Функции ПО управления автоматизированного оборудования ГПС

Создание системы ПУ станками (СПУС) от ЭВМ стало необходимым при включении в состав ГПС автоматизированных станков, ГПМ, АТСС и др.

В общем случае ПО в СПУС выполняет функции непосредственного управления станками: организует модель загрузки заготовок на станки, имитирующую положение спутников на устройстве загрузки; корректирует смещение нулей станка к соответствующим номерам спутников; управляет автоматической загрузкой инструмента, подготовкой УП и передает кадры на УЧПУ станков.

Вспомогательные функции ПО таковы: организация библиотеки УП обработки деталей, ввод-вывод и хранение информации о положении инструмента, диагностика состояния оборудования на ГАУ и вывод его из сбоя, подготовка технологической информации для работы системы.

Автоматический режим работы оборудования ГПС включает в себя отдельные циклы, структура которых зависит от конструкции и компоновки станков, возможностей используемых УЧПУ и от конструкций АТСС. Возможные варианты подготовки управляющей программы к передаче на УЧПУ станков образуют подсистему управления циклами подготовки УП. Подсистема состоит из одиннадцати программ: трех программ, управляющих пуском и выводом исполнительных органов (И. О.) в исходное положение, подачей спутников с заготовками на станок, смещением исходного положения И. О. станка; программы, определяющей место начала обработки заготовки и проверяющей готовность необходимой технологической информации; программы управления отработкой режима «выход в точку»; программы подготовки кадров УП на УЧПУ станков и пяти программ, управляющих восстановлением исходного положения И. О. станка, удалением спутников с деталями со станка, загрузкой-разгрузкой магазина инструмента станка из накопителей, приводом в исходное положение магазина инструментов и его модели, подготовкой станка к останову, что обеспечивает автоматический пуск станка для обработки последующей детали.

Специальное программное обеспечение, определенное функциями СПУС, унифицировано, и для его размещения и хранения в УЧПУ станков требуются определенные условия.

При хранении программ на гибких программоносителях повышается унификация устройств ЧПУ, что в условиях ГПС; позволяет избежать одновременного хранения несовмещаемых программ памяти СЧПУ. Это приводит к снижению стоимости 1 бита информации, а также способствует оперативному восстановлению информации послеаварийных ситуаций. Емкость памяти для хранения СПО обычно составляет 20...100 Кбит.

Работа по УП на гибких программоносителях исключает в автономных СЧПУ считывание перфоленты в рабочей фазе, позволяет вести редактирование и отладку УП непосредственно у станка за счет исправления содержимого отдельных массивов памяти; сокращает время ввода очередного кадра. В гибкую энергонезависимую память поправки на точность расположения инструмента при его обработке вводятся с общей клавиатуры, причем поправки вырабатываются автоматически средствами встроенного контроля.

Для 10...200 поправок необходимый объем памяти составляет 0,4...8 Кбит.

За счет компенсации погрешности конкретного станка удается повысить точность обработки. Кривые погрешностей путевых датчиков всех координат хранятся в оперативной памяти, объем которой до 100 Кбит.

Смену инструмента оператор программирует, используя таблицы соответствия номеров гнезд номерам инструмента.

Для хранения 10...100 инструментов требуется память объемом около 0,4...5 Кбит, а для решения вопросов об-

мена информацией с ЭВМ верхнего уровня и других задач — объемом 0,5 Мбит.

Унификация и гибкость современных СЧПУ определяется свободой записи и чтения информации в произвольный момент времени.

Функциональная система ПО группового управления обслуживает подсистемы: оперативную, редактирования УП, управления и пультовых функций. Функциональные связи осуществляются ЭВМ, интерфейсом, линиями связи, устройствами связи и индикации.

В такие системы ПО входят УЧПУ класса DNC и TNC, у которых УП располагается на магнитных блоках (дисках).

Пакеты накопителей на гибких магнитных дисках (НПМД) или кассетах относятся к устройствам прямого доступа с записью УП идентифицированным адресом.

При передаче УП из массива памяти ОСУ станкам с обычными УЧПУ применяются пентафталевые (полиэтилен-терефталат) металлокапроновые ленты типа ПФ-206, которые увеличивают срок службы программоносителя в 50 раз. Масло, попавшее на ленту, не влияет на считывание программы.

Системы класса CNC имеют большие возможности из-за наличия в них мини-ЭВМ на базе микропроцессоров (например, «Электроника НЦ-80-31»). УП в запоминающее устройство вводится с подготовленной перфоленты или отдельными кадрами вручную с пульта УЧПУ. В кадрах УП записываются команды как на отдельные движения рабочих органов, так и на команды, задающие целые группы движений (тест-программ), называемые постоянными циклами, которые хранятся в запоминающем устройстве УЧПУ. Это резко уменьшает число кадров УП, что повышает надежность работы станка и технологические возможности применяемого языка кодирования. Так, в новейших УЧПУ класса DNC максимальная емкость оперативной памяти составляет 200 Мбайт.

Станки с ЧПУ, входящие в автоматизированные комплексы, образуют в зависимости от структур технологического процесса такие составные части ГПС, как ГПМ и РТК.

