2. Функции учпу

Исходя из вышеназванных задач, можно сформулировать конкретные функции, которые выполняет УЧПУ при управлении технологическим оборудованием.

1. Хранение программного обеспечения в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

2. Ввод и хранение управляющих программ (УП). В автономных УЧПУ ввод осуществляется с перфоленты или по каналу от ЭВМ верхнего уровня. Может использоваться ручной ввод УП с пульта управления (ПУ) УЧПУ. Память хранения УП должна быть энергонезависимой.

3. Реализация фиксированных и программно-технологических циклов, под которыми понимают повторяющиеся (стандартные) участки УП, что позволяет сократить трудоемкость программирования и объем УП.

4. Интерпретация кадра, под которой понимают проведение ряда предварительных процедур при отработке очередного кадра УП. Так, для обеспечения непрерывности контурного управления процедуры интерпретации (i+1)-кадра должны быть реализованы во время управления поi-кадру.

5. Интерполяция, под которой понимают получение с требуемой точностью координат промежуточных точек траектории движения по координатам крайних точек и заданной функции интерполяции.

6. Управление приводами подач рабочих органов станка. Данная задача сводится к организации следящих систем для каждой управляющей координаты.

7. Управление приводом главного движения, предусматривающее включение и отключение этого привода, стабилизацию скорости его вращения, а в некоторых случаях и управление углом поворота шпинделя станка как дополнительной управляемой координатой (доворот шпинделя для установки инструмента).

8. Логическое управление технологическими узлами и механизмами дискретного действия, входные сигналы которых производят операции типа “включено”, ”выключено”.

9. Смена инструментов. Эта задача включает поиск гнезда магазина с требуемым инструментом и его замену.

10. Коррекция размеров инструмента в УП.

11. Коррекция погрешностей механических элементов привода подач и погрешностей измерительных преобразователей.

12. Адаптивное управление в процессе обработки заготовок.

13. Автоматический контроль обрабатываемых заготовок на станке.

14. Обмен информацией с ЭВМ верхнего уровня и системой управления промышленным роботом (СУПР).

15. Управление автооператором, транспортными устройствами и средствами автоматизации.

16. Связь с оператором посредством пульта управления, дисплея, перфоратора ленточного (ПЛ), фотосчитывающего устройства (ФСУ), внешней памяти на магнитных лентах (НМЛ) и магнитных дисках (НМД).

17. Техническая диагностика УЧПУ.

2. Структура учпу

Конфигурация устройства ЧПУ, способного выполнять перечисленные функции, показана на рис. 1.1. На рисунке также показаны: силовое оборудование, управляемые исполнительные элементы ТО, датчики и измерительные преобразователи. Названные выше функции выполняются под управлением МП-модуля (модулей) либо управляющей микроЭВМ.

Рассмотрим назначение модулей, входящих в УЧПУ.

Модули связи с оператором (МСО) предназначены для ввода/вывода управляющих программ, вывода информации о ходе технологического процесса на индикацию либо дисплей, а также для оперативного управления технологическим процессом.

Рис. 1.1. Структура ТО с УЧПУ

МСО обеспечивают связь с типовым набором терминальных устройств, в который входят: пульт оператора, пульт инженера, дисплей, перфоратор ленточный, фотосчитывающее устройство, устройства ввода/вывода на гибких и жёстких магнитных дисках.

Модуль связи с ЭВМ верхнего уровня предназначен для обеспечения возможности встраивания УЧПУ в систему управления ГПС. Модуль осуществляет функциональное и электрическое согласование сигналов, а также преобразование параллельных кодов микроЭВМ УЧПУ в последовательные коды канала связи и обратные преобразования. В качестве каналов связи используются стандартные последовательные интерфейсы С2 (аналог RS232), ИРПС, магистральный последовательный интерфейс системы электронных модулей. По каналам связи с ЭВМ верхнего уровня обычно передаётся диагностическая информация о ходе технологического процесса и оборудования, статистическая информация, а также новые управляющие программы в УЧПУ при изменении типа обрабатываемых деталей.

