Design and Manufacture Supervision, Measure and Control System For CNC Winding - Hung Vu Xuan - Published in March 2008 [PDF]

Zitiervorschau

ThiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vμ ®iÒu khiÓn cho m¸y CNC quÊn d©y trªn c¬ së vi ®iÒu khiÓn c«ng nghÖ PSoC design and manufacture supervision, measure and control system for CNC coil winding machine based on PSoC technology. ThS.Vò Xu©n Hïng Bé m«n Trang bÞ ®iÖn - §iÖn tö, §H GTVT Tãm t¾t: Bµi b¸o tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng s¸t ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn cho m¸y CNC quÊn d©y trªn c¬ së chip c«ng nghÖ PSoC. Bµi b¸o gåm c¸c néi dung chÝnh sau: tæng quan vÒ m¸y CNC quÊn d©y, thiÕt kÕ PSoC Card, c¸ch kÕt nèi ®Ó ®iÒu khiÓn biÕn tÇn vµ servo motor, vµ thiÕt kÕ giao diÖn gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn trªn m¸y tÝnh cho m¸y CNC quÊn d©y. Summary: This article presents the results of research, design and manufacture of supervision, measure and control system for CNC coil winding machine based on PSoC technology. This paper contains following main contents: overview about CNC coil winding machine, designing PSoC card, wiring diagram to control inverter and servo driver, and designing supervisory, measure and control interface for CNC coil winding machine. I.

T¹i sao ph¶i nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ®iÒu khiÓn cho m¸y CNC quÊn d©y?

HiÖn nay m¸y CNC quÊn d©y ®−îc sö dông nhiÒu trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt nh−: C«ng ty C¸p ®iÖn TrÇn phó, C¬ ®iÖn Hµ néi, C«ng ty Que hµn ViÖt §øc, Nhµ m¸y ChÕ t¹o biÕn thÕ ABB ViÖt nam .v.v. , ®· gãp phÇn n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, chÊt l−îng, ®é tin cËy vµ gi¶m gi¸ thµnh cña s¶n phÈm. Cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña ®Êt n−íc, nhu cÇu sö dông m¸y CNC quÊn d©y sÏ tiÕp tôc t¨ng trong nhiÒu n¨m tíi. C¸c m¸y CNC quÊn d©y ®Òu ph¶i nhËp ngo¹i víi gi¸ thµnh cao vµ trong c¸c nhµ m¸y kÓ trªn cßn nhiÒu m¸y quÊn d©y cò ®ang cã nhu cÇu c¶i tiÕn, chuyÓn ®æi thµnh m¸y CNC quÊn d©y tù ®éng. Thªm vµo ®ã, trong n−íc hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc phÇn c¬ khÝ cña m¸y CNC quÊn d©y nµy. ë ViÖt nam ch−a cã c¬ së nµo s¶n xuÊt m¸y CNC quÊn d©y, mét sè c«ng ty, viÖn nghiªn cøu còng ®ang tiÕn hµnh nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y CNC nh−ng chñ yÕu lµ m¸y phay, m¸y bµo, m¸y khoan cßn m¸y CNC quÊn d©y ®−îc dïng trong c¸c nhµ m¸y chÕ t¹o c¸p ®iÖn, c¸p th«ng tin, nhµ m¸y chÕ t¹o d©y quÊn m¸y biÕn ¸p, d©y quÊn m¸y ®iÖn gÇn nh− ch−a ®−îc nghiªn cøu. Do vËy viÖc nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng ®iÒu khiÓn cho m¸y CNC quÊn d©y sö dông c«ng nghÖ tiªn tiÕn, hiÖn ®¹i nh− hÖ ®iÒu khiÓn vect¬ th«ng minh vµ Chip c«ng nghÖ PSoC, lµ h−íng ®i ®óng ®¾n ®Çy triÓn väng, cã tÝnh thêi sù vµ ý nghÜa thùc tiÔn cao. Nh»m c¶i t¹o m¸y quÊn d©y cò, n©ng cao ®é chÝnh x¸c, tiÕt kiÖm n¨ng l−îng, gi¶m gi¸ thµnh cho m¸y CNC quÊn d©y, thay thÕ cho thiÕt bÞ nhËp ngo¹i gãp phÇn vµo tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ vµ tËn dông tiÒm n¨ng trÝ tuÖ cña ®Êt n−íc. §©y còng chÝnh lµ môc tiªu cña ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc vµ c«ng nghÖ cÊp Bé m· sè B2007-04-30 do chóng t«i thùc hiÖn. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i sÏ giíi thiÖu kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o Card gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn trªn c¬ së chip c«ng nghÖ PSoC; ®©y lµ mét phÇn quan träng trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn nãi chung vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y CNC quÊn d©y nãi riªng. II.

