Файл: СКАМКО_тех описание.doc

6.3. Модуль приводного контроллера блока управления

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА показана на рис. 1. (АС)

рис. 6.3.1 Приводной контроллер ( ВИД С ПЕРВОЙ СТОРОНЫ)

рис. 6.3.2 Приводной контроллер ( ВИД СО ВТОРОЙ СТОРОНЫ)

Приводной контроллер блока управления приводами представляет собой функционально завершенный модуль, выполненный в виде печатной платы размером 80х56 мм, и отвечает общим требованиям. Основные из них:

• простота, малая стоимость и доступность;

• открытая конструкция, что позволяет наглядно демонстрировать его практическое конструктивное исполнение;

• функциональная законченность оборудования;

• высокая надежность работы, обеспечиваемая путем защиты от зависания, а также реализацией тестирующих программ.

Центральным элементом приводного контроллера является микроконтроллер D4 типаAtmega8. Питание контроллера +5В обеспечивается с материнской платы блока управления через разъёмDIN1 (VCC– контакты 20,21).D2 – микросхема драйвераL297, отвечающая за формирование временных последовательностей. От микроконтроллераD4 наD2 подаются следующие управляющие сигналы: CLK - частота повторения шагов;CW/CCW– направление вращения двигателя; HALF/FULL – полушаговый/полношаговый режим; RST – устанавливает фазы в исходное состояние (ABCD = 0101); EN – разрешение работы микросхемы; CTRL - задает режим работы ШИМ-регулятора.

Cпомощью резистораR7 регулируется V ref – опорное напряжение, подаваемое на микросхемуD2, которое задает пиковую величину тока при ШИМ-регулировании.

D3 – микросхема питания обмотокL298. СD2 наD3 подаются управляющие сигналы управления переключением обмоток. Так же наD3 подаётся напряжение питания двигателя +24В с разъёмаDIN1 (контакты 17,18,19). Выходы на обмотки двигателя также выведены на разъёмDIN1 (A– контакты 6,22;B– 7,23;C– 8,24;D– 9,25). Сигналы связи центрального контроллера с приводнымRXDBUSиTXDBUSвыведены на контактыDIN1: 31, 32 соответственно.

Сигналы с концевых датчиков KEY0,KEY1 с разъёмаDIN1 (контакты 10-26 и 11-27) поступают на микросхемуD1, а с неё на входы внешних прерываний микросхемыD4:INT0 – ножка 32,INT1 – ножка 1. СD4 наDIN1 (контакт 30) передаётся сигнал прерывания на центральный контроллерIRQSL.

В состав приводного контроллера входит разъем XT1, служащий для подключения программатораAVR910. Программирование микроконтроллера осуществляется через последовательный периферийный интерфейсSPI, в режиме последовательного программирования.

Сигнал сброса RESETвыведен на контакт 14 разъёмаDIN1. Так же наDIN1 выведен и ряд других служебных сигналов.

6.4 Модуль центрального контроллера системы управления

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА показана на рис. 2 (АС)

Рис 6.3.1 а Центральный контроллер ( ВИД СВЕРХУ)

Рис 6.3.1 б Центральный контроллер ( ВИД СНИЗУ)

Центральный контроллер управления представляет собой функционально завершенный модуль, выполненный в виде печатной платы размером 217х180 мм, и отвечает общим требованиям. Основные из них:

• простота, малая стоимость и доступность;

• малое энергопотребление;

• открытая конструкция, что позволяет наглядно демонстрировать его практическое конструктивное исполнение;

• функциональная законченность оборудования (наличие интерфейсов и т.п);

• реализация режима работы в реальном масштабе времени;

• функционально-модульный принцип построения блока, позволяющий видоизменять структуру управляемой сети;

• высокая надежность работы, обеспечиваемая путем защиты от зависания, а также реализацией тестирующих программ;

• хорошо разработанное и отлаженное программное обеспечение для модуля.

Электрическая принципиальная схема центрального контроллера наглядно представлена на рис. 6.4.:

Она имеет в своем составе следующие блоки:

• Центральный блок

• Блок связи с ПК

• Блок входов ТО

• Блок выходов ТО

• Блок связи с приводными контроллерами

Центральный блок

Основой центрального блока является микроконтроллер D1 типаAtmega128. Питание микроконтроллера формируется с помощью микросхемыD18, которая прообразовывает 24 вольтовое питание от источника питания в стабилизированные 5 вольт. Функции монитора питания выполняет элементDA1, который при понижении напряжения питания ниже установленного порога в 4.2В формирует для микроконтроллера сигнал «сброс». Питание на плату подается через клеммникиX11 иX12.

