Composição do CNC, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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CNC Básico

Composição CNC

Siemens Ltda. Direitos reservados.

CP CNCBAS (^) Date:Autor: 10.03.2006Marcelo Udo sitrain

CAPÍTULO 2 – COMPOSIÇÃO CNC

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Composição típica de um CNC 1

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1 - Fonte de alimentação 2 - CPU do CNC / PLC 3 - Manivela eletrônica 4 - Teclado alfanumérico 5 - Painel de controle 6 - Periferia PLC ( I/O’s) 7 - I/O’s máquinas ( borne de relês ) 8 - Acionamentos dos motores

Os CNCs de última geração são compostos de vários elementos, a saber:

• Fonte de alimentação Responsável pelo suprimento das tensões necessárias ao funcionamento dos vários módulos e placas que compõem um CNC.
• CPU do CNC/PLC (unidade central de processamento) É o cérebro de um equipamento deste tipo. É a CPU que controla e coordena todas as funções de um CNC.
• Placas de memória São placas destinadas ao armazenamento das informações necessárias ao funcionamento do CNC, tais como programas de usinagem, subrotinas, dados de máquina, deslocamento de ponto zero, corretores de ferramentas, etc., sendo geralmente memórias do tipo volátil (RAM), isto é, memórias que necessitam de uma fonte externa de tensão para não perderem as informações. Podem também armazenar as instruções internas de funcionamento do CNC (FIRMWARE), que gerlamente são gravadas em memórias não voláteis (EPROM ou EEPROM).

Em CNCs de pequeno é comum não haver uma CPU específica para o CLP. nestes casos, quem assume a tarefa de executar o programa de intertravamento é a própria CPU do CNC, que divide seu tempo entre as tarefas de CNC e de CLP, num sistema denominado de “TIME SHARING”.

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BITS DE MÁQUINA

• Bits de máquina Esta área por sua vez comportamentos do CNC em determinadas circunstâncias, tais como:
• Sentido de referenciamento dos eixos
• Modo de paralizar os eixos ao atingir um limite software
• Resolução do sistema de medição
• Polaridade do sinal do sistema de medição (val. real)
• Polaridade do valor nominal enviado ao CNC (val. nominal)
• Nomes de eixos
• Ativar recursos opcionais no CNC
• Etc. As informações corretas para a área de dados de máquina (dados e bits) podem ser introduzidas no CNC diretamente através do teclado, ou através de periféricos como micro computadores e etc. Nestes casos, é necessário que se elabore uma listagem de dados de máquina em disquette, o que normalmente é feito pelo fabricante da máquina. Obs. O têrmo DADOS DE MÁQUINA é usado genéricamente, e representa a totalidade das informações necessárias ao CNC (dados e bits ).

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De 43000 até 43999 Dados de eixo geral

De 42000 Até 42999 Dados de canal geral

De 41000 Até 41999 Dados de usuário geral

De 39000 Até 39999 Reservado

De 30000 Até 38999 Dados de máquina de eixo

De 29000 Até 29999 Reservado

De 20000 Até 28999 Dados de máquina de canal

De 19000 Até 19999 Reservado

De 10000 até 18999 Dados de máquinas gerais

De 9000 até 9999 Dados de máquina para display

De 1000 Até 1799 Dados de máquina para drives

Range Descrição

DIVISÃO DOS DADOS DE MÁQUINA

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D

VELOCIDADES

Speed As seguintes velocidades devem ser definidas : MD 32000: MAX_AX_VELO (maxima velocidade do eixo em G0) MD 32010: JOG_VELO_RAPID (movimento rápido convencional em JOG) MD 32020: JOG_VELO (velocidade convencional do eixo em JOG)

Speed Setpoint MD 36210 CTRLOUT_LIMIT (setpoint da velocidade máxima em percentual )

Monitoração 100% significa que o setpoint da velocidade máxima do eixo será 10 V com interface analógica. Quando exceder o limite aparecerá um alarme na tela "25060 Eixo X Sepoint de velocidade no limite „ e o eixo irá parar.

Velocidade Atual MD 36200 AX_VELO_LIMIT ( limite da velocidade atual )

Monitoração de contorno MD 36400: CONTOUR_TOL ( banda de tolerância no monitoramento de contorno ) A monitoração de contorno é realizado pela comparação da diferença entre a posição do setpoint enviado ao CNC e o valor atual da posição do eixo medida através do encoder com o cálculo do erro e segmento. A monitoração de contorno é sempre ativada pela malha de posicionamento. Quando a tolerância da banda é excedida , o Alarme "25050 Eixo X monitoração de contorno „ é gerado e os eixos são parados de acordo com a rampa de desaceleração.

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LIMITES

Limite de Hardware Para cada eixo , existe a possibilidade de realizar o monitoramento via PLC através da interface (interface "Hardware end switch minus / plus"). Quando atuar o fim de curso o eixo é parado e o alarme aparecerá na tela.