Tæng quan vÒ m¸y CNC quÊn d©y

1

M¸y CNC quÊn d©y cã nhiÒu chñng lo¹i kh¸c nhau, nÕu ph©n lo¹i theo theo chøc n¨ng quÊn d©y ta cã c¸c lo¹i ®iÓn h×nh sau: M¸y quÊn d©y c¸p ®iÖn, m¸y quÊn d©y hµn (Nh− d©y truyÒn quÊn d©y hµn H8A-VD, W49-VD, ë Nhµ m¸y Que hµn ViÖt §øc), m¸y quÊn d©y m¸y ®iÖn quay, m¸y quÊn d©y m¸y biÕn ¸p.

H×nh1: M¸y CNC quÊn d©y m¸y ®iÖn [3]

H×nh 2: M¸y CNC quÊn d©y AM3175 [3]

• CÊu t¹o m¸y CNC quÊn d©y: Mét m¸y CNC quÊn d©y cã thÓ chia lµm c¸c phÇn chÝnh sau: PhÇn c¬ khÝ, phÇn ®iÒu khiÓn, ®éng c¬ ®iÖn vµ hÖ thèng c¶m biÕn sensor. + PhÇn c¬ khÝ gåm cã c¸c c¬ cÊu chÝnh: C¬ cÊu nh¶ d©y, c¬ cÊu quÊn d©y, c¬ cÊu r¶i d©y.v.v. + §éng c¬ ®iÖn: Cã ®éng c¬ nh¶ d©y, ®éng c¬ quÊn d©y, vµ ®éng c¬ r¶i d©y. Xu thÕ hiÖn nay vµ trong t−¬ng lai lµ sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång b« ba pha r«to lång sãc v× ®éng c¬ nµy cã hiÖu suÊt cao, ch¾c ch¾n vµ lµm viÖc tin cËy. + HÖ thèng c¶m biÕn: Th−êng cã c¸c lo¹i c¶m biÕn sau: Encoder (®o gãc quay, tèc ®é quay), c¶m biÕn søc c¨ng; c¶m biÕn c¶m biÕn quang, c¶m biÕn vÞ trÝ bªn tr¸i, bªn ph¶i cña c¬ cÊu r¶i d©y.v.v. + PhÇn ®iÒu khiÓn gåm cã: Bé biÕn tÇn ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ nh¶ d©y, quÊn d©y vµ hÖ ®iÒu khiÓn vÞ servo ®Ó r¶i d©y; hÖ thèng ®iÒu khiÓn trung t©m: Gåm cã PLC hoÆc Card vi ®iÒu khiÓn cã cµi ®Æt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vµ giao diÖn gi¸m s¸t, ®o l−êng trªn m¸y tÝnh hoÆc mµn h×nh hiÓn thÞ. HÖ thèng nµy cã chøc n¨ng ®Æt th«ng sè, ®o l−êng vµ gi¸m s¸t qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña m¸y CNC quÊn d©y. • Phèi hîp ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu trong m¸y CNC quÊn d©y vµ lùa chän ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn: §Ó quÊn d©y ®Òu, ®Ñp, kh«ng bÞ ®øt th× ta ph¶i phèi hîp viÖc ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ servo r¶i d©y víi ®éng c¬ quÊn d©y, vµ ®éng c¬ nh¶ d©y víi ®éng c¬ quÊn d©y. NÕu ®éng c¬ quÊn d©y quÊn víi tèc ®é nhanh th× ®éng c¬ servo còng ph¶i r¶i d©y nhanh, viÖc r¶i d©y nµy diÔn ra liªn tôc trong mét vßng quÊn d©y, khi cuén quÊn xoay ®−îc mét vßng th× c¬ cÊu r¶i d©y còng dÞch chuyÓn ®i mét ®é dµi chÝnh b»ng ®−êng kÝnh quÊn d©y. Cßn ®Ó d©y quÊn kh«ng bÞ ®øt nh−ng vÉn ®¶m b¶o ®ñ ®é c¨ng cÇn thiÕt th× ta ph¶i ®iÒu khiÓn tèc ®é cuén nh¶ ®ång tèc ®é víi cuén quÊn. Nh− vËy c¶ ba ®éng c¬ nµy ho¹t ®éng trong sù rµng buéc lÉn nhau, d−íi sù gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn cña bé ®iÒu khiÓn trung t©m lµ Card gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn.

