hình thành các dãy xung khác nhau để đa đi đk các bộ
phận khác
*Phần tử số học ALU : có nhiệm vụ hình thành các thuật toán trên cơ sở các
số liệu đa vào , các kiểu thuật toán nh + - x / cộng thuật toán và các chức
năng yêu cầu khác của chơng trình chính . Trong phần tử số học khối logic
cho phép so sánh lặp , phân vùng bộ nhớ , lựa chọn

Liên kết với ALU là một số thanh ghi lu trữ dùng để lu trữ số liệu trong các
chơng trình tính toán . Các thanh ghi lu trữ gần giống với vùng lu trữ đặc biệt
trong bộ nhớ nhng khác là dùng các mạch TTL và có tốc độ cao hơn
* Bộ nhớ truy cập nhanh : là một bộ nhớ trong CPU dùng để lu trữ tạm thời
các số liệu đang đợc phần tử số học sử lý
b) Bộ nhớ : bộ nhớ CPU có dung lợng nhỏ và chỉ dùng để lu trữ số liệu tạm
thời vì vậy hệ CNC cần một bộ nhớ lớn để ghi các chơng trình ứng dụng , chơng trình đk , chơng trình ghép nối và các số liệu đã đợc sử lý
Bộ nhớ trong máy tính có thể chia ra làm 2 thành phần : Bộ nhớ thứ nhất
dùng để lu trữ địa chỉ hay còn gọi là vùng nhớ đặc biệt là gồm Ram , Rom
;bộ nhớ Rom chỉ đọc bởi CPU chơng trình đk và ghép nối đợc lu trữ trong
Rom ; Bộ nhớ Ram : là bộ nhớ truy nhập tạm thời mà CPU có thể đọc và ghi
thông tin vào Ram . Khi mất điện các thông tin bị xoá và không thể lấy lại đợc. Các chơng trình lu trữ trong Ram luôn sẵn sàng làm việc
Bộ nhớ thứ hai là ổ cứng và đĩa mềm . Đĩa mềm dùng để chuyển thông tin từ
máy này sang máy khác . ổ cứng thờng lắp trực tiếp trên Main của hệ thống
đk vì vậy không tháo ra đợc . ổ cứng dùng để lu trữ chơng trình ứng dụng ,
chơng trình kiểm tra , chơng trình phục vụ , báo lỗi hệ thống . Các chơng
trình này không trực tiếp chạy trên ổ cứng
c) Truyền dẫn
Hệ thống CNC đòi hỏi liên hệ CPU và các bộ phận khác trong hệ thống .
Thiết bị truyền dẫn chính là Bus cho phép gửi nhận thông tin . trong hệ CNC
có 3 thiết bị cần đợc liên hệ là : thiết bị thông báo ; thiết bị vào ra ; chơng
trình ứng ụng . Thiết bị thông báo thờng là màn hình có kích thớc tuỳ theo
qui định của cơ sở sản xuất Màn hình chỉ hiển thị thông tin ứng dụng , vị trí
các trục điều khiển , đờng chạy dao của chơng trình đang thực hiện, hiệu
chỉnh dụng cụ và giá trị hiệu chỉnh , thông báo chơng trình ,cảnh báo lỗi chơng trình , hệ thống đk secvô , giá trị khoảng cách đk Bàn đk có chức năng
liên kết với cụm đk để đk máy có dạng tuỳ thuộc vào dạng máy và hãng sản
xuất thông thờng trên bàn đk chia 3 vùng
Vùng một bố trí thiết bị hiển thị thông tin (màn hình); vùng 2 bố trí thiết bị
vào ra chơng trình ứng dụng và chức năng lập trình bằng tay ; vùng 3 là vùng
đk máy bố trí các phím với các chức năng khác nhau nh khởi động chơng

trình , chạy nhanh không tải , chạy theo từng khối lệch , đk bằng tay . Trên
bàn đk còn bố trí tay quay phát xung . Tay quay này điều khiển các trục
chuyển động bằng tay(hv)
d)Điều khiển sécvô
Cần thiết phải biến đổi xung điều khiển đợc sinh ra tự cụm MCU để hình
thành tín hiệu điều khiển cho động cơ nhiệm vụ này đợc thực hiện nhờ hai
mạch : mạch điều khiển secvô và mạch phản hồi (hv)
Mạch điều khiển secvô điều khiển cả hai thông số : tốc độ (áp suất khi dùng
thuỷ lực ); vị trí ( độ chính xác và độ cx dừng )


Mạch khuyếch đại Secvô có chức năng : + khuyếch đại dòng hoặc áp hoặc cả
dòng và áp đến mức đủ lớn để đk đợc động cơ hoặc van secvô ;+ Dễ dàng
thực hiện điều khiển phản hồi thông số tốc độ và vị trí ;Đảm bảo an toàn cho
hệ thống khi dầu giảm xuống do mô men tăng lên
e) Điều khiển tốc độ trục chính
Nhằm đảm bảo độ chính xác và độ bóng bề đợc gia công trên cơ sở vật liệu
gc và vật liệu làm dc cắt . Mạch điều khiển tốc độ đợc chia làm hai thành
phần gồm mạch phản hồi và mạch đk , ngoài ra trong cụm còn có các mạch
biến đổi tơng tự số
Mạch phản hồi điều khiển tốc độ dùng Tachometer tỷ lệ với tốc độ quay của
nó do vậy Tachometer đợc lắp đồng bộ với trục động cơ , điện áp từ
Tachometer gọi là điện áp phản hồi đợc đa về hệ CNC để đk tốc độ động cơ
f) Điều khiển trình tự
mọi loại động cơ của máy CNC đều đợc hoạt động theo một trình tự xác định
vd: Khi động cơ trục chính quay yêu cầu phải đợc bôi trơn đầy đủ nếu yêu
cầu này không đợc đáp ứng thì động cơ không đợc quay . Hay nếu vùng gia
công cha đóng kín thì cũng không thực hiện quá trình gia công . Điều khiển
trình tự gia công đợc thực hiện bởi một hệ logic trình tự (hv)