برنامه EMC یا Enhanced Machine Controller برنامه‌ای است، برای کنترل فرز، دستگاه تراش و یا دستگاه‌های مشابه. به بیان دیگر این برنامه کنترلر کامپیوتری برای دستگاه‌های CNC و یا روبات‌های صنعتی است. در ادامه بعضی از ویژگی‌های برنامه (که در حد سوادم هست) را از سایت برنامه در اینجا می‌نویسم.

ویژگی‌های EMC:

• برنامه EMC، کد باز است و بر اساس توافق‌نامه GPL منتشر می‌شود. کدباز بودن به این معنی است که شما به کد‌های برنامه دسترسی دارید و می‌توانید بر حسب نیاز خودتان آن را تغییر دهید و به صورت رایگاه استفاده کنید.
• این برنامه چندین رابط گرافیکی دارد که شما می‌توانید از هر کدام که علاقه دارید استفاده کنید.
• برنامه شامل مفسر کدهای G-Code برای ماشین‌کاری است.
• برنامه‌ریزی بلادرنگه برای حرکت‌های سیستم با امکان look-ahead (روشی کنترلی بر مبنای فرض داشتن اطلاعاتی از آینده سیستم؟ آیا درست گفته‌ام؟ )
• پیاده‌سازی قسمت‌های سطح پایین الکترونیکی در کار با موتور‌ها، سنسور‌ها و انکودر‌ها. پیاده‌سازی این قسمت‌ها به شما کمک می‌کند که مدار‌های رابط (interface) را ساده‌تر درست کنید و بگذارید که کامپیوتر زحمت بیشتری بکشد!
• یک لایه شبیه به بردبورد (!؟) با کاربری ساده برای پیکربندی دستگاه. این لایه معروف به Hardware Abstraction Layer یا HAL است. این لایه قسمت سخت‌افزار (منظور داریور‌های سخت‌افزار است) را از برنامه اصلی جدا می‌کند و یک مدل انتزاعی از سخت‌افزار را ارائه می‌کند. این جداسازی به شما امکان می‌دهد که بتوانید هر سخت‌افزاری را به برنامه EMC متصل کنید بدون اینکه نیاز باشد خود برنامه تغییر کند.
• پیاده‌سازی PLC به صورت نرم‌افزاری به کمک Ladder Diagram
• نصب خیلی ساده به کمک پکیج‌های .deb و یا با استفاده از سی‌دی زنده (Live CD)
• برنامه EMC می‌تواند به صورت همزمان تا ۹ محور را با طیف گسترده‌ای از رابط‌های کنترل کند.
• کنترلر برنامه می‌تواند سروو موتور را به صورت حلقه بسته (حلقه در برنامه بسته می‌شود) و استپر موتور را به صورت حلقه باز کنتر کند.
• پشتیبانی از مختصات غیر کارتزین، شامل ماژول‌هایی برای روبات‌های شش‌پا و یا روبات‌هایی با مفاصل چرخشی مانند SCARA و PUMA.

دریافت برنامه EMC:

اگر دلتان برای تست این برنامه آب افتاده است،باید برنامه رو دریافت کنید. چندین روش برای دریافت برنامه وجود دارد:

1. دریافت سورس و کامپایل آن، البته علاوه بر کامپایل خود برنامه‌، شما باید کرنل بلادرنگ (Real Time) و ماژول‌های مورد نیاز را هم کامپایل و آماده کنید. این روش دانش بالایی درباره لینوکس و کرنل آن نیاز دارد.
2. اگر از اوبونتو هاردی (نسخه ۸/۰۴) استفاده می‌کنید، می‌توانید با اضافه کردن مخزن EMC برنامه را از مخزن نصب کنید. کرنل بلادرنگ نیز در این حالت به صورت خودکار نصب می‌شود.
3. ساده‌ترین روش امتحان کردن برنامه با سی‌دی‌ زنده (Live CD) است. در این روش شما می‌توانید بدون اینکه لینوکس را بر روی هارددیسک نصب کنید، لینوکس و EMC را از روی سی‌دی اجرا کنید. کامپیوتر شما از روی سی‌دی بوت می‌شود و بدون اینکه بر روی هارد‌دیسک کامپیوتر شما چیزی اضافه کند، لینوکس و EMC اجرا می‌شوند. شما می‌توانید در این حالت برنامه را اجرا کنید و  یا حتی با آن ماشین‌کاری کنید. اگر به EMC علاقه‌مند شدید از داخل همین دیسک زنده‌، می‌توانید لینوکس را بر روی هارد خود نصب کنید.