2

§Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n ®ång tèc ®é quÊn vµ nh¶ (cïng tèc ®é dµi) th× tr−íc hÕt ta cÇn cã hÖ biÕn tÇn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ quÊn vµ nh¶ cã ®é chÝnh x¸c cao, t¸c ®éng nhanh, ë ®©y chóng t«i dïng biÕn tÇn 3G3MV cña h·ng Omron, ®iÒu khiÓn vect¬ vßng kÝn, ph¶n håi dïng Encoder 360 xung/vßng. Ta còng cÇn mét bé ®iÒu khiÓn trung t©m cã ®é chÝnh x¸c cao, tèc ®é nhanh ®Ó tÝnh to¸n, xö lý th«ng tin vµ ®−a tÝn hiÖu ®Æt vµo hÖ biÕn tÇn ®iÒu khiÓn vect¬, do ®ã ph−¬ng ¸n sö dông Chip PSoC lµ kh¶ thi. Ngoµi ra ®Ó hÖ thèng cã thÓ quÊn víi tèc ®é cao (n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng) ta còng cÇn ph¶i cã c¬ cÊu bï vµ c¶m biÕn søc c¨ng cã ®é chÝnh x¸c cao, lµm viÖc tin c©y. Dùa vµo th«ng tin tõ c¶m biÕn søc c¨ng bé ®iÒu khiÓn sÏ ®−a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é c¬ cÊu nh¶ d©y sao cho ®ång tèc ®é víi c¬ cÊu quÊn d©y. III. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o hª thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn cho m¸y CNC quÊn d©y III.1. Giíi thiÖu chung vÒ hª thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn HÖ thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn lµ mét phÇn quan träng kh«ng thÓ thiÕu cña mét hÖ thèng s¶n suÊt tù ®éng hiÖn ®¹i nãi chung vµ m¸y CNC quÊn d©y nãi riªng, nã chiÕm tû lÖ cao vÒ gi¸ thµnh trong toµn bé hÖ thèng, ®©y còng lµ mét trong c¸c phÇn phøc t¹p nhÊt vµ chøa ®ùng trong nã mét hµm l−îng trÝ tuÖ cao (hiÓu theo nghÜa c¶ vÒ chiÒu s©u vµ réng). Víi môc tiªu thiÕt kÕ hÖ thèng gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn cã gi¸ thµnh thÊp nh−ng vÉn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ kü thuËt, ®Ó gi¶m gi¸ thµnh m¸y CNC quÊn d©y, thay thÕ cho thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh PLC vµ hÖ thèng gi¸m s¸t nhËp ngo¹i. Chóng t«i ®· thiÕt kÕ mét Card chuyªn dông ®Ó gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn m¸y CNC quÊn d©y, trªn Card nµy phÇn tö c¬ b¶n lµ Chip PSoC cña h·ng CyPress Mü, ®©y lµ lo¹i thiÕt bÞ lËp tr×nh míi, cã cÊu h×nh m¹nh, tµi nguyªn phong phó, tèc ®é xö lý nhanh. HÖ thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn do chóng t«i x©y dùng cã chøc n¨ng ®Æt c¸c th«ng sè ban ®Çu cho m¸y CNC quÊn d©y (sè vßng cÇn quÊn, sè líp cÇn quÊn, tèc ®é quÊn d©y, chÕ ®é quÊn d©y .v.v. ); gi¸m s¸t c¸c th«ng sè ®ang vËn hµnh cña m¸y th«ng qua viÖc ®o c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi tõ c¸c c¶m biÕn; vµ ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña hÖ biÕn tÇn - ®éng c¬ kh«ng ®ång bé quÊn d©y, nh¶ d©y vµ r¶i d©y th«ng qua viÖc xö lý tÝn hiÖu, tÝnh to¸n gi¸ trÞ tÝn hiÖu ®Æt vµ ®−a c¸c gi¸ trÞ nµy vµo c¸c bé biÕn tÇn, bé ®iÒu khiÓn servo motor. HÖ thèng nµy gåm cã 3 phÇn chÝnh: PhÇn cøng (hard ware), phÇn ch−¬ng tr×nh trªn Chip (firm ware), vµ phÇn mÒm SCADASWARE trªn m¸y tÝnh (software). Tãm t¾t mét sè chøc n¨ng vµ th«ng sè chÝnh của Card gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn do chóng t«i thiÕt kÕ: + Cã 7 ®Çu ra sè, dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña 2 biÕn tÇn 3G3MV h·ng Omron (®iÒu khiÓn ®éng c¬ nh¶ d©y vµ quÊn d©y) vµ Servo motor (®iÒu khiÓn c¬ cÊu r¶i d©y), SmartStep A - Series R7D-AP08H cña hãng Omron. + Cã 3 ®Çu ®o xung tõ Encoder ®Ó tèc ®é, vÞ trÝ cña c¬ cÊu quÊn, nh¶ vµ r¶i d©y + Cã màn h×nh hiện thị LCD 2x16 (hµngxcét): HiÓn thÞ th«ng tin, th«ng sè, tr¹ng th¸i ®ang ho¹t ®éng cña m¸y CNC quÊn d©y. + Khả năng truyền th«ng víi m¸y tÝnh qua cổng RS232, hÖ thèng ®−îc gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn qua giao diÖn (phÇn mÒm SCADASWARE) trªn m¸y tÝnh + Cã đầu vào ADC (max 14 bits), ®Çu ra DAC ( max 9 bits ) + Cã 4 EEPROM ngoµi, ký hiÖu FM24C64, mçi IC nµy l−u ®−îc 64 Kbit, th«ng tin cã thÓ l−u tr÷ ®Õn 40 n¨m, dïng ®Ó l−u c¸c th«ng sè hiÖn hµnh ®¶m b¶o hÖ thèng sau khi mÊt ®iÖn vÉn vËn hµnh tèt vµ tiÕp tôc quÊn d©y mµ kh«ng g©y lçi. Gi¶i ph¸p nµy cho phÐp ph¸t triÓn nhiÒu øng dông h¬n, thuËn tiÖn h¬n lµ dïng bé nhí trong cña PSoC. EEPROM nµy truyÒn th«ng tin víi PSoC theo chuÈn I2C.