Система ПО в РТК, ГПМ и т. д. должна управлять работой АТСС и АСИО: наладить бесперебойную автоматизированную загрузку и разгрузку станков комплекса деталями и инструментом; выполнить диспетчерские и транспортные функции; обеспечить проверку правильности ввода спутников и инструментов в комплекс при помощи кодовых устройств; сделать возможным работу комплекса в реальном масштабе времени; осуществить диагностику состояния транспорта в любой момент времени па комплексе; обеспечить выход РТК или ГПМ при сбое ЧПУ за счет работы транспорта через конкретные локальные СЧПУ.

Используя функциональную клавиатуру, оператор (наладчик) может выполнить следующие операции: прочитать номер текущего кадра и отработанных перемещений, запустить и остановить УП; выполнить позиционирование; сместить УП вперед или назад на любое число кадров или вернуть се в исходное положение; запустить УП в ускоренном режиме. Блоки управления могут располагаться на расстоянии 100 м от центральной (управляющей) ЭВМ.

Передачей кадров руководит программа побайтной передачи кадров УП (ППК).

Решению задач на ЭВМ предшествует этап подготовки информации для составления кадров УП. Весь массив (натуральные единицы информации, объединяющие несколько записей с общим смысловым признаком) записывается на алфавите входного языка (совокупность элементарных символов) восьмиразрядным двоичным кодом.

Стандартный алфавит ЭВМ содержит графические (арабские цифры, буквы латинского и русского алфавита, знаки арифметических и логических операций, скобки и т. д.) и управляющие символы. Информацию в ЭВМ, выраженную символами алфавита машины (язык) путем набора двоичных цифр, размещают в разрядной сетке переменной и постоянной длины.

Форматы переменной длины дают возможность записывать 1...256 байт информации (1 байт — часть машинного слова, состоящая из восьми разрядных двоичных кодов).

Форматов постоянной длины несколько, их длина кратна байту и представляется полусловом (законченная последовательность символов, размещенных в ячейке памяти ЭВМ} в 2 байта, словом в 4 байта и двойным словом в 8 байт (рис. 6.3). Форматы постоянной длины используются в основном для адресов, констант, чисел, представленных в форме с фиксированной и плавающей запятыми.

Для ввода-вывода чисел в двоично-десятичном коде в ЭВМ применяется распакованный (зонный) формат, а обработка их в ЭВМ, т. е. выполнение различных операций над ними, совершается в упакованном или уплотненном формате.

Рис. 6.3. Байтовая структура данных

Рис. 6.4. Схема кольцевого буфера для кадров УП

Кадры УП, подготовленные для передачи в УЧПУ станка, накапливаются в массиве, который организован по типу кольцевого буфера, что позволяет проводить непрерывный ввод и вывод кадров УП.

Схема кольцевого буфера вместимостью в 200 ячеек, заполненного в данном случае пятью кадрами, показана на рисунке 6.4.

Последний кадр 5 находится в буфере (начинается в конце подбуфера массива и кончается в начале его).

Свободное пространство (СП) в буфере, предназначенное для пополнения его информацией, располагается между концом последнего кадра, переданного в буфер, и началом первого очередного. Для заполнения буфера и вывода из него кадров УП имеются две специальные подпрограммы: ЗАБ — заполнение буфера, ВЫБ — вывод из буфера.

Для работы этих программ используются указатели, которые характеризуются состоянием буфера и местонахождением информации:

НА — начальный адрес буфера; КА — конечный адрес буфера;

НАК — начальный адрес очередного кадра, выводимого из буфера;

НАЗ — начальный адрес очередного кадра, заполняющего буфер;

ТА — текущий адрес слова, выводимого из буфера;

СП — свободное пространство в буфере.

Если буфер пустой, то указатели информации находятся в исходном состоянии: НА=НАК+ТА4-НАЗ.

Перед вводом в буфер очередного кадра определяют число свободных слов в буфере (СП). СП в кольцевом буфере (КБ) находят, исходя из следующих условий:

если НАК = НАЗ, то СП = КА — НА;

если HAК > HA3, то СП = КА — НАЗ + НАК;

если НАЗ < НАК, то СП = НАК — НАЗ.

Подготовленный для передачи в КБ кадр УП находится в массиве подпрограмм. Кадр из буфера выводится пословно при помощи программы ВЫБ, которая начинает вывод кадра с адреса, указанного в НАК. Для запоминания адреса последнего выведенного слова используется указатель текущего адреса (ТА). Каждое выведенное из кольцевого буфера слово, содержащее один символ информации, передается на УЧПУ

В общем программном обеспечении выделены программы трех типов:

прикладные, реализующие алгоритмы задач ОС типа М600Э и М7000;

управляющие, реализующие ввод и распределение по времени решение прикладных задач (управляющие программы называют супервизором, диспетчером, исполнителем, монитором и другими именами);

обеспечивающие, предназначенные для отладки программ, генерации данных, диагностики.

Аппаратурно-программный комплекс в процессе наладки должен полностью сохранить СПО. Комплекс содержит микроЭВМ с гибким хранением СПО (эиергонезависимость) при помощи выбора элементной базы и использования батарей для питания.