13 Вычислительные устройства систем чпу.
Вычислительные устройства можно разделить по различным признакам:
1. по количеству управляемых координат;
2. по заложенным алгоритмам интерполяции.
В настоящее время применяются линейная, круговая, винтовая (совокупность линейной и круговой), параболическая, эллиптическая, гиперболическая интерполяции.
Иногда может оказаться выгодным применение интерполяции на основе рядов Фурье. Однако каждый из этих способов требует применение или специальной вычислительной техники, или сложных программ.
3. вычислительные устройства, а, следовательно, и сами системы управления различаются по элементной базе.
Основой современных вычислительных устройств являются полупроводниковые интегральные микросхемы. Причем повышение степени интеграции (количество элементов на одной подложке микросхемы) позволяет:
1. резко повысить надежность;
2. существенно в 10-100 раз снизить стоимость;
3. существенно уменьшить габариты и вес.
Сейчас эта задача облегчается тем, что промышленность освоила выпуск микропроцессорных наборов микросхем, выпускаемых в виде семейств, позволяющих собрать систему управления любой сложности. Особенно большую степень интеграции можно получить в микросхемах запоминающих устройств.
По структуре все вычислительные устройства можно разделить на 2 принципиально различных класса:
1. NC;
2. CNC.
14 Системы чпу класса nc.
Устройства построены по принципу цифровой модели. Она состоит из множества простых логических блоков, построенных на интегральных микросхемах, каждый из которых выполняет какую-то свою простую логическую функцию. Например, умножения, деления, сложения, сдвиг по модулю, опрос датчиков станка, выдача сигнала на электроавтоматику станка, расчет траектории между опорными точками и т.д.
Если функции, стоящие перед системой управления, не очень сложные с функционально точки зрения, то система получается простой, дешевой, надежной, а поскольку все блоки работают одновременно, выполняя каждый свою простую задачу, то система класса NC оказывается еще и очень быстродействующей. Она успевает рассчитать траекторию между опорными точками и выдать сигнал управления на привод подач через каждую единицу дискретности.
Недостаток:
1. при усложнении решаемых задач управления количество решающих блоков резко возрастает, причем в геометрической прогрессии;
2. увеличивается количество контактов в разъемах;
3. падает надежность из-за окисления контактов;
4. усложняется ремонт системы управления.
Поэтому в настоящее время в станках с ЧПУ большее предпочтение отдают системам управления класса CNC.
15 Системы чпу класса cnc.
Это системы управления на основе управляющей ЭВМ.
Рис.22
1. Центральный процессор (ЦП) – это устройство, которое выполняет все арифметические (расчет траектории) и логические операции, строится на микропроцессорах.
2. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – в нем хранится математическое обеспечение станка, т.е. программы обработки входных данных . Информация в (ПЗУ) сохраняется и после выключения питания станка, т.е. она является энергонезависимой.
3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - предназначено для хранения:
1. управляющей программы, причем вся управляющая программа вводится вся целиком, а не покадрово;
2. координаты исходной точки, где происходит смена инструмента;
3. координаты плавающего нуля Z0 – начало координат;
4. параметры привязки инструмента к детали.
В ОЗУ также хранятся промежуточные результаты расчета, параметры станка, т.е. программные ограничения на границы рабочей зоны, на границы диапазонов скоростей вращения шпинделя и т.д.
Применяемые сегодня микросхемы в ОЗУ не позволяют сохранить информацию после выключения питания станка, поэтому, во-первых, ОЗУ оснащается независимым источником питания – аккумулятором, емкость которого позволяет сохранять информацию не менее 100 часов.
Для того, чтобы обеспечить сохранность информации при выключенном питании ОЗУ выполняют на микросхемах с микропотреблением тока.
Система управления имеет 2 канала связи: канал ЧПУ и канал ЭВМ, которые представляют собой систему печатных проводников. При этом по разрядности, по числу проводников, по уровню обмениваемых сигналов эти каналы могут не совпадать. Для электронной увязки этих каналов между собой применяется устройство называемое адаптером.
В устройстве управления 2Р22, 2Р32, НЦ-31, 2С42, 2С45,… используется 39 линий связей, из которых 32 линии являются двунаправленными, т.е. информация по ним может передаваться как в одну, так и в другую сторону.
Данные, полученные в результате расчета траектории, поступают на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), задача которого:
1. преобразовать цифровой код величины перемещения в действительное положение управляемого органа;
2. задача ЦАП также заключается в поддержке заданной скорости движения.
Сигналы с ЦАП поступают в виде аналогового напряжения в диапазоне от -10 до +10 В. на входы приводов подач.
Блоки входных и выходных сигналов – это блоки связи с электроавтоматикой станка, т.е. контакторами, тепловыми реле, путевыми переключателями и т.д.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – представляет собой блок адаптивного управления (БАУ). Он позволяет организовать обработку деталей с учетом меняющихся технологических параметров, например, организовать резание с постоянной температурой, резание с постоянной силой резания и т.д.
К этому каналу могут подключаться дополнительные блоки, например, блок связи с роботом и т.д.
К каналу ЭВМ подключены периферийные блоки связи, обеспечивающие ввод и вывод управляющей программы. Это блок связи (БС) с пультом управления (ПУ); блок связи с блоком отображения символьной информации (дисплей) (БОСИ); БС с фотосчитывающим устройством (ФСУ); БС с перфоратором; БС с кассетным накопителем на магнитной ленте (КНМЛ); БС с ЭВМ высшего ранга; блок умножения (БУ), предназначен для разгрузки центрального процессора от трудоемкой операции по умножению многоразрядных чисел; блок преобразователей кодов (БПК), предназначен для преобразования кода управляющей программы ISO – 7 bit в двоичный код.
Таймер – генератор импульсов опорной частоты, по сигналу с которого осуществляется выполнение всех команд процессора.
Система с ЧПУ предусматривает возможность управления шаговыми приводами подач.