原创(独家原创)CA6150普通车床的数控技术改造(全套CAD图纸完整版)

2020-05-20 09:36:07

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1、一相绕组的平均电感量 :通电回路的电阻,包括绕组电阻、功率放大器输出级的内阻及串联电阻。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;而断电绕组电流是下降的,这时存储于绕组中的势能将以电流式释放出来,使电流按指数规律下降,其时间常数为: 式中 :指放电回路电阻,包括绕组电阻,续流二极管正向电阻等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;这样就使绕组中电流缓慢增加和下降,步进各相绕组电流几乎同时存在,步进电机负载能力下降,严重时会出现失步。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;为提高步进电机动态特性,可采用以下几种方法:(1)电阻法(2)双电源法。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[四] 其他辅助电路1、掉电保护电路 RAM中存放的数据一掉电就会全部丢失。 nbs;nbs;nbs;nbs;n。三相、四相、五相和六相,其型号分别为YB0B、YB014、YB015及YB016,都为18个引脚的直插式封装。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其主要性能参见表8:表8—TTL脉冲分配器主要性能参数输入高电平(V)输入底电平(V)输出高电平(V)输出高电平(V)吸收电流(mA)工作频率(Hz)电源电压(V)环境温度( )2.40.40.82.41.60~1605 0~+70[二] 光电隔离电路单片机系统要控制电压高、电流大的信号,必须采用电气上的隔离并抑制干扰,光电耦合器就是利用光传递信息的器件,使电路的输入和输出在电气上完全隔离,大大提高了系统安全可靠性,并可实现共模噪声的抑制和电源的变换等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;光电耦合器的类型按输出结构可分为直流和交流输出两类。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;直流输出可采用:(。

2、nbs;nbs;nbs;(3)8279芯片8279内部有16 8显示数据RAM,通过命令字可选择显示器的4种工作方式,内部还有6字节。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;三 步进电机驱动电路在经济型数控机床中,大多采用步进电机开环控制。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;而单片机的IO口或IO扩展口的驱动能力有限,为使步进电机正常运行并输出一定功率,需有功功率放大环节为避免强电干扰,因此还需采用隔离电路。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其控制电路框图如图14所示: 图14—步进电机控制框图[一] 脉冲分配器(环行分配器)有硬件和软件分配器两种,硬件分配器需要的IO接口连线少,执行速度快,需要专用的芯片,软件则用程序实现。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;脉冲分配器的芯片目前采用的TTL集成脉冲分配器有。s;nbs;nbs;nbs;此外还有74LS系列的TTL电路和CMOS电路锁存器、三态门电路也可以为扩展IO口。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;1、IO口扩展方法据扩展并行IO口时数据线的连接方式,IO口扩展方式可分为三种:1)总线扩展方法2)串行口扩展方法3)通过单片机片内IO口的扩展方法2、常用接口芯片(1)8155芯片8155芯片内具有256个字节RAM、2个8位、1个6位的可编程IO口和1个14位计数器。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;8155的结构和引脚见图12: (a) (b)图12—8155的逻辑结构与引脚 (2)8255芯片8255具有3个8位的并行IO口,分别为PA、PB、PC口,其中PC口又分为高4位(PC ~PC )和低4位(PC ~PC )。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;。

3、设计软件。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;经济型数控机床软件的设计一般可分为以下几个典型模块:(1) 软件脉冲分配器(2) 插补模块(3) 步进电机升降速模块等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图17是两坐标连续系统机床的微机控制的原理图,该系统用8031的P1口作为输出信号,分别控制X、Y方向的步进电机。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图17—两坐标连续系统机床的微机控制的原理图[一] 软件脉冲分配器机工作原理,改变绕组通电状态,步进电机按规定方向运转。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;软件分配器采用查表法,在微处理器中专门安排一个输出寄存器作为步进电机的控制寄存器,步进电机的第一相绕组都与这个寄存器中的某一指定位对应,寄存器中这位为“1”,对应相应绕组的通电状态为“0”时则断电循环向。一相绕组的平均电感量 :通电回路的电阻,包括绕组电阻、功率放大器输出级的内阻及串联电阻。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;而断电绕组电流是下降的,这时存储于绕组中的势能将以电流式释放出来,使电流按指数规律下降,其时间常数为: 式中 :指放电回路电阻,包括绕组电阻,续流二极管正向电阻等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;这样就使绕组中电流缓慢增加和下降,步进各相绕组电流几乎同时存在,步进电机负载能力下降,严重时会出现失步。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;为提高步进电机动态特性,可采用以下几种方法:(1)电阻法(2)双电源法。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[四] 其他辅助电路1、掉电保护电路 RAM中存放的数据一掉电就会全部丢失。 nbs;nbs;nbs;nbs;n。