3

+ Cã khả năng n¹p trực tiếp ch−¬ng tr×nh tõ m¸y tÝnh kh«ng cần phải thay Chip. + Ngoµi ra cßn rÊt nhiÒu tµi nguyªn cã s½n trong PSoC nh−: Timer, counter, PWM, khuÕch ®¹i .v.v. cã thÓ ph¸t triÓn cho c¸c øng dông kh¸c. III.2. Ph©n cÊp chøc n¨ng xö lý th«ng tin gi÷a Card (phÇn cøng+firm ware) vµ phÇn mÒm trªn m¸y tÝnh CÊp trªn cïng: M¸y tÝnh PC cã cµi ®Æt phÇn mÒm gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn(SCADASWARE). PhÇn mÒm ®−îc dïng ®Ó ®Æt c¸c gi¸ trÞ ban ®Çu, nhËn th«ng tin tõ Card truyÒn lªn, hiÓn thÞ c¸c th«ng sè, vµ dïng ®Ó tÝnh to¸n vµ sö lý c¸c th«ng sè biÕn ®æi chËm nh− b¸n kÝnh quËn quÊn .v.v. CÊp thø 2: Card (phÇn cøng) vµ ch−¬ng tr×nh n¹p cho chip PSoC (firm ware). CÊp nµy cã chøc n¨ng: ®o l−êng tèc ®é, sè vßng quay, tÝnh to¸n tèc ®é ®Æt cho ®éng c¬ nh¶, ®éng c¬ quÊn, ®iÒu khiÓn vÞ trÝ r¶i d©y, l−u tr÷ vµ cËp nhËt c¸c th«ng sè hiÖn hµnh cña m¸y CNC vµo EEPROM, hiÓn thÞ c¸c th«ng sè trªn mµn h×nh LCD, truyÒn d÷ liÖu lªn m¸y tÝnh. con:

