Tápfeszültség Conrad Szaküzlet, 1067 Budapest, VI., Teréz krt 23. Tel: 302 3588
Léptető motor vezérlés, SMC 800/SMC 1500 Rend.sz.: 967599, 967785 Az SMC 800/SMC 1500 vezérlő kártya kis- és közepes teljesítményű léptető motorok vezérlésére szolgál. A kártya Centronics interfészen keresztül különféle számítógépekről, kiegészítő panellel egyéb készülékekről is vezérelhető. Változtatható külső tápellátás, folyamatosan állítható fázisáramok.
HARDVER Áttekintés [ábrák ld. eredeti útm. 2-4. o.] a) SMC800 Hubmagnet=emelőmágnes Referenzschalter=referencia kapcsoló b) SMC1500 Steuergerat=vezérlő** **Vezérlőt csak SMC1500-nál, SMC1500Z kiegészítő panellel lehet alkalmazni; a panel utólag is beépíthető ***Csak egy interfészt használjunk, vagy Centronics-ot, vagy kapocslécet c) SMC1500Z kiegészítő panel Kapocssor kiosztás: 1. X-motor órajel 2. X-motor forgási irány jel 3. Y-motor órajel 4. Y-motor forgási irány jel 5. Z-motor órajel 6. Z-motor forgási irány jel 7. Relé munkaérintkező be/ki 8. Jel hidegpont 9. Munkaérintkező 1-es csatlakozó 10. Munkaérintkező 2-es csatlakozó Az SMC 1500Z panelre (csak az SMC 1500 léptetőmotor vezérlő kártyával használható) akkor van szükség, ha az SMC 1500 panelt óra- és irány jelekkel kívánjuk vezérelni. Az SMC 1500Z PIC16C57 mikrokontrollerrel van ellátva, és a következőkre ad lehetőséget: • Működtetés teljes- vagy fél lépéssel • Álló motornál tartóáram Ehhez az 1...3 jumpereket az alábbi táblázatok szerint kell elhelyezni: J1 Tartóáram J2 J3 Fél lépés ON 0% OFF OFF Teljes lépés OFF 20% ON OFF 60% OFF ON Álló motornál a fázisáram automatikusan a beállított értékre lesz csökkentve. A bemeneti szintek TTL és CMOS kompatibilisek, frekvenciatartományuk 5kHz-ig terjed. Az óraés irány vezérlő jel bemenetek felfutó élre reagálnak. Az irány jel szintjének 0-ról 1-re vagy fordítva történő megváltoztatásával a motor forgásirányt vált. A relé munkaérintkező pozitív szinttel (3-30V) kapcsolható be, és nullával (0-0,8V) ki. Ha változtatunk a beállításon, az csak a tápfeszültségről történő rövid idejű leválasztás (“Reset”) után lép érvénybe (vagy amennyiben feszültségmentes állapotban hajtottuk végre).
A kártyát kívülről kell DC tápfeszültséggel ellátni, melynek hullámossága max. 2V lehet. Figyelem: 30V-nál nagyobb feszültség tönkreteheti a kártyát.
Motor bekötés [ábra ld. 6-7. o.] A kétfázisú léptetőmotoroknál egy-egy fázist kell az 1-2 ill. 3-4 kimenetekre kötni. Négyfázisú motornál előzőleg két-két fázist össze kell kötni. Forgási irány Az irányt egy fázis kivezetéseinek felcserélésével lehet megváltoztatni, pl. ha az 1-es fázis az 1-2, a 2-es a 3-4-es kapcsokon van, akkor akár az 1 és 2, akár a 3 és 4-es vezeték felcserélése megfordítja az irányt.
Fázisáram állítás Az áram az SMC800-nál 5...800mA, az SMC1500-nál 5...1500mA között folyamatosan állítható. A motor teljes áramfelvétele a fázisáramok összege: IM=iPh1+IPh2 A beállítás menete: • Csatlakoztassuk a motorokat a vezérlő kártyához • Kapcsoljuk rá a tápfeszültséget • Az áram a referencia feszültségből származtatható. A referencia a megfelelő trimmer potméter középső érintkezője és a hidegpont (tápfeszültség mínusz) között mérhető. Az aktuális fázis trimmerét csavarjuk addig, míg az alábbi képlet szerint a megfelelő fázisáramot meg nem kapjuk. SMC800: Iph=Vref*0,084[A] SMC1500: Iph=Vref*0,123[A]. (Iph= fázisáram, Vref= referencia feszültség) Figyelem: az SMC800-as kártyánál ügyelni kell arra, hogy 500mA fölötti fázisáramnál a végfokozatnak megfelelő szellőzésre van szüksége (esetleg ventilátort kell alkalmazni).