Модуль связи с СУ промышленного робота выполняет функции формирования интерфейса разработчика. Он может быть аналогичен модулю связи с ЭВМ верхнего уровня либо иным, если СУ ПР не имеет стандартного выхода для встраивания в СУ ГПС.

Модули управления приводами (модули ЦАП с гальванической развязкой в цифровой части) формируют аналоговые сигналы задания для комплектных следящих приводов. Выдаваемые сигналы (обычно U_зад= 010 В) определяют направление и скорость перемещения по координатам. Комплектные следящие привода обеспечивают управление электродвигателями переменного или постоянного тока соответствующих координат ТО. Количество модулей определяется числом управляемых координат и конструктивными особенностями модулей.

Модули измерительных преобразователей предназначены для преобразования информации, поступающей от датчиков положения механизмов ТО (геометрическая информация), в цифровой код микроЭВМ УЧПУ. Модули замыкают обратные связи по положению следящих систем приводов соответствующих координат. Наибольшее применение в УЧПУ нашли различные индукционные датчики (линейные и круговые индуктосины, вращающиеся трансформаторы, сельсины), а также фотоэлектрические (импульсные, кодовые, растровые) датчики положения. Число модулей определяется числом управляемых координат.

Модули вывода управляющих сигналов предназначены для формирования дискретных сигналов типа "вкл/выкл" на различные исполнительные устройства технологического оборудования, например электромагнитные муфты коробки скоростей; электромагнитные клапаны управления в пневмо- и гидросистеме; электродвигатель насоса охлаждения; привод автооператора смены инструмента; приводы различных средств автоматизации вспомогательных операций. Модули гальванически развязывают и согласуют по уровням напряжений и токов сигналы УЧПУ с сигналами управления исполнительными силовыми устройствами. Сигналы управления с модулей передаются на исполнительные элементы через стойку силового управления, где располагаются промежуточные реле, пускатели, защита, автоматы и т.п.

Модули ввода дискретных сигналов (сигналов типа "ДА/НЕТ") гальванически развязывают и согласуют сигналы микроЭВМ с сигналами, приходящими от различных датчиков технологического оборудования. К таким датчикам относятся: конечные выключатели крайнего положения механизмов перемещения по координатам; датчики безопасности, ограничивающие рабочую зону ТО; датчики положения и очувствления автооператора смены инструмента; датчики реле давления в пневмо- и гидросистеме; органы управления на пульте ТО (кнопки, переключатели и т.п.).

Модули выходных и входных дискретных сигналов могут выполняться как совмещённые модули электроавтоматики. В качестве гальванической развязки в настоящее время наиболее часто используются различные оптронные элементы и реле. Количество модулей в конкретном УЧПУ определяется числом входных и выходных сигналов связи с ТО. Число входов и выходов обычно кратно 8 (например, 8,16,32).

Модули адаптивного управления - это многоканальные аналого-цифро-вые преобразователи. Они предназначены для преобразования аналоговых сигналов (Uвх=010 В), приходящих от адаптивных датчиков, в цифровой код и передачи их в микроЭВМ УЧПУ. В модулях обеспечивается гальваническая развязка аналоговой и цифровой части. В качестве датчиков используются: силомоментные, формирующие сигналы пропорциональные моменту, возникающему в процессе обработки детали; датчики тока (мощности) электродвигателя шпинделя; датчики контроля и диагностики инструмента (акустические, индуктивные, емкостные и др.); датчики контроля и диагностики технологического оборудования (измерительные головки, устанавливаемые вместо инструмента, датчики активного контроля деталей). Модули замыкают обратные связи соответствующих контуров адаптивного управления. УЧПУ становится адаптивной только при наличии соответствующего программного обеспечения. Использование адаптивного управления позволяет существенно повысить точность обработки изделий на технологическом оборудовании.