Видове системи за програмно управление. Типична блокова схема на cnc система

Машиностроенето е в основата на успешното развитие на всички индустрии Национална икономика. Ефективността на машиностроителното производство и качеството на произвежданите продукти до голяма степен се определят от нивото на неговата автоматизация. Основното направление в автоматизацията на машиностроителното производство в момента се основава на широкото внедряване на цифрови изчислителни устройства и машини.

За управление на универсални машини и друго технологично оборудване, системи за цифрово управление(CNC).

CNC контролира движението на работните органи на металорежещи машини и оборудване, скоростта им по време на оформяне на детайли, монтажни движения, както и последователността на режимите на обработка и спомагателните функции.

Частните програми на системата за управление съдържат два вида информация, необходима за автоматична работаметалорежещи машини (оборудване): геометрични и технологични. Геометриченинформацията включва данни за формата, размерите на елементите на детайла и инструмента, както и тяхното относително положение в пространството.

технологичниинформацията е инструкции за последователността на пускане на инструменти в действие, промяна на условията на рязане, смяна на инструменти, включване на подаването на охлаждаща течност и др.

Технологичната информация се използва и за управление в други софтуерни устройства, например в системи за управление на циклични програми (SCP). Геометричната информация в SCPU се реализира чрез преконфигурируеми стопове, поставени директно върху машината (оборудването). Предимствата на SCPA са в голямата им гъвкавост, възможността за бърза пренастройка, програмна корекция и включване в по-сложни интегрирани системи. автоматизирано производство. CNC са сложни многоконтурни системи за автоматично управление, тъй като те едновременно управляват няколко независими или свързани параметри на обекта (координати). Съответно в структурата на системата за управление има няколко управляващи контура (канала). Така, например, в машинни инструменти CNC едновременно управлява основното оформящо движение, движението на подаването и спомагателните движения: транспортиране, затягане, прибиране и приближаване, смяна на инструмента и др.

CNC се класифицират според следните признаци: структура и принцип (алгоритъм) на управление, предназначение, тип задвижване, характер на движението на задвижването, метод за дефиниране на програмата.

Според структурата CNC се делят на отворени, затворени и комбинирани.

Принципът на управление на CNC с отворен цикъл се основава на използването само на главното действие, вградено в управляващата програма (принцип на твърд контрол). В затворените системи за управление, в допълнение към главното влияние - контролна програмаизползва се информация за действителните стойности на контролираните параметри, т.е. принцип на управление, базиран на отклонението на контролирания параметър (гъвкаво управление).

IN комбинирани CNC управлението на основните параметри (главно движение и движение на подаване) се осъществява чрез затворени контури за управление, работещи на принципа на отклонение, и контролът на спомагателните параметри (затягане на детайла, подход на инструмента, смяна на инструмента, включване на охлаждащата течност, и др.) може да се осъществи чрез отворени контролни контури.

IN адаптивен CNC разполага с допълнителни сензори за информация за параметрите на процеса на обработка: сила на рязане, температура, износване на инструмента и др. Тази информация се използва в ЦПУ за коригиране на технологичните параметри, зададени от управляващата програма, в зависимост от промяната в припуските за обработка, твърдостта и твърдостта на детайлите, състоянието на инструмента и др.

В зависимост от предназначението на оборудването, оборудвано с CNC устройства, системите за управление се разделят на позиционни, контурни и универсални.

IN позиционенсистеми за управление програмирани координати (x, y)отделни дискретни точки (фиг. 13.4, но),определяне на позицията (позицията) на инструмента или детайла. Такива системи се използват за управление на пробивни и пробивни машини.

Има различни системи за позиционен контрол правоъгълнасистеми, които контролират движението по сегментите (показани на фиг. 13.4, бномера 7 ... b), успоредни на водачите на машината. Правоъгълните системи са предназначени за последователно управление на една от двете взаимно перпендикулярни координати. Такива системи се използват при завъртане

a B C

Ориз. 13.4. Към дефиницията на типа контрол в контролата:

но -позиционен; б- правоъгълна; в- контур

машини за управление на обработката на части като стъпаловидни ролки и на фрезови детайли с правоъгълен контур.

IN контурСистемата за управление извършва едновременно взаимосвързано управление по няколко координати по сегменти и участъци от криви, на фиг. 13.4, вс етикет 1... 6 И r 1 , r 2 ,за получаване на части със сложен профил. Такива системи се използват за управление на стругови, фрезови, електроерозивни машини, както и заваръчни машини.

В многооперативни машини, предназначени за обработка на сложни части (като тяло) с няколко инструмента едновременно, универсален (позиционно-контурен)системи за управление.

В зависимост от броя на едновременно управляваните координати, CNC се разграничават с управление на една, две, три, четири, пет или повече координати.

В зависимост от вида на използваната енергия в двигателите на задвижващите устройства се различават ЦПУ с електрическо задвижване, електрохидравлични и електропневматични задвижвания.

В ЦПУ се използват предимно различни серво задвижвания, изградени на принципа на затворени (серво) системи за автоматично управление. По-рядко задвижванията с отворен контур се използват само с стъпкови двигатели, които позволяват директен софтуерен контрол както на стойността на преместването, така и на неговата скорост.

В устройства със серво задвижване могат да се използват DC и двигатели. променлив ток, както и стъпкови хидравлични и пневматични двигатели. Честотата на въртене на двигателите в серво задвижването трябва да варира в широк диапазон (с 1000 или повече пъти).

Задвижванията използват сензори за изместване, които генерират сигнал за обратна връзка, който се изпраща до CNC, където се сравнява с командния сигнал, получен от управляващата програма. Selsyns, въртящи се трансформатори, индуктосин и многооборотни потенциометри се използват като сензори за изместване в аналогови устройства на CNC серво задвижване. В допълнение, различни видове преобразуватели на движение в код се използват в аналоговите устройства на CNC серво задвижването.

В зависимост от структурата на устройството с ЦПУ всички системи се разделят на два основни типа: изградени на принципа на цифров модел и изградени върху структурата на компютър.

В системи, където CNC устройството е изградено на принципа дигитален модел,всички операции се извършват от съответните специализирани електронни блокове със строго определени функции, като връзките между тези блокове остават непроменени. Нарича се принципът на изграждане на CNC устройство, базирано на използването на блокове - единици с ясно определени функции агрегат.Такова устройство за управление работи по непроменен алгоритъм, докато всички блокове работят паралелно, изпълнявайки възложените им операции за преобразуване на информация.

В системи, където устройството с ЦПУ (CNC) е изградено според компютърна структура,блоковете са универсални по своята същност и връзките между тях могат да се променят в съответствие с дадена програма. Управляващите операции в този случай се извършват последователно с помощта на централната аритметична единица. Като част от CNC има устройства за съхранение: оперативни (RAM) и постоянни (ROM).

Функционирането на RAM и ROM се извършва съгласно алгоритъма за обработка на информация, получена под формата на контролна програма, т.е. тези устройства изискват специален софтуер. Освен това софтуерът може да се съхранява в ROM, ако не са необходими чести промени в алгоритмите за работа, или може да бъде въведен чрез входно устройство като част от програма за управление. Такава конструкция улеснява коригирането на алгоритъма на CNC устройството и подобряването му при натрупване на статистическа информация за качеството на произведените части.

Обещаващо е създаването на CNC устройства на базата на използването на един или повече микропроцесори, изградени върху големи интегрални схеми (LSI), т.е. използването на агрегатния принцип за изграждане на ЦПУ на базата на програмирани микропроцесори конкретни задачи. Възможно е да се изгради CNC устройство на базата на микрокомпютър, допълвайки го с микропроцесор или контролери - програмируеми логически устройства за обработка на информация. В бъдеще, с подобряването на елементната база, може да стане рационално изграждането на ЦПУ на базата на мини-компютър. Това ще разшири функционалността на ЦПУ и ще улесни включването им в по-сложни интегрирани автоматизирани производствени системи: автоматични линии, участъци, цехове, гъвкави автоматизирани производствени системи. Обобщени функционална диаграма CNC струг, изградена на принципа на отворена система, е показана на фиг. 13.5. Тук задвижващите механизми на основното движение (M1), движението на подаване (M2, MZ), спомагателното движение - въртене и подаване на купола с инструменти (M4, M5) получават управляващи сигнали от блока за управление на задвижването (BUP).

Входно-изходното устройство (I/O) получава управляващата програма от централния компютър (с групово управление, когато системата за управление работи като част от гъвкава производствена система) или я чете от перфорирана лента (с автономно управление). В същото време управляващата програма, междинните резултати от изчисленията, необходимите константи се съхраняват в устройство с памет (памет) и, ако е необходимо, се използват от изчислително устройство (CD) за генериране на управляващи действия върху TCU. Последният съдържа електронни блокове за управление на стъпкови двигатели или усилватели на сигнал за грешка (в серво задвижващи устройства), тиристорни преобразуватели за управление на скоростта на основното движение (в тази схема скоростта на шпиндела) и др.

