Kontroler ruchu (zwany też sterownikiem) zarządza wszystkimi elementami maszyny, co pozwala mu na pełną i zintegrowaną kontrolę nad tym urządzeniem. Sterownik kontrolowany jest za pomocą specjalistycznego oprogramowania Mach3 firmy Newfangled solutions (ArtSoft) – bardzo popularnym i powszechnie wykorzystywanym przez firmy oraz użytkowników indywidualnych na całym świecie. Komunikacja z komputerem z zainstalowanym oprogramowaniem MACH3 opiera się o uniwersalny interfejs Ethernet, co jest funkcją kluczową, zapewniając niezawodność przekazywanych informacji między komputerem a sterownikiem.

Sterownik ruchu MACHSTEP MSR1 przeznaczony jest jako element wykonawczy dla programu MACH3, który służy do sterowania maszynami numerycznymi CNC.

W podstawowej wersji program MACH3 ma możliwość sterowania elementami maszyny CNC poprzez port LPT. Jednak nowoczesne komputery oraz systemy operacyjne coraz gorzej radzą sobie z obsługa tego portu, czasem wręcz staje się to niemożliwe. Dodatkowo dochodzą problemy z jakością generowanego sygnału przez złącze LPT, jego mała prędkość i duża zawodność. W maszynach CNC oczekuje się niezakłóconej pracy oraz stabilności i niezawodności. W związku z wspomnianymi problemami powstał niezależny od sprzętu, zewnętrzny sterownik maszyny CNC komunikujący się z każdym komputerem przez port Ethernet. Zastosowanie tego interfejsu gwarantuje jak najlepszy (szybki i niezawodny) przepływ informacji między komputerem z zainstalowanym oprogramowaniem MACH3 oraz sterownikiem.  Protokół transmisji został tak dobrany i oprogramowany, żeby można było zapewnić niezawodną komunikację na drodze MACH3 – kontroler.

Zalety komunikacji Ethernet w sterowniku:

– stabilne, cyfrowe połączenie o dużej szybkości;

– niezawodność komunikacji, którą gwarantują sterowniki magistrali po obu stronach kabla;

– izolacja galwaniczna toru komputer – sterownik;

– szybka wymiana informacji w czasie rzeczywistym;

– stała kontrola przesyłanych danych, mechanizmy sprawdzania pakietów, ich ponawiania w przypadku błędów.

Napięcie zasilania

24V (12-30V) DC

Temperatura pracy

od -10°C do +60°C

Wilgotność

od 10% do 90% RH

Pobierany prąd maksymalny Imax

300mA przy 24VDC

Interfejs połączenia z komputerem

Ethernet 10/100 Mbits

Rodzaj kabla sieciowego

UTP/FTP, Auto MDI-X, min. CAT5e

Rodzaj pozyskania numeru IP

DHCP / statyczne

Standardowy numer IP

192.168.1.100

Bramka

255.255.255.0

Liczba wyjść silników, osi

4

Częstotliwość wyjścia STEP (maksymalna)

150 kHz

Wypełnienie PWM sygnału STEP

50%

Rodzaj wyjść osi (STEP, DIR)

Różnicowe 5V

Obciążalność wyjść (1-6), napięcie maksymalne C-E

 75mA / 80V

Liczba wejść

14 + 1 wejście ESTOP

Napięcie wejść

24V (12-30V) DC

Częstotliwość wejścia prędkości obrotowej (IN 1)

25 000 Hz

Liczba wyjść cyfrowych

6

Liczba wyjść przekaźnikowych (typu DPDT, 2 kanały)

2

Obciążalność styków przekaźników

1A 125VAC/ 1A 30VDC

Liczba wejść analogowych

2

Napięcie wejść analogowych

0-10V DC

Liczba wyjść analogowych

2

Napięcie wyjść analogowych

0-10V DC

Obciążalność wyjść analogowych

20mA

Rodzaj złącz sygnałowych / zasilania

EDG 3.81/5.08

Średnica przewodów złącz zasilania (maksymalnie)

3,3 mm2 (AWG 12)

Średnica przewodów złącz sygnałowych (maksymalnie)

1,5 mm2 (AWG 16)

Zalety sterownika w stosunku do portu LPT oraz konkurencyjnych rozwiązań:

