Интерфейсные платы для ЧПУ


Как мой компьютер общается с моим станком?

Для взаимодействия ЧПУ с ПК используется коммутационная (интерфейсная) плата. Она позволяет управлять различными двигателями, реле и другими устройствами вашего станка. Существует несколько типов коммутационных плат для ЧПУ станков: платы для LPT-порта, платы с USB портом, эмуляторы клавиатур(HID) и платы управления перемещением. Проще говоря, у коммутационных плат есть две базовых функции:

1. Транслирует сигналы управления к ЧПУ станку и прием сигналов от станка;
2. Изоляция материнской платы компьютера от электрических помех.

Обе эти функции являются крайне важными. Многие называют контроллеры движения с USB или Ethernet-портом, такие как Smoothstepper  - коммутационными USB платами, что неверно. Роль контроллеров движения заключается в том, чтобы освободить программное обеспечение от выполнения вычислительной работы по контролю перемещения станка и передать эту работу специализированному аппаратному устройству. Так как контроллер движения, в отличие от ПК, не отвлекается на постороннюю активность, и может полностью быть занят управлением перемещением, что дает значительный прирост производительности и стабильности. 

1k.jpg2k.jpg3k.jpg
Платы для ЧПУ станка  



Интерфейсные платы для LPT-порта


Коммутационные платы с параллельным портом для ЧПУ станка подключаются к принтерному порту вашего ПК и преобразуют сигналы этого порта и их вывод в винтовые выводы, чтобы по двухпроводной линии передать их к нужной части вашего ЧПУ станка. Платы такого типа – наиболее распространенные, так как они просты и недороги. У них есть несколько недостатков. Во-первых, параллельный порт сам по себе – это достаточно старый интерфейс. Потому существуют ограничения на его производительность, особенно при его использовании, с программным обеспечением работающем с операционной системы Windows, например Mach3. Вы будете ограничены скоростью обмена порта при обмене импульсами с интерфейсной платой. В тоже время для большинства старый программных продуктов это не является проблемой. Для получения лучшей производительности стоит использовать контроллер движения (см. ниже).

Второе ограничение – совместимость. Производители постепенно перестают устанавливать параллельные порты, устанавливая вместо них порты USB и, в тоже время, они жестко ограничивают энергопотребление этих интерфейсов. В результате, многие более поздние модели ПК используют сигналы с напряжением 3,3 вольта вместо 5 вольт. Некоторые платы работают с таким напряжением нормально, в тоже время у других возникают проблемы. Обязательно необходимо проверить, совместима ваша плата с компьютером. Ноутбуки являются особым источником проблем такого рода. 

Наконец, LPT имеют относительно небольшое количество каналов ввода-вывода. Платы обычно поддерживают 11 или менее выходов и только 5 входов. Как вы можете себе представить они достаточно быстрые, особенно если вы пытаетесь подключить сложную панель управления к своей машине. Потому у вас есть выбор, либо «оставить систему простой», либо добавить дополнительные платы для выполнения этой работы. Следует отметить, что вы можете добавить второй параллельный порт большинству компьютеров при помощи специальной интерфейсной PCI-платы. Очевидно, что такой вариант не получится осуществить в случае с ноутбуком, потому что у ноутбуков нет внешнего подключения к PCI-шине. Кроме того, некоторые комбинации карт/ПК могут быть очень сложные при их использовании с Mach3. Не забывайте проверить, будет ли работоспособной конкретная комбинация оборудования, которую вы собираетесь использовать. 

Наконец, важно покупать плату с оптической изоляцией(опторазвязкой). Данная функция изолирует материнскую плату вашего ПК от плохих контактов, помех или скачков напряжений, которые могут возникать при работе систем ЧПУ станка. Если вы напрямую подключите LPT- порт без оптической изоляции, вы рискуете повредить дорогостоящую материнскую плату вашего компьютера.


Платы с USB портом

 
Коммуникационные платы с портом USB выпускаются в двух вариантах. Первый – это полномасштабные Контроллеры движения, которые мы сейчас рассмотрим подробнее. Второй – это платы, используемые для увеличения пропускной способности ввода/вывода за пределы ограничений налагаемых параллельным портом. Существующие переходники USB-LPT, для имитации параллельного порта с подключением USB, и они не работают для приложений ЧПУ. Причина в том, что их производительности недостаточно для того чтобы выдерживать точные тайминги (временные интервалы) необходимые для создания чистой последовательности импульсов, необходимых для управления несколькими сервоприводами или шаговыми двигателями, они могут быть использованы только для подключения датчиков и кнопок.
На момент написания данного текста нам известна только 1 коммуникационная плата с USB портом, которая предназначена для увеличения количества ввода/вывода и называется ModIO, разработана и произведена австралийской компанией Homann Designs. Данная плата может добавить дополнительные 8 выходов и 3 аналоговых входа. 

Есть также платы с USB портом (например, Smoothstepper) которые могут генерировать импульсы шага и направления подходящие для ЧПУ и они позволяют формировать более плавное движение, чем коммуникационные платы. 


Клавиатурные эмуляторы


Клавиатурные эмуляторы – это еще один подход к расширению базовых входов/выходов, которыми оснащена коммутационная плата с параллельным портом. Они делают это путем преобразованием входных/выходных сигналов включения/выключения в симулированные последовательности клавиш. Например, вы можете подключить переключатель с надписью "Flood Coolant On" к входу на клавиатурном эмуляторе, а когда переключатель замкнут – он перешлет последовательность клавиш в Mach3, которая будет интерпретирована как включение охлаждения. Эмуляторы клавиатуры просты в подключении: они обычно могут быть подключены в клавиатурный разъем. 

Есть несколько клавиатурных эмуляторов, но я считаю, что самыми популярными являются Pokeys и iPac, которые продаются компанией Ultimarc. 

Особенностью клавиатурных эмуляторов заключается в том, что они просто отправляют последовательности клавиш, потому у них достаточно медленное время отклика. Не стоит использовать подобное устройство для любого приложения, которое требует быстрого отклика на. Например, я бы избегал использовать подобные устройства с джойстиками. Тем не менее, эмулятор можно использовать для дополнительных кнопок на вашей панели управления. 

Контроллеры движения (платы с USB или Ethernet-портом)


Подобные устройства обеспечивают максимальную производительность. Данные устройства настолько хороши, что их создатели, вероятно, были бы против их сравнения к обычными платами. Я делаю это только потому, что они постепенно приходят на замену обычным платам. Mach3 поддерживает несколько таких плат, включая Smoothstepper (вероятно наиболее популярная, по моему мнению), серию MK и другие. 

Данные платы предлагают потрясающую производительность в сравнении с платами с параллельным портом. Их основной недостаток – не смотря на то, что использованы новые технологии, они все еще недостаточно отработаны. Мы пользуемся платами Smoothstepper.

Прежде чем предпринимать какие-либо шаги в сторону покупки контроллера движения для собственного проекта, я настоятельно рекомендую вам потратить время, чтобы познакомится с различными онлайн-сообществами которые используют такие же программное обеспечение и коммуникационную плату, что и вы.

Выясните для себя ограничения выбранной платы, решите, имеют ли они для вас значения, уточните, насколько часто обновляется плата и ее программное обеспечение, а также отзывы пользователей. 

См. также:
КАК ВЫБРАТЬ ИНТЕРФЕЙСНУЮ ПЛАТУ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ
ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРА ПОД MACH3