雕刻机原理分析

1、精选优质文档-倾情为你奉上硬件控制原理DAC-7226多功能数据采集控制卡【提供了6个12位模拟量输出通道（每个通道可以设置以下几个范围：05V，010V，± 5V，±10V和420mA输出）和16 位DO和16位DI通道】采集主轴交流电机的控制信号，输入到DAT-7675B单刀双掷继电器控制较大的电流信号，通过PCLD880 端子板把大信号传输给变频器F1000-G控制频率，从而控制主轴电机的转速，DAC-7112多功能数据采集控制卡【6路单端/8路双端A/D输入，2路12位D/A输出，16路数字量输入/输出，TTL电平兼容，32位定时/计数器，具有A/D，D/A，数字、

2、模拟输入输出和计数、定时等多种功能，适合构成小型控制系统，】采集传输钻床的步进电机脉冲和方向信号,通过PCLD880 端子板传输给步进电机驱动器 CW250把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移从而控制X,Y,Z轴的脉冲和方向。1.DAC-7226多功能数据采集控制卡的详细介绍DAC-7226提供了6个12位模拟量输出通道,为工业环境所设计，是要求有多个模拟量输出或电流环应用的理想选择，每个通道可以设置以下几个范围：05V，010V，± 5V，±10V和420mA输出。除模拟量输出外，DAC-7226还提供了16 位DO和16位DI通道，其中I/O端口很容易在工业开

3、关控制及传感器应用中所使用的系列端子板连接。1、数字量输出的使用与DAC-7226配合使用的端子板包括DAT-7682B隔离数字量输入板、DAT-7675B继电器输出板。我们主要是通过DAT-7226控制变频器来控制电机的转速。图2-2是我们所选用接头的引脚分布：CN1数字量输出D/O：数字量输出D.GND：数字和电源地图2-2 CN1数字量输出在计算机中输入七段速中的段速，这个段速根据设计的需要自己设定，通过DAC-7226中的CN1数字量输出给继电器，在本设计中我们用到了CN1中的1、2、3引脚，即D/O 0、D/O 1、D/O 2通道。2、基地址选择开关名称：SW1位置15DAC-722

4、6的I/O口基地址由一个8位DIP开关来选择，DAC-7226需要16个连续的I/O地址空间；有效地址从200到3F0，DAC-7226缺省设置是2CO。如果需要调整地址范围，可参照表2-1。表2-1 开关的设置开关位置I/O地址 1 2 3 4 5范围（16进制）A9 A8 A7 A6 A5 A4200-20F 1 0 0 0 0 0210-21F 1 0 0 0 0 1220-22F 1 0 0 0 1 0. 2CO-2CF* 1 0 1 1 0 0. 300-30F 1 1 0 0 0 03F0-3FF 1 1 1 1 1 1注意：ON=0，OFF=1；A4A9对应PC地址总线；*为缺省

5、设置3、参考电压及模式选择跳线：每个独立通道的JP？-1、JP？-2、JP？-3（？表示通道号，下同）每个D/A转换通道有两个跳线来选择D/A参考电压和输出模式，JP？-3用于选择-5V、-10V或外部参考电压，JP？-1、JP？-2用于选择D/A输出的单、双极性。JP？-1、JP？-2设置：图2-3 单、双极性的选择JP?-3设置：外部参考电压 -10V参考电压 -5V参考电压 图2-4 JP?-3的设置以下是我们所选用的JP?-1、JP?-2和JP?-3组合图2-5 选用的JP?-1、JP?-2和JP?-3组合4、寄存器结构和格式（1）介绍DAC-7226需要占用16个连续I/O地址空间，

6、下面将详细介绍每个地址的功能和每个寄存器的数据格式。地址 读/写 用途基址+13 W D/O通道07；控制变频器（2）数字量I/O寄存器DAC-7226提供16个数字量输入和16个数字量输出通道，数字量输入通道使用I/O地址基址+14和基址+15。，数字量输出通道使用I/O地址基址+12和基址+13，基数据格式如下：数据格式基址+13 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D/O低字节 D07 D06 DO5 DO4 DO3 DO2 DO1 DO02. DAT-7675B单刀双掷继电器 一、继电器的简述继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热，又称激励量）达到一定值时，输出量将发生跳跃

7、式变化的自动控制。 继电器是一种电子控制，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 二、工作原理和特性当输入量(如、等)达到规定值时，使被控制的输出导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于保护、运动、测量和通信等装置中。三、继电器的作用继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、及电力电子

