Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC mini

Đồ án tốt nghiệp sinh viên viện cơ khí bách khoa hà nội Nội dung Chương 1: Tổng quan về máy CNC Chương 2: Sơ đồ hệ thống và các phần tử điều khiển Chương 3: Thiết lập hệ thống điều khiển Chương 4: Lập trình gia công sản phẩm Chương 5: Kết luận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính toán thiết kế hệ thống

điều khiển cho máy phay CNC mini

Nguyễn Hồng Dương

Duong.nh150758@sis.hust.edu.vn

Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

TS Bùi Đình Bá

TS Hoàng Hồng Hải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHÍA VIỆT

NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ)

1 Thông tin về sinh viên

Họ và tên sinh viên: Nông Thanh Tuấn

Điện thoại liên lạc: 0397965280 Email: tuan.nt154127@sis.hust.edu.vnLớp: KT- CĐT 06 – K60 Hệ đào tạo: Chính quy

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hồng Dương

Điện thoại liên lạc: 091002520 Email: duong.nh150758@sis.hust.edu.vn

Lớp: KT- CĐT 06 – K60 Hệ đào tạo: Chính quy

Họ và tên sinh viên: Lê Trọng Đức

Điện thoại liên lạc: 0326764516 Email: leducbk97@gmail.com

Lớp: KT- CĐT 05 – K60 Hệ đào tạo: Chính quy

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Cơ điện tử

Thời gian làm ĐATN: Từ ngày 01/ 09/ 2020 đến 01/ 01 /2021

2 Đầu đề thiết kế

Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC mini

3 Các số liệu ban đầu:

● Không gian làm việc 300×300×100 mm

● Bản vẽ sơ đồ điều khiển

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên:

Khoá: K60 Lớp: KT- CĐT Chuyên ngành: Cơ điện tử

Tên đề tài tốt nghiệp:

Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC mini

NỘI DUNG NHẬN XÉT

I Khối lượng đồ án:

1 Phần thuyết minh

2 Phần bản vẽ:

II Ưu điểm của đồ án

………

………

………

………

………

III Nhược điểm của đồ án ………

………

………

………

………

IV Kết luận ………

………

………

Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

TS Bùi Đình Bá

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên:

Khoá: K60 Lớp: KT- CĐT Chuyên ngành: Cơ điện tử

Tên đề tài tốt nghiệp:

Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và điều khiển cho máy CNC 3 trục

NỘI DUNG NHẬN XÉT

I Khối lượng đồ án:

1 Phần thuyết minh:

2 Phần bản vẽ:

3 Ưu điểm của đồ án

………

………

………

………

………

………

II Nhược điểm của đồ án ………

………

………

………

………

III Kết luận ………

………

………

………

Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2021

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

1.1.1 Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển 2 1.1.2 Cơ sở của máy CNC 3

1.2 Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số 4

1.2.1 Chương trình gia công một chi tiết 4 1.2.2 Khối điều khiển 4 1.2.3 Điều khiển logic 4 1.2.4 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC 5

1.3.1 Khái niệm và phân loại 5 1.3.2 Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC 6

1.4 Kết cấu cơ khí được dùng trong đồ án 10

2.3.1 Trục chính và điều khiển tốc độ trục chính 18 2.3.2 Tìm hiểu về biến tần 19

2.4.1 Giới thiệu mạch Mach3 V3.22 22 2.4.2 Đặc điểm của mạch Mach3 V3.22 22 2.4.3 Sử dụng mạch Mach3 23

2.5.1 Cảm biến Home 26 2.5.2 Nút bấm điều khiển tắt mở máy 26

2.5.5 Nguồn DC 27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 28

3.1 Cài đặt các thông số cho bộ điều khiển động cơ servo 28

3.1.1 Động cơ servo 28 3.1.2 Các chân tín hiệu I/O của Drive 28 3.1.3 Cài đặt các thông số cho bộ điều khiển động cơ Servo 29

3.2.2 Cài đặt thông số cho biến tần 35

3.3 Cài đặt thông số trên phần mềm Mach3 36

3.3.1 Tính năng cơ bản của phần mềm Mach3 36 3.3.2 Cài đặt các chân tín hiệu 37 3.3.3 Chọn đơn vị đo của máy 41 3.3.4 Cài đặt thông số động cơ 42 3.3.5 Các chức năng chính 44

