книги из ГПНТБ / Мясников, В. А. Программное управление оборудованием

Поверхности, определяемые кривыми. Конфигурации изогну­ тых поверхностей описываются в APT с помощью подпрограмм

RULED SURFACES. Две пространствемные кривые могут быть определены

Рис. 91. Поверхность, опреде­ ляемая кривыми SI и S2

отрезками прямых линий, которые проведены между кривыми, определяющими изогнутую поверхность. Определение PLDSRF состоит из двух пространственных плоскостей, двух кривых и конечных точек кривых:

RSI = RLDSRF/S1, РТ1, РТ2, РТЗ, S2,

РТ4, РТ5, РТ6

где RS1 — символическая метка поверхности; S1 — первая про­ странственная кривая (окружность, линия и т. п.); РТ1, РТ2 — конечные точки Si; РТЗ — точка на плоскости, проходящей через кривую SI (РТ1, РТ2 и РТЗ определяют плоскость в простран­ стве); S2 — вторая пространственная кривая; РТ4, РТ5 — ко­ нечные точки S2; РТ6 — точка на плоскости, проходящей через кривую S2.

На рис. 91 приведен пример определения RLDSRF.

После определения геометрии RULED SURFACES генери­ руются траектории инструмента. На рис-. 92 представлена изог­ нутая поверхность, используемая как плоскость DS, для обра­ ботки которой требуется пятиосевая траектория инструмента. Команда TLAXIS требует, чтобы ось инструмента была парал­ лельна поверхности, определяемой инструкцией RLDSRF, во

время движения этого инструмента вдоль поверхности. Программа для примера, изображенного на рис. 91, имеет вид:

Подпрограмма APTLFT-FMILL. Эта подпрограмма использует множество координат точек для описания двухконтурной поверх­ ности и автоматического движения инструмента по этой поверх-

ностп. Подпрограмма работает в два шага: первый использует часть программы FM1LL для определения полного множества координат точек и нормальных векторов, второй — часть про­ граммы APTLFT для генерации траектории инструмента. Вхо­ дом подпрограммы FM1LL является множество точек (и касатель­ ных или нормальных векторов, если это нужно) плюс погреш­ ность и другие параметры. Пример входных данных для программы FMILL приведен на рис. 93.

162

GO/(LOFT/ 1, 30, 1, 10, 35, 2, 5, 0) $$ ОПРЕДЕЛЯЕТ ПАРА­ МЕТРЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ПО ТРАЕК­ ТОРИИ

Поверхности с переменным изгиоом. Иногда изогнутые поверх­ ности определяются по чертежам с помощью различных сечений,

В качестве примера эффективности использования систем авто­ матизации программирования приведем данные нидерландской фирмы «Vereinigde Machinenfabriken» [42]. Эта фирма исполь­ зует ЭВМ IBM-360/60. Расчеты по составлению программ для металлорежущих станков занимают 10 ч машинного времени в не­ делю. Ежедневно рассчитывается до 10 задач для восьми раз­ личных типов станков. В качестве языка программирования ис­ пользуется MINIAPT (упрощенный вариант APT). Объем про­ граммы-постпроцессора (всего их восемь) составляет 3000—4000 слов. Использование ЭВМ позволило значительно увеличить производительность станков и улучшить качество обрабатывае­ мых деталей.

163

В настоящее время языки типа APT получили наибольшее распространение. В связи с этим наметилась тенденция создать на основе языка APT универсальный язык программирования для металлорежущих станков. Международный комитет стандар­ тов (ISO) рекомендует использовать следующие языки типа APT: APT (США), ЕХАРТ (ФРГ), IFAPT (Франция), NELNC (Велико­ британия).

Поскольку системы подготовки информации для станков с про­ граммным управлением требуют мощных ЭВМ, стоимость которых высока, целесообразно создавать кустовые вычислительные центры, обслуживающие не одно, а целую группу предприятий.

