Krmiljenje CNC stroja z Novusun CNC NVEM V2

V današnjih časih so mehanske komponente in elektronika za CNC stroje postali široko dostopni, zato je uresničitev ideje o izgradnji svojega CNC stroja le korak stran. Pri načrtovanju se slej ko prej soočimo z vprašanjem kako bomo krmilili svoj CNC stroj. Za krmiljenje moramo izbrati tako ustrezno programsko opremo kot krmilnik, ki je z njo kompatibilen. Na voljo je mnogo različnih rešitev, od enostavnih do zahtevnejših in od cenejših do dražjih. Na koncu moramo izbrati tisto, ki bo zagotavljala, da ima naš CNC stroj in ostale naprave, povezane z njim, vse tiste funkcije, ki jih pričakujemo in potrebujemo.

V tem prispevku bomo predstavili kako na enostaven način vzpostavimo krmiljenje CNC stroja s krmilnikom Novusun NVEM V2. Ta krmilnik je narejen za uporabo z Mach3 programsko opremo, ki je priljubljena tako v industriji kot med CNC entuziasti. Novusun NVEM V2 zaradi svoje zanesljivosti in relativno nizke cene ponuja ugodno razmerje med kvaliteto in ceno. NVEM V2 krmilnik lahko krmili 3/4/5/6 koračnih motorjev ali servo motorjev. Ima 12 vhodov, 10 optično izoliranih izhodov in omogoča PWM ali 0~10V analogni izhod. Z računalnikom ga povežemo preko Ethernet vmesnika, bodisi direktno bodisi preko routerja.

V tem prispevku bomo uporabljali Windows 10. Vse napisano se da enostavno uporabiti tudi na starejših različicah Windowsov.

Diagram povezav Novusun NVEM V2 krmilnika v CNC stroju

Najprej poglejmo kako povežemo gonilnike koračnih motorjev, koračne motorje, napajalnik, stikala itd. na krmilnik.

Izbira ustreznega napajanja za Novusun NVEM V2

Priporočljivo je, da izberemo napajanje 18~32 VDC. Lahko pa povem, da ko smo ga napajali z 12 VDC, je krmilnik deloval povsem normalno.

Namestitev MACH3 programske opreme in plugina

Na tem mestu se ne bomo spuščali v namestitev MACH3 programske opreme. Sklepam, da že imamo nameščen MACH3 na svojem računalniku. Namestiti moramo še plugin, kjer so shranjene nastavitve za MACH3, ki omogočajo pravilno sporazumevanje krmilnika z računalnikom. Plugin se nahaja na tej povezavi: NVEM-V2 Plugin

Novusun.rar datoteko odpakiramo, nato Novusun.dll datoteko prekopiramo v mapo C:\Mach3\Plugins. Pot do mape je odvisna od lokacije, kamor smo namestili MACH3 in se zato lahko razlikuje v vašem primeru.

Povezava računalnika in krmilnika NVEM V2

Direktna povezava med računalnikom in krmilnikom

V Windows Start meniju vtipkamo “View network connections” in kliknemo nanj. Odpre se nam okno z omrežnimi povezavami. Nato z desno miškino tipko kliknemo na Ethernet oziroma Local Area Connection ikono in izberemo Properties.

Izberemo Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4) in kliknemo Properties.

Izberemo Use the following IP address in prepišemo številke, kot jih kaže spodnja slika.

Sedaj lahko z Ethernet kablom povežemo krmilnik in računalnik.

Ali je povezava uspešna vidimo, če z desnim miškinim gumbom kliknemo na povezavo, ki sedaj nima več rdečega križca in izberemo Status.

Na uspešnost povezave kažejo Bytes v polju Sent in Received, ki morajo biti več kot 0.

Zaženemo MACH3 programsko opremo. Če smo pravilno namestili Novusun.dll plugin (glej točko 2), nam MACH3 ponudi možnost Novusun-Novusun-Plugin-Ver-3.0b, ki jo izberemo in potrdimo.

Nastavitev motorjev

V zavihku Config → Ports & Pins → Motor Outputs nastavimo vrednosti kot prikazuje spodnja slika. V stolpcu Enabled obljukamo tiste osi, ki jih želimo uporabljati.

Če želimo zamenjati smer vrtenja posameznega koračnega motorja spremenimo vrednost v stolpcu Dir LowActive pri posameznem motorju, iz križca v kljukico oziroma obratno.