4、,其所提供的读取时间t与所选的晶体时钟有关,约为3T,不同型号的EPROM工作速度一般为200~450ns,故选取芯片时,应使其工作速度小于t。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;(2)数据存储器数据存储器有动态和静态之分,两者相比,静态RAM无须考虑保持数据而设置的刷新电路,扩展简单,在数据存储器扩展电路中应用较广泛。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;常用的静态RAM有6116(2K 8)、6264(8K 8)、62256(2K 8)等,它们都由单一的+5V电源供电,28脚双列直插式扁平封装,典型存取时间为150~200ns。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其引脚如图11所示: 图11—常用RAM的引脚2、存储器的扩展8031芯片与存储器的连接存储器扩展实质是三总线的连接。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs。nbs;nbs;nbs;(3)8279芯片8279内部有16 8显示数据RAM,通过命令字可选择显示器的4种工作方式,内部还有6字节。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;三 步进电机驱动电路在经济型数控机床中,大多采用步进电机开环控制。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;而单片机的IO口或IO扩展口的驱动能力有限,为使步进电机正常运行并输出一定功率,需有功功率放大环节为避免强电干扰,因此还需采用隔离电路。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其控制电路框图如图14所示: 图14—步进电机控制框图[一] 脉冲分配器(环行分配器)有硬件和软件分配器两种,硬件分配器需要的IO接口连线少,执行速度快,需要专用的芯片,软件则用程序实现。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;脉冲分配器的芯片目前采用的TTL集成脉冲分配器有。

5、1)晶体管输出(2)达林顿管输出(3)史密特触发器输出。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;交流可采用:(1)单向可控硅输出(2)双向可控硅输出等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[三] 功率放大器脉冲分配器的功率很小,不能满足步进电机的要求,必须将它放大以产生足够大的功率,驱动步进电极正常运转。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;从步进电机的起动矩频特性和运行矩频特性可以看出,随着运行矩频的增高,步进电机带动负载的能力下降。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;产生的主要原因是:作为功率放大器负载的步进电机是电感负载,当改变通电状态时,通电绕组的电流将从零逐渐增大,该绕组中产生感应电势使电流按指数规律上升,并将电源一部分能量存在(电感)绕组中,电流的时间常数为: 式中 :指步进电机。;nbs;1)据芯片存储容量的大小确定数据、地址线的根数。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;2)数据线的连接:将8031芯片的P ~P 按位与RAM数据线D ~D 直连。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;3)地址总线的连接:据确定的地址线根数,将相应的低位地址线相连,剩余高位地址线作片选。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;4)控制总线的连接:对应控制线连接。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[四] IO口的扩展MCS—51单片机共有四个8位并行IO口,可提供给用户使用的只有P1口和部分P3口线,因此不可避免的要进行IO端口的扩展。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;Intel公司常用的外围接口芯片有:8155、8255及8279等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nb。

6、三相、四相、五相和六相,其型号分别为YB0B、YB014、YB015及YB016,都为18个引脚的直插式封装。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其主要性能参见表8:表8—TTL脉冲分配器主要性能参数输入高电平(V)输入底电平(V)输出高电平(V)输出高电平(V)吸收电流(mA)工作频率(Hz)电源电压(V)环境温度( )2.40.40.82.41.60~1605 0~+70[二] 光电隔离电路单片机系统要控制电压高、电流大的信号,必须采用电气上的隔离并抑制干扰,光电耦合器就是利用光传递信息的器件,使电路的输入和输出在电气上完全隔离,大大提高了系统安全可靠性,并可实现共模噪声的抑制和电源的变换等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;光电耦合器的类型按输出结构可分为直流和交流输出两类。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;直流输出可采用:(。bs;nbs;nbs;nbs;为了保护RAM中的信息,采用掉电保护电路。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;图15所示为一简单掉电保护电路的工作原理。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;图中V 为电源电压,V 为备用电池电压,并且V V V 为RAM的电源端。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图15—掉电保护电路2、越界报警电路 为防止工作台越界,可分别在极限位置安装限位开关,一旦某一方向越界应立即停止工作台移动,图16(a)为报警指示, (b)为报警信号的产生,这里利用的8031的外部中断INT0来控制报警。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; (a) (b)图16—越界报警电路四 数控系统的软件设计 软件是硬件的补充,确定硬件电路后,根基系统功能要求。

7、;nbs;1)据芯片存储容量的大小确定数据、地址线的根数。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;2)数据线的连接:将8031芯片的P ~P 按位与RAM数据线D ~D 直连。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;3)地址总线的连接:据确定的地址线根数,将相应的低位地址线相连,剩余高位地址线作片选。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;4)控制总线的连接:对应控制线连接。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[四] IO口的扩展MCS—51单片机共有四个8位并行IO口,可提供给用户使用的只有P1口和部分P3口线,因此不可避免的要进行IO端口的扩展。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;Intel公司常用的外围接口芯片有:8155、8255及8279等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nb。寄存器中写入控制字,从而使步进电机绕组按因定的规律循环通电和断电。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;电机以三相六拍方式工作,其通电规律为:A—AB—B—BC—C—CA。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;假定脉冲分配表放在程序存储器的0701H开始的单元中,因P1口与步进电机之间接反向器,故其对应的控制字及地址如表9:表9—脉冲分配表地 址通电方式ABC代 码0701H011FBH0702H001F9H0703H101FDH0704H100FCH0705H110FEH0706H010FAH1、X方向脉冲分配的子程序 由图17知,X向的步进电机对应的接口为P1.4~P1.6,R6为X向电机的指针寄存器,Y向步进电机对应的接口为P1.0~P1.3,R7为Y向电机的指针寄存器、初始化时使(R6)=(R7)=01H,X向脉冲分配器的程序框图如图18: 图18—X向脉冲分。