Контролният панел (CP) има бутони и клавиатура за управление на отделни блокове или ръчно управление на задвижването, както и за пълно или частично (по време на настройка) ръчно въвеждане на контролната програма в паметта и обработка на първата част с нея, последвано от редактиране на програмата (в ЦПУ с програми за директно въвеждане). Контролният панел ви позволява да показвате

за индикация (на дисплея) всеки блок от програмата или друга информация, обработвана от системата, и сигнал за възникване на неизправности.

В позиционните CNC, които работят според твърд алгоритъм, VU може да отсъства. В контурните CNC, изградени на принципа на цифров модел, VU се използва като интерполатор,който е специализиран блок-блок, който контролира скоростта на обработка едновременно в две координати. Интерполаторите могат да бъдат линейни, кръгови, параболични.

Линейните интерполатори се използват, ако контурът на детайла може да бъде представен като прави сегменти, разположени под произволен ъгъл спрямо координатните оси. Криволинейните участъци в този случай се апроксимират с линейни сегменти. Линейно-кръговите интерполатори се използват при обработка на детайли със сложен контур, съставен от различни дъги от окръжности и линейни сегменти. Дъгата на окръжност в такива интерполатори се определя от един блок от програмата, а общият криволинеен контур се апроксимира от няколко прави линии и дъги от окръжности с различни радиуси. Параболичните интерполатори се използват при обработката на много сложни детайли (лопатки на витлото, турбини и др.).

В CNC, изграден на принципа на структурата на компютъра, микропроцесорите, както и микро- и мини-компютрите, се използват като VU. Мини-компютърните ЦПУ са най-перспективни при създаването на сложни интегрирани системи за автоматично производство, като технологични модули, автоматични линии, секции, цехове и гъвкави производствени системи.

Технологичният модул е ​​автоматизирана многооперационна машина и автоматичен манипулатор, обединени от общ ACS.

Технологичен комплексе автоматичен производствен комплекс, състоящ се от група машини с ЦПУ, автоматичен манипулатор, транспорт и устройства за съхранение, обединени от общ ACS, работещи от централен компютър и осигуряващи пълна или частична обработка на определен тип детайл.

Автоматичната линия е комплекс от автоматизирани работни машини, разположени в последователността от технологични операции, свързани с транспортни средства и спомагателно оборудване, обединени от общ ACS, работещи от централен компютър и осигуряващи пълен цикъл на обработка на част или група части от същия тип.

Автоматизирана секция е комплекс от няколко автоматизирани машини или модула, комбинирани с помощта на транспортна система, и манипулатори, спомагателни

мощни устройства, единна система за групово управление от централния компютър, осигуряваща сложна обработка на еднотипни части с различни последователности на операции.

Гъвкава производствени системи(GPS) са предназначени за автоматизирано проектиране и производство на нови продукти в условията на дребномащабно многопродуктово производство.

Прехвърлянето на Държавната противопожарна служба към производството на нови продукти се осигурява чрез софтуер без ръчно преструктуриране на оборудването. GPS обединява няколко комплекса, всеки от които използва локален компютър за управление. За общо управление GPS комплексът използва мощен основен компютър, а цялата структура на управление се основава на йерархичен принцип.

На фиг. 13.6 е показано структурна схема GPS управление, което включва следните подсистеми:

Проектиране на CAD - система автоматичен дизайнпроекти на нови продукти, състоящи се от автоматични работни станции на конструктора (ARM-K);

CAD технология - система за автоматично проектиране технологични процесипроизводство на нови продукти, състоящи се от автоматични работни места на технолог (ARM-T);

OKP система - система за оперативно планиране, свързана чрез компютър с автоматична системауправление на производството (APCS);

SAP - система за автоматично изготвяне на управляващи програми за машини с ЦПУ и автоматични манипулатори;

SAC е система за автоматично управление и диагностика, която контролира работата на всички системи, включени в GPS, както и коригира и класифицира грешки във всички подсистеми.

В допълнение, автоматизираната производствена система включва подсистеми 7 ... 7, показани на фиг. 13.6.

Класът компютри, използвани във всяка система и подсистема, зависи от сложността на изпълняваните задачи. Като цяло управлението на GPS е компютърен комплекс, свързан с автоматизираната система за управление.

Индустриални роботи

роботсе нарича автоматична машина физическа работавместо човек. Обхватът на роботите е много широк. Изследване на космоса и дълбините на океаните, селско стопанство, транспорт и промишлено производство, строителство - навсякъде има спешна нужда от такива машини. Роботите могат да заменят човек при работа в условия, опасни за живота и здравето, да го освободят от монотонна, досадна, неприятна работа. Най-голямо развитиев момента се получават промишлени роботи, които са най-важният компонент на сложната автоматизация производствени процеси. Индустриалните роботи се различават от традиционните инструменти за автоматизация по гъвкавостта на възпроизводимите движения и способността им бързо да се променят към нови операции, както и способността да се комбинират в комплекси заедно с технологичното оборудване.

Роботите се използват главно в машиностроенето за заместване на работници, заети в сервизаметалорежещи машини, преси, пещи и други технологично оборудване, както и за извършване на такива основни технологични операции като заваряване, прост монтаж, транспорт и др. Използването на индустриални роботи прави възможно не само цялостно автоматизиране на работата на отделни машини, но и преминаване към автоматизация на отделни секции, като обработка, щамповане, точково заваряване, чрез създаване на роботизирани комплекси.Такива комплекси са задължителни интегрална част GPS - по-високи системи (постижими за модерна технология) ниво на автоматизация на производството.

Основната задача, изпълнявана от индустриалните роботи, са манипулативни действия в производствения процес.

Манипулативни действия- това е движението и ориентацията в пространството на обекти (заготовки, готови части) и инструменти (инструменти). Въз основа на основната задача на индустриалния робот, той може да бъде определен като комплект механични ръце- манипулатори и устройство за управление. В общия случай роботът може да има и превозни средства.

Най-простите роботи, чиято основна задача е да изпълняват определени движения(манипулациите), дадени от програмата, се извикват автоматични манипулатори.В зависимост от сложността на извършената работа има три вида автоматични манипулатори - три поколения.

роботизирани ръце първо поколениеработят по строга програма, а взаимодействието им с околната среда е ограничено от елементарни обратни връзки. Роботите от първо поколение могат да бъдат разумни, т.е. имат сензори за докосване (по-специално сензори за докосване - тактилни, които ви позволяват да регулирате силата на компресия на ръкохватката). Средата, в която работят такива роботи, трябва да бъде организирана по определен начин. Това означава, че всички елементи (заготовки и готови части, инструменти, конструктивни елементи, металорежещи машини, оборудване и др.) трябва да бъдат на определени места и да имат определена ориентация в пространството. Това изискване налага някои ограничения върху използването на роботизирани ръце от първо поколение.

роботизирани ръце второ поколениеимат елементи на адаптация към условията на околната среда и са в състояние да решават по-сложни проблеми. Това са съзнателни роботи, които имат сензорни сензори, които им позволяват да координират движенията въз основа на сигнали за възприемано състояние. заобикаляща среда. По-специално, това могат да бъдат тактилни сензори, които ви позволяват да променяте развитата сила, сензори за местоположение (светлинни, ултразвукови, телевизионни, гама-лъчи и др.), които ви позволяват да променяте траекторията на манипулатора, когато се появи препятствие, необходимостта да комбинирате части, които не са ясно ориентирани в пространството и т.н.

роботизирани ръце трето поколениеса в състояние логически да обработват входящата информация, т.е. имат изкуствен интелект. Тези роботи са способни да се учат и адаптират, могат да водят диалог с човешки оператор, да разпознават и анализират трудни ситуации, формират концепции и създават модел на средата, планират поведение под формата на програма за действие (като се вземе предвид предишен опит) и др. Ошу работи върху такива сложен алгоритъмвъзможно само с компютър.

В основата на парка в индустрията в момента са роботи от първо поколение като най-прости, надеждни и икономични.

На фиг. 13.7 схематично е показано устройството на автоматична роботизирана ръка, а на фиг. 13.8 показва функционална схема на неговото управление. Конструктивно такъв робот се състои от две основни части: изпълнителна, която включва манипулатор или манипулатори (M) и устройство за движение (PM), и контролна, тоест устройство за управление на робота (CU).

Рамото на робота има хоризонтално рамо 3, който може да се движи както хоризонтално (по оста x), така и вертикално (по оста x). Т)посоки спрямо багажника 2. В този случай стойката може да се завърти под ъгъл a около вертикалната ос 2 спрямо фиксираната основа 1. Ръчен механизъм, фиксиран в края на рамото 4, допълнително осигуряване на две степени на свобода за захващане 5: въртене около надлъжната ос на рамото под ъгъл p и завъртане (люлеене) спрямо перпендикулярната ос вна ъгъла при За фиксиране на детайла дръжката 5 може да се затвори автоматично (движение в посоката на стрелката НО).

(правоъгълна, цилиндрична, сферична, комбинирана) за осъществяване на преносимото движение на работното тяло (движение на действителното рамо на манипулатора), работната зона на манипулатора може да бъде под формата на паралелепипед, цилиндър, топка и по-сложни пространствени тела. Тъй като рамото на манипулатора, показано на фиг. 13.7, има една ротационна и две транслационни степени на свобода (мобилност): движение по осите хИ ви въртене около ос 2, работната му площ изглежда като цилиндър. Движение на четката - въртене около ос хи завъртете около оста все ориентират. Автоматичните роботизирани манипулатори могат да имат от три до седем степени на мобилност, като устройството на работния им орган зависи от предназначението на робота.