Referencia kapcsoló Az erre szolgáló kapcsokra lehet kötni. A szállított szoftver mechanikus zárókontaktust támogat. Ha több kapcsoló van (tengelyenként egy), ezeket párhuzamosan kell kötni. Továbbiakat ld. később.
Emelőmágnes választás plotter üzemmódhoz Plotternél a Z tengelyhez motor helyett emelőmágnest vagy relét kell az 1-2-es kapcsokra tenni. A mágnes tápfeszültsége a kártyáéval egyezik, az áram nem lehet nagyobb a megfelelő motorokhoz tartozó értéknél (SMC800: 800 ill. SMC1500: 1500mA). Ha erősebb mágnesre van szükség, relét kell közbeiktatni, amelyre szintén a fenti korlátok érvényesek.
A kártya vezérlése Csatlakoztatás számítógéphez A Centronics interfész és segítségével oldható meg.
standard
nyomtató
kábel
Csatlakoztatás egyéb vezérlő készülékekhez (Csak SMC1500 + kiegészítő panel esetén) Ez lehet más, órajelet és irány jelet adó készülék, pl. SPS, hullámgenerátor stb.
SZOFTVER Vezérlő szoftver A mellékelt lemezen levő könyvtárakban találhatók a programok.
SMC_DRV1
Referencia helyzet (Referenz) A kiválasztott motor lassan negatív irányban mozog. A referencia kapcsoló elérésekor megfordul a forgási irány, és a korábban megadott féllépés számmal visszamegy (ld. X, Y, Z ref. táv). A folyamat mindegyik tengelynél lejátszódik (amennyiben a “Z” motor tengelyként lett definiálva). Ha a Z mágnes kimenet, meg lehet adni, hogy a referencia elmozdulás alatt kapjon-e áramot. A referencia útvonalon a rendszert a referencia kapcsoló elhelyezkedése által meghatározott nullhelyzetbe lehet vezérelni. A referencia mozgást az ESC gombbal lehet megszakítani.
SMC800 és SMC1500 kártyához (SMC1500Z lap nélkül). A kártya vezérlése a számítógép sebességétől függ, az optimális kimeneti frekvenciát próbálkozással kell megállapítani. A két kártyát közvetlenül vezérlő program az SMC800.exe. Ez órajel-, irány- és áram információkat szolgáltat a kártya számára, melyekből az a megfelelő fázisáramokat biztosítja a motor forgásához. Az impulzus kiadási sebesség a számítógép gyorsaságától függ, ezért a szoftvert illeszteni kell a géphez, a Systemparameter menüben, az alábbiak szerint.
Kézi pozicionálás [“Manuell”] Billentyűzettel történő mozgatás, a rendszer paraméterek közül a kézi sebesség (“Manuelle Geschwindigkeit”) érték figyelembe vételével.
Z-tengely: • Vezérlés plotter üzemben: A motor helyett mágnes van A 32000 vagy -32000 értéket kell beadni. •
Billentyű bal/jobb nyíl: X-motor pozíció fel/le nyíl: Y-motor pozíció Page up/down: Z-motor pozíció ill. relé be/ki
Vezérlés 3-tengelyes üzemben: Az X- és Y-tengely mellett a Z-nél is léptetőmotor van vezérelve. -31900 és +31900 közötti értéket (=fél lépések száma) lehet megadni.
Kilépés a pozíció menüből: ESC.
X ref-távolság [“Refabstand X”]: A referencia kapcsoló működtetése után a motor az itt megadott féllépés számnak megfelelően mozdul el a kapcsolótól. Az érték -31999 és +31999 között lehet.