  • Przemysłowe standardy.
  • Stabilne połączenie Ethernet.
  • Stabilny sygnał STEP o wypełnieniu 50%.
  • Wcześniejsze włączanie kierunku przed sygnałem STEP, zgodnie z zaleceniami producentów sterowników silników.
  • Obudowa oraz złącza pozwalające na łatwy montaż i podłączenie (obudowa aluminiowa na szynie DIN35).
  • Różnicowe wyjścia sterowników silników.
  • Optoizolowane wejścia oraz wyjścia.
  • Funkcje eliminacji problemów przy połączeniu, ciągłe wyszukiwanie urządzeń, możliwość podłączenia sterownika podczas pracy MACH3, ponowne połączenie po jego zerwaniu.
  • Możliwość współpracy z pluginu z kilkoma sterownikami.
  • Wyprowadzenie stanu wejść, wyjść, statusu oraz sygnałów STEP, DIR na diody LED na panel czołowy (dla prostszej diagnostyki).
  • Funkcje połączenia Ethernet takie jak DHCP, TELNET, PING.
  • Bootloader umożliwiający aktualizację oprogramowania sterownika prosto z pluginu
  • Ciągła synchronizacja generowanych impulsów wszystkich osi, ich kontrola 1000 razy na sekundę (co 1ms).
  • Współpraca z modułami zewnętrznymi stanowiącymi ze sterownikiem kompletny system sterowania maszyną CNC. Możliwość ich programowania z pluginu.
  • Multi-bazowanie, możliwość równoczesnego bazowania kilku osi, wybór kolejek bazowania.
  • Łagodny dojazd do granic limitów programowych (Soft Limits).
  • Rozbudowane możliwości reakcji na przycisk EStop zarówno w czasie ruchu maszyny jak i na postoju. Możliwość niezależnego zachowania dla obu tych stanów (wybór w jaki sposób mają resetować się współrzędne).
  • Możliwość przyspieszenia w czasie ruchu ręcznego bez zatrzymywania się.
  • Opcja zatrzymania bazowania osi ruchem ręcznym (JOG).
  • Możliwość ruchu ręcznego w czasie bazowania na innych osiach niż ta bazowana.
  • Korekcja ruchu MACH3.
  • Pamiętanie ustawień konfiguracji od czasu połączenia z programem MACH3 do czasu wyłączenia zasilania, nawet podczas wcześniejszego wyłączenia programu MACH3 (utraty połączenia).
  • Sprzętowa reakcja (sterownika) nad wejściami EStop, Limit.
  • Prędkość zwrotna z falownika (wejścia analogowe).
  • Prędkość z czujnika prędkości (enkodera 1 – 20 impulsów na obrót).
  • Możliwość ustawienia prędkości posuwu THC (oś Z) już od 1% (standardowo w MACH3od 5%).
  • Rozbudowane funkcje sterowania wrzecionem (rozpędzanie, czekanie na rozpędzenie itp.).
  • Możliwość korzystania z dziesiętnych części sekundy podczas opóźnienia G04 (np. 1.2).
  • Standardowo ustawione wysokie priorytety tak dla MACH3 jak i pluginu oraz połączenia.
  • Automatyczne wyłączenie niepotrzebnych funkcji Windows, takich jak „klawisze trwałe”, „klawisze przełączające”, „klawisze filtru” i inne, które można wyłączyć z poziomu programistycznego, a których działanie może zakłócić pracę programu MACH3.
  • Dodatkowe funkcjonalności bazowania takie jak: kasowanie współrzędnych roboczych, odjazd na daną odległość, reset oznaczeń bazowania w trzech warunkach (niezależne), powrót na czujnik w przypadku jego przejechania podczas bazowania (przez zbyt dużą prędkość).
  • Rozszerzona diagnostyka, m.in.: podczas bazowania wykrywanie awarii czujników przy zjeździe, wykrywanie braku indeksu silnika, realny podgląd wyjść, napięcia przetworników cyfrowo-analogowych i analogowo-cyfrowych.
  • Funkcja zabezpieczenie narzędzia.
  • Możliwość wyhamowania z rampą (pauza) podczas G31 (bez gubienia kroku).
  • Dokładny, sprzętowy odczyt współrzędnych podczas szukania narzędzia.
  • Sprzętowe zerowanie wyjść (z uwzględnieniem negacji) w razie wystąpienia stanu EStop.
  • Obliczanie realnych współrzędnych roboczych z uwzględnieniem G52/G92.
  • Możliwość szybkiego stworzenia pliku diagnostycznego z komentarzem dla serwisu.

Obudowa urządzenia wykonana jest w całości z aluminium. Takie rozwiązanie pozwala wyeliminować negatywny wpływ zakłóceń elektromagnetycznych pochodzących z otoczenia. Jej konstrukcja jest zwarta i kompaktowa, a przymocowany uchwyt DIN na tylnej ściance umożliwia zamontowanie sterownika na standardowej szynie DIN 35mm. Modułowa budowa pozwala na zestawienie sterownika oraz innych modułów obok siebie, na jednej szynie oraz wzajemne połącznie taśmą przez złącze „Expander port”.

Montaż urządzenia na szynie DIN należy rozpocząć od wsunięcia górnej części uchwytu na urządzeniu (krawędź z zainstalowaną sprężyną) na górną krawędź szyny DIN, a nastanie docisnąć dolną część urządzenia, tak aby nastąpiło zatrzaśnięcie się dolnej krawędzi uchwytu. W celu demontażu należy całe urządzenie docisnąć lekko w dół i odciągnąć od szyny DIN, tak aby dolna krawędź uchwytu odskoczyła od dolnej krawędzi szyny DIN.