4.2 Quá trình gia công chi tiết trên máy phay CNC 50

4.3 Đo và đánh giá độ chính xác của chi tiết sau gia công 51

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2: Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM 3

Hình 1.4: Miêu tả các trục của máy công cụ CNC trong hệ tọa độ đề các 4

Hình 1.7 Các bước của khâu chuẩn bị chương trình bằng tay 7

Hình 2.5 Sơ đồ đấu nối với bộ điều khiển Driver 18

Hình 2.11 Chân tín hiệu điều khiển các trục tọa độ của Mach3 23

Hình 3.2 Nguyên lí hoạt động I/O 50 chân 29

Hình 3.13 Vị trí của các tham số đầu ra trên màn hình hiển thị 33

Hình 3.13 Spindle công suất 1.5KW được dùng trong máy CNC 35

Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lí điều khiển biến tần 36

Hình 3.31 Các vùng chức năng trên giao diện Mach3 44

Hình 4.1 Kích thước chi tiết 48

Hình 4.7 Kết quả đo sau gia công trên máy phay 51

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vì vậy việc ứng dụngcác kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất,chất lượng cao, mà giá thành chấp nhận được ngày càng trở nên cần thiết, đặcbiệt đối với những nước đang phát triển như Việt Nam

CNC (Computer Numerical Controlled - điều khiển bằng máy tính) đề cậpđến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất các

bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chươngtrình viết bằng ký hiệu chuyên biệt thường gọi là mã G

Vận dụng những kiến thức đã học cũng như tham khảo một số mô hìnhthực tế em đã tiến hanh thực hiện đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống điều khiểncho máy CNC 3 trục”, đề tài này tập trung vào phần thiết kế hệ thống điều khiển

Vì vậy phần cơ khí chỉ trình bày những điểm cốt lõi nhất trong hệ thống truyềnđộng Đồ án gồm có 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về máy CNC

Chương 2: Sơ đồ hệ thống và các phần tử điều khiển

Chương 3: Thiết lập hệ thống điều khiển

Chương 4: Lập trình gia công sản phẩm

Chương 5: Kết luận

Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2021

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Khái quát về các máy công cụ CNC.

1.1.1 Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển.

Điều khiển số (Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các quá

trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ Về thực chất, đây là mộtquá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại,robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi

và sản phẩm ) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyênbao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nênmột chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống

Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàngkhông vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa,

xe tăng là cao nhất Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trìnhphát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit,8bit cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước

và mạnh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý

Hình 1.1: Mô hình điều khiển DNC

Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã phát triển và đạtđến trình độ rất cao như các phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt và tổ hợp

CIM(Computer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các Robot cấp

phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến,các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quả kinh tế rấtđáng kể

Hình 1.2: Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM

1.1.2 Cơ sở của máy CNC

Các trục của máy CNC được trang bị dụng cụ đo vị trí để xác định tọa độcác bàn máy và của dụng cụ cắt Khi bàn máy di chuyển thì các dụng cụ đo lườngphát ra tín hiệu điện, hệ điều khiển CNC xử lý tín hiệu điện này và xác định vị tríchính xác của bàn máy trong hệ trục tọa độ

Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyển động cắt gọt khi gia công chi tiết trênmáy CNC phải nằm trong một hệ trục tọa đồ Descarte theo nguyên tắc bàn tayphải Trong đó có ba chuyển động tịnh tiến theo các trục và ba chuyển động quaytheo các trục tương ứng Một máy công cụ CNC có thể điều khiển tới 6 trục gồmtịnh tiến theo X, Y, Z, và các trục A, B, C quay quanh các trục Z, Y, Z Một điểmtrong không gian hệ tọa độ Descarte được xác định tọa độ qua hình chiếu của nólên ba trục X, Y, Z

Hình 1.4: Miêu tả các trục của máy công cụ CNC trong hệ tọa độ đề các

1.2 Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số

1.2.1 Chương trình gia công một chi tiết.

Chương trình gia công chi tiết gồm có các chương trình điều khiển số và dữliệu

Chương trình điều khiển được soạn thảo bằng ngôn ngữ lập trình và lưu giữtrong vật mang tin ( băng từ, đĩa từ hoặc đĩa Compact CD) sau đó được nạp vào

hệ điều khiển số qua cửa nạp tương thích

Dữ liệu gồm các giá trị hiệu chỉnh biên dạng, các dữ liệu hiệu chỉnh máy,các số liệu về dụng cụ cắt được nạp vào từ bẳng điều khiển