Adatok továbbítása [“Dateiausgabe”] Vektor-adatok közvetlen átadása a vezérlő kártyára. A vektorokat a “Datei” (Fájl) menüpont alatt kell előállítani. Egy vektor fájl kiválasztása után a definiált vektorok közvetlenül át lesznek adva a vezérlésnek, a rendszer paramétereknél megadott definíció figyelembe vételével. Megszakítás: ESC. A “Datei” menüpont szolgál arra, hogy a vezérlő kártya számára mozgási folyamatokat rögzítsünk. Szerkesztő (editor) segítségével az X/Y/Z tengelyekhez vektorokat, vagyis fél-lépéseket definiálhatunk és tárolhatunk.
Y ref-távolság [“Refabstand Y”]: Az X-hez hasonlóan kell eljárni. Z ref-távolság [“Refabstand Z”]: Ha a Z-tengely relé kimenetként van definiálva (plotter üzem), ez az érték közömbös. Egyébként az X-ref távhoz hasonló az eljárás.
A Datei (Fájl) menü részei: • Neu (Új): új vektor fájl előállítás • Öffnen (Megnyitás): meglevő vektor fájl megnyitása • Beenden (Kilépés): kilépés az SMC800 programból. Az “Új” vagy “Megnyitás” pont választása után a szerkesztőbe jutunk (“Editor-Vektoreingabe”) (Vektor bevitel). A szerkesztőnél az egyes tengelyekhez beviteli mezők találhatók, melyekben a motor mozgáshoz tartozó vektorokat kell megadni. Léptetés a mezők között: a nyíl- ill. Pageup/Pagedown gombokkal. Az értékeket mindig fél lépésben kell megadni. A definiált értékek közvetlenül átadódnak a kártyára, a motor pedig megteszi a megadott lépéseket. Lehetséges értéktartomány: -32768...+32767. Az előjel meghatározza a mozgás irányát; nulla érték azt jelenti, hogy az illető tengely irányában nincs mozgás. Soronként lehet beadni mindegyik tengelyhez a megfelelő féllépések számát. Ezzel az is rögzítve lesz, hány tengelynek kell egyszerre mozogni (lineáris interpoláció), mivel a vektorok mindig sor szerint lesznek kiadva a vezérlésnél. Példa:
Start érték [“Start-Rampe”] A motor indulási frekvenciáját határozza meg. Az érték 1...32000 között lehet, és fordított viszonyban van a frekvenciával, vagyis nagyobb értékhez kisebb frekvencia tartozik. Az érték nagysága a számítógép órajel frekvenciájától függ. Végérték [“Ende-Rampe”] A motor járási (üzemi/munka-) frekvenciáját határozza meg. Az adat lehetséges tartománya 1...10000; szintén fordítottan arányos a frekvenciával, és nagysága a számítógép órajel frekvenciájától függ. Relatív gyorsulás [“Steilheit”] Minél nagyobb a “Steilheit” (“meredekség”) érték, annál gyorsabban éri el a motor az üzemi frekvenciát. 1...20 között lehet megadni. Kézi sebesség [“Manuelle Geschwindigkeit”] Sebesség megadása billentyűzettel való vezérléskor; 1...30 lehet.
1. sor 2. sor 3. sor 4. sor 5. sor 6. sor
Interfész [Schnittstelle] Nyomtató port megadás (1: LPT1, 2: LPT2). Végül az F9-es gombbal lehet elmenteni a rendszer paramétereket. Kilépés a menüből: ESC. Pozícionálás A paraméterek rögzítése után a “Positionierung” menüből ki lehet adni az alábbiakban következő pozícionáló parancsokat.
