Структурная схема системы чпу класса nc
1.2 Системы класса snc
Р
азвитие
систем класса NC привело
к созданию СЧПУ с рядом дополнительных
режимов. Они обеспечивают диагностику
ошибок ввода программы, определяют сбои
устройства, поиск кадра, ручное управление,
автоматическую установку системы в
исходное положение и т.п.
Структурная схема системы чпу класса snc
Эти системы сохраняют все свойства систем класса NC, но отличаются увеличенным объемом памяти. Это позволяет осуществлять однократный ввод УП при длине ПЛ от 40 до 310 м. ПЛ читается один раз перед обработкой партии деталей, вся информация переписывается в оперативную память системы. Дальнейшая обработка заготовки ведётся по сигналам из запоминающего устройства. Это резко уменьшает вероятность сбоев.
Кроме того, отдельные команды могут вводиться с пульта управления станком или УЧПУ. Станки оснащаются устройствами обратной связи, отслеживающими величины и скорости перемещений исполнительных органов.
Отечественной промышленностью выпускались различные системы программного управления класса SNC. Для управления токарными станками использовались устройства моделей "Контур 2ПТ", "Н22", "Луч"; для фрезерных станков – "Контур 3П", "Н33", "Н55"; для координатно-расточных станков – "Размер 2М", "П32"; для шлифовальных станков – "П111", "П111М".
1.3 Системы чпу на базе эвм
1.3.1 Системы класса cnc
Переход вычислительной техники к использованию больших интегральных схем (БИС), микропроцессорных интегральных схем и построенным на их основе микроЭВМ позволил создать УЧПУ нового поколения, совмещающие функции управления станком и решения отдельных задач подготовки управляющих программ.
Основу системы составляет микро-ЭВМ, запрограммированная на выполнение функций ЧПУ станком. Особенностью таких систем управления является их структура, соответствующая структуре обычной ЭВМ.
Чтобы универсальное по назначению вычислительное устройство выполняло функции УЧПУ, оно должно быть соответствующим образом запрограммировано. Математическое обеспечение может вводиться в систему через устройство ввода, как и УП. Это УЧПУ класса свободно программируемых. В других случаях математическое обеспечение закладывается в ПЗУ системы при ее изготовлении. Но и в этом случае существует возможности для изменения, дополнения программного обеспечения.
В системах класса CNC возможно изменять и корректировать в период эксплуатации (а не только в период проектирования и изготовления системы) как УП обработки детали, так и программы функционирования самой системы в целях максимального учета особенностей данного станка. Каждая из выполняемых функций обеспечивается своим комплексом подпрограмм, а не специальными схемами, как в системах класса NC. Подпрограммы увязываются общей координирующей программой-диспетчером, осуществляющей гибкое взаимодействие всех блоков системы. То есть, система строится программным или программно-аппаратным методом.
Программный комплекс строится по модульному типу. Основные модули системы:
Программа управления загрузкой УП, в которую входят подпрограммы ввода и расшифровки кадра;
Программа управления исполнительными механизмами станка, в которую входят подпрограмма управления координатными перемещениями и подпрограмма выполнения технологических команд;
Программа – диспетчер, организующая совместную согласованную работу модулей системы; Программа управления координатными перемещениями состоит из блоков интерполяции, задания скорости, управления быстрым ходом, а эти блоки, в свою очередь, включают следующие модули: программу подготовки данных; организующую программу-диспетчер
Драйверы – стандартные операторы для работы с внешними устройствами электроавтоматики.
Оперативная система ЭВМ из отдельных подпрограмм, в зависимости от характера обработки, строит программу, которая воспроизводится при обработке заготовки.
Преимущества программного метода:
универсальность СЧПУ. Одну и туже систему после перепрограммирования можно использовать для станков другого класса или вообще другого оборудования (кузнечнопрессового, литейного и др.)
гибкость СЧПУ. Любая функция может быть изменена, откорректирована, дополнена в зависимости от условий обработки. Это не требует изменения СЧПУ, а только программное обеспечение.
Одной из важных характеристик системы ЧПУ класса CNC является число управляемых координат. В технических характеристиках систем всегда указывается два параметра: число управляемых координат и число одновременно управляемых координат. Это означает, что система ЧПУ может обеспечивать управление несколькими исполнительными органами, количество которых может доходить до 10. В зависимости от сложности устройства система может выдавать управляющие сигналы одновременно на несколько исполнительных механизмов, обеспечивая согласованное перемещение по двум, трём и большему количеству координат.