Sedaj moramo nastaviti največje dovoljene vrednosti hitrosti in pospeška posamezne osi CNC stroja.

V zavihku Config → Motor tuning nastavimo za vsako os posebej naslednje vrednosti:

Steps per: to polje predstavlja število korakov, ki jih mora koračni motor opravit, da premakne os za 1 mm. Formula je naslednja: Steps per = A * x / m; A = število polnih korakov koračnega motorja v 1 vrtljaju (običajno 200); x = microstepping gonilnika; m = korak navojnega vretena oziroma za koliko mm se premakne os ob 1 vrtljaju koračnega motorja. Primer: imamo koračni motor z 200 koraki na obrat, microsteppingom 8 (1600 korakov na obrat) in korakom navojnega vretena 5 mm; vrednost Steps per = 320.
Velocity (hitrost): nastavimo največjo dovoljeno hitrost v mm/min oziroma in/min, odvisno od tega katero metrično enoto imamo nastavljeno v nastavitvah MACH3.
Acceleration (pospešek): nastavimo največji dovoljen pospešek v mm/sec/sec oziroma in/sec/sec.
Step Pulse (širina pulza za korak): tukaj nastavimo širino 5 V pulza. Ta širina mora biti vsaj takšna kot je predvidena v specifikacijah gonilnika koračnega motorja. Lahko nastavimo 5us.

Da se vnešeni podatki shranijo, moramo po vnosu podatkov za posamezno os in še preden kliknemo na drugo os, klikniti SAVE AXIS SETTINGS. V nasprotnem primeru se podatki ne bodo shranili.

Spremembe bodo začele veljati po ponovnem zagonu MACH3.

Nastavitev parametrov posameznih osi CNC stroja

Priklop E-stopa, končnih stikal

E-stop, končna stikala, probe priklopimo kot kažejo spodnje sheme.

Na krmilnik lahko priklopimo tudi PNP induktivna stikala kot kaže spodnja shema.

Sedaj moramo vnesti ustrezne nastavitve še v MACH3 kot kažejo spodnje slike. Input signali so na Port 1, številko Pin-a izberemo glede na svojo konfiguracijo priklopa stikal, senzorjev.

Priklop releja na Output pin

Vsi izhodi so optično izolirani. Med sabo si delijo skupno zemljo (ground), ki je ločena od zemlje krmilnikovega glavnega napajanja.

Kot vidimo iz zgornje sheme, moramo sami pripeljati napajanje med izhod in GND1 v kolikor želimo odpirati in zapirati rele. Optocouplerji v NVEM V2 krmilniku imajo oznako EL3H7. V njihovi specifikaciji vidimo, da lahko med posamezen izhod (OUT3, OUT4, OUT5,…) in GND1 apliciramo največjo napetost 80V in največji tok 50mA.

Ta tok ponavadi ni dovolj velik, da bi lahko z njim direktno odprli rele, zato moramo izbrati drugo pot. Rele moramo napajati direktno iz napajalnika, preko optocouplerja krmilnika pa speljati signalno pot. Izberemo rele modul, ki ima na eni strani 3 pin-e, DC+ in DC- (GND) za napajanje in IN za signal. Rele mora biti tipa “trigger low”, kar pomeni, da se bo aktiviral, ko bomo na IN pin aplicirali 0V. Pomembno je tudi, da izberemo modul, ki je primeren za napetost, s katero ga želimo odpirati. Najpogostejši so moduli za 5V, 12V in 24V.

Potrebujemo še 10 kOhm upor, ki ga vstavimo med DC+ pin in IN pin na rele modulu. Ni nujno, da uporabimo ravno 10 kOhm, uporabimo lahko bilokatero vrednost med nekaj kOhm in 10 kOhm. Povezave naredimo kot kaže spodnja shema.

Sedaj moramo v MACH3 vnesti ustrezne parametre. Gremo v zavihek Config → Ports & Pins → Output Signals. Port, kjer se nahajajo izhodi ima vrednost 2. Številka pin-a je od 1 do 10.

V zavihku Spindle Setup določimo, za kaj bomo uporabili določen izhod. M3, M4, M7 in M8 so G kode, s katerimi vklopimo specifičen izhod in s tem odpremo rele.