از سه روش بالا، بدیهی است که روش سوم از همه ساده‌تر است، خوب من هم که تنبل هستم، پس به سراغ این گزینه می‌روم. در اولین مرحله شما نیاز به سی‌دی EMC دارید. فایل سی‌دی به فرمت iso است، شما باید این فایل را دانلود کنید و بعد روی سی‌دی رایت کنید. برای دریافت فایل به سایت EMC در اینجا بروید. دقت کنید نسخه اوبونتو ۸/۰۴ را دانلود کنید نه نسخه‌های قدیمی‌تر را. بعد از دانلود فایل، آن را بر روی سی‌دی‌ رایت کنید (مثلا در ویندوز با برنامه نرو). حالا شما سی‌دی EMC را دارید. آن را در سی‌دی‌رام قرار دهید و سیستم را ریست کنید (باید تنظیمات بایوس کامپیوتر شما به صورتی باشد که بتواند سیستم را از روی سی‌دی بوت کند البته اکثر سیستم‌ها به صورت پیشفرض در این حالت قرار دارند).

تنظیمات برنامه EMC:

ادامه توضیحات با چند‌ عکس به نظرم گویاتر است!

• در ابتدای بوت، باید زبان را انتخاب کنید (متاسفانه فارسی در لیست نیست). بعد هم اولین گزینه بوت (Try Ubuntu without any change in your computer) را انتخاب کنید (دو عکس‌ زیر را از اینجا برداشته‌ام).


انتخاب زبان در اولین مرحله بوت اوبونتو



منوی بوت در لینوکس هاردی ۸/۰۴

• بعد از چند دقیقه (بسته به سرعت کامپیوتر و سی‌دی‌رام ممکن است زمان کمتر و یا بیشتر شود)، لینوکس (البته به همراه برنامه EMC) به شکل معجزه آسایی لود می‌شود.
  

  اولین نما از اوبونتو

• نگاهی به منوی EMC می‌اندازیم:
  

  منوی EMC در گنوم

  • برنامه اصلی (EMC2)
  • مرجع سریع جی‌-کد (EMC2 G-Code Quick Reference)
  • کتاب راهنما برای سازنده دستگاه سی‌ان‌سی (EMC2 Integrator Manual)
  • برنامه تنظیم استپر‌موتور‌ها (EMC2 Stepconf wizard)
  • کتاب راهنمای کاربران (EMC2 User Manual)

از این مرحله به بعد به سراغ تنظیمات دستگاه می‌رویم. در اینجا فرض بر این است که شما درایور موتور‌های پله‌ای را درست کرده‌اید و پایه‌های پالس/جهت آن را به پایه‌های پورت پرینتر متصل کرده‌اید. اگر هنوز درایور را درست نکرده‌اید، می‌توانید برنامه را باز‌هم اجرا کنید. دقت کنید در اینجا می‌توانید با نحوه اتصال پیشفرض موتور‌ها به پورت نیز آشنا شوید.

• چون دستگاه CNC ما بر پایه موتور‌های پله‌ای است، ابتدا به سراغ برنامه‌ی تنظیم موتور‌های پله‌ای می‌رویم (Stepconf wizard). این برنامه به صورت گرافیکی تنظیمات لازم برای اتصال موتور پله‌ای به پورت پرینتر (موازی) را انجام می‌دهد. در نسخه‌های قدیمی‌تر این برنامه وجود نداشت و کاربران باید به صورت دستی فایل‌های ini و hal را تنظیم می‌کردند که معمولا برای یک کاربر تازه‌کار کمی پر زحمت است.
  

  برنامه Stepconf برای تنظیم اتصال درایور موتور‌ها به برنامه EMC

• ابتدا باید انتخاب کنید که می‌خواهید یک تنظیم جدید برای دستگاه‌تان درست کنید (Create a new configuration) و یا تنظیمات دستگاهی را که با این برنامه درست کرده‌اید تغییر دهید (Modify a configuration already created with this program). علاوه بر این برنامه به شما هشدار می‌دهد که فایل‌های تنظیمات را خارج از Stepconf دست نزنید چون ممکن است این برنامه نتواند تغییرات را بازیابی کند. ما به سراغ تنظیم جدید می‌رویم.
  