Несмотря на то что использование языков автоматизации программирования значительно облегчает составление программ, эта работа все еще остается достаточно трудоемкой. В настоящее время ведутся многочисленные разработки устройств непосред­ ственного ввода в ЭВМ информации в виде рисунков и чертежей. Результаты исследования, проведенного на одном из заводов фирмы «Мс Donnel Douglas Corporation» (США), показали, что для программирования сложной обработки одной детали при непосредственном вводе входной информации в ЭВМ потребова­ лось 4 ч, тогда как при использовании языка APT на это потре­ бовалось 84 ч.

Стандартизация языков программирования вызывается также большой первоначальной стоимостью разработки процессоров и постпроцессоров. Так, например, есть сведения, что па разра­ ботку процессора для языка ЕХАРТ было затрачено 250 000 долл., на разработку построцессоров для языка ЕХАРТ 1 — 3500— 9000 долл., а ЕХАРТ 2 — 600—18 000 долл.

19.УПРАВЛЕНИЕ СТАНКАМИ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ НЕПОСРЕДСТВЕННО ОТ ЭВМ

Возможно использование ЭВМ для управления работой стан­ ков с программным управлением непосредственно через проме­ жуточное управляющее устройство без кодирования команд на программоносителях (перфолентах или магнитных лентах). При этом ЭВМ выполняет следующие функции: передает информацию исполнительным органам станка, хранит архивную информацию и выполняет другие дополнительные работы.

Фирма «Sundstrand» (США) разработала систему Omnicontrol комплексного управления станками с программным управлением, блок-схема которой приведена на рис. 95. В этой системе главное устройство управления 1 осуществляет интерполирование и рас­

пределение информации между подключенными к нему станками с программным управлением, а ‘исходные данные для программ обработки вводятся и хранятся в памяти ЭВМ IBM-360/30, 40, 50, которая не является составной частью данной системы управле-

164

имя. Набор запоминающих устройств 3 на магнитных дисках

подключен к центральному вычислительному устройству ЭВМ. Главное устройство управления 1 расположено в вычислитель­ ном центре и служит для связи между памятью ЭВМ 2 и блоками управления 4 станков 5. Главное устройство управления может

иметь до 16 различных блоков из иптериолнрующе-запомииающих

3

6

7

устройств 6. Одно главное устройство управления, работая в ре­

жиме разделения времени, может одновременно управлять рабо­ той 16 различных станков.

Блоки управления станками 4, смонтированные в непосред­

ственной близости от станков, преобразуют команды, получаемые от главного устройства управления, и управляют сервомеханиз­ мами, осуществляющими перемещение агрегатов станков по всем осям координат, а также органами переключения скоростей, подач и включения остальных вспомогательных устройств стан­ ков. В блоках управления предусмотрены также органы ручного управления станками.

Периферийное видео-телетайпное устройство 7 с катодно-луче­ вой трубкой осуществляет пооч!редную передачу информации от ЭВМ к оператору и может передавать ЭВМ ответы оператора 8

(режим непосредственной связи). Это периферийное устройство

165

имеет также клавиатуру, используемую программистом при проб­ ной обработке детали по вновь составленной программе для вве­ дения в нее дополнительных данных плп внесения изменений.

При программировании обработки на станках, управляемых системой Omnicontrol, составляется описание характеристик станка, который будет использован при обработке. Эти данные кодируются на перфокарте и вводятся в запоминающее устройство с магнитными дисками, в котором они постоянно хранятся для использования при программировании обработки всех деталей, закрепленных за этим станком.

Затем программист составляет программу обработки на языке SPLIT. Перфокарты с записанной на них программой обработки вводятся в ЭВМ для проверки совместимости запрограммирован­ ной обработки с технологическими возможностями данного станка,

иЭВМ вырабатывает окончательную ведомость обработки. Свод­ ная краткая окончательная программа обработки вводится затем в запоминающее устройство.

Когда оператор сообщает ЭВМ номер обрабатываемой детали

ичисло деталей в обрабатываемой партии, центральное вычисли­ тельное устройство ЭВМ вызывает из запоминающего устройства описание характеристик станка и сводную краткую программу обработки и разрабатывает рабочую программу обработки де­ тали на этом станке.

