Системы класса CNCПереход вычислительной техники к микроЭВМ позволил создать УЧПУ нового поколения, совмещающие функции управления станком и решения отдельных задач подготовки управляющих программ. Классические системы ЧПУ класса CNC были однопроцессорными. Они имели ядро ЧПУ и внешний контроллер электроавтоматики, управляли приводами, электроавтоматикой, то есть локальными объектами. Системы строятся программно-аппаратным методом, в отличие от систем предыдущего поколения, которые не использовали ЭВМ. Основу системы составляет микро-ЭВМ, запрограммированная на выполнение функций программного управления станком. Особенностью таких систем управления является их структура, соответствующая структуре обычной ЭВМ. Кроме того, система оснащена дополнительными контроллерами для связи с мехатронными объектами управления. Это контроллеры следящих приводов, программируемый контроллер PLC (Programmable Logic Controller), специальные устройства для управления технологическими процессами и др. 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. Каждая из выполняемых функций обеспечивается своим комплексом подпрограмм. Подпрограммы увязываются общей координирующей программой-диспетчером, осуществляющей гибкое взаимодействие всех блоков системы. Преимущества программно-аппаратного 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. Использование ЭВМ в качестве основы системы ЧПУ обеспечивает ей ряд функций, недоступных системам предыдущего поколения: 1 Управляющая программа может быть введена в память системы ЧПУ полностью с перфоленты, с дискеты или по каналу внешней связи, или отдельными кадрами вручную с пульта УЧПУ. Система позволяют достаточно просто выполнять в режиме диалога доработку и отладку УП и их редактирование. Системы позволяют вести подготовку УП непосредственно у станка по чертежу детали без больших предварительных работ технологического характера. Это можно выполнять во время работы станка по ранее отработанной программе, что исключает простои оборудования. Оператор или человек, вводящий программу непосредственно на станке, не должен обладать знанием языка программирования. Он просто вводит по шагам контур детали, состоящий из простых графических элементов, таких как прямая, дуга, конус и т.д. Все переходы между элементами просчитывает СЧПУ. Затем моделируются инструменты и траектории их перемещения, а также съём материала с детали. Каждый шаг поддерживается графически на экране СЧПУ, а в завершение вы можете получить трёхмерное (или трёхпроекционное) динамическое симулирование обработки детали. Затем СЧПУ формирует весь технологический процесс, включая число проходов, выбор инструментов, скорость вращения шпинделя, скорость подачи и подбор компенсационных значений. Такая программа может быть оттранслирована в машинные коды, и использоваться в дальнейшем для серии станков. 2 Отредактированная и отработанная программа может быть выведена на любой внешний программоноситель (перфоленту, магнитный диск и т. п.). 3 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. 4 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 передач и др. 5 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.). 6 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 отрабатываются фоновом режиме. 7 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. Ø Системы класса DNC Возросший парк станков с программным управлением и затраты времени на подготовку управляющих программ потребовали нового подхода к решению этой проблемы. Необходимо было объединить в общую систему подготовку управляющей программы для станка и проектирование деталей. Такая система в механообработке получила название система класса DNC (Direct Numerical Control). Система класса DNC обеспечивает управление группой станков от центральной ЭВМ. Центральная ЭВМ готовит и выдаёт на станки управляющие программы. При этом отпадает необходимость в промежуточном представлении информации на перфоленте. Кроме непосредственного управления группой металлорежущего оборудования, система класса DNC выполняет функции управления другим оборудованием участка – промышленными роботами, автоматизированным складом и др. На неё же возложена задача диспетчеризации, разработки графиков загрузки станков, ведения учёта работы и простоев оборудования. При наличии центральной ЭВМ системы устройства ЧПУ станков сохраняются. Они играют роль резервных элементов системы на случай выхода из строя центральной ЭВМ или необходимости использовать какой-либо станок для обработки детали по индивидуальной программе, поскольку каждый станок имеет своё устройство ввода и может работать самостоятельно. Составной частью программно-математического обеспечения DNC может быть специализированная система автоматизации подготовки УП. Редактирование УП в DNC возможно на внешней ЭВМ, на которой ведется автоматизированная подготовка УП, на ЭВМ, управляющей группой станков, и на ЭВМ, встроенной в УЧПУ конкретного станка. Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП для оборудования участка хранятся в памяти ЭВМ, управляющей группой станков, откуда они передаются на станки по каналам связи. Ø Системы класса HNC (оперативные) Современные УЧПУ класса HNC построены на базе наиболее совершенных моделей СЧПУ класса CNC и отличаются только отсутствием ФСУ. Но УЧПУ класса HNC имеют входное устройство для подключения переносных ФСУ и других внешних устройств. Системы этого класса имеют повышенный объем памяти встроенной микроЭВМ. В памяти хранится большой архив стандартных подпрограмм. По команде с пульта на экран дисплея выводятся перечень данных, необходимых для ввода, и графическое изображение схемы обработки. Оперативные УЧПУ предусматривают ручной ввод программ в электронную память микроЭВМ с помощью клавиатуры на пульте устройства. После отладки программа фиксируется в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) и используется для обработки партии заготовок. Программирование с пульта УЧПУ ведётся в режиме диалога с использованием архива стандартных подпрограмм, хранящихся в памяти встроенной микроЭВМ. СЧПУ обеспечивают автоматический выбор инструмента из имеющегося в наличии, определяют режимы обработки по выбранному инструменту, выбирают оптимальную последовательность обработки и т.