Chương trình điều khiển và dữ liệu được chuyển trực tiếp từ máy tính chủsang hệ điều khiển số của từng trạm gia công ( hệ DNC)

1.2.2 Khối điều khiển.

Chức năng của khối điều kiển là thực hiện chương trình gia công chi tiếttrên cơ sở dữ liệu sẵn có và tín hiệu từ bên ngoài

Nhận các giá trị vị trí của các trục từ sensor đo vị trí encoder, và tốc độ củacác trục

Thực hiện các chương trình điều kiển các cơ cấu chấp hành, động cơ củatrục chính, động cơ của các trục truyền động riêng lẻ để phối hợp tạo nên biêndang và điều khiển tốc độ các trục

1.2.3 Điều khiển logic.

Điều khiển toàn hộ hoạt động của hệ như sau: tốc độ chạy nhanh (khôngcắt) tối đa, bố trí xắp đặt các trục máy, các trạng thái đóng ngắt mạch của hệ điềukhiển và giới hạn vùng làm việc của hệ thống công nghệ ( bàn máy, gá lắp, dụngcụ), lệnh đóng ngắt bơm dung dịch làm mát và bôi trơn, lệnh tạo số vòng quaycho trục chính, lệnh thay dụng cụ.Đầu ra khối điều khiển logic điều khiển các cơcấu chấp hành như: Van thủy lực, van khí nén, các rơ-le

1.2.4 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC.

Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc các khối của hệ CNC

1.Màn hình 2 Bản điều khiển

3 Mạch ghép nối 4 Tay quay điện tửMàn hình dùng để hiển thị tọa độ hiện tại của các trục truyền động, trạngthái làm việc của toàn hệ thống

Bảng điều khiển để vào dữ liệu điều chỉnh máy, lập trình gia công, cài đặt

1.3 Hệ thống tính toán và điều khiển

1.3.1 Khái niệm và phân loại

Hệ điều khiển CNC thực hiện lưu đồ điều khiển như hình 1.6 Ở trong giai

đoạn đầu tiên, những thông tin về kích thước đông nghệ được đưa sang khâu

chuẩn bị chương trình, sau đó là cộng việc lập trình điều khiển.

Hình 1.6 Lưu đồ điểu khiển hệ CNC

Chương trình điều khiển được đưa vào thiết bị tính toán điều khiển, tạo tínhiệu điều khiển các hệ truyền động điện tự động

Cấu trúc của thiết bị tính toán điều khiển có thể chia ra làm hai nhóm: Nc

và CNC

Trong hệ CNC các chương trình điều khiển được đưa vào khối xử lí sao chochương trình sau đó qua đầu vào đưa đến các khối giả mã nhằm tạo ra các mãtương thích của máy Tín hiệu này hoặc đưa trực tiếp vào khối điều khiển hoặcđưa vào bộ nhớ đệm và cuối cùng đến bộ nội suy để tính toán phân ra các chuyểnđộng trên các trục tọa độ Mặt khác thông tin điều khiển còn đưa ra các lệnh điềukiển công nghệ như tốc độ cắt,xoay chi tiết, thay dao

1.3.2 Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC.

a Chuẩn bị chương trình bằng tay.

Nhưng thông tin cần thiết đê chuẩn bị chương trình là: Bản vẽ chi tiết vàcác điều kiện công nghệ Người soạn thảo chương trình phải chuyền thông tin đóthành các chương trình điều khiển số cho máy gia công

Hình 1.7 Các bước của khâu chuẩn bị chương trình bằng tay

+ Chọn hệ toạ độ (Tương ứng với hướng dẫn của ISO) sao cho điểm toạ độban đầucần phải trùng với điểm xuất phát của dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công.+ Dựa trên quỹ đạo chuyển động giữ các điểm tựa, viết chương trình quỹđạo chuyển động (đường thẳng, đường tròn, Parabol, ) Nếu như dùng phươngpháp gần đúng thì phải tính sai số

+ Dựa vào các thông tin về công nghệ như chế độ căt, dụng cụ cắt, tốc độcắt, thành lập biểu đồ công nghệ

b Chuẩn bị chương trình từ máy vi tính.