Рабочая программа может оставаться в запоминающем устрой­ стве для последующего ее использования, однако, учитывая сравни­ тельно небольшую емкость каждого отдельного оперативного запоминающего устройства и то, что на подготовку рабочей про­ граммы ЭВМ затрачивает ничтожно малое время, ее обычно стирают сразу же по окончании обработки требуемой партии деталей. В случае же задержки в разработке рабочей программы станок может работать с управлением от периферийного видеотелетайпного устройства.

Предвидя широкое внедрение в производство подобных, систем, многие крупные предприятия США организовали специальные вычислительные центры, в которых концентрируют все ЭВМ, имеющиеся на данном предприятии. Пример одного из таких ком­ плексов представлен на рис. 96 [42].

Основные преимущества комплекса заключаются в следующем.

1.Возможность централизованного хранения архива 1 всех

программ обработки в запоминающих устройствах.

2.Исключение необходимости изготовления лент программо­ носителей и применения устройств считывания их для каждого

станка.

3. Возможность использования хранящихся в запоминающих устройствах программ обработки для любого станка с программ­ ным управлением без размножения программоносителей или изме­ нения их форматов в соответствии с конструктивными особен­ ностями считывающих устройств отдельных станков.

166

4.Возможность использования при организации вычислитель­ ного центра имеющейся аппаратуры для изготовления перфолент.

5.Значительное сокращение времени, затрачиваемого на про­ граммирование обработки и проверку составленной программы.

6.Комплексный сбор всей информации, необходимой для упра­ вления предприятием в целом, т. е. данных о загрузке станков, неполадках, возникающих в управлении производством и техни­

ческом обслуживании станков, о производительности труда опе-

Рис. 96. Блок-схема комплекса управления производством:

1 — архив комплекса; 2 — ЭВМ; 3 — оператор; 4 — самонастраивающиеся системы управления станками; 5 — станки; 6 — устройства управления станками; 7 — канал связи, 8 — автоматические измерительные машины; 9 — чертежные и разметочные машины: 10 — пульт для ввода графических материалов; 11 — резервные приставки; 12 — устройства для корректировки программ

раторов, выполнении норм, стойкости инструментов, браке и его причинах, загрузке цехов, деятельности заводов — поставщиков материалов, полуфабрикатов и готовых изделий.

7.Наличие каналов двусторонней связи между ЭВМ 2 и устрой­ ствами управления 6 станками с программным управлением,

благодаря чему операторы могут получать непосредственный инструктаж от оператора 3 ЭВМ, осуществляющего программи­

рование обработки.

8.Параллельное прохождение информации от центральной диспетчерской через ЭВМ на отдельные производственные участки.

Вдальнейшем к существующей ЭВМ, управляющей работой станков с программным управлением, могут быть подключены самонастраивающиеся системы управления 4 этими станками.

ЭВМ может также выполнять различные дополнительные работы: осуществлять проверку составленной программистом про­

167

граммы обработки и ее увязку с технологическими возможностями конкретных станков, производя при этом выбор оптимальных режимов резания; контролировать работу цехов, отдельных стан­ ков и агрегатов; по специальному двустороннему каналу связи 7 задавать программу контроля автоматическим измерительным машинам с программным управлением <5; получать и обрабатывать результаты замеров, выполненных этими машинами; управлять работой автоматических чертежных и разметочных маши'н 9; производить обработку вводимых от специального пульта 10

графических материалов.

К станкам с программным управлением могут быть дополни­ тельно подключены резервные приставки 11, используемые в слу­

чае неполадок в данной системе, а также портативные устройства для корректировки программ обработки 12.

За последнее время фирма «Sundstrand» продала различным заводам США большое количество станков с программным управле­ нием, оснащенных системами Omnicontrol.

По данным фирмы, первоначальные затраты на станок с си­ стемой Omnicontrcl, если на заводе-потребителе уже имеется вычислительная машина, являются меньшими, чем затраты на станок с программным управлением, работающий от перфоленты

мным управлением можно модернизировать, оснастив их этой системой.

По данным фирмы «Sundstrand», применение системы Omni­ control позволяет повысить производительность станка в среднем на 30/6.

Ряд самолете- и автомобилестроительных фирм США и Англии успешно применяют системы непосредственного программного управления от ЭВМ: производительность станков при этом повы­ шается в среднем на 21 %. Составление программ производится

с помощью той же ЭВМ, работающей в режиме разделения времени.