"21614 Canal 1 Eixo X Limite de Hradware [+/–]".

Limite por Software

MD 36100: POS_LIMIT_MINUS (1° Limite de software negativo) MD 36110: POS_LIMIT_PLUS (1° Limite de software positivo) MD 36120: POS_LIMIT_MINUS2 (2° Limite de software negativo) MD 36130: POS_LIMIT_PLUS2 (2° Limite de software positivo)

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EXEMPLO FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC

Exemplo: Motor (rotação máx.) : 2000 rpm Passo de fuso de esferas : 5 mm Valor nominal p/ vel, máx : 8 volts Veloc. desejada pelo programa : 5000 mm/min (G01 F5000) O primeiro passo, é calcular a velocidade máxima do eixo:

VelMAX = Rotação máxima do motor X passo do fuso

Portanto: Vel. Máx. do eixo ............: 2000 rpm x 5 mm = 10.000 mm/min ou 10 m/min

A seguir calcula-se o valor nominal que o CNC deverá enviar ao acionamento, para que se obtenha a velocidade desejada:

VnomCNC = VELprog x VnomMAX velMAX

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EXEMPLO FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC

Portanto: Para vel. = 5000 mm/min o CNC enviará um valor nominal VnomCNC = 5000 mm/min x 8,0 V = 4,0 V 10000 mm/min

Este valor será enviado ao acionamento, que deverá fazer com que o motor gire a uma rotação de 1000 rpm. O acionamento compara constantemente as informações recebidas do tacômetro (valor real) e do CNC (valor nominal). Caso haja alguma variação, o acionamento intervem no processo de modo a reestabelecer a rotação necessária. Analogamente, o CNC compara as informações recebidas do sistema de medição (valor real) com o valor desejado de velocidade (valor nominal), interagindo no processo de modo a garantir a manutenção do valor nominal a ser enviado ao acionamento.

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MÁQUINA FERRAMENTA - ESTRUTURA

Observando-se o fluxo de sinais em um controle numérico desde a entrada até a saída aos elementos do comando, pode-se estabelecer uma divisão funcional em níveis.

Estágio de entrada - É através deste nível que as informações primeiramente alcançam o NC. Podemos citar como fontes de informação: painel de operação, nônio, leitora e eventualmente um computador de processo sobreposto ao comando. Destas fontes de informação vêm em primeira linha, dados de programa (deslocamentos, velocidades, correções, etc.). Na colocação em funcionamento (e eventualmente após ocorrência de defeitos) serão também introduzidos dados que determinam as particularidades da máquina. Por isso eles são denominados dados de máquina e determinam por exemplo a velocidade máxima dos eixos, a quantidade de eixos e seus nomes, ajustes da malha de regulação, tolerâncias de posicionamento e muito mais.

Estágio de memória - Aqui chegam as informações introduzidas. São utilizados tipos de IC's de memória mais adequados ao tipo de utilização - Exemplo: Memória de programa de usinagem: RAM ou memória de dados magnéticos. Memória de dados de máquina: EEPROM, RAM. O processamento das informações dividi-se em preparação das informações e no processamento propriamente dito das informações. São chamados estágio de memória intermediária e estágio de memória de trabalho.

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MÁQUINA FERRAMENTA - ESTRUTURA

Estágio de memória intermediária - Os dados de programa serão preparados, isto é o percurso de peça a ser executado no próximo bloco será calculado (cálculo do incremento) e rotinas de supervisão verificam os parâmetros de programa mais importantes (por exemplo supervisão de ponto final de círculo).

Estágio de memória de trabalho - O elemento central do processamento das informações é o interpolador, que determina o valor de referência para a malha de regulação de posição. Mais adiante será efetuada a saída ao comando da máquina (interface) e ao comando do fuso principal.

Estágio de regulação - A regulação de deslocamentos pode ser dividida em duas partes: uma no controle numérico (regulação de posição) e uma no comando da máquina (regulação de velocidade e regulação de corrente). O controle numérico regula a velocidade do eixo dependendo da velocidade de avanço programada, e posição momentânea do eixo.

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ENTRADAS

CNC’S ANTIGOS CNC’S ATUAIS

Entrada direta através de computador Programas e dados podem ser armazenados em um computador central e podem, de acordo com a necessidade, serem transmitidos à memória do controle numérico. Denomina-se acoplamento o computador quando somente programas inteiros ou blocos são transferidos em oposição ao DNC (Direct Numerical Control) nos quais os deslocamentos são calculados no computador central. Nos dias de hoje pode-se transmitir programas ,através de software específicos, por rede ethernet ( Rede de computadores interna ) ou até mesmo pela internet (Rede mundial de computadores).

Entrada através da interface Através da entrada externa de dados podem ser introduzidas informações como valores de correção, seleção (%, N, S, F), número de alarmes e textos.

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EXEMPLO TRANSFORMAÇÕES KINEMÁTICAS