Chuẩn bị chương trình điều khiển thực hiện bằng tính toán trực tiếp với chitiết gia công phức tạp mất nhiều thời gian và độ chính xác không đảm bảo Ngàynay người ta thường thực hiện chuẩn bị chương trình nhờ máy tính Đặc trưngcủa lập trình bằng máy là việc ứng dụng một ngôn ngữ lập trình định hướng đốitượng

Hình 1.8 Lưu đồ lập trình bằng máy

Với sự trợ giúp của ngôn ngữ lập trình như vậy ta có thể:

- Xác định những nhiệm vụ gia công tương đối đơn giản và không thực hiệncác tính toán bằng tay

- Chỉ cần truy nhập một số ít dữ liệu có thể sản sinh một số khối lượng lớncác số liệu cho nhiệm vụ gia công

- Những tính toán cần thiết đều do máy tính thực hiện

- Dùng một ngôn ngữ biểu tượng tương đối dễ học mà các từ của nó hợpthành bởi những khái niệm phổ biến Trong ngôn ngữ chuyên môn của kỹ thuậtgia công

- Tiết kiệm phần lớn thời gian trong khi mô tả chi tiết cần gia công và cácchu trình công tác cần thực hiện

- Hạn chế được các lỗi lập trình, vì so với lập trình bằng tay chỉ cần cấp ít

dữ liệu vào máy tính và hầu như không cần phải tính toán

Trong việc thực hiện tự động hoá chuẩn bị chương trình điều khiển máytính sẽ đảm nhận các bài toán về kích thước hình học và công nghệ tính toán cáctoạ độ điểm tựa, tiệm cận hoá các đường cong, tính toán các tham số khoảngcách đẳng trị Tính toán lượng ăn dao và tốc độ cắt, cụ thể gồm các bước sau:

1 Chọn ngôn ngữ để mô tả quỹ đạo chuyển động, ngôn ngữ này phải

có đủ khả năng mô tả được các kích thước tham số của quỹ đạo chuyển động vớilời diễn tả đơn giản dễ sử dụng

2 Gia công thuật biến đổi thông tin về kích thước hình học sao cho cóthể phối hợp với ngôn ngữ của máy gia công

3 Tạo các thuật toán giải các bài toán mẫu theo các quỹ đạo gia côngđặt ra

4 Gia công các thuật toán đẻ phục vụ cho các đối tượng cụ thể

1.3.3 Cấu trúc hệ điều khiển CNC.

Máy tính có nhiệm vụ quản lý, quan sát, lập trình Ngoài ra nhờ có khốighép nối (Interface Bus) để hệ có thể nối mạng với các máy tính bên ngoài vớimục đích để truyền dữ liệu, quản lý, theo dõi hoặc điều khiển DCN Bảng điềukhiển và tay quay điện tử dùng để vận hành máy, vào các dữ liệu, chọn các chế

độ làm việc, lập trình gia công

Hình 1.9 Cấu trúc của hệ CNC

Khối NC có nhiệm vụ thu thập và xử lý dữ liệu, nội suy, tính toán quỹđạo, điều phối Chức năng của PLC là điều khiển quá trình công nghệ của toànhệ.Trong một số trường hợp cả ba khối (NC, PLC, và khối vi điều khiển) đượcchế tạo thành một khối (hình 1.11), nó đảm bảo toàn bộ chức năng điều khiển củahệ.

Khối vi điều khiển gồm các Controller (bộ điều khiển vị trí, bộ điểu chỉnhtốc độ ) thực hiện tất cả các bước cho chuyển động tuyến tính, các chuyển độngphi tuyến để đạt được biên dạng lập trình

1.4 Kết cấu cơ khí được dùng trong đồ án

Trong việc gia công chi tiết thì kết cấu cơ khí của máy là một phần rất quantrọng Khi gia công sản phẩm thì các cơ cấu chấp hành ảnh hưởng trực tiếp tới độchính xác gia công