CÊp cuèi cïng: Cã thÓ chia lµm hai cÊp + Bé ®iÒu khiÓn: BiÕn tÇn, bé ®iÒu khiÓn servo. B¶n th©n c¸c thiÕt bÞ nµy còng ®· tÝch hîp c¸c thiÕt bÞ tÝnh (vi xö lý tÝn hiÖu tèc ®é cao) ®Ó tÝnh to¸n tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Trong c¸c bé ®iÒu khiÓn nµy cã bé ®iÒu ®iÒu chØnh tù ®éng PID, bé ®iÒu chØnh vÞ trÝ, bé ®iÒu chØnh m« men .v.v. + C¬ cÊu chÊp hµnh vµ c¶m biÕn: gåm cã ®éng c¬ kh«ng ®ång bé nh¶ d©y, quÊn d©y, r¶i d©y vµ c¸c c¶m biÕn thu thËp d÷ liÖu: c¶m biÕn bªn tr¸i, bªn ph¶i c¬ cÊu r¶i d©y, c¶m biÕn trong c¬ cÊu bï søc c¨ng, encoder ®o tèc ®é ®éng c¬. H×nh 3: Ph©n cÊp ®iÒu khiÓn

III.3. ThiÕt kÕ giao diÖn gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn cho m¸y quÊn d©y CNC b»ng m¸y tÝnh (X©y dùng phÇn mÒm SCADASWARE – Supervisory Control And Data Acquisition SoftWare ) Giao diÖn cã 3 phÇn chÝnh: PhÇn 1 (Select Mode): Lùa chän c¸c chÕ ®é quÊn cho m¸y quÊn d©y CNC: quÊn theo sè vßng ®Æt, quÊn theo sè líp ®Æt, quÊn theo khèi l−îng ®Æt (quÊn d©y hµn), quÊn d©y m¸y biÕn ¸p. PhÇn 2 (Setting parameters): §Æt c¸c th«ng sè cho hÖ quÊn d©y nh− tèc ®é quÊn, sè líp, ®−êng kÝnh d©y vµ vËt liÖu d©y quÊn. PhÇn 3 (Measuring parameters): NhËn c¸c gi¸ trÞ ®o l−êng tõ Card (®o ®−îc tõ c¸c sensor) truyÒn lªn m¸y tÝnh vµ hiÓn thÞ c¸c th«ng sè nµy.

4

H×nh 4: H×nh giao diÖn chÝnh ®iÒu khiÓn m¸y CNC quÊn d©y TÊt c¶ c¸c th«ng sè ®Æt sÏ ®−îc truyÒn xuèng Card PSoC, trªn c¬ së gi¸ trÞ ®ã Chip PSoC sÏ ®o c¸c th«ng sè vËn hµnh, tÝnh to¸n, xö lý vµ ®−a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn thÝch hîp, ®¶m b¶o sù ho¹t ®éng nhÞp nhµng gi÷a c¬ cÊu quÊn d©y, c¬ cÊu nh¶ d©y vµ c¬ cÊu r¶i d©y. Ngoµi ra cßn cã c¸c giao diÖn con dïng ®Ó kiÓm tra, vËn hµnh, ®iÒu khiÓn riªng biÕn tÇn hoÆc servo motor phôc vô cho viÖc söa ch÷a vµ b¶o d−ìng khi cã sù cè hoÆc cã thÓ dïng lµm thiÕt bÞ thÝ nghiÖm phôc vô cho c«ng t¸c gi¶ng d¹y vµ nghiªn cøu trong c¸c tr−êng cao ®¼ng vµ ®¹i häc. III.4. ThiÕt kÕ phÇn cøng cho Card gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn S¬ ®å m¹ch nguyªn lý cña Card h×nh 5. Trªn Card gåm 2 chip PSoC: ViÖc dïng 2 chip cho phÐp ta ph¸t triÓn nhiÒu øng dông kh¸c mµ kh«ng cÇn thay ®æi phÇn cøng. ¾ PSoC 1: §ãng vai trß lµ chip chñ (Master) cã nhiÖm vô nhËn tÝn hiÖu tõ m¸y tÝnh, thu thËp c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c c¶m biÕn tr¸i -ph¶i, c¶m biÕn søc c¨ng, ®o tèc ®é, ®o vÞ trÝ tõ Encoder vµ nhËn tÝn hiÖu tõ PSoC 2 truyÒn sang, tõ ®ã xö lý ®iÒu khiÓn ®éng c¬ Servo r¶i d©y vµ truyÒn th«ng tin lªn m¸y tÝnh vµ ®ãng më c¸c van ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh ho¹t ®éng 2 biÕn tÇn, cho ch¹y vµ dõng hÖ thèng. PSoC 1 sÏ th−êng xuyªn l−u tr÷ th«ng tin vµo EEPROM, vµ sÏ ®äc gi¸ trÞ trong EEPROM sau khi cã ®iÖn trë l¹i. ¾ PSoC 2: §ãng vai trß lµ chip tí (Slave) cã nhiÖm vô lµ nhËn tÝn hiÖu tõ m¸y tÝnh vµ thu thËp tÝn hiÖu tõ c¸c c¶m biÕn c¨ng d©y vµ trïng d©y tõ ®ã ®−a ra tÝn hiÖu d¹ng Analog ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cho 2 ®éng c¬ quÊn vµ nh¶ sao cho d©y quÊn kh«ng bÞ ®øt, ®ång thêi thu thËp tõ c¶m biÕn sù cè ®øt d©y vµ truyÒn th«ng sang chip PSoC 1 ®Ó cho dõng hÖ thèng khi cã sù cè.