8、设备中，是最重要的之一。 继电器实质是一种传递信号的电器，它根据输入的信号达到不同的控制目的。继电器一般是用来接通和断开控制电器（）。如在里的电流继电器，当电流过小或过大时，它检测到这种电流信号后便控制电动机的启停 。四、继电器输出使用根据上述条件我们选用了DAT-7675B 24/16通道继电器输出板加载24个单刀双掷继电器，它有PC板卡输出的数字信号驱动。输出通道号是否有效取决于所使用连接头的类型。根据需要我们使用的是20针接头（CN1），提供16个通道。每个继电器有三个触电：固定触电，常开的触点，常闭的触点。这些触电的扩充是容易的，因其接到板子两边的接线端子，位于第一个继电器附近的LED

9、灯指示其ON/OFF状态。CN1：CN1是一个20针接头。图2-6 CN1的引脚图图例：CH：通道； GND：地；+5V：+5V电源（从PC供电）； +12V：+12V电源（从PC供电）在CN1中，我们使用的是1、2、3针接头，即CH 0、1、2通道，接到DAT-7226所提供的16通道数字量输出中的1、2、3管脚，即D/O 0、D/O 1、D/O 2通道。主要是用来将微小的控制量放大，将低电压转换为高电压。将转换后的电压输送到变频器F1000-G0015 S2 B中。在图中我们选用的是 20针接头的CN1中的CH 0、1、2通道。其中CH1通道选用的是NO0，CH1通道选用的是NO1，CH2

10、通道选用的是NO2。 3 变频器F1000-G一、变频器的定义变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源(50Hz或60Hz)变换为另一频率的电能控制装置，以实现电机的变速运行的设备。二、变频器的选型根据需要我们选择了惠丰变频器F1000-G系列，以下是我们所选型号的具体说明，我们所选用的型号塑料外壳采用优质聚碳材料模压而成，造型美观且强度高、韧性好。图2-7所选型号的说明：图2-7产品型号说明三、变频器的技术规范表1-1 F1000 G 系列变频器技术规范项目内容输入额定电压范围三相 380V+15%；单相 220V+15%额定频率50/60 Hz输入额定电压范围三相0380V；两相 0

11、220V频率范围0.50400.0HzV/F控制控制方式线性V/F控制；空间电压矢量+随机PWM频率分辨率最高0.01Hz，允许可调转矩提升转矩提升（V/F）曲线可在116范围内设定失速防止限电流输出，阈值电流可调过载能力150%额定电流，一分钟操作功能频率设定电位器或外部模拟信号（05V,010V,020mA）；键盘（端子）/键、外部控制逻辑及PLC设定起停控制无源触点控制或键盘控制频率变化率0.13000S（频率变化一定量所需要的时间）保护功能输入缺相、输入欠压，直流过压，过电流，过载电流失速，过热，外部干扰等显示LED数码管显示当前输出频率、当前转速（rpm）、当前输入电流、当前输入电压

12、、当前线速度、故障类型以及系统参数、操作参数、LED灯指示变频器当前的工作状态环境条件设备场所无强烈腐蚀性气体和粉尘环境温度-10V+50环境湿度90%以下（无水珠凝结现象）振动强度0.5g(加速度)以下海拔高度1000米或以下适配电机0.4 315Kw2.1.4 操作面板的介绍操作面板及显示屏均设在键盘控制器上。我们所选用的是不带电位器的键盘控制器1、面板说明面板分为三部分，即数据显示区，状态指示区和键盘操作区RUNFWDDGTFRQ方式运行设置停/复LED显示运行频率、闪烁的目标频率、功能码、参数值或故障4个发光二极管指示工作状态。运行时RUN亮，正转时FWD亮，FRQ亮表示显示频率。按“

13、方式”键调出功能码，按“设置”键调出原参数。和键可选择功能码和参数，再按“设置”键可确认。在键盘控制方式下，和键还可动态调速。“运行”、“停/复”键控制起停。在故障状态下，按“停/复”键可使变频器复位。外形尺寸：52×761×7.5；:68×100×17；开口尺寸：:49×73；:65×97图2-8 操作面板2、 面板操作面板上的所有按键均对用户开放。其功能作用见表2-2表2-2 按键说明按键按键名称说明方式方式调用功能码，显示方式切换设置设置调用和存储数据上升数据递增（调速或设置参数）下降数据递减（调速或设置参数）运行运行启动变频器