X tengely 1000 200 0 -300 0 400
Y tengely 0 200 0 0 -1000 400
Z tengely 0 0 500 -300 0 200
Amikor az F2 gombbal elindítjuk az adat kivitelt, az adatok soronként átadódnak a kártyának, a következő eredménnyel: először az első sor szerint az X motor tesz 1000 féllépést pozitív irányban, miközben az Y és Z nem mozog. Utána a 2. sor szerint az Y- és Y egyszerre megy, 200 féllépést téve pozitív irányban; Z áll. A 3. sor szerint X és Y áll, Z tesz 500
2
pozitív irányú féllépést. A 4. sorban negatív értékek vannak, vagyis visszafele mozognak az illető motorok, stb. A példa illusztrálja a komplex mozgások lehetőségét, valamint hogy a tengelyek egyenként vagy együttesen (lineáris interpoláció) is kezelhetők. Az adatok továbbítása a rendszer paraméterek figyelembe vételével történik. A fenti példa három tengelyes, a Z-nél is motor van (-31999...+31999 tartomány). Plotter üzemben az érték -32000 vagy +32000 lehet. A féllépés definíciója átalakul, úgy hogy csak az előjel számít. Példa: 1. sor 2. sor 3. sor 4. sor
X tengely 1000 0 400 0
Y tengely 1000 0 0 0
Vezérlő szoftver magasabb rendű nyelvekhez Ezek a kártya vezérlő programok közvetlenül beágyazhatók felhasználóbarát programokba. A generált jelek féllépésben vezérlik a motor kártyát - erre gondolni kell, amikor a főprogram vektort ad át a motorvezérlő rutinnak. A szállítás a magasabb rendű nyelvek közül C-hez (SMCMOT.C) és Turbo Pascalhoz (SMCMOT.PAS) tartalmaz motor vezérlőt. Mindkettőhöz van példa-program (SMCMAIN.C ill. SMCMAIN.PAS) a főprogramba illesztésre. A szoftver a Z-tengelyhez motort vagy plotter üzemmódot egyaránt tud rendelni.
Z tengely 0 10 0 -1000
Plotter üzemmód Az X- és Y irányú pozicionálás az SMCMOT motorvezérlő modulnak átadott vektorokkal történik. Értéktartomány: -31999…+31999. Az 1-2 kapcsokon levő “Z fázist” a 32000 értékkel bekapcsolva és a -32000 értékkel kikapcsolva lehet pl. relét vagy mágnest vezérelni. Ez a vektor az X és Y vektorral együtt adódik át a motorvezérlő modulnak.
Mozgás, 1. sor: 1000 féllépés X- és Y irányban, Z nem mozog. A 2. sorban a Z-re megadott 10-es érték nem játszik szerepet, csak annyi történik, hogy az 1-2-es kimenet áramot kap. 3. sor: 400 féllépés X irányban. 4. sor: Z-ről az áram le lesz kapcsolva (érték nem számít, csak a negatív előjel). A vektorokat (féllépések) el is lehet menteni, az F9 gomb használatával. A fájl nevet kiterjesztés nélkül kell megadni, a program teszi hozzá a ”.SMC” kiterjesztést. Ezt később újra használhatjuk a “Dateiausgabe” (adat továbbítás) keretében. Az editorból (“Dateiverarbeitung”) F10-zel lehet kilépni.
3 tengelyes üzemmód Ebben X,Y,Z térbeli vektor lesz átadva az SMCMOT modulnak. Értéktartomány: -31999…+31999. A főprogramba illesztésnél figyelembe veendő pontok a) Globális deklaráció SMC_DRV1:
SMC_DRV2 SMC800 és SMC1500 kártyához (SMC1500Z nélkül). Itt a kártya vezérlése a számítógép sebességétől független, az egység lépés/másodperc. A két kártyát közvetlenül vezérlő program itt is az SMC800.exe. A működés az SMC_DRV1 -hez hasonló, ezért külön nem ismertetjük. Az impulzus kiadási sebesség lépés/s-ban van definiálva, ezért új paraméterek jelennek meg a Systemparameter menüben, az alábbiak szerint.
Változó MPTRX MPTRY MPTRZ RampGen _LPT
Adattípus C-ben unsigned char unsigned char unsigned char unsigned char unsigned int
Adattípus TP-ban byte byte byte boolean word
Kezdeti érték 0 0 0 false 378h=LPT1 278h=LPT2
Amennyiben MDA kártyás PC-t használunk, a párhuzamos interfészre a következő címek adódnak: 3BCh = LPT1 378h = LPT2 Figyelni kell arra, hogy az MPTRX, MPTRY, MPTRZ és RampGen változók kezdeti értéke 0 legyen. A parancsoknak kártyára történő kiadásához a párhuzamos nyomtató port - _LPT hozzárendelést a program elején el kell végezni. A legtöbb PC-n a fenti táblázatban levő címek használatosak, de biztonság kedvéért nézzük meg a PC kézikönyvét.