5

1

A6 CAP

A14

SW-PB

A22

A25

RES1

RES1

D10

VSS

RES1

CBT

CBP

A26 RES1

A32

A29 RES1

xung DIODE SCHOTTKY

A54 A55 RES1 RES1

Psoc P0[7] P0[5] P0[3] P0[1] P2[7] P2[5] P2[3] P2[1] VSS P1[7]SCL P1[5]SDA P1[3] XSCL Vss

Vdd P0[6] P0[4] P0[2] P0[0] P2[6] P2[4] P2[2] P2[0] XRES P1[6] P1[4] P1[2] XSDA

28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

analog1 analog2

VCC CBT CBP BT2 BT1

RW E LED3 LED1 XRES encoderQ TXD RXD TX2

p072 p012 p272 DB72

DB52

T2 R2 P012

Psoc

A35 NPN

A41

D6

A9

1 2 3

VSS

1K

LED

chieu

Psoc1 1 P0[7] 2 P0[5] 3 P0[3] 4 P0[1] 5 P2[7] 6 VSS RS2 P2[5] 7 P2[3] 8 P2[1] 9 VSS 10 P1[7]SCL 11 P1[5]SDA 12 P1[3] 13 XSCL 14 Vss

Vdd P0[6] P0[4] P0[2] P0[0] P2[6] P2[4] P2[2] P2[0] XRES P1[6] P1[4] P1[2] XSDA

28 VCC 27CBduoi 26CBtren 25 24 23 RW2 22 E2 DB62 21 20 DB42 19 XRES2 18 encoderQ

HEADER 3

17 16 15

RXD encoderN P002

A36 NPN

A10 D5

RES1 A11 RES1

LED C

A37 NPN

A12

BT2

RES1 D4

Psoc1

A13

VSS

RES1

TX2 RX2 XRES VS S VCC

encoderN encoderQ

2 1

D

A8 RES1

VCC A49

LED

A62 HEADER 3

A60 TX2 RX2

3 4

HEADER 2 A1

2 1

LED

VSS

RES2

4 HEADER

LED

VS S

VCC RW SCL SDA

8 7 6 5

VCC

1 2 3 4

VCC

SCL SDA

A58 A0 A1 A3 GND

VCC RW SCL SDA

8 VCC 7 6 SCL 5 SDA

RES1 A16

24c64

VSS

A0 A1 A3 GND

VCC RW SCL SDA

8 7 6 5

VCC SCL SDA

24c64

1 2 3 4

VCC

VSS

A59 A0 A1 A3 GND 24c64

VCC RW SCL SDA

8 7 6 5

VCC A30

SCL SDA

22

22 A39 NPN

A18

VSS

RES1

LED

A

5 4 3 2 1

XRES2

XRES

VS S

Title

A50 HEADER 10

Size

A45 HEADER 5

2

B

3

4

1 2 3 4 4 HEADER

D2

RES1

RES1

A51

VSS

A17

BT1

VCC VS S

VSS

A57

Date: File: 1

D3

RES1

DB72 DB62 DB52 DB42 E2 RW 2 RS 2

1 2 3 4

B

A38 NPN

A15

BT1

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

A61 SW SPST

VS S

VCC A43 SW SPST

A24 RES1

A

A0 A1 A3 GND 24c64

VCC

24 V +12V -12V VCC

LED

A56

A53 HEADER 5

LED

VSS VCC

D

1 2 3 4

A46 HEADER 5

RS RW E

C

LED1 LED2 LED3 LED4 VCC VSS

L

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

VS S

K A DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 E R/W RS Vo Vdd Vss

VS S

B