При роботи, които извършват товаро-разтоварни операции, транспортиране, смяна на инструменти, те използват и различни видовеулавя, осигурявайки улавянето, ориентирането и задържането на обекта на манипулация. В роботи, които изпълняват технологични операции, работният орган може да бъде пистолет за пръскане, заваръчна глава, гаечен ключ или друг инструмент.

Принципите на работа и дизайните на грайферите са много разнообразни, тъй като размерите, формата и физикохимични свойстваобектите на манипулация могат да варират значително. Според метода на улавяне и задържане на обекта на манипулация, захващащите устройства се делят на механични, вакуумни, електромагнитни и комбинирани.

Задвижващите механизми на манипулатора се задвижват от двигатели, чийто брой зависи от броя на степените на неговата подвижност. Има манипулатори, които имат един двигател за няколко степени на свобода, оборудвани със съединители за разпределение на движението. Типът на задвижващия двигател зависи от предназначението на манипулатора и неговите параметри. В момента пневматичните, хидравличните и електрическите двигатели се използват приблизително еднакво.

Мобилните роботи могат да имат различни устройствадвижения - от добре познати търкалящи се устройства до механизми за ходене (педипулатори), които са разработени напоследък.

Устройството за управление на роботизирания манипулатор може да бъде изпълнено като самостоятелен (структурно изолиран) възел или да бъде вградено в тялото на неговата изпълнителна част. Обикновено устройството за управление (виж фиг. 13.8) включва: контролен панел (CP), който ви позволява да влизате и контролирате задачата; устройство с памет (памет), съхраняващо работната програма; механизми за серво задвижване на манипулатора и устройство за движение; усилватели; преобразуватели; захранвания; управляващи елементи (релета, контактори, макари, струйни тръби, разпределители на движение, електромагнитни клапани и др.).

Броят на сензорите за обратна връзка в управляващата верига (DOS1, DOS2) се определя от броя на степените на свобода на манипулатора и броя на координатите на неговото движение изпълнително устройство. Те се използват в задвижването на последователя за управление на движението на работния орган на манипулатора и като цяло на целия му задвижващ механизъм (DA).

Потенциометри, селсини, въртящи се трансформатори, индуктосинни, кодиращи преобразуватели и др. се използват като сензори за обратна връзка за движение в роботизирани манипулатори.

Чувстваните и адаптивни роботи могат да имат сензори за докосване за получаване Допълнителна информацияза действителното положение в зоната на действие на техните манипулатори. Като сензори за докосване, включени в сензорната система, в допълнение към тактилни и локационни сензори, всякакви други сензори могат да се използват в роботизирани манипулатори: температура, налягане, магнитно поле, цветове и др. Сензорната информация се въвежда в изчислително устройство (CD), за да коригира действието на робота.

Рамката на робота създава основната работна сила Y xвърху технологично оборудване или обект на манипулация (заготовка, детайл, инструмент). Освен това върху технологичното оборудване могат да се прилагат контролни действия. (U 1 , U 2)и технологични екипи 2директно от блока за управление на процеса (PCU) - за блокиране на работата на оборудването по време на работните движения на манипулатора, промяна на режима на работа на оборудването и др. От своя страна информацията и управляващите действия върху този робот могат да идват от технологично оборудване или други роботи (условно от сензори за дистанционно наблюдение).

В роботизирани системи и GPS системи, роботът може да получава входове G1от контролни устройства от по-висок ранг (ниво).

И така, от главния компютър, управленска работакомплекс или GPS, могат да пристигнат нови работни програми, както и команди, които коригират дадена програма или координират действието на роботизирана ръка с действията на други роботи или с процеса на работа на технологичното оборудване.

Офлайн главен ефект G2създадена от програма, съхранена в паметта. В режим на настройка или обучение, капитана влияе G3създадена от оператора чрез PU. В този случай изчислителното устройство на робота може да бъде различни нива(при роботи с цикличен управление на програмата WU отсъства). Колкото по-гъвкав е роботът и колкото по-сложни са задачите, решавани с негова помощ, толкова по-високо е нивото на CS: микропроцесор, микро- или мини-компютър. В роботизираните комплекси и GPS се използват компютри със средна и голяма мощност, както и комплекси от няколко компютъра.

Индустриалните роботи-манипулатори се класифицират според редица от следните основни характеристики, включени в символа на техния тип:

брой манипулатори (1M, 2M, 3M, ...);

броят на степените на мобилност, като се вземе предвид устройството на движение (2; 3 или повече);

вид работна площ (плоска - Pl, повърхност - Pv, под формата на паралелепипед - Pr, сферична - Sh, комбинирана - PrTsl, TslSh, PrSh);

товароносимост;

Тип задвижвания на манипулатора (пневматични - Pn, хидравлични - G, електромеханични - E, комбинирани - GPn, GE, EPn);

тип система за управление (циклична - C, позиционна - P, контурна - K, чувствителен робот - O, с изкуствен интелект - I);

клас на точност (0; 1; 2; 3).

Например роботизирана ръка с символ 1M4Tsl-5EK1 има един манипулатор с четири степени на свобода, работна зонацилиндрична форма, товароносимост 5 кг, електромеханично задвижване, система за управление на контура, първокласна точност (грешка при възпроизвеждане на траекторията от 0,01 до 0,05%). Част от информацията, характеризираща робота, се посочва устно (наличие на устройство за движение, отделно или общо задвижване според степените на свобода, адаптивно или неадаптивно управление, вид на изпълнение - топлозащитно, взривобезопасно, нормално, и др.).

Фигурата показва обща увеличена блокова схема на CNC системата. Включва следните основни елементи: CNC устройство; захранващи задвижвания на работните органи на машината и датчици за обратна връзка (DOS), монтирани за всяка управлявана координата. Устройството с ЦПУ е предназначено да издава управляващи действия от работния орган на машината в съответствие с програмата за управление, въведена върху перфорираната лента. Управляващата програма се чете последователно в рамките на един кадър със съхранение в блока памет, откъдето се подава в блоковете от технологични команди, интерполация и скорости на подаване. Интерполационен блок - специализирано изчислително устройство (интерполатор) - формулира частична траектория на инструмента между две или повече точки, посочени в програмата за управление. Изходната информация от този блок влиза в управляващия блок за задвижване на пода, обикновено представен като последователност от импулси за всяка координата, чиято честота определя скоростта на подаване, а числото определя количеството движение.

Блокът за въвеждане и четене на информация е предназначен за въвеждане и четене на управляващата програма. Четенето се извършва последователно ред по ред в рамките на един кадър.

Блок на паметта. Тъй като информацията се чете последователно и се използва наведнъж в рамките на един кадър, когато се чете, тя се съхранява в блока на паметта. Тук също се следи и се генерира сигнал при откриване на грешка в перфолентата. Тъй като обработката на информацията протича последователно от кадри, а времето за четене на информация от един кадър е приблизително 0,1 - 0,2 s, се получава пропуск в предаването на информация, което е неприемливо. Следователно се използват два блока памет. Докато информацията на един кадър от първия блок памет се обработва, вторият кадър се чете и съхранява във втория блок. Времето за въвеждане на информация от блока памет в интерполационния блок е незначително. В много CNC системи блокът памет може да получава информация, заобикаляйки входния блок и четейки директно от компютъра.

интерполационен блок. Това е специализирано изчислително устройство, което формира частичен път на инструмента между две или повече точки, посочени в контролната програма. Това е най-важният блок в CNC контурните системи. Основата на блока е интерполаторът, който възстановява функцията f (x, y) според числовите параметри на контурния участък, зададен от управляващата програма. В интервалите на координатните стойности X и Y интерполаторът изчислява координатните стойности на междинните точки на тази функция.

На изходите на интерполатора се генерират управляващи импулси, строго синхронизирани във времето за придвижване на работното тяло на машината по съответните координатни оси.

Използват се линейни и линейно-кръгови интерполатори. В съответствие с това първите извършват линейна интерполация, а вторите линейна и кръгова.

Линейният интерполатор осигурява например движението на работното тяло с фреза с диаметър между две референтни точки по права линия с отклонение от дадения контур със стойността .

В този случай първоначалната информация за интерполатора е големината на нарастването в координатите и времето за обработка на движение по права линия, т.е. , където S е зададената скорост на подаване на инструмента.

Работата на линейно-кръгов интерполатор може да се осъществи по метода на функцията за оценка F. Методът се състои във факта, че при генериране на следващия управляващ импулс логическата верига оценява на коя координата трябва да бъде издаден този импулс, така че общото движение на работното тяло на машината да го доближи максимално до определения контур.

Интерполираната линия (виж фиг. а) разделя равнината, в която се намира, на две области: над линията, където е функцията за оценка F>0, и под линията, където F<0. Все точки, лежащие теоретически заданной линии, имеют F=0.