Trong đồ án này, phần điều khiển máy CNC được thiết kế phù hợp với kếtcấu cơ khí đã có sẵn Kết cấu này có độ cứng vững trung bình, các cơ cấu chấphành đạt được sự hoạt động ổn định, phù hợp để chế tạo một máy phay CNCmini gia công những chi tiết có kết cấu đơn giản

Dưới đây là một số thành phần quan trọng nhất của kết cấu cơ khí:

1.4.1 Trục vít me đai ốc bi

Hình 1.11 Trục vít me bi đai ốc bi

Trong máy công cụ điều khiển số người ta thường sử dụng hai dạng vit me cơbản đó là: vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi:

Vít me đai ốc thường: là loại vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc mặt

Vít me đai ốc bi: là loại mà vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc lăn

Trong đồ này, vít me được sử dụng là vít me bi, với thông số vít me các trục nhưbảng sau:

Trục trơn được gia công với cấp chính xác cao, nhiệt luyện đảm bảo tăng độ cứng

bề mặt, giúp những sản phẩm máy in 3D và CNC mini đạt sự ổn định, chính xáccao nhất

Đường kính trục: 15mm

Trong đồ án này, chọn ổ lăn hang SKF có kí hiệu: 7201 BEP

Thông số như sau:

d= 12 mm; D= 32 mm; B=10 mm; C= 7.61 kN; Co= 3.8 kN

Hình 1.14 Ổ lăn

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG VÀ CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Sơ đồ hệ thống và các phần tử trong hệ thống

Sơ đồ điều khiển được thiết kế như sau:

Hình 2.1 Sơ đồ mạch điều khiển máy CNC sử dụng mạch điều khiển Mach3

Hình 2.2 Động cơ AC Servo

1 Lựa chọn động cơ

Khi lưa chọn động cơ người thiết kế phải xem sét nhiều yếu tố và các đặctrưng về dải tốc độ, sự biến đổi momen tốc độ, tính thuận nghịch, chu kì làmviệc, momen khởi động và công suất yêu cầu

Đặc biệt lưu ý tới đường cong momen tốc độ động cơ bởi vì các đườngcong này cho ta những thông tin quan trọng Để lựa chọn lựa công suất chúng tacần chọn lưạ các vấn đề sau:

a Momen khởi động động cơ

Momen ở tốc độ quay bằng 0 được gọi là momen khởi động cơ Để động cơ

tự khởi động được, động cơ phải sinh ra momen lớn hơn momen ma sát vàmomen tải đặt lên trục của nó Nếu gọi a là gia tốc góc của động cơ và đuợc đobằng Rad/s2, Tm là momen động cơ, Ttải là momen tải đặt lên trục động cơ và J

là momen quán tính của Rôto và tải ta có quan hệ:

b Tốc độ cực đại của động cơ.

Là tốc độ quay lớn nhất khi momen động cơ bằng 0 Tốc độ này gọi là tốc

độ không tải

c Công suất yêu cầu tải.

Cần chọn động cơ sao cho có thể đáp ứng tốt được yêu cầu tải trong chu kỳlàm việc, nghĩa là công suất động cơ phải lớn hơn hoặc bằng công suất tải

d Độ phân giải của encoder.

Độ phân giải của encoder hay là cố xung trên một vòng quay mà encodernhận được, điều này có ý nghĩa trong việc điểu khiển và giám sát vị trí góc quay

thống càng cao.

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Cấu tạo của một động cơ Servo được thể hiện trong hình 2.3 Một động cơ

AC Servo thường có 2 bộ phận chính, một là động cơ không đồng bộ hoặc đồng

bộ 3 pha, hai là encoder Encoder được gắn liền với động cơ và nhận tín hiệu về

vị trí cũng như tốc độ để phản hồi đến driver Servo

Hình 2.3 Cấu tạo động cơ Servo

2.2.2 Bộ điều khiển động cơ AC Servo

Động cơ AC Servo được thiết kế chế tạo với mục đích điều khiển chính xác

vị trí, tốc độ và momen, do vậy driver điều khiển động cơ Servo cũng rất phứctạp và khó chế tạo Các bộ driver servo được bán kèm với động cơ Servo với giáthành rất cao

Hình 2.4 Drive và động cơ AC Servo

Hình 2.5 Sơ đồ đấu nối với bộ điều khiển Drive

kilowat, một lý do nữa để chọn động cơ không đồng bộ ba pha là giá thành rẻhơn nhiều so với động cơ đồng bộ cùng công suất.

