„STEUERUNGSSYSTEM-DESIGN DER SMT-PICK-AND-Place-MASCHINE“
Hier möchten wir das ursprüngliche Design des Steuerungssystems einer kompletten SMT-Bestückungsmaschine besprechen.
Vorgeschlagener Entwurf
Southern Machinery bietet je nach den Anforderungen und Spezifikationen globaler Kunden verschiedene Arten von SMT-Bestückungsmaschinen an. Eine unserer Maschinen besteht jedoch aus vier Gleichstrommotoren. Drei dieser Motoren werden verwendet, um den Maschinenkopf entlang der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse zu bewegen. Der vierte Motor dient zum Drehen der SMT-Komponente im und gegen den Uhrzeigersinn. An den Wellen aller vier Motoren sind Encoder angebracht. Diese Motoren sind über elektrische Verbindungen mit Motortreibern verbunden. Encoder-Ausgänge werden an die am EISA-Port montierte EISA-Karte weitergeleitet. Der Datenbus der EISA-Karte ist an die externe Hauptplatine angeschlossen. Motorantriebskarten sind auf der Hauptplatine montiert. Neben verschiedenen Signalen zur Ansteuerung unterschiedlicher Relais werden über den Datenbus auch Steuerspannungssignale übertragen. Diese analogen Spannungssignale variieren im Bereich von +5V _-5V.
Hauptplatine
Dies ist der Teil unseres Maschinensteuerungssystems, der als Brücke zwischen der EISA-Karte und den Maschinenmotoren und Zuführungen fungiert. Alle Datensignale und Steuerspannungssignale der EISA-Steuerkarte enden auf der Hauptplatine. Abhängig vom Zweck, dem es dient, besteht die Hauptplatine aus mehreren Hauptteilen. Diese Teile werden hier einzeln besprochen.
Leistungsmodul
· Dieser Teil der Hauptplatine ist mit der Gleichrichtung der Eingangswechselspannung in Gleichspannung verbunden, wie in Abbildung 5.1 dargestellt. Die Hauptfunktionen dieses Teils sind folgende:
· Stromversorgung der Motortreiber mit 35 V
· Bereitstellung von 12 V für die Stromversorgung von Operationsverstärker-ICs. Versorgen Sie 5 V zur Stromversorgung von TTL-Logik-ICs.
· Stellen Sie 15 V zur Betätigung der Zuführkolben bereit, wie im Bild gezeigt.
Schutzmodul
· Dieser Teil enthält Relaisschalter zum Ein- und Ausschalten der Wechselstromversorgung per Softwaresteuerung, wie im Bild gezeigt.
Endschaltermodul
· Dieser Teil befasst sich mit der Stromversorgung von Näherungsschaltern und dem Empfang von Ausgängen von Näherungs- oder Endschaltern, wie im Bild gezeigt
Datenübertragungsmodul
· Dieses Modul empfängt Daten von einer externen Datenquelle über ein beliebiges programmierbares Protokoll (RS232 usw.) und leitet diese Daten wie im Bild gezeigt an die EISA-Karte weiter.
Feeder-Relaismodul
· Dieses Modul besteht aus 15 Relais. Diese Relais betätigen den jeweiligen Speisekolben, wenn decodierte Daten empfangen werden. Jeder Kanal ist mit einem einzelnen Kolben verbunden und steuert somit jeweils einen Feeder, wie im Bild gezeigt.
Decodermodul
· Dieses Modul empfängt 4-Bit-Daten von der EISA-Karte und dekodiert diese Daten in 16 Bit. 15 Bit dekodierter Daten werden verwendet, um jeweils einen Feeder zu betätigen, wie im Bild gezeigt.
PWM-Generierungsmodul
· Dieser Teil besteht aus zwei PIC18F2431-Mikrocontrollern. Diese Mikrocontroller empfangen analoge Steuerspannungen und erzeugen PWM. Mikrocontroller sind so programmiert, dass das Tastverhältnis der PWM von der Eingangssteuerspannung abhängt.
Motortreiber
· Bei den in unserem Projekt verwendeten Motortreibern handelt es sich um bipolare H-Brücken-Treiber. Das Eingangssignal zum Motortreiber ist entweder eine bipolare PWM oder eine analoge Steuerspannung, wie in Abbildung
· 5.8 dargestellt. Motortreiber verwenden zwei Arten von Stromquellen. Eine Quelle dient dem Antrieb des Motors
, wenn die Brücke leitend ist. Zu diesem Zweck werden die Motortreiber mit 35 V von der Hauptplatine versorgt. Der Motortreiber erhält eine Isolationsversorgung von externen Transformatoren mit einer Nennspannung von 10 V am Ausgang, wie in Abbildung 5.9 dargestellt. Diese Isolationsversorgungsspannung wird in Gleichspannung gleichgerichtet.