По количеству управляемых координат системы ЧПУ условно делятся на три группы:
- с числом координат не более трёх; к ним относятся УЧПУ моделей 2Р22, 2У22, 2У32.
- с числом координат от 4 до 6; модели 2С42, Fanuc–6(Япония).
- с числом координат более 6; модели 2С85, УСУ99, НЦ80-31, Fanuc-9.
В запоминающее устройство системы CNC УП может быть введена полностью не только с перфоленты, с дискеты или по каналу внешней связи, но и отдельными кадрами — вручную с пульта УЧПУ. В кадрах программы могут записываться не только команды на задания отдельных движений рабочих органов, но и команды, задающие целые группы движений, называемые постоянными циклами, которые хранятся в запоминающем устройстве СПУ. Ряд систем имеет библиотеку типовых программ, встроенную САП и т.д. Это приводит к резкому уменьшению числа кадров УП, к сокращению сроков ее подготовки и к соответствующему повышению надежности работы станка.
Системы класса CNC позволяют достаточно просто выполнять в режиме диалога доработку и отладку УП и их редактирование, используя ручной ввод информации и вывод ее на дисплей (на переносный графопостроитель), а также получить отредактированную и отработанную программу на перфоленте, магнитном диске (дискете), пленке и т. п. Кроме того, по одной программе можно работать в различных масштабах, в режиме «матрица — пуансон», в режиме зеркального отображения и т. д. В процессе работы допускаются самые различные виды коррекций.
Обладая сравнительно низкой стоимостью, малыми габаритами и высокой надежностью, системы класса CNC позволили заложить в систему управления новые свойства, которые раньше не могли быть реализованы. Так, многие УЧПУ этого класса имеют математическое обеспечение, с помощью которого можно учитывать и автоматически корректировать постоянные погрешности станка и тем самым влиять на совокупность причин, определяющих точность обработки (компенсация люфта или зоны нечувствительности приводов в направлении перемещения по координатам и др.). Использование систем контроля и диагностики повышает надежность и работоспособность станков с УЧПУ класса CNC. В функцию этих систем входит контроль состояния внешних по отношению к УЧПУ устройств, внутренних блоков и собственно УЧПУ.
Например, некоторые УЧПУ класса CNC имеют специальные тест-программы для проверки работоспособности всех структурных частей системы. Эти тест-программы отрабатываются при каждом включении устройства, и в случае исправности всех частей возникает сигнал готовности системы к работе. В процессе работы станка и УЧПУ тест-программы частями отрабатываются в так называемом фоновом режиме, не мешая отработке основной УП. В случае появления неисправности на табло световой индикации возникает ее код, затем с помощью кода по таблице определяются место и причина неисправности.
Кроме того, система определяет ошибки, связанные с неправильной эксплуатацией устройства или с превышением параметров теплового режима, позволяет найти напряжение для питания и другие параметры.
Неотъемлемой частью современных УЧПУ класса CNC является обширная встроенная память, которая может быть использована в качестве архива УП. К системе может прилагаться широкий набор периферийных средств как традиционных (фотосчитыватель, накопитель на магнитной ленте или гибких дисках, телетайп, перфоратор), так и специальных (например, графопостроитель, печатающее устройство, микропроцессорные средства диагностического контроля, в том числе и допускающие связь с дистанционным диагностическим центром).
Весьма важным средством оптимизации связи процессорного УЧПУ и станка является введение в память параметров или констант станка. С помощью этих констант могут быть автоматически учтены ограничения на зону обработки, заданы требования к динамике конкретных приводов, сформированы фазовые траектории разгонов и торможений, учтены конкретные особенности коробок скоростей, приводов подач, скомпенсированы систематические погрешности этих передачи др.
Реальное представление УЧПУ класса CNC высокого уровня предполагает наличие двух пультов — панель оператора и станочный пульт, совмещение блоков ЧПУ с программируемым контроллером, раздельного типа системы управления приводами подач (шаговые двигатели) и шпинделя (аналоговый привод). Система отличается простым программированием и пользовательским комфортом, обеспечивает все виды функций современного УЧПУ, усиленную систему коррекций по компенсации люфта, ошибок измерительной системы, ошибок хода винта, ошибок УП, имеет набор стандартных циклов для программирования, универсальный интерфейс и т.п.