Potiskivanje paralelnog porta sa savremenih računara i prelazak na eksterne kontrolere kretanja, koji se koriste za upravljanje CNC mašina dovelo je do značajnog pomaka što se tiče performansi i kvaliteta upravljanja. USB-MC kontroler kretanja veliki broj funkcija obavlja autonomno unutar hardvera, ima višu učestanost generisanja step impulsa (do 250 kHz), veći broj izlaza (16), ulaza (14) kao i jedan analogni ulaz što je značajno više u poređenju sa hardverski ograničenim paralelnim portom.

Međutim, kao ni LPT port, ni USB standard nije originalno predviđen za rad u industrijskim uslovima i potrebno je biti obazriv pri povezivanju računara i USB-MC kontrolera kretanja. Iako se USB komunikacija obično ne doživljava kao poželjni vid komunikacije u industrijskim uslovima, uz malo pažnje i poštovanja osnovnih preporuka koje važe i inače za bilo koji ispravno postavljen elektronski sistem upravljanja, moguće je postići jako pouzdanu komunikaciju.

USB standard ima ugrađenu detekciju i korekciju grešaka tako da i uz određene spoljašnje smetnje može da funkcioniše normalno (uz donekle smanjen protok podataka). Međutim kod drastičnijih smetnji moguć je i potpuni prekid komunikacije.
U daljem tekstu će biti opisane mere predostrožnosti koje je potrebno preduzeti da se na ekranu upravljačkog softvera Mach3 ne bi pojavilo upozorenje ERROR! Connection closed! (slika 1).

Slika 1 ERROR! Connection closed!

Opisani problem gubitka veze za USB-MC kontrolerom kretanja može da nastane kao posledica jednog ili više kombinovanih uzroka. Sledi opis mogućih uzroka koji mogu da dovedu do gubitka veze, kao i preporuke za smanjenje uticaja ovih uzroka.

1. Loš kvalitet USB kabla

Preporučuje se korišćenje kvalitetnijih USB kablova po mogućnosti oklopljenih sa feritnim prigušnicama (slika 2). Za vezu između USB-MC kontrolera kretanja i računara upotrebiti što je moguće kraći USB kabl, po pravilu ne duži od 2 do 3 m.

Slika 2 USB kabl sa feritnim prigušnicama

Ukoliko USB kabl nema fabrički ugrađene feritne prigušnice, tada ih je moguće naknadno dodati. Izgled rasklopljivih feritnih prigušnica koje se mogu upotrebiti za pomenutu namenu dat je na slici 3, a mogući dobavljač je dat na linku. Preporuka je da se koriste dve feritne prigušnice, po jedna blizu svakog konektora.

Slika 3 Feritna prigušnica

Neadekvatan kabl može imati i nedovoljan poprečni presek provodnika za napajanje što se manifestuje kao pad napona. Taj pad napona može da utiče na rad USB-MC kontrolera kretanja.

2. Upotreba USB habova

Nedovoljan broj USB portova je čest slučaj kod laptop računara. Tada se obično pomoću USB habova povećava broj raspoloživih USB portova. Vrlo je preporučljivo da USB-MC kontroler kretanja povežete direktno na USB port računara (bez posrednika).

3. Napajanja USB-MC kontrolera

Napajanje za USB-MC kontroler kretanja je moguće obezbediti na dva načina: preko USB porta i preko spoljašnjeg (dodatnog) napajanja. Za rad USB-MC kontrolera je potrebno 150-250 mA što zavisi od periferija koje su priključene na kontroler.

Ako se USB-MC kontroler kretanja napaja sa USB porta računara može da se desi da je na tom portu ograničena struja koju port može da obezbedi. Kada laptop računari rade na svom baterijskom napajanju, uglavnom je podešen štedljiv režim trošenja energije, što često podrazumeva ograničenje potrošnje struje na USB portovima.

U svim pomenutim slučajevima potrebno je obezbediti spoljašnje (dodatno) napajanje USB-MC kontrolera kretanja.

4. Nepropisno izvedeno uzemljenje

U praksi može da se desi da je CNC mašina na kojoj se nalazi USB-MC kontroler kretanja priključena na jedan mrežni priključak, a računar koje je povezan sa kontrolerom na drugi mrežni priključak. Tada će se potencijali mase računara i mase mašine izjednačavaju preko USB kabla koji povezuje USB-MC kontrolera kretanja i računar.