Tần số đầu ra được xác định bởi nhịp đóng mở của các thiết bị nghịch lưu

b Các khâu cơ bản.

Thiết bị biến tần gián tiếp gồm ba khâu cơ bản

- Khâu chỉnh lưu: biến đổi nguồn xoay chiều sang một chiều.

- Bộ lọc: để giảm bớt độ nhấp nhô của áp và dòng ở đầu ra của bộ chỉnh

lưu

- Khâu nghịch lưu: biến đổi điện áp một chiều để đặt vào động cơ.

Thiết bị nghịch lưu có thể là Thyristor hoặc Transitor công suất

Hình 2.7 Sơ đồ bộ biến tần gián tiếp

Do tính chất khác nhau của các khâu trung gian ta có hai loại biến tần là biếntần áp và biến tần dòng

- Thiết kế sản phẩm có khả năng kết nối đến màn hình ngoài một cách dễdàng thông qua cổng cáp RJ45

- Kiểu dáng nhỏ gọn nên thiết bị có thể giúp tiết kiệm không gian lắp đặtbằng cách gắn trực tiếp trên thanh DIN

- Biến tần được ứng dụng hệ thống làm mát Natural cooling nên không bịnóng lên trong quá trình hoạt động.

- Có thể thực hiện vai trò truyền thông RS485 hiệu quả

- Thiết bị này có thể gắn thêm bộ hãm với công suất là 1,5 và 2,2 KW

+ Ưu điểm M100 LS:

Biến tần M100 LS được hãng sản xuất với các tiêu chuẩn chất lượng cao

Vì thế, nó có thể nhanh chóng “ghi điểm” với mọi khách hàng ngay từ lần đầutiên gặp mặt bằng những ưu điểm rất nổi bật

- Sự có mặt của thiết bị giúp thiết bị có thể hoạt động nhanh hơn Từ đó,động cơ sẽ tiêu tốn ít năng lượng hơn Vì thế, tiết kiệm chi phí năng lượng là điều

mà mọi khách hàng đều hài lòng khi sử dụng

- Có giao diện đơn giản, được tối ưu hóa giúp người dùng có thể dễ dàng

sử dụng mà không gặp nhiều khó khăn

- Nếu so với các hệ thống khởi động truyền thống thì dòng biến tần này của

LS có thể giúp giảm từ 20 – 30% chi phí điện năng

- Được sản xuất từ chất liệu cao cấp cùng cấp độ bảo vệ cao nên thiết bị cóthể hoạt động ổn định, bền bỉ trong mọi điều kiện môi trường khác nhau Vì thế,sản phẩm có tuổi thọ rất đáng nể

- Kích thước nhỏ gọn của Biến tần M100 LS cũng giúp người dùng dễdàng hơn trong việc tháo lắp hay vận chuyển Đây là một trong những ưu điểmkhiến dòng sản phẩm này có được đánh giá cao từ thị trường

- Biến tần hoạt động theo nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu.Nguyên lý này được thực hiện qua diode và tụ điện Chính vì vậy, hệ số cosphicủa thiết bị đạt được ít nhất là 0.96 Cùng với đó, công suất phản kháng từ động

cơ cũng rất thấp giúp giảm được dòng trong quá trình hoạt động một cách đáng

kể Yếu tố này mang đến hiệu quả giảm chi phí cho khách hàng trong việc lắp đặt

tủ tụ bù và giảm thiểu hao hụt đường dây rất cao

- Hoạt động của thiết bị có khả năng hạn chế tình trạng hư hỏng máy mócbên trong của động cơ Đó là bởi khi khởi động, các động cơ sẽ được tăng từ tốc

độ thấp lên cao dần, tránh việc khởi động đột ngột như các loại biến tần khác trênthị trường Chính điều này sẽ giúp cho thiết bị có tuổi thọ cao hơn rất nhiều khi

sử dụng Người dùng sẽ giảm chi phí thay mới hay bảo dưỡng đến mức tối đa

- So với nhiều dòng biến tần khác trên thị trường thì Biến tần M100 LS sởhữu mức giá khá “mềm” Nó sẽ giúp giảm áp lực tài chính với mọi khách hàngkhi đặt niềm tin lựa chọn dòng sản phẩm này cho các máy móc của mình

