Capitulo 2 - Composicao CNC

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training for automation and drives
CNC Básico
Composição CNC
Siemens Ltda. Direitos reservados.
SIEMENS
Date: 10.03.2006
Autor: Marcelo Udo
CP CNCBAS
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CAPÍTULO 2 – COMPOSIÇÃO CNC

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CNC Básico
Composição CNC
SIEMENS
Date: 10.03.2006
Autor: Marcelo Udo
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Composição típica de um CNC
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1 - Fonte de alimentação
2 - CPU do CNC / PLC
3 - Manivela eletrônica
4 - Teclado alfanumérico
5 - Painel de controle
6 - Periferia PLC ( I/O’s)
7 - I/O’s máquinas ( borne de relês )
8 - Acionamentos dos motores
Os CNCs de última geração são compostos de vários elementos, a saber:
- Fonte de alimentação
Responsável pelo suprimento das tensões necessárias ao funcionamento dos vários módulos e
placas que compõem um CNC.
- CPU do CNC/PLC (unidade central de processamento)
É o cérebro de um equipamento deste tipo. É a CPU que controla e coordena todas as funções
de um CNC.
- Placas de memória
São placas destinadas ao armazenamento das informações necessárias ao funcionamento do
CNC, tais como programas de usinagem, subrotinas, dados de máquina, deslocamento de ponto
zero, corretores de ferramentas, etc., sendo geralmente memórias do tipo volátil (RAM), isto é,
memórias que necessitam de uma fonte externa de tensão para não perderem as informações.
Podem também armazenar as instruções internas de funcionamento do CNC (FIRMWARE), que
gerlamente são gravadas em memórias não voláteis (EPROM ou EEPROM).
Em CNCs de pequeno é comum não haver uma CPU específica para o CLP. nestes casos, quem
assume a tarefa de executar o programa de intertravamento é a própria CPU do CNC, que divide
seu tempo entre as tarefas de CNC e de CLP, num sistema denominado de “TIME SHARING”.

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DADOS DE MÁQUINA
Dados de máquina
Um CNC é um equipamento eletrônico sofisticado, e dotado de uma série de recursos,
sendo projetado para atender uma ampla gama de máquinas e equipamentos.
Devido a esta flexibilidade, torna-se necessário definir para o CNC alguns parâmetros
relativos à máquina na qual será usado, bem como a maneira a qual o CNC deve atuar em
certas circunstâncias.
Existe em todo o CNC uma área de memória apropriada para este fim.
Está área denominada de área de dados de máquina.
Tal área normalmente se sub-divide em duas áreas, a saber:
- Dados de máquina
Esta área contém informações numéricas, a respeito de grandezas do CNC tais como:
- Velocidade máxima dos eixos
- Valor da coordenada do ponto de referência
- Coordenadas dos limites fim-de curso por software
- Ganho de malha do CNC (fator KV)
- Valor nominal a ser enviado para velocidade máxima
- Tolerâncias diversas
- Velocidade de deslocamento em vários modos de operação
- Rotação máxima do fuso principal (eixo árvore)
- Etc.

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BITS DE MÁQUINA
- Bits de máquina
Esta área por sua vez comportamentos do CNC em determinadas circunstâncias, tais como:
- Sentido de referenciamento dos eixos
- Modo de paralizar os eixos ao atingir um limite software
- Resolução do sistema de medição
- Polaridade do sinal do sistema de medição (val. real)
- Polaridade do valor nominal enviado ao CNC (val. nominal)
- Nomes de eixos
- Ativar recursos opcionais no CNC
- Etc.
As informações corretas para a área de dados de máquina (dados e bits) podem ser
introduzidas no CNC diretamente através do teclado, ou através de periféricos como micro
computadores e etc.
Nestes casos, é necessário que se elabore uma listagem de dados de máquina em
disquette, o que normalmente é feito pelo fabricante da máquina.
Obs. O têrmo DADOS DE MÁQUINA é usado genéricamente, e representa a totalidade das
informações necessárias ao CNC (dados e bits ).