14、；调用电动操作；调用自动循环运行；显示内容切换停/复停机或复位变频器停机；故障状态下复位；功能码区间或区内转换2.1.5 控制端子功能表2-3 控制端子功能简介OP2速度设定多段速度控制端子习惯上这三个端子定义为“三段速度”或“七段速度”调用端子；也可将其用作其他功能控制OP3OP42.1.6 参数设置表2-4 F204基本调速方式F204基本调速方式设置范围：0：键盘调速；1：段速调速；2：端子调速；3：模拟量调速；4：编码调速；5:上位机调速出厂值：0·“段速调速”是指“三段速”调速、“七段速”调速等，须配合参数F210。表2-5 F210段速类型F210段速类型设置范围：0：三

15、段速度；1:七段速度；2：自动循环出厂值：0·多段速控制时（F204=1）必须选择是“三段速”还是“七段速”或者“自动循环”方式。表2-6 段速运行方式选择F204F210运行方式说明11七段速调速启停不受“启动”、“运行”信号控制；可与模拟量调速进行组合调速；其中“七段速”调速优先级高于模拟量调速。2.1.7 “七段速”调速F204=1，F210=1“七段速”是变频器内部设置好的七种速度（其频率值、加减速时间等可通过参数修改），由定义的“七段速端子1”、“七段速端子2”和“七段速端子3”调用。这三个段子与“CM”短接或断开的状态组合可分别调用“七段速”中的七段速度。F409=0、F

16、410=1、F411=2，分别将端子OP2、OP3、OP4定义为“七段速端子1”、“七段速端子2”和“七段速端子3”。其组合调用信号见表2-7表2-7 七段速度调用方法七段速端子3000 01111七段速端子200110011七段速端子101010101调用段速停机一段二段三段四段五段六段七段注：1表示输入信号端子与CM短接；0表示输入信号端子与CM断开。2.1.8 主轴电机的控制原理图2-9 主轴电机控制系统的电气接线图 变频器的OP2 、OP3、OP4端子提供与数控系统速度模拟量， CM、E端子接地，信号为010V模拟电压信号，控制主轴转速。由以上的分析可知DAC-7226从计算机中采集数

17、字信号，由DAC-7226上的CN1数字量输出端口输出给继电器，经继电器将低电压转换为高电压后输出给变频器，变频器先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机，从而控制主轴电机的转动。4. DAC-7112多功能数据采集控制卡DAC-7112是一款高性能、高速、多功能的数据采集卡。它具有A/D，D/A，数字、模拟输入输出和计数、定时等多种功能。可以实现低功耗的高速12位数据采集。DAC-7112板上装有5个20PIN扁平接头，可与多种数字I/O端子板接驳，既可以处理模拟量输入/输出，又可以处理数字量输入/输出及计数器/定时器，适合构成

18、小型控制系统。DAC-7112 的功耗为+5V：典型值500mA，最大1.2 A。它有20PIN扁平电缆，可用适配器转换至37PIN D型接头，其I/O基地址为16进制，通过拨动开关A8-A4定义（缺省值HEX220)，在050度内都可正常工作，它的重量为240 g， 我们以此作为选择DAC-7112的依据。一、数字量输入/输出的使用本电路中，使用DAC-7112的数字输出、数字输入。数字输入主要是采集步进电机的限位开关的电平变化状态，数字输出用于控制步进电机脉冲和方向。数字输出使用DAC-7112的16路数字输出通道CN2，低字节的低三位用于控制电机的脉冲，高字节的低三位用于控制电机的转动方

19、向。CN1、CN2通道的图示如下：1、CN1-数字量输入 2、CN2-数字量输出DI：数字量输入 DO：数字量输出D.GND：数字和电源地 D.GND：数字和电源地图2-10 DAC-7112 数字量输入输出二、DAC-7112的使用设置1、基址设置在DAC-7112DG需要16个I/O地址空间连续的地址位置。DAC-7112DG基址是由以下条件限制。1）基址必须在默认的十六进制200到3F0范围内2）基址不应与任何PC保留的I/O地址冲突。见附录A3）基地址不能冲突的任何附加在自己的PC卡。请在安装前检查的DAC-7112DG你的电脑。在DAC-7112DG的寄存器的基址是由6个位置开关SW

20、1下降。默认的基地址设置被设置为十六进制220。所有可能的地址组合基列如表2.2。如果地址220已被另一个附加卡占用，你可以修改相应的地址。图2-11 默认基址设定表2-8 基地址的设定I/OportAddress(Hex)A91A82A73A64A55A4200-20F100000210-21F100001*220-22F100010230-23F100011.300-30F10000.3F0-3FF111111OFF=1 ON=0 *:defaultA0,., A9是对应的PC总线的地址线。A9是固定为“1”通过设置A8、A7、A6、A5、A4可以改变基址，本电路使用默认的基址，A9A4值