Интерполационната траектория е определена последователност от елементарни премествания по координатните оси от началната точка с координати до крайната точка с координати , .

Ако междинната точка на траекторията е в областта F>0, тогава следващата стъпка се прави по оста X. Ако междинната точка е в областта F<0, шаг делается по оси Y. Аналогично происходит работа интерполятора при круговой интерполяции (см. рис. б).

Блок за управление на подаващото задвижване. От блока за интерполация информацията се подава към блока за управление на подаващото задвижване, което я преобразува във форма, подходяща за управление на подаващите задвижвания. Последното се извършва по такъв начин, че при получаване на всеки импулс, работният орган на машината се движи с определено количество, което характеризира дискретността на CNC системата. Когато пристигне всеки импулс, контролираният обект се движи с определено количество, наречено импулсна цена, която обикновено е 0,01 - 0,02 mm. В зависимост от вида на задвижването (затворено или отворено, фазово или амплитуда), използвано в машините, управляващите блокове се различават значително. В задвижвания от фазов тип със затворен контур, използващи сензори за обратна връзка под формата на въртящи се трансформатори, работещи в режим на превключване на фазата, управляващите блокове са AC преобразуватели на импулс във фаза и фазови дискриминатори, които сравняват фазата на сигнала на изхода на фазата преобразувател с фазата на сензора за обратна връзка и извеждане на сигнал за разлика за грешка към задвижващия усилвател.

Блок за скорост на подаване - осигурява дадена скорост на подаване по контура, както и процеси на ускорение и забавяне в началото и края на обработваните участъци по даден закон, най-често линейни, понякога експоненциални. В допълнение към работните захранвания (0,5 - 3000 mm / min), този блок, като правило, осигурява и празен ход с повишена скорост (5000 - 20000 mm / min).

Панел за управление и индикация. Операторът комуникира със системата с ЦПУ чрез панела за управление и дисплей. С помощта на тази конзола се стартира и спира системата с ЦПУ, превключване на режима на работа от автоматичен на ръчен и т.н., както и коригиране на скоростта на подаване и размерите на инструмента и промяна на първоначалната позиция на инструмента във всички или някои координати . Тази конзола съдържа светлинна сигнализация и цифрова индикация.

Блокът за корекция на програмата се използва за промяна на програмираните параметри на обработка: скорост на подаване и размери на инструмента (дължина и диаметър).

Блокът от стандартни цикли се използва за опростяване на процеса на програмиране при обработка на повтарящи се елементи на детайл (например пробиване и пробиване на отвори, нарязване на резба и др.), използва се блок от стандартни цикли. Например, такива движения като бързо изтегляне от завършен отвор не се програмират върху перфорирана лента - това е включено в съответния цикъл (G81).

Блокът от технологични команди осигурява управление на цикъла на машината (нейната циклична автоматизация), включително търсене и анализ на режещия инструмент, превключване на скоростта на шпиндела, затягане и разхващане на движещите се работни органи на машината и различни блокировки.

Захранващият блок доставя необходимите постоянни напрежения и токове на всички CNC модули от конвенционална трифазна мрежа. Характеристика на този блок е наличието на стабилизатори на напрежението и филтри, които предпазват електронните схеми с ЦПУ от смущения, които винаги се появяват в индустриалните енергийни мрежи.

Сензори за обратна връзка (DOS)

DOS са предназначени да преобразуват линейните движения на работното тяло на машината в електрически сигнали, съдържащи информация за посоката и големината на движенията.

Цялото разнообразие от DOS може условно да се раздели на ъглови (кръгови) и линейни. Кръглата DOS обикновено преобразува ъгъла на въртене на водещия винт или движението на работното тяло на машината през зъбна рейка и зъбно колело. Предимството на кръговите DOS е тяхната независимост от дължината на движение на работния орган на машината, лекота на монтаж върху машината и лекота на работа. Недостатъците включват принципа на непряко измерване на преместването на работното тяло и следователно грешката на измерването.

Тема 1.6. CNC задачи

CNC устройството е устройството за управление по отношение на машината. В същото време самият той е обект на контрол при взаимодействие със средата, която е операторът, компютърът от по-високо ниво и т.н. Ако разгледаме от тези позиции задачите, които трябва да реши, тогава могат да се разграничат следните задачи:

Геометрична задача е взаимодействието на ЦПУ с машината за управление на оформянето на детайла. Решението на този проблем е да се покаже геометричната информация на чертежа в набор от такива движения на работните органи на машината, които материализират чертежа в продукт.

Логичната задача е да се управлява дискретна електроавтоматика, т.е. автоматизация на спомагателните операции на машината (затягане на инструмент, смяна на инструмент и др.).

Технологичното предизвикателство е да се управлява работният процес и да се постигне необходимото качество на обработката на частите при по-ниска цена.

Терминалната задача е взаимодействието на ЦПУ с околната среда.

геометричен проблем

Същността на геометричната задача може да се дефинира по следния начин: да се покаже геометричната информация на чертежа в съвкупността от такива оформящи движения на машинния инструмент, които материализират чертежа в крайния продукт. Всяка машина има собствен набор от електрически задвижвания, разположени според координатната система. Електрическите задвижвания са разположени по такъв начин, че да осигуряват обработката на части от съответния клас, т.е. преместване на инструмента (или детайла) по водачите.

Например, при машини от групата за струговане профилът на детайла се формира чрез преместване на инструмента в една равнина, така че машините от тази група са оборудвани с набор от две задвижвания, които движат инструмента по надлъжните и напречните водачи.

Логическа задача

На съвременните машини с ЦПУ се автоматизират множество спомагателни операции, наричани още технологични. Те включват: смяна на инструмента, затягане/разхващане на инструмента, превключване на подаваща кутия, управление на арматурата, охлаждане, предпазител, смазване и др. Всички тези функции се изпълняват от система от циклична електроавтоматика - система за автоматично управление на механизми и групи от механизми, чието поведение се определя от набор от дискретни операции с отношенията на последователност и паралелизъм. Освен това отделните операции се инициират от електрически управляващи сигнали, а условията за тяхната промяна се формират под въздействието на информационни сигнали, идващи от обекта на управление. Всички сложни циклични процеси, извършвани на машина с ЦПУ, могат да бъдат представени като цикли и операции на автоматизация. Цикълът на автоматизация на CNC машина е последователност от действия, наречени по име от една от следните три информационни думи на управляващата програма: „Основна скорост на движение“, „Функция на инструмента“, „Допълнителна функция“. Цикълът на автоматизация се състои от операции, като под операция може да се разбира всяко независимо действие на дискретен механизъм, извършвано от един двигател, отворено от независим управляващ сигнал, потвърдено или непотвърдено при затваряне от информационен сигнал.

Информационната дума "Скорост на основното движение" започва с адрес S, последван от комбинация от числа, която определя или скоростта на рязане, или скоростта на шпиндела в различни случаи. За кодиране на скоростта на основното движение се използват методите за директно обозначение, геометрична и аритметична прогресии и символичния метод.

Методът за директно обозначение е най-очевидният: думата S800 означава, например, извикване на цикъл, който задава скоростта на 800 min-1. При кодиране по метода на геометричната прогресия, честотата на въртене се обозначава с условен код 00, .... 98, а истинските стойности образуват геометрична прогресия: 0; 1,12; 1,25; 1,40; ...; 80 000.

Информационната дума "Инструментална функция" започва с T адрес, последван от една или две групи цифри. В първия случай думата показва само номера на извикания инструмент, а номерът на изместване за този инструмент се определя от друга дума с адрес D. Във втория случай втората група цифри определя номера на дължината на инструмента, изместване на позицията или диаметъра. Например в думата Т1218: Т – адрес, 12 – номер на инструмента; 18 - номер на коректора.

Информационната дума "Допълнителна функция" дефинира различни команди към цикличните механизми на машината и самото ЦПУ. Помощните функции се задават с думи с адрес M и условна двуцифрена кодова комбинация 00, ..., 99. Някои често използвани спомагателни функции са дадени в табл. 1.2. Други спомагателни функции се въвеждат при създаване на конкретна машина и конкретно CNC устройство.

Числово управлениеметалорежещи машини се наричат ​​управление на работните органи на машината при обработка на детайла според програмата за управление, която представлява последователност от команди в буквено-цифров код (в символна форма) на специален език. Основната разлика между системите с ЦПУ и разглежданите по-рано системи за управление се крие в метода за изчисляване на последователността на управляващите сигнали и предаването им към работните органи на машината.

В чертежа технологичната информация е представена под формата на графични изображения (контур), числа (размери), символи (грапавост), текст и др. В разглежданите по-рано системи за управление, програмата за обработка е въплътена във физически аналози: копирни машини, гърбици, ограничители за движение, положение на щепселите на пач панела и др. Тяхното производство е много трудоемък процес и е придружен от грешки при изчисляването на профил на копирна машина и грешки при производството им. При експлоатация атацинкопирните машини се износват, което внася допълнителна грешка.