Start frekvencia A motor felfutási frekvenciáját adja meg lépés/s egységben. Értéktartomány: 1...5000. Üzemi frekvencia [Arbeitsfrequenz] Megadás lépés/s egységben. Értéktartomány: 1...5000. Gyorsulás [“Beschleunigung”] Megadás lépés/s egységben. A motor a megadott start frekvenciával lesz indítva, és a gyorsítási frekvenciának megfelelően felfuttatva a működési frekvenciára. A start frekvencia kisebb kell legyen a járási frekvenciánál. Értéktartomány: 1...5000.
SMC_DRV2: és SMC_DV2A: Itt mindössze az _LPT változót kell a megfelelő párhuzamos interfész címre állítani. A többi változó nem létezik ezeknél a vezérlőknél. A program indításakor hívni kell az Init_Timer funkciót a megszakítás időzítő kezdetiérték-beállításához.
Fékezés [“Bremsen”] Megadás lépés/s egységben. A motor a fékezési frekvenciának megfelelően lesz lefékezve a működési frekvenciáról 0-ra. Értéktartomány: 1...5000.
b) Referencia elmozdulás [“Referenzfahrt”] funkció hívása Referenz ( xR_Step, yR_Step, zR_Step ) Az aktuális paraméterek int vagy integer típusúak. A szoftver lehetővé teszi a rendszernek adott referencia pozícióba vitelét. A “Referenzfahrt” függvény hívás lokális paraméterei az egyes tengelyekhez tartozó lépésszámok (mindig pozitív). A Referenz függvény hívásakor a vezérlés egy lassú negatív számlálási irányú mozgatást hajt végre. A referencia kapcsoló elérésekor pozitív irányú mozgás következik, a megadott számú féllépéssel. Ilyen módon automatikusan a kapcsoló pozícionál. A nulla aktuális paraméter átadás elnyomja az érintett referencia elmozdulást. Példa (ld. 22. o.): Referenz (200, 0, 0) egy kizárólag X irányba eső elmozdulást eredményez.
Referencia frekvencia A referencia elmozduláshoz tartozó frekvencia lépés/s-ban. A referencia elmozdulás gyorsítás és fékezési késleltetés nélkül történik. Értéktartomány: 1...5000.
SMC_DV2A Csak az SMC1500 kártyához, SMC1500Z kiegészítő panellel. A kártya vezérlése a számítógép sebességétől független, az egység lépés/másodperc. Az SMC1500 kártyát közvetlenül vezérlő program az SMC1500A.exe. A működés az SMC_DRV2 -höz hasonló. A program a korábbiaktól eltérően óra- és irány jelet ad a párhuzamos interfészre, amit csak az SMC1500Z panel tud feldolgozni.
3
referenzschalter=referencia kapcsoló referenzfahrt=referencia elmozdulás [egységesre!] position nach…=pozíció a referencia elmozdulás után
ADATÁTVITELI INTERFÉSZ Csatlakozás kiosztás a) Centronics SMC800/SMC1500 kiegészítő panel nélkül Érintkező Rendeltetés szám 1 /STROBE 2 DATA1 3 DATA2 4 DATA3 5 DATA4 6 DATA5 7 DATA6 8 DATA7 9 DATA8 10 nincs bekötve 11 ref. kapcsoló bemenet 12, 13 nincs bekötve 14 nincs bekötve 15 nincs bekötve 16 GND 17, 18 nincs bekötve 19-30 GND 31, 32 nincs bekötve 33 GND 34, 35, 36 nincs bekötve
c) “Tastatur” funkció hívása Tastatur ( F_MODE ) F_MODE típusa unsigned char vagy byte. Rendszer vezérlés billentyűzeten keresztül: X-tengely: bal/jobb nyíl Y-tengely: fel/le nyíl Z-tengely: PgUp/PgDn Befejezés: ESC F_MODE aktuális paramétert jelöl a billentyűzeten keresztüli vezérléshez: Plot mód F_MODE = 1:
PgUp = Z-tengely áram bekapcsolás PgDn = Z-tengely áram kikapcsolás
3-tengelyes mód F_MODE = 0: PgUp = Motor mozgatás pozitív irányban PgDn = Motor mozgatás negatív irányban d) “Vecout” funkció hívása Vecout ( xStep, yStep, zStep ) xStep, yStep, zStep int vagy integer típusúak. Parancs az X, Y és Z vektorok kiadásához. A vektor kiadási sebesség a számítógéptől függ, és ki kell kísérletezni.