Генератор тактовых импульсов предназначен для внешней синхронизации м/к и представляет собой кварцевый резонатор, подключаемый к выводам XTAL1 иXTAL2 кристалла. Источник тактовых сигналов должен обеспечить следующие характеристики:

- длительность низкого уровня сигнала - не менее 20 нс;

- длительность высокого уровня сигнала - не менее 20 нс;

- времена фронтов нарастания и спада сигнала - не более 20 нс;

- минимальное уровень напряжения синхросигнала - не менее 2.0 В;

- максимальный уровень напряжения синхросигнала - не более 7.0 В.

На плате установлена ППЗУ D5 объемом 2кБайта, предназначенная для хранения калибровочных данных, программ калибровки, тестирования и т.п.

Кроме того, на плате установлена дополнительная оперативная память D3 объемом 32кБайта, подключенная к микроконтроллеру через регистрD2.

В состав центрального модуля входит разъем XT5, служащий для подключения программатораAVRprog. Однако в первой версии платы была допущена ошибка. Вследствие нее разъемXT5 может быть использован для связи поSPIинтерфейсу, но для программирования необходимо использовать разъемX2. Программирование микроконтроллера осуществляется через последовательный периферийный интерфейсSPI, в режиме последовательного программирования. Схема включения микросхем в этом режиме приведена на рисунке 2.5.

Рис 2.5

На плате установлено 4 джампера:

J1 определяет сигнал, приходящий на входUSART0 микроконтроллера. В положении 2-1 на ножкуRXDприходит сигналRXDI, использующийся при программировании черезSPIинтерфейс. В положении 2-3 – сигналRX_D, поступающий с микросхемыMAX232. Для программирования нужно установить положение 2-1, для режима нормальной работы 2-3.

J2 служит для включения режима защитыEEPROM(микросхемаD5) от записи. В положении 2-3 на вход микросхемыD5WPприходит низкий уровень – память защищена от записи. В положении 2-1 – высокий уровень – запись разрешена.

J3,J4 служат для разрешения линий синхросигналовXBUSAиXBUSB. Джамперы должны быть установлены в положение 2-1.

Блок связи с ПК

Приемопередатчик последовательного интерфейса MAX232 реализует интерфейсRS-232Cдля связи с ПК.

Скорость обмена данными по стандартному интерфейсу RS-232С составляет 57600 бод.

Рис 2.6

Блок входов ТО

Данный блок служит для получения сигналов с технологического оборудования. Технологическое оборудование подключается с помощью разъемов X15 иX16. ВходыIN19,IN18 подключены через триггеры шмиттаD13 ко входам счетчиков микроконтроллераAtmega128T2 и Т1 соответственно. ВходыIN17 иIN16 подключены через триггеры шмиттаD13 к входам внешних прерываний микроконтроллераAtmega128INT6 иINT5 соотвтетственно. Остальные 16 входовIN0…IN15 подключены через восьмиразрядные не инвертирующие буферыD11 иD12, которые подключены к микроконтроллеру через дешифраторD10 и через линию адреса микроконтроллераAtmega128 А0…А8. Для работы с цифровыми входами нужно обращаться к «переменной по адресу». Адрес лежит в диапазоне от 8000hдо 800Fh. Дешифратор подключается к микроконтроллеру по линиямA8,A9 иA15. Он формирует сигналыRD0 иRD1 для обращения к буферамD11 иD12 и соответствующим им входам технологического оборудования. Для избежания неопределенного электрического состояния ко входам подключены резисторыR47 иR48, которые «подтягивают» уровень входов до 5 В.

Блок выходов ТО

Данный блок служит для управления технологическим оборудованием. Все 20 выходов OUT0…OUT19 являются цифровыми. Технологическое оборудование подкючается с помощью разъемовX14 иX13. Разъемы через ключи дарлингтонаD15,D16,D17, которые, в свою очередь, подключены к микроконтроллеру через не инвертирующие восьмиразрядные триггеры (по фронту сигнала)D6 иD8, а так же выводы микроконтроллераAtmega128…F7. Триггеры подключаются к микроконтроллеру по линии адресаA0…A8 и переключаются сигналамиWR0 иWR1 с дешифратораD10. Для работы с цифровыми выходами нужно записывать «переменную по адресу». Адрес лежит в диапазоне от 8000hдо 800Fh.

Блок связи с приводными контроллерами

Cвязь с приводными контроллерами осуществляется через разъемыDIN0…DIN6. Сигналы с концевых датчиков поступают на разъемXT1, а затем на соответствующие ножкиA10,B10 иA11,B11 разъемовDIN0…DIN6. Обмотки двигателей подключаются через разъемXT3 к материнской плате, а затем через разъемыDIN0…DIN6 к соответствующим приводным контроллерам.

6.5 Модуль сопряжения машины верхнего уровня и контроллера управления приводами по rs-232.

    Интерфейс RS-232C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.

Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим).

Рис. 2.1.

Таблица 2.1.

    PCимеет 25-контактный DB25P или 9-контактный DB9P (Рис. 1.2) разъем для подключения RS-232C. Мы используемDB9P. Назначение контактов разъема приведено в таблице 1.2.

Рис. 2.2.

Таблица 2.2.