+ Thông số kĩ thuật:

- Lọai: 1 pha, 3 pha

- Công suất hoạt động: 0.1kW đến 2.2kW

- Tiêu chuẩn sản xuất: RoHS

+ Chức năng của biến tần M100 LS:

Cũng tương tự như các dòng biến tần khác thì biến tần M100 LS được lựachọn với chức năng chính là bảo vệ động cơ trong trường hợp dòng điện xảy ratình trạng quá tải, quá áp hay ngắn mạch Thiết bị này sẽ giúp các máy móc hoạtđộng ổn định, hạn chế sự cố xảy ra một cách hiệu quả nhất

+ Ứng dụng:

Hiện nay, Biến tần M100 LS đang là lựa chọn để ứng dụng trong các loạimáy móc, công cụ có cấu tạo đơn giản như: quạt, máy bơm nước, thang máy,băng tải, máy đóng gói…

2.4 Mạch điều khiển Mach3 V3.22

2.4.1 Giới thiệu mạch Mach3 V3.22

Mạch Mach3 V3.22 là mạch kết nối giữa phần mềm điều khiển (phần mềmMach3) trên máy tính và các phần tử điều khiển như driver điều khiển động cơbước hoặc Servo, ngoài ra còn có nhiệm vụ nhận tín hiệu phản hồi từ các cảmbiến và công tắc hành trình và đưa về phần mềm sử lý

Hình 2.10 Mạch điều khiển Mach3 V3.22

2.4.2 Đặc điểm của mạch Mach3 V3.22

Mạch CNC BOB MACH3 USB V3 sử dụng được với phần mềm Mach3trên máy tính thông qua giao tiếp USB với chỉ một vài bước thiết lập đơn giản.Mạch CNC BOB MACH3 USB V3 có khả năng điều khiển 5 động cơ bướccùng lúc qua các ngõ cấp xung-chiều X, Y, Z, A, B, mạch còn có khả năng nhận

các ngõ vào tín hiệu IN1, IN2, IN3, IN4, IN5 và xuất tín hiệu qua các ngõ raOUT1, OUT2, OUT3, OUT4, các ngõ tín hiệu vào ra này điều được cách ly quaOpto và IC đệm nên rất an toàn cho board mạch, ngoài ra mạch còn có ngõ raxuất xung PWM để điều khiển tốc độ Spindle.

Mạch CNC BOB MACH3 USB V3 có giao tiếp USB rất dễ sử dụng với cácmáy tính hiện nay vì hầu hết không có cổng LPT, mạch kết nối với máy tính quacổng USB, không cần cài Driver (Driver viết lớp HID), chỉ 1 vài bước thiết lậpđơn giản là có thể sử dụng

Có các đèn LED báo trạng thái kết nối cổng USB và trạng thái hoạt độngcủa mạch

2.4.3 Sử dụng mạch Mach3

Mạch V3.22 lấy nguồn từ cổng USB, tất cả các đầu ra, bao gồm chân tạoxung và chân dẫn hướng cho 4 trục (8 đầu ra điều khiển) và đầu ra tín hiệu xungcho trục chính được đặt qua điện trở cao khi cổng USB được kết nối Khi chạyphần mềm Mach3, các tốc độ được điều khiển bởi Mach3 Tất cả các tín hiệu ra

từ Mach3 cần được cài đặt ở chế độ tích cực thấp

1 Chân đầu ra tín hiệu điều khiển động cơ các trục tọa độ

Hình 2.11 Chân tín hiệu điều khiển các trục tọa độ của Mach3

Mạch Mach3 hỗ trợ tối đa là điều khiển 5 trục tọa độ Với phiên phản nhưhình vẽ thì chỉ điểu khiển được tối đa 4 trục tọa độ là X, Y, Z, A và B MạchMach3 hỗ trợ điều khiển động cơ bước và động cơ Servo

Trên board mạch có chú thích rõ ràng về các tín hiệu điều khiển cho từngtrục X, Y, Z, A, B Với mỗi trục ta có 2 tín hiệu điều khiển, một là tín hiệu xungPulse cung cấp đến driver động cơ để điều khiển tốc độ động cơ, tín hiệu còn lại