В системите с ЦПУ контролната програма включва:

Технологични команди, подобни на командите на PLC (избор на инструмент, настройка на скоростта на шпиндела и скоростта на подаване, включване/изключване на охлаждащата течност и др.);

Геометрични команди за придвижване на работното тяло по определена траектория, които не са налични в PLC (задаване на координатите на последователните позиции на RO);

Подготвителни команди, които служат за управление на самото управляващо устройство и задаване на неговите режими на работа.

Всяка команда представлява набор от символи и числа, лесно достъпни за разбирането на човек (технолог-програмист на CNC устройства), което опростява програмирането и намалява броя на грешките в програмата. По-долу са основните термини, използвани при програмиране на CNC.

Част нулева точка(нулева част) - точка на част, чиито координати се приемат за нула в координатната система, свързана с детайла. От нулата на детайла се отлагат размерите на обработените повърхности. Нулева точка на машината(нулева машина) - точка в пространството, която има нулеви координати в координатната система, свързана с машината (обикновено съвпада с базовата точка на приспособлението). Координатните оси на системата за машинни инструменти обикновено са успоредни на машинните водачи и оста на въртене на шпиндела

Ориз. 6.4. Примери за изчислени траектории

Център за инструменти -фиксирана точка на инструмента спрямо държача, за която се изчислява траекторията. За фреза това е нейният връх, за фреза е точката на пресичане на оста на фреза с крайната му страна.

Координатната система на машината се определя от конструкцията на машината и всяка част може да има една или повече свои собствени координатни системи, които се определят въз основа на удобството при описване на повърхностите, които ще бъдат обработени. Геометричните команди на NC се задават в координатната система на детайла и се прехвърлят в координатната система на машината по време на изпълнение на NC.

начална точка(машина) - точка в координатната система на машината, използвана като начална точка на NC операцията, свързваща нулата на машината и нулата на детайла.

Приблизителна траектория -траектория на центъра на инструмента, която се изчислява от геометрията на обработваните повърхности, като се отчита геометрията на инструмента. В най-простия случай изчислената траектория съвпада с контура на детайла (например при завъртане, когато центърът на инструмента е върха на инструмента). Това може да бъде равноотдалечена крива (фиг. 6.4, а) или по-сложна крива (фиг. 6.4, б).

Референтна геометричнаили технологична точка -това е точката от изчислената траектория, в която се променя законът, описващ траекторията, или условията на обработка.

По-долу е показана най-простата програма на универсалния език за програмиране на CNC CLDATA (Catter Location Data - данни за позицията на режещия ръб) за външно струговане на цилиндрична повърхност и подрязване на крайната повърхност (фиг. 6.5) с коментари, съставени в съответствие с стандарта ISO.

Координатите на точките на траекторията се задават от нулевата точка на детайла, която в този пример е точката на пресичане на оста на детайла с десния й край, оста Z е насочена по оста на детайла вдясно, оста х - по радиуса.

Ориз. 6.5. Схемата за завъртане на външната цилиндрична повърхност и подрязване на крайната повърхност на CNC машина

N10 G90 G95 S670 M4 - координати на точките на пътя - абсолютни (G90), настройка на скоростта на шпиндела: настройка на скоростта на въртене (G95) 670 rpm (S670)), въртене обратно на часовниковата стрелка (M4);

N15 GO X50 Z1.5 T1l M8 - бърз подход към инструмента: позициониране (GO) на инструмента с код 11 (T11) до точка с координати X = 50 mm (X50), Z = 1,5 mm (Z1.5), 1 , 5 мм - входна секция, включване на охлаждане с код 8 (M8);

N20 Gl Z-10 F0.35 - работен ход - завъртане: линеен

интерполация (G1) (траектория - отсечка от права линия) от предишната точка X = 50 mm, Z = 1,5 mm до точка със същата X координата и Z координата - -10 mm (Z-10) с аксиално подаване S = 0 , 35 мм/об (F0,35);

N25 G95 S837 M4 - настройка на скоростта на шпиндела: аз задавам скорост (G95) 837 rpm (S837)), въртене отново обратно на часовниковата стрелка;

N30 Gl X56 F0.3 - лице нагоре 5+1 mm: линейна интерполация (G1) до точка X = 56 mm, Z = -10 mm (X56) с радиално подаване S = 0,3 mm/об (F0.3);

N35 GO X70 Z30 - бързо прибиране на инструмента надясно: позициониране до точка X = 70 mm, Z = 30 mm (Z30);

N40 M02 - край на програмата.

Програмата се въвежда на перфорирана лента или се записва на магнитна лента или диск, след което командите се въвеждат в ЦПУ, дешифрират се, ЦПУ издава заповеди на работните органи на машината, изчаква завършването на текущата команда и преминава към следващия. Всяка команда осигурява автоматично изпълнение на сложни действия от системите за управление на машината, свързани с движението на работните тела във времето в условия на смущения от външната среда (колебания в захранващото напрежение, твърдост на детайла, триене и др.) - Командите се изпълняват последователно, преходът към следващата команда е възможен само след завършване на текущата.

Програмен блок за управление -част от UE, изпълнена като цяло (захранване с инструменти, преминаване и т.н.). Блокиранеили ръководител на контролната програма -набор от рамки, изпълнени с една настройка на технологичната система (примерът, разгледан по-горе). Основна рамка на контролната програма- първият след спиране на обработката задава новите настройки на технологичната система, необходими за продължаване на обработката. Останалите кадри от блока (главата) задават последователна промяна в настройките, дефинирани от основния кадър.

В ROM ЦПУ е поставено под формата на подпрограми от последователността от управляващи сигнали, необходими на машината за извършване на основните действия, свързани с обработката на детайла. CNC е интерпретатор, който декодира следващата NC команда и стартира съответната подпрограма за изпълнение на тази команда (например подпрограмата за управление на бързото приближаване на инструмента до желаната точка G0), което води до работа на релета, съединители, превключватели за движение и др. и осигуряване на изпълнение на различни технологични команди (смяна на инструмент, превключване на скоростта на шпиндела, движение на шублер и др.).

Постоянен цикъл -често срещана последователност от NC команди, проектирана като стандартна CNC подпрограма, която се извиква от единична NC макроинструкция (например, подпрограми за завъртане на цилиндрична повърхност, нарязване на резба, пробиване на отвори). Използването на цикли опростява програмирането и намалява дължината на NC.

Интерполатор- CNC блокът, отговорен за изчисляването на координатите на междинните точки на траекторията, които инструментът трябва да премине между точките, посочени в NC. Интерполаторът има като входни данни NC команда за преместване на инструмента от началната до крайната точка по контура под формата на сегмент от права линия, кръгова дъга и т.н., например:

N15 G0 X50 Z1.5 T1l M8 - бързо приближаване по права линия;

N20 Gl Z-10 F0.35 - работен ход по права линия.

Резултатът от работата на интерполатора е последователност от управляващи импулси за задвижването на подавания, подадени в точното време, осигуряващи необходимата скорост и количество движение на шублера или необходимите закони х(т), Й{ т), З(т) промени в координатите на работното тяло във времето. Именно интерполаторът е главният за системата за автоматично управление на многокоординатното задвижване, което възпроизвежда необходимата траектория.

За да се осигури точността на възпроизвеждане на траекторията от порядъка на 1 µm (точността на сензорите за положение и точността на позициониране на шублера са около 1 µm), интерполаторът генерира контролни импулси на всеки 5 ... 10 ms, което изисква висока скорост от него.

За да се опрости алгоритъма на интерполатора, даден криволинеен контур обикновено се формира от сегменти на прави линии или от дъги на окръжности, като често стъпките на движение по различни координатни оси се извършват не едновременно, а последователно. Независимо от това, поради високата честота на издаване на управляващи действия и инерцията на механичните задвижващи агрегати, нарушената траектория се изглажда до гладък криволинеен контур.

UE е компилиран на базата на някакъв стандартен инструмент, истинският инструмент има различни размери и се износва по време на работа. Формирането на нова версия на UE за всеки инструмент е трудоемко, съхраняването на голям брой варианти на UE е неудобно. В машините с ЦПУ е осигурена възможност за корекция: настройки на ЦПУ ръчно или чрез NC команди за конкретен инструмент. При изпълнение на NC всяка команда ще бъде автоматично коригирана, за да вземе предвид действителния надвес на инструмента (чрез паралелно преместване) и радиуса на режещия ръб (чрез изчисляване на равноотстоянието). На фиг. 6.5 показва траекторията на върха на инструмента, посочена в UE, и траекторията на базовата точка Ф държач за инструменти, изместен нагоре Л х - изместване на фреза по оста х и право на Л z - надвес на инструмента по оста Z

Възможно е автоматично коригиране на траекторията, като се вземе предвид носа на инструмента (корекция на надвеса) или корекция на подаване с неприемливо увеличение на силите на рязане, въртящия момент на шпиндела, вибрациите (адаптивно управление). В този случай се получава корекция на няколко нива, която се променя по време на обработка.

CNC системите се делят на позиционни системи,извършване на монтажа на работното тяло в дадена точка от пространството, а траекторията на движение се определя от самото ЦПУ, и контурни системи,осигуряване на движението на работното тяло по траекторията, посочена в UE с дадена контурна скорост.

Позиционните системи са характерни за операции пробиване, точково заваряване, рязане, когато траекторията няма значение, а движението обикновено се извършва по права линия с редуващи се или едновременни промени в координатите.