Co jest potrzebne do sterowania maszyną CNC

Maszyna CNC musi być wyposażona w elementy wykonawcze, takie jak napędy elektryczne (np. silniki krokowe, serwonapędy), które w sposób mechaniczny poruszają elementami maszyny. Napędy elektryczne posiadają swoje sterowniki, które w odpowiedni sposób przetwarzają zadany sygnał z wejścia na wielkość sterowaną akceptową przez napędy. Sterowniki mogą być sterowane np. impulsami, czyli podany impuls skutkuje poruszeniem napędu o odpowiedni kąt. Do generowania odpowiedniego sygnału oraz obsługi innych elementów maszyny takich jak wyłączniki krańcowe, falowniki, różnego rodzaju czujniki potrzebny jest kontroler ruchu. Jest to swojego rodzaju „most” między programem sterującym a elementami wykonawczymi. Takim kontrolerem jest MACHSTEP MSR1. Z jednej strony podłącza się pod jego wyjścia i wejścia wszystkie elektryczne elementy maszyny, z drugiej sterowanie w postaci kabla sieciowego (Ethernet), który natomiast podłączony jest do komputera klasy PC. Na komputerze uruchomione jest oprogramowanie Mach3, które poprzez kontroler ruchu steruje maszyną CNC.

W dużym skrócie potrzebne są:

  • elementy wykonawcze maszyny (napędy, sterowniki napędów, krańcówki, czujniki itp);
  • kontroler ruchu MACHSTEP MSR1;
  • Komputer PC z zainstalowanym oprogramowaniem MACH3

Połączenie Ethernet czy USB?

W warunkach przemysłowych bezsprzecznie lepiej sprawuje się połączenie Ethernet. USB jest połączeniem konsumenckim, mało odpornym na zakłócenia, takimi jak np. szpilki zasilania mogące wystąpić w urządzeniach automatyki przemysłowej. Tego typu połączenia praktycznie nie stosuje się w przemyśle do stałych połączeń i komunikacji między urządzeniami. Natomiast Ethernet jest połączeniem izolowanym o dużej szybkości i niezawodności, które powszechnie jest wykorzystywane w przemyśle. Potrafi elektrycznie rozproszyć zakłócenia i odpowiednio sobie z nimi radzić.

Obudowa - dlaczego lepiej wybrać zabudowany kontroler?

Przemysłowe warunki są warunkami skrajnie uciążliwymi dla delikatnej elektroniki. W związku z tym urządzenia pracujące w ciężkich warunkach powinny mieć solidną obudowę. Obudowa aluminiowa zapewnia odporność na kurz, pył, oraz odpowiednio odprowadza ciepło, co pozytywnie wpływa na ograniczanie zakłóceń generowanych zarówno do, jak i z urządzenia. Dodatkowo uchwyt szyny DIN 35 zapewnia szybki montaż.

Z jakimi urządzeniami działa kontroler ruchu MACHSTEP MSR1?

Obsługiwane urządzenia to maszyny CNC, które obsługuje program Mach3, takie jak:

  • wypalarki plazmowe (również z obrotnicami rur i profili);
  • frezarki;
  • lasery;
  • grawerki;
  • tokarki (bez funkcji automatycznego toczenia gwintu).

Jaki hardware będzie potrzebny?

  • Zbudowana maszyna CNC z osprzętem,
  • Kontroler ruchu MACHSTEP MSR1,
  • Komputer klasy PC z zainstalowanym systemem operacyjnym Windows (XP, Me, Vista, 8, 10) w wersji 32 lub 64 .bitowej

Jaki software będzie potrzebny do poprawnej pracy maszyny?

Oprogramowanie to Mach3, które steruje pracą maszyny na podstawie wygenerowanego G-kodu. 

W celu przygotowania projektu potrzebne jest oprogramowanie do projektowania (rysowania) typu CAD (Corel, SolidCAM, AutoCAD itp). Po narysowaniu projektu i zapisaniu np. w pliku dxf, należy przygotować ścieżkę (strategię) obróbki na maszynie CNC. Do tego należy wykorzystać oprogramowanie typu CAM (SheetCAM, RinoCAM, EdgeCAM itp). Za pomocą tego oprogramowania oraz specjalnych skryptów zwanych postprocesorami dla Mach3 (każdy program typu CAM powinien posiadać taki postprocesor dla Mach3, można też napisać go samemu dysponując odpowiednią wiedzą) należy przygotować strategię obróbki i zapisać efekt pracy w postaci pliku z kodami G-kod. Tak przygotowany plik otwiera się w programie Mach3 i dokonuje obróbki.

Do pobrania