1.6 Описание конструкции датчиков линейных перемещений

В конструкцию датчика входит стеклянная линейка с штриховой шкалой, дискретностью шага 20 мкм. Шкала выполнена в виде светонепроницаемых штрихов и прозрачных межштриховых пробелов одинаковой ширины. В общий комплект считывающей головки входят источник света, конденсатор, выпрямляющий свет в параллельном направлении, а также ползунок со сканирующим растром и кремниевыми фотоэлементами.

Технические характеристики ЛИР-8

Длина измерения	до 320 мм
Габариты поперечного сечения	49х20 мм
Точность	±3 мкм/м

Таблица – 1- Технические характеристики ЛИР-8

В основе данной системы измерения линейных размеров лежит фотоэлектрический принцип считывания штрихов шкалы линейки (рис. 2.2).

Рисунок.2.2 Конструкция оптической линейки

При перемещении линейки относительно считывающей головки проходящие световые лучи попадают в отверстие растровой линейки и после усиления оптической системой улавливаются фотодиодами, в которых световой поток преобразуется в электрический сигнал. Поскольку отверстия растровой линейки для каждой пары фотодиодов смещены на ¼ А периода, электрические выходные сигналы при взаимном перемещении линеек сдвинуты по фазе на соответствующую величину. Синусоидальные выходные сигналы в раздельных электронных блоках подвергаются интерполяции и преобразованию в цифровую форму, а затем передаются к системе ЧПУ.

Описание устройств и работы ЧПУ NC 2000 и JNC

Попробуем модернизировать наш станок с помощью системы управления NC 2000.

Конструктивно система построена на основе отлаженных стандартно серийно выпускаемых базовых узлов и плат, производимыми фирмами Advantech, Fastwel, Grayhill и Omron. Использование стандартных узлов позволило решить сразу несколько важных задач. Первая из них существенное сокращение сроков разработки системы при одновременном снижении трудозатрат. Вторая - повышенная надежность комплектующих, так как их серийно выпускают хорошо зарекомендовавшие себя на мировом рынке фирмы [1, 2]. Третья - универсальность и доступность применяемых комплектующих: они поставляются на рынок в массовом порядке, на их основе могут быть построены самые разнообразные системы управления, включая большие распределенные системы АСУ ТП, при сохранении однородности ремонтной базы.

Основной особенностью системы NC 2000 является принцип её построения. Это распределенная система с гибкой архитектурой. Варианты архитектуры системы NC 2000 показаны на рис. 2.3, а примерная структура производственного участка с её использованием - на рис. 2.4. Как видно из рисунков, ядром системы является базовая станция, построенная в конструктиве промышленной рабочей станции фирмы Advantech. Базовая станция управляет всей системой на уровне команд, обеспечивает пользовательский интерфейс, сетевые возможности, а также отвечает и за взаимодействие с автономными внешними устройствами.

Рисунок.2.3 Принципиальная съема станка с ЧПУ

Блок (контроллер) адаптивного управления выполняет функцию регулировки параметров процесса или подстройки параметров технологического оборудования в реальном масштабе времени. В зависимости от сложности процесса адаптивного управления уровня требований к надежности и точности управления, временных характеристик цепи обратной связи эта функция может быть реализована на специально выделенном контроллере либо быть дополнительной функцией базовой станции или любого контроллера, например контроллера управления движением.

На нижнем уровне NC 2000 расположены контроллеры, отвечающие за управление технологической машиной в режиме жесткого реального времени. Это контроллеры управления движением, контроллеры электроавтоматики, адаптивного управления и т.д. Все контроллеры объединены между собой и с базовой станцией в единую сеть и имеют индивидуальный сетевой адрес. Каждый контроллер получает задание от базовой станции, выполняет его и посылает базовой станции информацию о ходе выполнения задания.

Рисунок.2.3 Варианты архитектуры NC_2000

Данная архитектура системы позволяет получить наивысшую скорость её реакции на внешнее воздействие, сохранив обширные сетевые, графические и вычислительные возможности. Время отработки одного цикла управления движением NC 2000 не более 200 мкс, при этом один контроллер может управлять одновременно 32 осями. Гарантированное время реакции контроллеров системы может достигать 50мкс. Количество контроллеров в системе NC 2000 в основном определяется сетевыми возможностями.