CNC контурните системи се използват при повърхностна обработка на стругови и фрезови машини, когато необходимата повърхност се възпроизвежда чрез съвместното движение на инструмента и детайла. Контурните системи с ЦПУ обикновено включват функциите на позиционните системи. По този начин разглежданото по-горе UE е съставено за устройството за управление на контура на струг (траекторията на фреза по време на работния ход се задава от командата G1), но в UE има команда за бързо приближаване на работния ход тяло (CO) типично за позиционните системи.

За твърда синхронизация на движението по координатите и въртене на шпиндела в ЦПУ, импулсите от сензора за скорост на въртене на главното задвижване могат да се използват като генератор на часовник (вместо таймер в компютъра). Задвижванията на машината се управляват основно чрез импулси, поради което CNC е импулсно устройство, оборудвано с USO с импулсни входове и изходи.

Бързото развитие на електрониката доведе до постоянното усложняване на ЦПУ. Най-простите са CNC системи от клас NC (числово управление).

Следващото поколение CNC бяха системи от клас SNC (Stored Numeric Control), изградени върху интегрални схеми с по-голяма надеждност и възможности и по-малки размери, което доведе до увеличаване на мощността на командите за въвеждане на езика, опростяване на програмирането и намаляване на размера на NC Системите от този клас имаха RAM, достатъчна за запомняне на целия NC; това направи възможно въвеждането на NC в RAM веднъж и изпълнението му многократно при обработка на серия от части, производителността на тези системи се подобри значително.

Използването на контролен миникомпютър като CNC вместо специални контролни блокове доведе до създаването на системи от клас DNC (Direct Numeric Control). Поради високата цена на миникомпютъра от онези времена и големите му размери, компютърът се намира извън зоната за обработка и управлява няколко машини едновременно.

Използването на универсален компютър като CNC позволява:

внедряват алгоритми за управление под формата на компютърни програми, което доведе до гъвкавост на системата;

изграждане на UE от мощни команди, използвайки цикли на подпрограми, което опростява програмирането и прави UE кратко;

заредете UE от перфолента, магнитен диск или ги прехвърлете по мрежата от архив.

С появата на микрокомпютрите стана възможно да се постави ЦПУ директно върху машината по отношение на тази конкретна машина. Системите от този клас се наричат ​​CNC (компютърно числово управление) и имат следните характеристики:

един и същи тип компютри се използват за управление на различни машини, което прави възможно унифициране на CNC, намаляване на тяхната цена, повишаване на надеждността и опростяване на CNC програмирането;

специфични за машината алгоритми за управление са включени в ROM чипа, което гарантира тяхната надеждност на съхранение и гъвкавостта на CNC поради лекотата на замяна на един ROM чип с друг.

Свързването, използвайки компютърна мрежа, на отделни CNC системи, които управляват металорежещи машини, роботи, транспортни устройства и т.н., с компютър, който съхранява NC архиви и свързва работата на отделните блокове на CNC оборудване, доведе до да сесъздаване на гъвкави производствени системи. В тези системи централният компютър синхронизира работата на всички CNC, включени в FMS, следи изправността на възлите, служи като операторска конзола, свързва се чрез мрежа към системи за управление на по-високо ниво: автоматични системи за контрол на производството (APCS) , системи за автоматично проектиране и др., което осигурява непрекъсната доставка на суровини, инструменти и др.

Нарастването на мощността на компютрите, използвани като CNC клас CNC, доведе до създаването на системи от клас HNC (Handled Numeric Control), оборудвани с мощен процесор, магнитен диск и висококачествен дисплей, които позволяват лесно ръчно въвеждане и отстраняване на грешки на NC на машината с помощта на помощни инструменти за програмиране.

Колкото по-мощно е ЦПУ, толкова по-мощни са операторите на неговия език за въвеждане (до CLDATA), толкова по-кратко и по-ясно е ЧПУ, толкова по-малко грешки, толкова по-лесно е ръчното и автоматизирано програмиране на ЦПУ.

Съставянето на NC за обработка на сложни части изисква висококвалифициран програмист, а грешките в него водят до повреди на скъпо оборудване и наранявания на хора. Следователно ръчното програмиране се заменя с автоматизирано, при което човек в диалог със системата за автоматизация на програмирането с ЦПУ (SAP), инсталирана на компютър с общо предназначение, решава технологични проблеми, а CAP извършва подробно и старателно изпълнение на команди за CNC.

На фиг. 6.6 показва диаграма на създаване и изпълнение на програма за ЦПУ. Геометрията на детайла и технологичната информация се определят или под формата на оператори за описание на изходните данни за SAP (обикновено един от вариантите на общоприетия език APT), или в диалог с програмата за подготовка на данни чрез изобразяване на геометрията на частта в графичен редактор и избиране на информация от предлаганите от компютъра таблици и менюта.

Всеки SAP е набор от програми за програмиране, включително програми като препроцесор, процесор и постпроцесор.

SAP препроцесорът е предназначен за предварителен анализ на изходните данни. SAP процесорът изчислява траекторията, референтните точки и формира NC, обикновено в CLDATA - езикът за програмиране на някакво абстрактно CNC, взето като стандарт. Ако реалната машина CNC изисква NC на своя входен език, NC се превежда на този език в постпроцесора SAP. След това NC се зарежда в CNC и се изпълнява.

Операторите се дешифрират на свой ред в устройството за управление (CU), което издава управляващи импулси според нуждите на контролерите на главното задвижване, затягане на инструмента и др. Геометричните команди се предават на интерполатора, който задава на подаващото задвижване необходимите закони за промяна на координатите на центъра на инструмента. Коректорът отчита характеристиките на реалната геометрия на инструмента, след което управляващите импулси се подават към задвижващия механизъм.

По време на обработката съответните сензори контролират работата на съединители и електрически задвижвания, положението на шублера, въртящия момент на главното задвижване, сили на рязане, нива на вибрации и др.

SAP CNC разчита на банки данни (DBD), съдържащи следните компоненти:

Схеми и настройки за обработка на типични повърхности (външно/вътрешно струговане, резба, нарязване, пробиване, фрезоване на прорези и др.);

Библиотека от прости графични елементи за геометрични изображения (кръгове, елипси, правоъгълници, дупки, зъби, зъбни колела и др.);

Технически характеристики на машини, приспособления, инструменти;

Данни за изчисляване на режими на обработка; архив на предварително разработени преходи, операции;

Архив на готови ИУ;

Архив на постпроцесори за различни CNC.

Машините с ЦПУ, а оттам и SAP, са специализирани в:

стругове - 2-координатни в равнината XZ;

фрезови, пробивни машини - 2,5-координатни, триизмерни фигури са дадени от разрез в равнината XY и височина Z; 2.5-осови машини - това означава, че две координати се управляват едновременно (ХИ Y),след което обработката в равнината XOU спира и пренареждането се извършва по оста Z в нова равнина XOY.

пробивно-пробивни многоинструментални обработващи центри - 3-координатни.

SAP ви позволява да симулирате и показвате на екрана траекторията на инструмента и процеса на отстраняване на метал, което е удобно за управление с NC. SAP позволява ръчна корекция на UE на всеки етап от подготовката.

тестови въпроси

1. Какви форми на представяне на алгоритъма познавате?

2. Каква е целта на операционната система?

3. Каква е целта на тестването на програмата? (Изберете верният отговор):

а) демонстрация на изпълнението на програмата пред клиента;

б) идентифициране на грешки и недостатъци в програмата в "неудобни" условия;

в) проверка на работата на програмата при типични условия.

4. Каква е разликата между PLC и контролен компютър?

5. Каква е разликата между PLC и CNC?

Въпроси за изпита

1. Компютърен софтуер

2. Алгоритми (блокова диаграма на алгоритъма за изчисляване на средната стойност)

3. Операционна система на компютъра

4. Програми (програма за усредняване)

5. Програмируеми логически контролери

6. Системи за цифрово управление

Ориз. 6.6. Схема за подготовка и изпълнение на програмата за управление на CNC машината

Има много SAP CNC, най-простият от които осигурява въвеждане на изходни данни на входния език от типа APT, изчисляване на траектории, генериране на NC върху CLDATA и неговото превеждане (ако е необходимо) на входния език на CNC. По-сложните SAP са в състояние, в диалог с технолога, според чертежа на детайла, направен на един от стандартните пакети за машинно чертежи, да формират технологичен процес, да проектират индивидуални операции с избор на необходимата машина, приспособление, инструмент , изчисляване на последователността на преходи и преминавания, изчисляване на режими на обработка и др.

Използването на SAP, създаден с участието и на базата на опита на квалифицирани технолози-програмисти, значително опростява CNC програмирането и подобрява качеството на програмите, което създава предпоставките за широкото използване на CNC оборудване.

СИСТЕМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА МАШИННИТЕ ПРОГРАМИ

Структура на CNC системи

Най-общо структурата на машинния комплекс с ЦПУ може да бъде представена като три блока, всеки от които изпълнява своя собствена задача: управляваща програма (NC), CNC устройство (CNC) и самата машина (фиг. 1.1).