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Dados de eixo geral43999até43000De
Dados de canal geral42999Até42000De
Dados de usuário geral41999Até41000De
Reservado39999Até39000De
Dados de máquina de eixo38999Até30000De
Dados de máquina de canal28999Até20000De
Dados de máquinas gerais18999até10000De
Dados de máquina para display9999até9000De
Dados de máquina para drives1799Até1000De
DescriçãoRange
DIVISÃO DOS DADOS DE MÁQUINA

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NÍVEIS DE PROTEÇÃO
Nível de Acesso
Os dados de máquina são endereçados internamente através dos identificadores .
Existem vários tipos de dados que devem ser ativados de acordo com o seu
identificador :
POWER ON (po) "RESET" botão localizado no hardware da CPU ou “NCK reset“
softkey no menu de start-up
NEW_CONF (cf) “Atualização" softkey localizado no menu
RESET (re) "RESET" botão localizado no MCP ( Painel de operação ) da máquina
Immediately (im) Após colocar o valor e apertar a tecla input do teclado
Níveis de Protecão Conforme a figura acima existem 4 níveis de proteção de dados de
máquina .
POWER ON não apaga a senha anterior .

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D
VELOCIDADES
Speed As seguintes velocidades devem ser definidas :
MD 32000: MAX_AX_VELO (maxima velocidade do eixo em G0)
MD 32010: JOG_VELO_RAPID (movimento rápido convencional em JOG)
MD 32020: JOG_VELO (velocidade convencional do eixo em JOG)
Speed Setpoint MD 36210 CTRLOUT_LIMIT (setpoint da velocidade máxima em percentual )
Monitoração 100% significa que o setpoint da velocidade máxima do eixo será 10 V com
interface analógica . Quando exceder o limite aparecerá um alarme na tela "25060 Eixo X
Sepoint de velocidade no limite „ e o eixo irá parar.
Velocidade Atual MD 36200 AX_VELO_LIMIT ( limite da velocidade atual )
Monitoração de contorno MD 36400: CONTOUR_TOL ( banda de tolerância no
monitoramento de contorno )
A monitoração de contorno é realizado pela comparação da diferença entre a posição do setpoint
enviado ao CNC e o valor atual da posição do eixo medida através do encoder com o cálculo do
erro e segmento . A monitoração de contorno é sempre ativada pela malha de posicionamento .
Quando a tolerância da banda é excedida , o Alarme "25050 Eixo X monitoração de contorno „ é
gerado e os eixos são parados de acordo com a rampa de desaceleração.

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LIMITES
Limite de Hardware Para cada eixo , existe a possibilidade de realizar o
monitoramento via PLC através da interface (interface "Hardware end switch minus /
plus"). Quando atuar o fim de curso o eixo é parado e o alarme aparecerá na tela .
"21614 Canal 1 Eixo X Limite de Hradware [+/–]".
Limite por Software
MD 36100: POS_LIMIT_MINUS (1° Limite de software negativo)
MD 36110: POS_LIMIT_PLUS (1° Limite de software positivo)
MD 36120: POS_LIMIT_MINUS2 (2° Limite de software negativo)
MD 36130: POS_LIMIT_PLUS2 (2° Limite de software positivo)

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FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC
Funcionamento de uma máquina CNC com setpoint analógico.
Normalmente o valor nominal que o CNC envia ao acionamento para a velocidade máxima
gira em torno de 8 Vdc. Ao receber tal valor nominal, o acionamento deve fazer o servo-
motor girar com sua rotação máxima, o que deve produzir o deslocamento do eixo também
em sua velocidade máxima.
Analogamente, um valor nominal de 4,0 Vdc deverá fazer com que o servo-motor gire com
a metade de sua rotação máxima.

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EXEMPLO FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC
Exemplo:
Motor (rotação máx.) : 2000 rpm
Passo de fuso de esferas : 5 mm
Valor nominal p/ vel, máx : 8 volts
Veloc. desejada pelo programa : 5000 mm/min (G01 F5000)
O primeiro passo, é calcular a velocidade máxima do eixo:
VelMAX = Rotação máxima do motor X passo do fuso
Portanto:
Vel. Máx. do eixo ............: 2000 rpm x 5 mm = 10.000 mm/min ou 10 m/min
A seguir calcula-se o valor nominal que o CNC deverá enviar ao acionamento, para que se
obtenha a velocidade desejada:
VnomCNC = VELprog x VnomMAX
velMAX

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EXEMPLO FUNCIONAMENTO DE UMA MÁQUINA CNC
Portanto:
Para vel. = 5000 mm/min o CNC enviará um valor nominal
VnomCNC = 5000 mm/min x 8,0 V = 4,0 V
10000 mm/min
Este valor será enviado ao acionamento, que deverá fazer com que o motor gire a uma
rotação de 1000 rpm. O acionamento compara constantemente as informações recebidas
do tacômetro (valor real) e do CNC (valor nominal). Caso haja alguma variação, o
acionamento intervem no processo de modo a reestabelecer a rotação necessária.
Analogamente, o CNC compara as informações recebidas do sistema de medição (valor
real) com o valor desejado de velocidade (valor nominal), interagindo no processo de
modo a garantir a manutenção do valor nominal a ser enviado ao acionamento.