SMC1500 kiegészítő panellel Rendeltetés /STROBE X motor órajel X motor forgási irány Y motor órajel Y motor forgási irány Z motor órajel Z motor forgási irány nincs bekötve nincs bekötve nincs bekötve ref. kapcsoló bemenet nincs bekötve munkaérintkezőbe/ki nincs bekötve GND nincs bekötve GND nincs bekötve GND nincs bekötve
b) Kapocsléc (csak SMC1500 plusz kiegészítő panel esetén) Érintkező Rendeltetés szám 1 X motor órajel 2 X motor forgási irány 3 Y motor órajel 4 Y motor forgási irány 5 Z motor órajel 6 Z motor forgási irány 7 munkaérintkező be/ki 8 jel hidegpont 9 munkaérintkező, 1. csatlakozókapocs 10 munkaérintkező, 2. csatlakozókapocs
Sebesség vezérléshez az SMC_DRV1 vezérlőben a Rampe_Start (motor indulási sebesség) és a Rampe_Ende (motor üzemi sebesség) változók állnak rendelkezésre, melyeket a főprogramban megfelelően be kell állítani. Mivel kimeneti késleltetés van, a motor biztonságos indulásához a Rampe_Start nagyobb kell legyen, mint a Rampe_Ende. A motor gyorsulás a Steilheit (“meredekség”) változóval állítható; ezt az értéket is kísérletileg kell meghatározni. Az SMC_DRV2: és SMC_DV2A vezérlőkben a V_Startfreq, V_Arbeitsfreq, valamint a gyorsulás (Beschleunigung) és a fékezés (Bremsen) változók állnak rendelkezésre. A változó tartalma lépés/sec egységben van értelmezve, így a számítógép típustól függetlenül azonos kimeneti frekvenciát kapunk. A V_Startfreq kisebb kell legyen a V_Arbeitsfreq változónál.
Adatátviteli interfész leírása a) Centronics (csak SMC800/SMC1500-höz kiegészítő panel nélkül) Megnevezés /STROBE DATA1/DATA 2
HPGL átalakító Az SMCCAD.exe HPGL átalakítóval a felhasználónak lehetősége van HPGL formátumú (HP 7475 plotter) plotter vezérlő fájlok készítésére, így CAD programokkal mozgási folyamatokat lehet leírni és vezérelni. A gyakorlati folyamat a következő: • Rajz készítése CAD programmal • Eltárolás HPGL fájl formájában • CAD kimeneti program indítás és vezérlő fájl kiadás.
DATA3 DATA4/DATA 5 DATA6 DATA7/DATA 8
Az SMCCAD.exe HPGL átalakító nem része a szállításnak, külön rendelésre kapható.
Funkció adat vétel (low-aktív) Motor végfokozat belső áramforrás (A fázis) DATA1 1 0
DATA2 1 1
1
0
nincs áram minimális áram (max. áram 20%-a) közepes áram (max. áram 60%-a) maximális áram
0 0 Fázis áram iránya (A fázis) Motor végfokozat belső áramforrás (B fázis) ld. DATA1/DATA2 Fázis áram iránya (B fázis) Motor végfok kiválasztás DATA7 0 1 0
DATA8 0 0 1
X motor végfok Y motor végfok Z motor végfok
MŰSZAKI ADATOK Tápfeszültség Áramfelvétel
4
SMC800 14…28VDC max. 5A
SMC1500 24…28VDC max. 9,5A
Fázis áram Munkaérintkező Referencia kapcsoló
5mA...800mA
mech. záró
Bemeneti szint
5mA...1500mA 24V/8A AC (csak kieg.panellel) mech. záró
Bemeneti frekvencia
5
TTL komaptibilis
max. 5kHz
TTL kompatibilis (Centronics) TTL és CMOS kompatibilis (kiegészítő panellel) max. 5kHz