U nekim slučajevima opisani nedostatak može da dovede do oštećenja USB-MC kontrolera kretanja ili do oštećenja računara.

Pomenuti nedostatak je moguće rešiti ispravnim razvođenjem uzemljenja ili upotrebom izolacionog USB modula (slika 4) koji je moguće naći na linku.

Slika 4 USB-ISO izolacioni USB modul

Potrebno je napomenuti da izolacioni USB moduli obično obezbeđuju nešto niži nivo struje nego standardni USB port. Potrebno je detaljno pogledati dokumentaciju proizvođača izolacionog USB modula. Preporuka je da se u ovom slučaju koristi eksterno napajanje za USB-MC kontroler kretanja.

5. Smetnje usled elektromagnetnog zračenja ili neposredne blizine naponskih kablova

Za svaki elektronski sistem upravljanja, pa i za sistem baziran na USB konekciji, je potrebno obezbediti da sklopovi i vodovi koji generišu jake elektromagnetne smetnje budu adekvatno izolovani. Recimo kabl kojim se napaja motor radnog vretena u radu provodi visoku struju i napon i kao potencijalno jak generator smetnji treba da bude oklopljen (i oklop uzemljen).

Poštovati preporuke proizvođača opreme (frekventnih regulatora i dr.) u delu korišćenja ulaznih i izlaznih mrežnih filtera.

Takođe je poželjno druge, signalne vodove držati dalje od naponskih vodova i izvora elektromagnetnih smetnji (elektromagnetnih sklopki i sl.).

6. Aktivan proces u pozadini

USB-MC kontroler zahteva da tokom rada veza sa računarom bude kontinualno uspostavljena radi korektne i pravovremene razmene komandi i čitanja statusa. Ako se pojavi zastoj/blokada u komunikaciji duži od 500 ms, iz preventivnih razloga i jedna i druga strana (PC računar i USB-MC kontroler kretanja) to detektuju kao prekid veze i USB-MC kontroler kretanja prelazi u tzv. SAFE mod.

Računari istovremeno izvršavaju više procesa; postoji više trenutno aktivnih ili privremeno neaktivnih programa. Postoji mogućnost da neki proces (kao antivirus, screen saver, autoupdate i sl.) proradi i trenutno optereti tj. zamrzne računar onemogućavajući Mach3 softveru normalno funkcionisanje.

Zauzeće procesora je mnogo manje pri radu sa eksternim kontrolerima kretanja nego ako se koristi LPT drajver, ali ipak je pri radu sa softverom Mach3, preporuka da se isključe svi programi u pozadini.

7. Aktivirane power saving opcije

Ako se prekid komunikacije uvek dogodi posle dužeg perioda neaktivnosti korisnika, može biti da je neka opcija za štednju energije uzrok. Recimo možda je na računaru podešeno da se gasi napajanje USB portova posle određenog perioda neaktivnosti. U tom slučaju isključiti opcije štednje energije.

8. Mehanička oštećenja i nečistoće

Proveriti da USB kabl i njegovi konektori, kao i USB konektori na USB-MC kontroleru kretanja i računaru nisu mehanički oštećeni (iskrivljeni, povećan zazor, gubi se konekcija pri dodiru i sl.). Takođe proveriti da nije neka od nečistoća (prašina, ulje, mast i sl.) ušla u USB konektor.

9. Šta dalje?

Ako je sve gore pomenuto u redu, a i dalje postoji problem, onda bi trebalo pokušati sledeće. Sa USB-MC kontrolera kretanja skinuti sve što je povezano na njega, pa onda dodavati jednu po jednu periferiju (motorske drajvere, krajnje prekidače, obradni motor i dr.) i testirati. Tako će se naći da li neki od priključenih uređaja tokom svog rada dovodi do problema i gubitka veze između USB-MC kontrolera kretanja i računara.

Dosadašnja iskustva naših kupaca govore o tome da, ukoliko se obezbede odgovarajući uslovi, USB komunikacija može pouzdano da radi i u teškim industrijskim uslovima.