  تنظیمات جدید/تغییر تنظیمات قدیمی

• تنظیمات اولیه دستگاه در این مرحله انجام می‌شود (عدد‌های قرمز رنگ برای راهنمایی به عکس اضافه شده‌اند و جزئی از برنامه نمی‌باشند). در این قسمت ۵ گزینه مهم وجود دارد. برای بقیه تنظیم‌ها می‌توانید از مقادیر پیش‌فرض استفاده کنید.
  • (1) نام دستگاه. بهتر است برای دستگاه‌تان یک اسم جالب انتخاب کنید!
  • (2) تعداد محور‌های دستگاه که می‌تواند سه محور XYZ و یا چهار محور XYZA باشد.
  • (3) انتخاب واحد دستگاه بین میلی‌متر (متریک) و اینچ (امپریال).
  • (4) انتخاب نوع درایور. چون درایور ما دست‌ساز هست باید گزینه other انتخاب شود. چهار تنظیم زمانی بعدی نیز وابسته به نوع درایور است که ما در این مرحله مقادیر پیشفرض را انتخاب می‌کنیم.
  • (5) عاملی که حداکثر فرکانس کار برنامه را در یک کامپیوتر مشخص می‌کند، زمان پاسخ (latency) است. برای یافتن حداکثر زمان پاسخ کامپیوترتان می‌توانید یک سری برنامه را اجرا کنید (اینجا می‌توانید روش تست کردن زمان پاسخ را ببینید). انشاالله در آینده در این باره بیشتر توضیح می‌دهم. شما در این مرحله مقدار پیشفرض را انتخاب کنید.


تنظیمات اولیه دستگاه

• تنظیم پین‌های پورت موازی در این مرحله انجام می‌شود. پورت موازی ۱۲ پین خروجی دارد (PC to Mill) و ۵ پین ورودی (Mill to PC). پین‌های ورودی هم به دو قسمت دیتا (۸ بیت پین‌های ۲ تا ۹) و قسمت کنترل (پین‌ ۱ و پین‌های ۱۴ تا ۱۷) تقسیم می‌شود. در درایور‌ها معمولا سیگنال‌های پالس/جهت به ۸ بیت دیتا (پین‌های ۲ تا ۹) متصل می‌شود. شما نیز بهتر است که درایور خود را به این صورت طراحی کنید. ورودی‌ها نیز برای اتصال کلید‌های ابتدا/انتهای محور‌ها استفاده می‌شوند. این قسمت جزئیات فراوانی دارد و نیاز است که شما راهنمای سازندگان دستگاه (Integrator Manual) را حتما مطالعه کنید. درایور من فقط شامل کنترلر موتور است پس من بقیه سیگنال‌ها را به صورت unused قرار می‌دهم. ترتیب انتخاب سیگنال‌های پالس/جهت و نحوه اتصال آنها به پین‌های پورت موازی کاملا بستگی به نحوه سیم‌کشی شما دارد البته من به جد توصیه می‌کنم که سیم‌کشی‌ها را به یکی از دو شکل Sherline Outputs یا XyLotex انتخاب کنید.
  

  تنظیمات اتصال سیگنال‌ها به پین‌های پورت موازی

  