д. Системы позволяют вести подготовку УП непосредственно у станка по чертежу детали без больших предварительных работ технологического характера. Это можно выполнять во время работы станка по ранее отработанной программе, что исключает простои оборудования. Сегодня фирма Сименс предлагает возможность вводить программу обработки детали в виде обычной технологической карты. Оператор или человек, вводящий программу непосредственно на станке, не должен обладать знанием языка программирования. Он просто вводит по шагам контур детали, состоящий из простых графических элементов, таких как прямая, дуга, конус и т.д. Все переходы между элементами просчитывает СЧПУ. Затем моделируются инструменты и траектории их перемещения, а также съём материала с детали. Каждый шаг поддерживается графически на экране СЧПУ, а в завершение вы можете получить трёхмерное (или трёхпроекционное) динамическое симулирование обработки детали. Такое графическое моделирование является настолько точным, что больше нет необходимости использовать станок в целях проверки. Затем СЧПУ формирует весь технологический процесс, включая число проходов, выбор инструментов, скорость вращения шпинделя, скорость подачи и подбор компенсационных значений. Такая программа может быть оттранслирована в машинные коды, и использоваться в дальнейшем для серии станков. Таким способом можно запрограммировать в среднем до 90% деталей в любом производстве. Таким образом, программирование снова возвращается в цех, что позволяет, с одной стороны, использовать знания технологии и опыт цеховых специалистов, а с другой - даёт возможность специалистам из отдела программирования сосредоточится на оставшихся 10% и работать более эффективно. С программой всегда связан набор инструмента, необходимый для её выполнения. Система ЧПУ в состоянии сегодня рассчитать потребность в инструменте для данной программы. При этом учитывается тот инструмент, который находится в данный момент на станке в магазине. Определив, какой инструмент, находящийся в магазине, потребуется для обработки данной детали, а какой следует отправить на склад, подобрав инструмент, который необходимо получить со склада, СЧПУ составляет список, который затем передаёт по сети на склад или на рабочее место подготовки инструмента, в случае если там существуют автоматизированные рабочие места. УЧПУ классов CNC, DNC, HNC обеспечивают также автоматический выбор инструмента из имеющихся в наличии (в магазине станка), определяют режимы обработки выбранным инструментом для деталей из различных материалов, находят оптимальную последовательность операций и т. д. Возможности современных УЧПУ классов CNC, DNC, HNC безграничны и определены лишь возможностями использованных в них ЭВМ. Так, компьютерная ЧПУ модели MARK 30 (фирма SODICK Co.Ltd., Япония), используемая для управления злектроэрозионными проволочно-вырезными станками, имеет 64-х разрядную мультипроцессорную систему с Pentium-133 и операционной системой Windows NT. Объем жесткого диска (HDD) составляет 1000 Mb, оперативной памяти (RAM) — 32 Mb. Система имеет SVGA жидкокристаллический цветной дисплей с сенсорной панелью управления. Все элементы УЧПУ связаны с силовыми платами и системами станка оптико-волоконными кабелями, что обеспечивает идеальную помехозащищенность. Встроенная САП (APT) позволяет программировать непосредственно на станке (станок, естественно, при этом работает по другой программе) обработку самых сложных деталей с учетом возможности системы осуществлять одновременное управление по шести координатам. При этом исходный контур можно на сенсорном экране рисовать пальцем с последующим уточнением размеров. Виртуальные клавиши и кнопки на экране обеспечивают ввод команд управления легкими прикосновениями пальца. Имеющаяся обычная клавиатура выполняет дублирующие функции. Одновременно с управлением приводами система управляет специальным импульсным генератором и всем сложнейшим ЭЭ процессом, обеспечивая функционирование ряда специальных систем, автоматический контроль, автоматическое регулирование и оптимизацию всех основных параметров при обработке деталей любой сложности. Ряд моделей станков, оснащенных УЧПУ моделей серии MARJC, обеспечивают точность обработки ±1,5—2,0 мкм при шероховатости обработанной поверхности Ra = 0,23 мкм (12-й класс). В наличие также функции Multi-Windows: многооконный вывод на дисплей; Help: функции подсказки; работа с дискеты и редактирование УП; функция вызова в ручном вводе данных MDI; функция проверки графикой (конус, офсет и т.д.); выбор режимов обработки; масштабирование (0,001 ~ ~ 999,999-кратное); поворот (фигур и координат); замена осей; редактирование программ (вставка, стирание, замена и поиск); конусная обработка; функция галтели R; компенсации мертвого хода, погрешности шага, ошибки шага на плоскости. Ø Системы класса VNC Устройства числового программного управления класса VNCпредусматривают возможность ввода голосовой информации. Принятая информация анализируется и преобразуется в управляющую программу. На дисплей выводится графические и текстовые элементы программы, что позволяет проводить визуальный контроль введенных данных, их корректировку и отработку. Дальнейшая работа системы по управлению станком выполняется так же, как и другими устройствами числового программного управления класса CNC. Однако УЧПУ класса VNC пока еще не получили распространения в промышленности, но, вероятно, в ближайшем будущем будут представлены широко как наиболее совершенные конструкции, обеспечивающие сервисные возможности высочайшего уровня. Все системы класса CNC относятся к закрытым. Закрытые системы управления имеют собственные алгоритмы и циклы работы, собственную логику. Производители таких систем, как правило, не распространяют информацию об их архитектуре. Пользователь не можете самостоятельно обновить программное обеспечение и редактировать настройки такой системы. У систем укрытого типа есть важное преимущество – они, как правило, имеют высокую надежность, так как все компоненты системы прошли тестирование на совместимость. В последнее время стало появляться все больше открытых, ПК - совместимых систем управления. Их аппаратная начинка практически такая же, как и у домашнего персонального компьютера. Преимущество такого метода - в доступности и дешевизне электронных компонентов, большинство из которых можно приобрести в обычном компьютерном магазине. Однако есть и недостаток. Пока считается, что надежность таких систем ниже, чем у закрытых систем управления
|