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

SW DIP-2

1 2 3 4

D1

RES1 100K

T2 R2

A52

A40 NPN

A21

BT2

VS S

A27 RES1

1 2 3 4 5 6 RS 7 LED4 LED2 8 9 10 SCL 11 SDA 12 C8B/A RX2 13 14 chay xung C8dcSV chieu HT

A28 RES1

+12V

2 1 HEADER 2

A44

VSS

VS S

A48 DIODE SCHOTTKY

VS S

DB9

A31 HEADER 2 DIODE SCHOTTKY

A33 HEADER 2

VSS

A47 DIODE SCHOTTKY

RES1

A42

C8B/A

VSS

1 2 3

RES1

P002 P012 XRES2 VS S VCC

VCC 5 9 4 8 3 7 2 6 1

C

D11

A23

RES1

CBduoi

VSS

A20

+12V

HT

SW-SPST

A34 NPN D7

A7

CBtren

A19 RES1 VCC

A5

A63 CON1

VSS

MAX232

6

chay 1K RES1

VCC VSS

p272 p012 p072

2 6 16 15 14 7 13 8

1 2

Vs+ VsVCC GND T1OUT T2OUT R1IN R2IN

5

analog1 analog2

C1+ C1C2+ C2T1IN T2IN R1OUT R2OUT

4

2 1

D

uRS1

3

1

1 3 4 5 CAP 11 TXD 10 12 RXD 9 A3 CAP

2

A4 CAP

C8dcS V

A2

5

MACH DIEU KHIEN MAY QUAN DAY CNC Number

Revision

Design: TRAN THE THINH

4-Dec-2007 Sheet of D:\CUA THINH DE NHO\New Folder\mach thayDrawn HUNG\MyDesign.ddb By: 6

Hình 5: S¬ ®å m¹ch nguyªn lý Card ®iÒu khiÓn m¸y quÊn d©y CNC IV.

C¸ch kÕt nèi gi÷a Card PSoC víi biÕn tÇn 3G3MV vµ Servo motor cña h·ng Omron

H×nh 6: C¸ch ®Êu víi biÕn tÇn 3G3MV

V.

H×nh 7: S¬ ®å nèi d©y víi Servo Driver

KÕt luËn

Bµi b¸o ®· tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o hÖ thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu (Card PSoC, firm ware cho chip PSoC, phÇn mÒm SCADASWARE trªn m¸y tÝnh) vµ ¸p dông vµo ®iÒu khiÓn m« h×nh m¸y CNC quÊn d©y. KÕt qu¶ vËn hµnh cho thÊy hÖ thèng gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn do chóng t«i chÕ t¹o lµm viÖc tin cËy vµ cã ®é chÝnh x¸c cao hoµn toµn cã thÓ thay thÕ cho thiÕt bÞ nhËp ngo¹i.

6

H×nh 8: Card gi¸m s¸t, ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn

H×nh 9: M« h×nh m¸y CNC quÊn d©y Tµi liÖu tham kh¶o

[1]. Tµi liÖu kü thuËt vÒ PSoC cña h·ng CyPress. [2]. Tµi liÖu kü thuËt vÒ SmartStep A - Series R7D-AP08H vµ biÕn tÇn 3G3MV cña h·ng Omron. [3]. C¸c website cña mét sè h·ng: Omron, Cypress, Electromech, Siemen, ABB, Digmotor, GeorgeStevens, ReynoldsElectronics, http://www.alldatasheet.com

7