УЧПУ.
Общие положения.
Структурную схему современного УЧПУ можно представить в следующем виде.
Основой устройства ЧПУ является логико - вычислительный блок, задачей которого является прием рабочей информации, в частности, управляющей программы для работы управляемого оборудования и преобразования полученной информации в вид, необходимый для работы оборудования. На этот блок возлагаются также функции диагностики процесса управления и организационно – статистические функции. К логико – вычислительному блоку подключаются следующие исполнительные блоки:
- контроллеры для управления элементами электроавтоматики оборудования,
- контроллеры измерительных систем,
- периферийные устройства,
- пульт оператора,
- система электропитания.
Контроллеры электроавтоматики работают по своей отдельной программе, выполняемой либо центральным процессором логико – вычислительного блока (пассивные контроллеры), либо собственным процессором ( активные контроллеры).
Контроллеры измерительных систем предназначены для непрерывного контроля перемещения рабочего органа и управления исполнительным приводом каждой координаты. Контроллер (контроллеры) работает также по своей программе, выполняемой либо центральным процессором, либо автономными процессорами по каждой координате в отдельности.
Периферийные устройства предназначены для информационного обеспечения работы УЧПУ:
- ввод управляющей программы с внешних носителей,
- вывод управляющих программ на внешние носители с целью изменения или архивирования.
Пульт оператора предназначен для связи оператора с УЧПУ:
- ввод управляющей программы вручную,
- коррекция управляющих программ
- настройка точек отсчета,
- пуск и остановка работы оборудования,
- контроль за работой оборудования,
- другие функции.
2. Логико-вычислительный блок.
Все современные системы управления технологическим оборудованием строятся на основе элементов вычислительной техники. Тип, состав, количество и взаимосвязь таких элементов зависят от назначения, функциональных характеристик системы, требований по качеству и надежности управления. Структурная схема логико-вычислительного блока вместе с обслуживающими блоками показана на рис.1.1
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения отрабатываемой в данный момент управляющей программы, хранения результатов промежуточных расчетов, например, при интерполяции, хранения изменяемых переменных, например, данных о состоянии управляемого процесса при адаптивном управлении. К ОЗУ предъявляются повышенные требования по надежности, поэтому некоторые УЧПУ, например, МС2101 снабжены специальным блоком контроля и автоматического исправления ошибок на основе кода Хемминга.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения основного неизменяемого программного обеспечения УЧПУ. Данное ПМО записывается ПЗУ в момент изготовления устройства. Поскольку окончательная сборка станка производится на других предприятиях, частично ПМО, в частности, касающееся управления электроавтоматикой, готовится на заводе изготовителе станков, поэтому хранится в устройствах внешней памяти и перед началом работы станка выгружается в оперативную память УЧПУ.
Архив – память - устройства памяти для длительного хранения изменяемой информации. В этом устройстве может содержаться архив управляющих программ, значения настроечных параметров УЧПУ (например, величины люфтов в приводах рабочих органов, коэффициенты усиления приводов, величины коррекции инструментов и т.п.). В этом устройстве может частично храниться и ПМО УЧПУ, в частности, программы работы электроавтоматики конкретных станков.
Система прерываний – ряд устройств, обеспечивающих обслуживание отдельных частей УЧПУ в режиме прерываний и в соответствии с присвоенными приоритетами. В УЧПУ используются три вида прерываний: радиальное, векторное и комбинированное.
Порты связи - предназначены для организации обмена информацией между отдельными структурными составляющими УЧПУ. В современных УЧПУ используются такие порты, как параллельные типа LPT, последовательные типа RS232, USB, I2C, Ethernet и др.
Устройства ввода – вывода предназначены для ввода в память УЧПУ текстов управляющих программ, сопроводительной документации и вывода этой информации с целью архивирования, размножения, коррекции и т.п.. В качестве таких устройств используются различные перфоленточные механизмы (в старых моделях), накопители на гибких дисках, на устройствах ФЛЕШ –памяти. В УЧПУ типа МС2101 применялись устройства ввода - вывода со специальных кассет внешней памяти на ЦМД – кристаллах.
Устройства индикации - предназначены для индикации состояния УЧПУ и различной информации при работе оператора. Устройства индикации выполняются в двух видах: в виде различного типа дисплеев для отображения больших объемов информации и виде отдельных индикаторов, сигнализирующих о состоянии отдельных частей управляемого оборудования.
Подсистема электропитания – предназначена для выработки различных напряжений, необходимых для работы составляющих блоков УЧПУ. На подсистему возлагаются также задачи защиты УЧПУ от внешних и внутренних помех и нарушений обеспечения электроэнергией.
Примечание. Подробно устройство отдельных узлов будет рассмотрено в соответствующих разделах курса.