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EXEMPLO TORNO

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MÁQUINA FERRAMENTA - ESTRUTURA
Observando-se o fluxo de sinais em um controle numérico desde a entrada até a saída aos
elementos do comando, pode-se estabelecer uma divisão funcional em níveis.
Estágio de entrada - É através deste nível que as informações primeiramente
alcançam o NC. Podemos citar como fontes de informação: painel de operação, nônio, leitora e
eventualmente um computador de processo sobreposto ao comando. Destas fontes de
informação vêm em primeira linha, dados de programa (deslocamentos, velocidades, correções,
etc.). Na colocação em funcionamento (e eventualmente após ocorrência de defeitos) serão
também introduzidos dados que determinam as particularidades da máquina. Por isso eles são
denominados dados de máquina e determinam por exemplo a velocidade máxima dos eixos, a
quantidade de eixos e seus nomes, ajustes da malha de regulação, tolerâncias de
posicionamento e muito mais.
Estágio de memória - Aqui chegam as informações introduzidas. São utilizados tipos de IC's de
memória mais adequados ao tipo de utilização - Exemplo:
Memória de programa de usinagem: RAM ou memória de dados magnéticos.
Memória de dados de máquina: EEPROM, RAM.
O processamento das informações dividi-se em preparação das informações e no processamento
propriamente dito das informações. São chamados estágio de memória intermediária e estágio de
memória de trabalho.

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MÁQUINA FERRAMENTA - ESTRUTURA
Estágio de memória
intermediária - Os dados de programa serão preparados, isto é o percurso de peça a
ser executado no próximo bloco será calculado (cálculo do incremento) e rotinas de
supervisão verificam os parâmetros de programa mais importantes (por exemplo
supervisão de ponto final de círculo).
Estágio de memória
de trabalho - O elemento central do processamento das informações é o interpolador,
que determina o valor de referência para a malha de regulação de posição. Mais adiante
será efetuada a saída ao comando da máquina (interface) e ao comando do fuso
principal.
Estágio de regulação - A regulação de deslocamentos pode ser dividida em duas
partes: uma no controle numérico (regulação de posição) e uma no comando da
máquina (regulação de velocidade e regulação de corrente). O controle numérico regula
a velocidade do eixo dependendo da velocidade de avanço programada, e posição
momentânea do eixo.

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ENTRADAS
CNC’S ANTIGOS CNC’S ATUAIS
Em comandos numéricos os programas e dados com os quais o NC deve trabalhar são
armazenados em memórias internas e são chamados no momento da execução.
Existem à disposição várias possibilidades de introdução de programas e dados na
memória que serão escolhidas de acordo com o tamanho do programa e
correspondentemente da configuração da instalação.
Entrada manual através do painel de operação
Este caminho é usado preponderantemente para a introdução de pequenos programas
e alguns dados. O painel de operação serve ainda para a leitura e alteração de
programas e dados.
Entrada através de floppy-disk
Programas extensos e complexos são escritos normalmente em CAD-CAM. Os
programas são inicialmente gravados no HD, passado para o floppy-disk e então
através de um Lap Top ou aparelho programador (por exemplo FieldPG) são
transmitidos à memória do controle numérico.
Através deste portador de dados pode-se transmitir à memória do C.N. arquivos
completos como correções de ferramenta ou dados de máquina.

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ENTRADAS
CNC’S ANTIGOS CNC’S ATUAIS
Entrada direta através de computador
Programas e dados podem ser armazenados em um computador central e podem, de
acordo com a necessidade, serem transmitidos à memória do controle numérico.
Denomina-se acoplamento o computador quando somente programas inteiros ou blocos
são transferidos em oposição ao DNC (Direct Numerical Control) nos quais os
deslocamentos são calculados no computador central.
Nos dias de hoje pode-se transmitir programas ,através de software específicos, por
rede ethernet ( Rede de computadores interna ) ou até mesmo pela internet (Rede
mundial de computadores).
Entrada através da interface
Através da entrada externa de dados podem ser introduzidas informações como valores
de correção, seleção (%, N, S, F), número de alarmes e textos.

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EXEMPLO TRANSFORMAÇÕES KINEMÁTICAS

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EXEMPLO TRANSFORMAÇÕES KINEMÁTICAS

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