Траектория движения инструмента по обрабатываемой поверхности представляет собой кусочно-ломаную линию, приближающуюся к теоретическому контуру поверхности с заданной точностью.

Электрические схемы подключения УЧПУ, порядки входов/выходов поданы в конструкторской документации (см. ведомость).

Рисунок 2.4 Пример производственного участка с использованием NC 2000

Следует также добавить, что система NC 2000 позволяет вести программное управление несколькими процессами одновременно. В ней возможен как за пуск нескольких процессов в пределах одной машины (разделение ресурса), так и нескольких процессов на разных машинах, имеющих свои контроллеры (локальный ресурс). Это позволяет использовать NC_2000 для управления автоматическими линиями, в том числе распределенными.

Еще одна особенность NC 2000 - она позволяет запускать на базовой станции стандартные Windows-приложения, включая CAD/CAM системы. Таким образом если на базовой станции использовать достаточно мощную процессорную плату, она может выполнять функции рабочего места конструктора-технолога в составе лабораторного комплекса. В случае упрощенного варианта системы базовая станция может выполнять и функции контроллера электроавтоматики. При этом программное обеспечение контроллера запускается на базовой станции отдельным приложением и обменивается данными с ядром NC 2000.

Таким образом, можем сделать вывод, что система NC 2000 нам подходит.

Попробуем применить еще одну систему - JNC - на наш станок.- это одна из очень небольшого числа систем ЧПУ, которая соответствует современным требованиям, и, пожалуй, единственная из этого числа в своей ценовой категории.

Конструктивно система JNC представляет собой систему, состоящую из контроллера и блока управления, реализованного на базе ПК с соответствующим программным обеспечением. Такая конструкция обладает несомненными преимуществами и может быть использована совместно практически с любым токарным станком с ЧПУ. Это достигается за счёт простоты настройки системы JNC применительно к электрооборудованию каждого конкретного станка и осуществляется в основном программными средствами. Кроме того, такой вариант исполнения обеспечивает лёгкую интеграцию в существующую систему автоматизации производства и обладает несомненным удобством для оператора, данные для которого представляются в графической форме.

Полный цикл работ по модернизации токарного станка с ЧПУ включает в себя и замену некоторой части электрооборудования - замену приводов и электроконтактной аппаратуры. Тем не менее, JNC по сравнению с другими системами ЧПУ, позволяет максимально использовать имеющееся электрооборудование, а значит и снизить затраты на переоснащение.

Система ЧПУ JNC-T01 представляет собой компьютерную систему управления копировально-фрезерным станком, выполненную на базе персонального компьютера, оснащенного операционной системой “Windows XP” (рис 2.5) и установленным программным обеспечением JNC-T01, осуществляющим управление станком через распределенный контроллер JC-A, также входящий в состав системы (состав контроллера меняется в зависимости от сложности станка).

Блок управления системы JNC-T01, выполнен в виде встраиваемого 19-ти дюймового модуля, представляющего собой промышленный компьютер с 15" сенсорным экраном.

Для встраивания в стандартную консоль станка 16к20Ф3 разработано специальное исполнение блока управления системы JNC-T01.

Система ЧПУ JNC-T01 может быть установлена на любой станок токарной группы:

токарно-винторезный станок;

токарный обрабатывающий центр;

токарный станок с двумя револьверными головками.

Для адаптации системы к станку, в состав программного обеспечения входит модуль алгоритма, в котором реализован принцип работы узлов станка и их взаимодействие.

Элементы управления: Основные (часто используемые) элементы управления представлены в виде кнопок и регуляторов, расположенных на лицевой панели блока управления. Установочные элементы управления вынесены на экранный пульт оператора, расположенный в левой стороне экрана, для работы с ним используется сенсорный экран. Он представляет собой набор кнопок, разделенных на группы: РЕЖИМЫ, УЗЛЫ СТАНКА, БЛОКИРОВКИ, ОБЩАЯ. Состав основного и экранного пультов может быть изменен в зависимости от сложности станка и пожеланий клиента (рис. 2.6).

Рисунок 2.5 Контроллер JNC-TO1

Рисунок 2.6 Операционная система JNC-TO1