Ориз. 1.1. Функционална схема на управление на машината с ЦПУ

^ КОМПЛЕКС "CNC МАШИНА"

Всички блокове на комплекса работят взаимосвързани в една структура. Контролна програмасъдържа разширено кодирано описание на всички етапи от геометричното и технологичното формиране на продукта. Това описание не трябва да допуска двусмислени тълкувания. В устройството с ЦПУ контролната информация се предава в съответствие с UE и след това се използва в изчислителния цикъл. Резултатът е формирането на оперативни команди в машинно време в реално време.

Машинае основният консуматор на управляваща информация, изпълнителната част, обектът на управление и в конструктивен смисъл - носещата конструкция, върху която са монтирани механизми с автоматично управление, пригодени да приемат оперативни команди от ЦПУ. Тези механизми включват преди всичко тези, които участват пряко в геометричното оформяне на продукта. В зависимост от броя на координатите на движение, посочени от механизмите за подаване, се формира координатна система за обработка. Координатната система може да бъде плоска, пространствена триизмерна, пространствена многоизмерна. Функционалността на реалната CNC система (CNC) се определя от степента на изпълнение на редица функции при управление на оборудването. Помислете за кратко описание на тези функции.

^ Въвеждане и съхранение на системен софтуер(SPO). Безплатният софтуер включва набор от програми, които отразяват алгоритмите за функциониране на определен обект. В CNC от по-ниските класове софтуерът с отворен код е структурно вграден и не може да бъде променян, а CNC може да управлява само този обект (например само машини от стругова група с две координати). В многофункционалните системи, които осигуряват контрол върху широк клас обекти, при настройка на системата за управление за решаване на определен кръг от задачи, софтуерът с отворен код се въвежда отвън. Това е необходимо, тъй като различните обекти имат разлики в алгоритмите за оформяне по отношение на броя на контролните координати, скоростите и ускоренията на движението на инструмента. Разнообразието от видове задвижвания и състава на технологичните команди на обектите води до различия в броя и естеството на обменните сигнали.

В самостоятелни многофункционални контролни устройства софтуерът с отворен код се въвежда от перфолента, от флопи диск, от компакт диск (CD) и в автоматизирани устройства (като част от автоматизирана система за контрол на процеса, GAP,) - чрез комуникационен канал с компютър от по-горно ниво. Естествено, софтуерът с отворен код се съхранява в системната памет, докато контролният обект се промени. При подмяна на контролен обект (например вместо струг към ЦПУ е свързан индустриален робот), е необходимо да се въведат нови програми (SPO) в ЦПУ, които да определят алгоритмите за функциониране на този нов обект.

Необходимо е да се прави разлика между софтуер с отворен код и програми за управление: софтуерът с отворен код остава непроменен за даден контролен обект, а UE се променят по време на производството на различни части на същия обект. В многофункционалните CNC паметта за съхранение на STR трябва да е енергонезависима, т.е. запазване на информация в случай на прекъсване на захранването.

^ Въвеждане и съхранение на UE.Програмата за управление може да бъде въведена в ЦПУ от контролния панел, от флопи диск или чрез комуникационни канали с компютър от по-високо ниво. NC паметта за съхранение, която обикновено е представена в ISO код, трябва да бъде енергонезависима. В CNC от по-висок клас, NC обикновено се въвежда незабавно и изцяло и се съхранява в RAM на системата. Мощните компютърни CNC ви позволяват да записвате и съхранявате голям брой NC програми в паметта на вашия компютър.

^ Интерпретация на рамката.Програмата за управление се състои от компоненти – рамки. Разработването на следващия кадър изисква редица предварителни процедури, наречени интерпретация на рамката. За непрекъснатост на контурния контрол на процедурата за интерпретация и 1-ви кадър трябва да се реализира по време на контрола на обекта от и-ти кадър. С други думи, системата за управление трябва да е готова за незабавно (без прекъсвания за четене и разпознаване на кадри) подаване на команди за управление в съответствие с командите на следващия кадър след изпълнението на командите, вградени в текущия кадър.

Интерполация.Системата за управление трябва да осигурява с необходимата точност автоматично получаване (изчисляване) на координатите на междинните точки от траекторията на елементите на контролирания обект според координатите на крайните точки и зададената интерполационна функция.

^ Управление на подаващото задвижване.Сложността на управлението зависи от вида на задвижването. В общия случай проблемът се свежда до организирането на цифрови системи за проследяване на позицията за всяка координата. Входът на такава система получава кодове (код), съответстващи на резултатите от интерполацията. Тези кодове трябва да съответстват на позицията по координатата (линейна или ъглова) на движещия се обект. Определянето на действителното положение на движещ се обект и съобщаването му на системата за управление се извършват от сензори за обратна връзка. В допълнение към управлението в режима на движение по дадена траектория е необходимо да се организират и някои спомагателни режими: координация на системата за управление на задвижването с истинското положение на сензорите за обратна връзка, настройка на задвижващата система на фиксирана нула на машината, контрол на превишаване на допустимите стойности на координати, автоматично излизане на задвижванията в режим на спиране по определени закони и др.

^ Управление на задвижването на основното движение.Управлението осигурява включване и изключване на задвижването, стабилизиране на скоростта и в някои случаи - контролиране на ъгъла на въртене като допълнителна координата.

^ Логическо управление.Това е управлението на технологични възли с дискретно действие, чиито входни сигнали произвеждат операции като "включване", "деактивиране", а изходните сигнали са "включени", "изключени". Напоследък се появиха CNC от най-високо ниво, притежаващи свойствата на нестандартна логика, вид високо интелектуално ниво.

^ Корекция за размерите на инструмента. NC корекцията за дължина на инструмента се свежда до паралелно прехвърляне на координати, т.е. изместване. Отчитането на действителния радиус на инструмента се свежда до образуването на такава траектория, която е еднакво отдалечена от програмираната. В редица CNC от високо ниво е възможно да се коригират и вземат предвид в NC до 15 различни параметри на инструмента.

^ Изпълнение на цикли.Разпределението на повтарящи се (стандартни) секции на програмата, наречени цикли, е ефективен метод за намаляване на NC. Т. нар. фиксирани цикли са характерни за определени технологични операции (пробиване, зенкерване, пробиване, резбоване и др.) и се срещат при производството на много продукти. При разработването на UE в програмата се посочват фиксирани цикли и тяхната обработка се извършва в съответствие със специфична подпрограма, съхранявана в паметта на системата за управление от софтуерната система или структурна диаграма. В CNC от високо ниво, до 500 стандартни цикъла и подпрограми могат да се съхраняват в паметта на компютъра за управление и следователно могат да се използват бързо.

Програмните технологични цикли съответстват на повтарящите се участъци от даден детайл. Тези цикли в определени системи за управление също могат да бъдат избрани и въведени в управляващата памет на системата за управление и когато се повтарят в съответствие с NC командите, те могат да бъдат реализирани чрез извикването им от основната памет.

^ Смяна на инструмента.Тази функция е типична за многофункционални и многофункционални машини. Задачата за смяна на инструмент обикновено има две фази: търсене на гнездо за списание с необходимия инструмент и замяна на използвания инструмент с нов. В ГАП със склад за инструменти има сложни системи за автоматично подаване (подмяна) на инструменти за машинни магазини.

^ Корекция на механични и измервателни грешкиустройства. Всяка специфична машинна единица (т.е. контролен обект) може да бъде сертифицирана с помощта на измервателни уреди с достатъчно висок клас на точност. Резултатите от такова сертифициране под формата на таблици с грешки (вътреетапна грешка, натрупана грешка, люфт, температурни грешки) се въвеждат в паметта на системата за управление. Когато системата работи, текущите показания на сензорите на блоковете се коригират от данните от таблиците за грешки. Системите на високо ниво имат вградени контролно-измерителни комплекси, които контролират основните параметри на машината в т.нар. фон. Резултатите от контрола се използват незабавно за извършване на необходимите корекции.

^ Адаптивен контрол на обработката.За осъществяване на такъв контрол се получава необходимата информация от специално монтирани сензори, които измерват момента на съпротивление на рязане или компонентите на силите на рязане, мощността на задвижването на основното движение, вибрациите, температурата, износването на инструмента и т.н. често адаптацията се извършва чрез промяна на скоростта на контура или скоростта на задвижването на основното движение.

^ Натрупване на статистическа информация.Статистическата информация включва фиксиране на текущото време и време на работа на системата и нейните отделни възли, определяне на коефициента на натоварване на оборудването, отчитане на произведените продукти, фиксиране на индивидуалните й параметри и др.

^ Автоматично вградено управление.Организацията на такъв контрол в зоната на обработка е особено актуална за GAP. Непрекъснатият контрол върху формираните размери на детайла е една от основните задачи за подобряване на качеството на обработката.

^ Допълнителни функции.Допълнителните функции включват: обмен на информация с компютър от най-високо ниво, координиран контрол на оборудването на технологичния модул, управление на елементи на автоматична транспортна и складова система, управление на външни устройства, комуникация с оператора, техническа диагностика на технологичното оборудване и самата CNC система, оптимизиране на отделни режими и цикли на технологичен процес и др.

