Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Фролов В.К., магістр Зарецький Д.В.

Національний технічний університет України «КПІ», Україна

Управління приводами подач механізму правки шліфувального круга

Крокові електродвигуни представляють собою силові приводи, що перетворюють вхідні цифрові імпульси в аналогове переміщення на виході. У разі правильного управління кроковими електродвигунами отримувані на виході крокові переміщення рівні кількості командних імпульсів на вході. Кожен імпульс повертає вал ротора на величину одного приросту, а після виконання переміщення зупиняє його магнітним полем в досягнутому положенні.

Існує багато електронних схем управління кроковими двигунами. Всі вони реалізують головний принцип управління: забезпечують подачу на обмотки двигуна так званої «бігаючої одиниці». При послідовній подачі імпульсів струму відбувається безперервне обертання валу двигуна. Протилежне обертання валу забезпечується зміною черговості включення обмоток. За допомогою імпульсних сигналів обертання ротора двигуна можна майже миттєво зупинити або змінити на протилежний напрям. Імпульсний характер управління кроковими двигунами ідеально реалізується цифровою технікою. Стає можливим вирішувати дуже складні завдання, пов'язані з програмним переміщенням об'єктів, і автоматизувати тривалі в часі процеси шляхом використання комп'ютерів або контролерів. При цьому кількість програмно керованих крокових двигунів може бути будь-яким.

Управління приводами подач в механізмі правки шліфувального круга здійснюється двома блоками. Перший виконує управління приводом поперечної подачі та приводом подачі правлячого інструменту (структурна схема блоку зображена на рис.1).

Блок управління складається з двох крокових двигунів, двох датчиків положення та плати з мікроконтролером – двохосьового драйвера. Мікроконтролер управляє кроковими двигунами, використовуючи дані про поточне положення вузлів поперечної подачі і подачі правлячого інструменту, що надходять від датчиків положень, та заданих значень швидкості обертання двигунів, які передаються від верстата через пристрій сполучень.

Рис.1. Структурна схема блоку управління приводами поперечної подачі та подачі правлячого інструменту

Другий блок здійснює управління приводом повздовжньої подачі (рис.2).

Блок складається з крокового двигуна, датчика кута повороту та плати з мікроконтролером. Мікроконтролер управляє кроковим двигуном, використовуючи дані про поточне кутове положення механізму повздовжньої подачі від датчика кута та заданих значень швидкості обертання, що передаються від верстата через пристрій сполучень.

По команді «ОБЕРТАННЯ» поворотний механізм – механізм повздовжньої подачі починає обертатися проти годинникової стрілки. Безперервно відбувається порівняння поточного положення механізму із заданою межею. Досягши межі, напрям обертання змінюється. В процесі роботи можлива зміна меж сектора та швидкості обертання. По команді «СТОП», що передається від верстату, механізм зупиняється.

Для перевірки програми управлінням приводом повздовжньої подачі розроблено стенд (рис.3). Управління поворотним пристроєм 1 в тестовому режимі здійснюється через комп'ютер 2 за допомогою інтерфейсу 3.

Рис.2. Структурна схема управлінням приводу повздовжньої подачі

Установка, що відповідає реальній схемі управління, дозволяє реалізувати наступні функції:

- запуск крокових двигунів різного типу в різних режимах роботи (зміна порядку подачі управляючих дій на обмотки крокових двигунів та частоти обертання ротора);

- можливість зміни режимів механічного навантаження крокових двигунів (зокрема, регулювання їх як за силою, так і за часовими рамками);

- можливість визначення положення двигуна за сигналами датчика кута повороту.

Рис.3. Стенд для перевірки програми управлінням приводу повздовжньої подачі