8、s;nbs;nbs;nbs;此外还有74LS系列的TTL电路和CMOS电路锁存器、三态门电路也可以为扩展IO口。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;1、IO口扩展方法据扩展并行IO口时数据线的连接方式,IO口扩展方式可分为三种:1)总线扩展方法2)串行口扩展方法3)通过单片机片内IO口的扩展方法2、常用接口芯片(1)8155芯片8155芯片内具有256个字节RAM、2个8位、1个6位的可编程IO口和1个14位计数器。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;8155的结构和引脚见图12: (a) (b)图12—8155的逻辑结构与引脚 (2)8255芯片8255具有3个8位的并行IO口,分别为PA、PB、PC口,其中PC口又分为高4位(PC ~PC )和低4位(PC ~PC )。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;。,其所提供的读取时间t与所选的晶体时钟有关,约为3T,不同型号的EPROM工作速度一般为200~450ns,故选取芯片时,应使其工作速度小于t。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;(2)数据存储器数据存储器有动态和静态之分,两者相比,静态RAM无须考虑保持数据而设置的刷新电路,扩展简单,在数据存储器扩展电路中应用较广泛。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;常用的静态RAM有6116(2K 8)、6264(8K 8)、62256(2K 8)等,它们都由单一的+5V电源供电,28脚双列直插式扁平封装,典型存取时间为150~200ns。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;其引脚如图11所示: 图11—常用RAM的引脚2、存储器的扩展8031芯片与存储器的连接存储器扩展实质是三总线的连接。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs。

9、bs;nbs;nbs;nbs;为了保护RAM中的信息,采用掉电保护电路。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;图15所示为一简单掉电保护电路的工作原理。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;图中V 为电源电压,V 为备用电池电压,并且V V V 为RAM的电源端。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图15—掉电保护电路2、越界报警电路 为防止工作台越界,可分别在极限位置安装限位开关,一旦某一方向越界应立即停止工作台移动,图16(a)为报警指示, (b)为报警信号的产生,这里利用的8031的外部中断INT0来控制报警。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; (a) (b)图16—越界报警电路四 数控系统的软件设计 软件是硬件的补充,确定硬件电路后,根基系统功能要求 。1)晶体管输出(2)达林顿管输出(3)史密特触发器输出。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;交流可采用:(1)单向可控硅输出(2)双向可控硅输出等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;[三] 功率放大器脉冲分配器的功率很小,不能满足步进电机的要求,必须将它放大以产生足够大的功率,驱动步进电极正常运转。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;从步进电机的起动矩频特性和运行矩频特性可以看出,随着运行矩频的增高,步进电机带动负载的能力下降。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;产生的主要原因是:作为功率放大器负载的步进电机是电感负载,当改变通电状态时,通电绕组的电流将从零逐渐增大,该绕组中产生感应电势使电流按指数规律上升,并将电源一部分能量存在(电感)绕组中,电流的时间常数为: 式中 :指步进电机。

10、寄存器中写入控制字,从而使步进电机绕组按因定的规律循环通电和断电。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;电机以三相六拍方式工作,其通电规律为:A—AB—B—BC—C—CA。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;假定脉冲分配表放在程序存储器的0701H开始的单元中,因P1口与步进电机之间接反向器,故其对应的控制字及地址如表9:表9—脉冲分配表地 址通电方式ABC代 码0701H011FBH0702H001F9H0703H101FDH0704H100FCH0705H110FEH0706H010FAH1、X方向脉冲分配的子程序 由图17知,X向的步进电机对应的接口为P1.4~P1.6,R6为X向电机的指针寄存器,Y向步进电机对应的接口为P1.0~P1.3,R7为Y向电机的指针寄存器、初始化时使(R6)=(R7)=01H,X向脉冲分配器的程序框图如图18: 图18—X向脉冲分。设计软件。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;经济型数控机床软件的设计一般可分为以下几个典型模块:(1) 软件脉冲分配器(2) 插补模块(3) 步进电机升降速模块等。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图17是两坐标连续系统机床的微机控制的原理图,该系统用8031的P1口作为输出信号,分别控制X、Y方向的步进电机。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs; 图17—两坐标连续系统机床的微机控制的原理图[一] 软件脉冲分配器机工作原理,改变绕组通电状态,步进电机按规定方向运转。 nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;nbs;软件分配器采用查表法,在微处理器中专门安排一个输出寄存器作为步进电机的控制寄存器,步进电机的第一相绕组都与这个寄存器中的某一指定位对应,寄存器中这位为“1”,对应相应绕组的通电状态为“0”时则断电循环向。

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