21、为，A0A3默认为0，基址为220（Hex）。2、模拟输入通道配置在DAC-7112DG提供16个单端或8路差分模拟输入通道, 跳线JP7控制模拟输入通道配置。对JP7设置指定为图2-12，在此选择单端模拟输入。图2-12 模拟输入输出的通道的配置3、DMA通道的设置DAC-7112DG的A / D转换是基于DAM数据传输能力。 DMA通道1或通道3的设置由DAC-712DG的跳线JP5和JP6控制。可能的设置和图所示2-13图2-13 DMA通道设置注意：在只有软盘的机器上，我们建议您设置DMA的等级，如果你有硬盘配备计算机，1级是可取的。在此设置为DMA1。4、中断等级设置DAC-7112

22、dg可以连接PC机I/O通道的任何一个中断线，中短线的选择有DAC-7112dg的JP4选择，在此选择缺省值，不使用中断。没有中断： 中断级别：IRQ5（默认设置）图2-14 中断等级设置5、I/O端口地址DAC-7112DG需要PC机I/O地址空间中的16个连续地址，下面的表格显示了基址处的每一个寄存器的I/O地址，同时也表述了每个寄存器的功能。表2-9 内部电压设置I/O地址读写基址+0计数器0计数器0基址+1计数器1计数器1基址+2计数器2计数器2基址+3-8254计数器控制基址+4A/D低字节CH1D/A低字节基址+5A/D高字节CH1D/A高字节基址+6DI低字节CH2D/A低字节基

23、址+7DI高字节CH2D/A高字节基址+8-中断请求基址+9-A/D控制 基址+10-通道 基址+11-模式控制 基址+12-软件A/D触发 基址+13-DO低字节 基址+14-DO高字节 基址+15-6、数字I/O寄存器DAC-7112DG提供了16路数字输入通道和16路数字输出通道。使用数字输入低字节低三位采集限位开关，寄存器的地址为基址+6。数字输出低字节的低三位用于控制电机的脉冲，寄存器的地址为基址+13，高字节的低三位用于控制电机的转动方向寄存器地址为基址+14。地址：基址+6和基址+7属性：只读表2-10 数据格式字节76543210基址+6DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI

24、1DI0基址+7 DI15 DI14 DI13 DI12 DI11 DI10DI9DI8地址：基址+13和基址+14属性：只读表2-11 数据格式字节76543210基址+13DO7DO6DO5DO4DO3DO2DO1DO0基址+14DO15DO14DO13DO12DO11DO10DO9DO82.2.2步进电机步进电机是一种，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。步进电机作为，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。步进是将电信号转变为角位移或线

25、位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的和脉冲数，而不受负载变化的影响。现在比较常用的步进电机包括（VR）、（PM）、（HB）和单相式步进电机等。感应子式电机以相数可分为：二相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG为代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。根据需要我们选择了混合式步进电机，其型号为ADX62-24Z。我们之所以选择它是因为它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。5.步进电机驱动器 CW250步进电机的

26、运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移。一、驱动器原理步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。图2-15 步进电机控制系统二、步距角对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。一般二相电机的步距角为1.8度，即电机运动200步为一周。三、驱动器优点完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果您的步进电机有时要在共振区工作（如走圆弧），选择细分驱动器是唯一的选择； 提高了电机

27、的输出转矩。细分比不细分，输出转矩对各种电机都有不同程度的提升；提高了电机的分辨率。减小了步距角，提高了步距的均匀度。四、驱动器的型号选择根据上面的了解且通过多方比较我们选择了型号CW250的步进电机驱动器。它的保护形式有很多种，比如过热保护，锁定自动半流，错接保护。它的输入电压为2036VDC 单电压供电，相电流可在 0.93 A 之间调节。它的运行方式有整步、 1/2 、 1/4 、 1/8 、 1/16 、 1/32 、 1/64 步；它的外形尺寸115mm × 72 mm × 32mm, 它的重量小于300g，它在温度 -15 40 、湿度小于百分之九十的环境下都可以运行。它不仅小巧方便而且性能较高，完全符合我们的要求，这也是我们选择它的主要原因。 型号：CW250/8 编号：电流调节“ON”=0表2-12 拨码开关的设置M1M2M3相电流（A）0001.500120102.501131003.510141104.51115图2-16 驱动器的部分引脚图图2-16为我们所用到的驱动器的引脚图，其中CP+、CW+接端子板中的+5V电