20.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНТАКСИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННОГО

ТРАНСЛЯТОРА В КАЧЕСТВЕ ПОСТПРОЦЕССОРА

Особенностью систем программного управления оборудованием является использование большого разнообразия внешних уст­ ройств, подключаемых к данной вычислительной системе: станков с программным управлением различных типов, графопостроителей, координатографов, роботов-манипуляторов и т. п. Каждое из подключаемых устройств имеет свой входной язык, поэтому при подключении нового устройства или замене одного типа устрой­ ства другим приходится каждый раз заново разрабатывать согла­ сующие программы (постпроцессоры), переводящие информацию,

168

получаемую с процессора, в информацию, представленную на языке подключаемого внешнего устройства.

Поскольку существует много различных типов устройств, предназначенных для решения одной и той же задачи, то для ка­ ждого данного, устройства определенного типа приходится раз­ рабатывать свою согласующую программу, что, естественно, неэффективно.

Очевидно, более целесообразно создать одну программу, спо­ собную переводить один язык в другой. Подобными программами являются синтаксически ориентированные трансляторы.

Понятие о синтаксически ориентированном трансляторе

Транслятор есть программа, воспринимающая входную инфор­ мацию (программу), записанную на одном языке, и переводящая

с одного любого языка на другой, если заданы грамматика вход­ ного языка и зависимость между грамматиками входного и вы­ ходного языков (рис. 98).

Программа на входном языке

Рис. 98. Принцип работы сиитаксически-ориентированного транслятора

Транслятор становится независимым как от входного, так и от выходного языков. Поэтому синтаксически ориентированный транслятор можно использовать в качестве программы-постпро­ цессора и при переходе от одного устройства с программным

169

управлением к другому производить лишь замену описаний син­ таксиса входного языка и связи между входным и выходными языками.

Предположим, что имеется синтаксический транслятор. Тогда при его использовании возможны следующие три ситуации:

1) изменился входной язык транслятора (т. е. выходной язык процессора) и не изменился его выходной язык (входной язык конкретного программного устройства);

2)не изменился входной язык и изменился выходной язык;

3)изменились оба языка.

При использовании обычного транслятора во всех трех случаях требуется разработать три разные согласующие программы (транс­ ляторы), в то время как при использовании синтаксического транс­ лятора необходимо произвести лишь следующие замены: в первом случае заменить описание грамматики входного языка, во втором и третьем случаях заменить описание связи между входным и вы­ ходным языками.

Метаязык /?-грамматик В [8, 9] для описания грамматик предложен так называемый метаязык ^-грамматик. Это чрезвычайно удобный, простой и на­

глядный способ описания синтаксиса языка.

Обычно грамматика выходных языков процессоров систем программного управления оборудованием чрезвычайно проста. Поэтому задача разработки постпроцессора сводится к описанию выходного языка процессора на метаязыке /^-грамматик и привне­ сению семантики в это описание (т. е. заданию связи между вход­ ным и выходным языками постпроцессора).

Прежде чем перейти к описанию ^-грамматик, рассмотрим кратко особым образом организованную память, называемую стеком или магазином.

Пусть под магазин в памяти ЭВМ отведено k подряд идущих

ячеек 1, 2, . . ., &. Имеется еще одна ячейка — счетчик, распо­ ложенная в любом месте памяти и указывающая адрес первой свободной ячейки магазина. Полагают, что запись и считывание в магазин может быть осуществлено только через его верхушку. Таким образом, в каждый момент времени может быть считан только тот символ, который был записан последним (рис. 99). Если в магазин мы записывали символы в такой последователь­ ности: М, А, Г, А, 3, И, Н, то из магазина мы считываем их в обрат­ ной последовательности: Н, И, 3, А, Г, А, М.

Формальное описание /^-грамматик приведено в работе [8]; здесь мы приведем только основные понятия, которые необходимы для понимания методики построения постпроцессоров.

Грамматика в /^-метаязыке задается некоторым множеством правил, объединенных в комплексы.

Эти правила имеют вид:

r - ^ . a — i r < Л >

170