  تنظیمات پورت پارالل برای درایوری که ساخته‌ام

• بعد از اتصال سیگنال‌ها به پایه‌های پورت موازی در این مرحله باید تک‌تک محور‌ها تنظیم شوند. در این قسمت نسبت تبدیل پله‌های موتور به حرکت و همچنین حداکثر سرعت/شتاب مشخص می‌شود.
  • (1) تعداد پله‌های موتور پله‌ای که در اکثر موتور‌های چهار پل ۲۰۰ است.
  • (2) نسبت افزایش پله‌ها در درایور‌های میکرواستپ. در این درایور‌ها به کمک PWM تعداد پله‌ها افزایش پیدا می‌کند. در درایور‌های ساده ما این نسبت یک است. البته اگر موتور را در حالت Half-Step درایو کرده باشید می‌توانید این نسبت را ۲ قرار دهید و یا به صورت مشابه تعداد پله‌ها را ۴۰۰ قرار دهید.
  • (3) نسبت تسمه انتقال موتور (در صورتی که در دستگاه‌تان همچین چیزی وجود دارد)
  • (4) گام میل‌پیچ/بال‌اسکرو
  • (5) حداکثر سرعت محور که وابسته به موتور، درایور، سیستم‌ انتقال نیرو و … است. روشی برای محاسبه حداکثر سرعت وجود ندارد بلکه باید با آزمایش کردن دستگاه‌ این سرعت را پیدا کنید.
  • (6) حداکثر شتاب که حداکثر سرعت تغییرات محور از حالت سکون به حداکثر سرعت را مشخص می‌کند. دقت کنید ممکن است سیستم شما بتواند حداکثر سرعت ۱۰ واحد داشته باشد ولی نمی‌تواند به سرعت از حالت سکون به این حداکثر سرعت دست پیدا کند. این پارامتر نیز کاملا با امتحان کردن دستگاه به دست می‌آید.
  • (7) مختصات نقطه صفر/خانه. این نقطه معمولا با کلید مشخص می‌شود و در مختصات دستگاه نقطه صفر است (نیاز به مطالعه بیشتری در این زمینه دارم، برای کسب اطلاعات بیشتر کتاب راهنمای سازنده دستگاه Itegrator Manual را مطالعه نمایید).
  • (8) محدوده حرکت محور (کورس دستگاه)
  • (9) تنظیمات کلید نقطه صفر/خانه. همان طور که گفتم این نقطه با کلید مشخص می‌شود و تنظیمات خاصی نیاز دارد (نیاز به مطالعه بیشتر).
  • (10) مقادیر محاسبه شده برای راهنمایی شما.
    • زمانی که طول می‌کشد تا محور به حداکثر سرعت برسد (Time to accelerate to max speed)
    • فاصله طی شده برای رسیدن به حداکثر سرعت (Distance to accelerate to max speed)
    • فرکانس ارسالی برای درایور موتور پله‌ای در حداکثر سرعت (Pulse rate at max speed)
    • مقیاس محور (Axis SCALE) به این معنی که هر میلیمتر حرکت محور به چند پالس موتور نیاز دارد. در واقع تنظیمات ۱ تا ۴ برای محاسبه همین نسبت هستند. محاسبه نیز خیلی ساده است کافی است که مقادیر ۱ تا ۳ را در هم ضرب کنید و نتیجه را بر مقدار ۴ تقسیم کنید.
  • (11) تست تنظیمات این محور. تنظیمات خود را برای محور مورد نظرتان در اینجا می‌توانید به راحتی تست کنید. و در صورت لزوم حداکثر سرعت و شتاب را به روز کنید.
    

    تنظیمات محور‌ دستگاه

    

    آزمایش محور

• تنظیمات را برای بقیه محور‌ها نیز به همین صورت تکمیل کنید. بعد از این تنظیمات کار برنامه Stepconf به پایان می‌رسد.
  

  انتهای برنامه Stepconf

• اکنون نوبت به اجرای برنامه EMC است. از منوی اصلی برنامه را اجرا کنید. در اولین پنجره برنامه لیست تنظیمات موجود را برای انتخاب نشان می‌دهد. تنظیماتی که در برنامه Stepconf انجام داده‌اید باید در قسمت My Configuration با نامی که برای آن انتخاب کرده‌اید، قرار گرفته باشد. می‌توانید با فعال کردن Create Desktop Shortcut یک میان‌بر درست کنید که نیازی نباشد در هر بار در ابتدا این پنجره را ببینید.
  

  اجرای برنامه EMC از منوی اصلی

  

  انتخاب تنظیمات دستگاه CNC در ابتدای اجرای EMC

• برنامه EMC اجرا می‌شود و آماده ماشین‌کاری است. محیط برنامه جزئیات فراوانی دارد که باید در پستی جداگانه بررسی شود، ولی محیط ساده‌ای دارد که با کمی کار با آن به سرعت می‌توانید از تمام قسمت‌ها به سادگی استفاده کنید.

محیط برنامه EMC با رابط گرافیکی AXIS