Разработка контроллера управления промышленным лазером

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Разработка контроллера управления промышленным лазером

Пудов Владислав Сергеевич

Аннотация

Разработанная система управления лазером предназначена для раскроя композитного материала. В ходе разработки устройства было решено оборудовать контроллер согласования двумя интерфейсами приема/передачи данных -- RS-485 и USB. Пятью входами для приема входящих сигналов с микроконтроллера Ruida 6332G и четыре выхода с конвертированными сигналами для управления лазером ИЛМ-100-В. Разработаны структурная, функциональная и принципиальная схема устройства.

Ключевые слова: Ruida 6332G, RS-485, USB, ИЛМ-100-В, лазер, контроллер.

Устройство сопряжения, будет применяться в установке лазерного раскроя для композитных материалов совместно с лазером ИЛМ-100-В.

Цель: Спроектировать устройство для обеспечения функционирования установки лазерного раскроя с использованием двух типов лазера: газового лазера, а также лазера модели ИЛМ-100-В.

Задачи: Устройство сопряжения должно обеспечивать коммутацию, управление мощностью лазера ИЛМ-100-В согласно управляющим сигналам, получаемым с контроллера RUIDA 6332G.

Серия лазерных модулей ИЛМ-100-В (в OEM исполнении) была разработана с целью обеспечения промышленности эффективными, надежными и не требующими постоянного обслуживания лазерными модулями. Серия ИЛМ-100-В представляет собой накачиваемые диодами иттербиевые волоконные лазерные модули с выходной мощностью 100 Вт, работающие на длине волны 1060 -1100 нм.

Данный компактный и эффективный модуль может успешно заменить громоздкие и неэффективные лазеры. Основными применениями данного модуля являются резка, сварка и наплавка материалов. Лазер рассчитан на многолетнюю работу в заводских условиях при 2-3 сменной загрузке на полной мощности.

Низкое энергопотребление (КПД «от розетки» более 30%), компактный дизайн, отсутствие юстируемых элементов, воздушное охлаждение, высокая надежность и большой ресурс на предельных режимах работы обеспечивают принципиальные преимущества иттербиевых волоконных лазеров по сравнению с лазерами других типов для данной спектральной области. Выходная мощность излучения может быть промодулирована по амплитуде с частотой до 5 кГц. Питание осуществляется от сети постоянного тока с напряжением 24 В.

Все модули серии ИЛМ-100-В являются лазерами класса 4, сконструированы и проверены с учетом требований техники безопасности.

Лазеры серии ИЛМ-100-В являются безопасными и надежными приборами.

На рисунке 1 приведен внешний вид лазера ИЛМ-100-В.

иттербиевый волоконный лазерный

Рисунок 1 - Иттербиевый лазер ИЛМ-100-В

Система RDC6332G -- система управления лазерным станком нового поколения, разработанная компанией RD Co., Ltd. Помимо традиционных для продуктов компании аппаратной стабильности и устойчивости к электрическим повреждениям, данная система работает под управлением усовершенствованного ПО, позволяющего контролировать до 3 осей, позволяет хранить большее количество файлов, способна соединяться с ПК по USB2.0 или Ethernet. На рисунке 2 приведена плата управления.

Рисунок 2 - Плата управления

Устройство сопряжения будет иметь вид единого блока, питающегося от сети +36 В постоянного тока. Контроллер должен обеспечивать включение/отключение, управление мощностью лазера ИЛМ-100-В согласно управляющим сигналам, получаемым с контроллера RUIDA 6332G.

Контроллер должен обеспечивать прием управляющих сигналов с контроллера RUIDA 6332G и конвертацию в сигналы управления лазером ИЛМ-100-В.

Структурная схема устройства сопряжения представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема устройства сопряжения

В данном контроллере будут реализованы 2 интерфейса приема/передачи данных -- RS-485 и USB [1,2,3,4]. Будут иметься 5 входов для приема входящих сигналов с микроконтроллера Ruida 6332G -- из них 4 аналогово-цифровые и 1 аналоговый, а также 4 выхода с конвертированными сигналами для управления лазером ИЛМ-100-В, с преобразованием уровня на транзисторе из которых 3 для управления пилотным лазером, вкл/выкл лазера, обратная связь (мониторинг состояния) и 1 аналоговый (0 -- 4 В) для управления мощностью лазером. Блок световой индикация оповещает о состоянии работы системы. Имеется 2 выхода через гальваническую развязку на твердотельном реле с выходом 220В для подключения дополнительного оборудования с током потребления до 6 А. На вход блока питания требуется +36В. Блок питания обеспечивает выходные напряжения +3,3В, +5В, +15В.

Функциональная схема проектируемого устройства показана на рисунке 4.

Рисунок 4 - Функциональная схема устройства сопряжения

Разработанная система управления лазером для раскроя композитного материала представляет собой многофункциональный контроллер, который имеет 3 цифровых и один аналоговый входа для получения сигналов управления с контроллера Ruida 6332G. А также 3 цифровых и один аналоговый выход для управления лазером ИЛМ-100-В предназначенного для раскроя композиционных материалов медицинского назначения. В устройстве согласования имеются 2 интерфейса управления USB и RS-485[1,2,3,4]. При необходимости подключения дисплея, для него реализован разъем, через который общается дисплей с МК устройства согласования по интерфейсу UART [2,3,4].

Помимо интерфейсов связи имеются интерфейсы вывода переменного сигнала 220В с током до 6А для подключения дополнительного оборудования.

Спроектированное устройство будет хорошим решением для предприятий, нуждающихся в подключении блока управления к лазерам линейки ИЛМ, данное решение будет гораздо дешевле, чем приобрести полностью готовое устройство.

Список литературы

1. Ульянов А.В. Разработка системы удаленного сбора данных с грузоподъемных кранов // Ульянов А.В., Левин М.В. В сборнике: Технические науки: проблемы и перспективы. Материалы V Международной научной конференции. 2017. С. 32-37.

2. Ульянов А.В. Разработка устройства регистрации параметров движения надводных объектов // Ульянов А.В., Копытов С.М., Ивашинников Б.А. В книге: Научно-техническое творчество аспирантов и студентов. материалы 46-й научно-технической конференции студентов и аспирантов. ФГБОУ ВО «КнАГТУ» ; Э.А. Дмитриев (отв. ред.). 2016. С. 228-230.

3. Ульянов А.В. Разработка промышленного программируемого логического контроллера // Беляков М.В., Ульянов А.В. В книге: Научно-техническое творчество аспирантов и студентов. материалы 46-й научно-технической конференции студентов и аспирантов. ФГБОУ ВО «КнАГТУ» ; Э.А. Дмитриев (отв. ред.). 2016. С. 56-58.

4. Ульянов А.В. Использование СПК207 для управления привода ОВЕН ПЧВ3 по протоколу MODBUS RTU // Ульянов А.В., Коваленко М.В. Молодой ученый. 2016. № 5 (109). С. 86-92.

Размещено на Allbest.ru