^ ИНФОРМАЦИОННА СТРУКТУРА НА МАШИНИТЕ С ЦПУ

ЦПУ включва средствата, участващи в разработването на управляващи действия върху изпълнителните органи на машината и други механизми по зададена програма, средствата за извършване и управление на действието на външни и адаптивни корекции, както и средствата за диагностициране и наблюдение на работата на ЦПУ и машината по време на изработката на детайла. Машината с ЦПУ трябва да включва: технически средства; софтуер (за програмируеми системи за управление); оперативна документация.

Техническите средства на системата за управление включват: изчислително-логическата част (включително различни видове запаметяващи устройства за програмируеми системи); средства за формиране на въздействия върху изпълнителните органи на машината (задвижвания на подаванията и основното движение, изпълнителни устройства на електроавтоматиката и др.); средства за комуникация с източници на информация за състоянието на контролирания обект (измервателни преобразуватели от различни видове, контролни устройства, адаптация, диагностика и др.); средства, които осигуряват взаимодействие с външни системи и периферни устройства (комуникационни канали с компютри от най-висок ранг и др.). Технически средства,включени в CNC обикновено са структурно проектирани във формата офлайн устройство- УЧПУ.

Основните класификационни характеристики на CNC са нивото на сложност на управляваното оборудване и броя на осите, свързани чрез решаване на единична интерполационна задача във времето. На тази основа машините с ЦПУ са разделени на следните групи:

• 
  CNC с правоъгълна форма по една координатна ос;
• 
  CNC с оформяне на контур с ограничен набор от функции по две или три координатни оси (информационни канали);
• 
  CNC с разширена функционалност за оборудване на многофункционални машини и машини със сложно обемно оформяне по четири до пет координатни оси (информационни канали);
• 
  CNC с разширена функционалност, включително специални задачи за управление, за оборудване на тежки и уникални машини и машинни модули с 10-12 координатни оси (информационни канали).

Сложността на структурата на системата за управление се определя от информационните характеристики и се оценява от броя и естеството на информационните канали, използвани в работата на системата. Поради факта, че информационното предназначение на устройствата и техните елементи, включени в системата за управление, е различно, те се причисляват към различни йерархични рангове. Обикновено машините с ЦПУ имат дву- или тристепенна структура, като същевременно осигуряват достъп до по-високи рангове за работа като компоненти на FMS, автоматизирани линии, секции и други производствени комплекси.

При структурно-информационния анализ на системата за управление се приема определено разпределение на нивата и информационните канали.

Рангът на ниво 0 е комбинация от фактори като температура, качество на материалите, данни от инструментите и др.

Ранг на ниво 1 - това са конвертори, които формират информация за канала:

Според позицията на изпълнителните органи на машината,

По технологични и размерни параметри, характеризиращи състоянието на технологичната система;

• 
  според параметрите на внесените в технологичната система смущения;
• 
  от точността на детайла, обработен на машината;
• 
  за подмяна на арматура, инструменти и готовност на машината;
• 
  да наблюдава правилния ход на процеса на рязане и да регистрира възникналите проблеми, както и да разработва начини за отстраняването им.

Нивото на 2-ри ранг е набор от изпълнителни регулируеми задвижвания и задвижващи механизми на машината:

основен,осъществяване на програмно движение на изпълнителните органи,

спомагателен,изпълнение на различни видове технологични команди, включително с помощта на робот

допълнителен,предназначени за регулиране и коригиращи движения.

Ниво 3-ти ранг - нивото на техническите средства на системата за управление.

Нива 4 и по-високи рангове излизат извън контрола и машината. Нивото на 4-ти ранг включва например външен компютър.

В най-общия случай инструментите с ЦПУ имат тристепенна структура.

Класификация на устройства с ЦПУ

Всички нишки на управление на автоматичните механизми на машината се доближават до CNC. Конструктивно ЦПУ е проектиран като автономен електронен блок с NC входно устройство, изчислителна част, електрически комуникационен канал с автоматичните механизми на машината.

Външният вид на ЦПУ до голяма степен се определя от контролния панел, от който се избира един от следните режими на управление на машината: ръчен, настройка, полуавтоматичен, автоматичен; програмата се коригира по време на периода на отстраняване на грешки, въвежда се корекция, следи се изпълнението на командите и се следи правилната работа на машината и самото CNC устройство и т.н. Контролният панел на CNC (дистанционното управление) от своя страна е определя се от системата за програмиране, приета за това устройство, характерни признаци на приетата система за управление на програмата, клас CNC.

В съответствие с международната класификация всички CNC според нивото на технически възможности са разделени на следните основни класове: NC (числово управление); SNC (запаметено числово управление); CNC (Компютърно числово управление); DNC (Пряко числово управление); HNC (управляемо цифрово управление); VNC (Гласово числово управление).

Структурно-информационният анализ на тези системи е доста сложен, въпреки че позволява да се открои наличието на определени функционални елементи и информационни канали в тях. Класификацията за реални CNC също е условна, тъй като изпълнението на функциите на CNC може да бъде такова, че реалната версия на системата за управление е синтез на отделни характеристики на системи от различни класове. Това е особено вярно за CNC с характеристики на класа DNC, които се реализират като класови системи DNC-NC, DNC-SNC, DNC-CNCи други към класа CNC CNC, които се реализират като системи VNC, CNC-HNCи т.н.

КЛАСОВИ СИСТЕМИ NCИ SNC

Машини, оборудвани с CNC класове NCИ SNC, в момента все още се предлагат в практиката на предприятията, но пускането на системи от тези класове вече е преустановено. Това са най-простите системи за управление с ограничен брой информационни канали. Като част от тези системи няма работещ компютър и целият поток от информация обикновено е затворен на ниво 3-ти ранг. Външен знак за CNC класове NCИ SNCе начин за четене и изработване на UE.

^ Класови системи NC.

В класовите системи NCкадър по кадър отчитане на перфорирана лента по време на цикъла на обработка на всеки детайл. класови системи NCработят в следния режим. След включване на машината и ЦПУ се четат първият и вторият блок на програмата. Веднага след като приключат с четенето, машината започва да изпълнява командите от първия кадър. В този момент информацията от втория програмен блок е в паметта на CNC. След изпълнение на първия кадър, машината започва да обработва втория кадър, който за това се извежда от устройството с памет. В процеса на обработка на втория кадър от машината, системата чете третия кадър от програмата, който се въвежда в паметта, която е била освободена от информацията на втория кадър и т.н.

Основният недостатък на разглеждания режим на работа е, че за да обработи всеки следващ детайл от партида, CNC системата трябва да прочете отново всички кадри на перфорираната лента; в процеса на такова четене често възникват повреди поради недостатъчно надеждна работа на четците с ЦПУ. В резултат на това отделни части от партида може да са дефектни. Освен това, при този режим на работа перфорираната лента бързо се износва и се замърсява, което допълнително увеличава вероятността от грешки при четене. И накрая, ако блокът съдържа действия, които машината извършва много бързо, тогава CNC може да няма време да прочете следващия блок през това време, което също води до неуспехи.

В момента CNC клас ^NCвече не се издават.
класови системи SNC.

Тези системи запазват всички свойства на класовите системи NC, но се различават от тях по увеличено количество памет. класови системи SNCви позволяват да прочетете всички блокове на програмата и да поставите информацията в устройство за масово съхранение. Перфорираната лента се чете само веднъж преди обработка на цялата партида идентични части и поради това се износва малко. Всички заготовки се обработват според сигнали от устройството за съхранение, което драстично намалява вероятността от повреди и следователно отхвърлянето на части. В момента CNC клас SNCвече не се издават. Схемата на работа на тези системи обаче е много показателна и определя същността на програмния контрол. При работа с машина, управлявана от NC система или SNC, кодираната програма се въвежда на перфолента. В допълнение, отделни команди могат да се въвеждат от контролния панел на CNC или от контролния панел на машината. Информацията от перфорираната лента през блоковете за въвеждане и декодиране влиза в паметта. Когато машината работи в автоматичен режим, програмните команди, обработени от интерполатора, се изпращат към задвижванията през управляващите блокове. Скоростта на задвижванията се управлява според данните на системата за обратна връзка, а преместванията за подаващите задвижвания се управляват според данните на PD сензорите за движение.
КЛАСОВИ СИСТЕМИ CNC, DNC, HNC

Развитието на компютърната технология, намаляването на размера на нейните елементи, разширяването на функционалността направи възможно създаването на CNC на базата на компютър, инсталиране на мощна компютърна технология директно към машинния инструмент в производствените цехове. Новите системи съчетават функциите за управление на машината и решаването на почти всички задачи по изготвянето на NC.

^ Класови системи CNC

Основата на класа CNC CNCса:

• 
  компютър, програмиран да изпълнява функции за цифрово управление,
• 
  комуникационни блокове с координатни задвижвания, блокове за подаване на технологични команди в необходимата логическа последователност,
• 
  системни контроли и индикации,
• 
  канали за обмен на данни с централния компютър от горно ниво.

В класовите системи CNCе възможно по време на периода на работа да се променят и настройват както UE за обработка на детайла, така и програмите за функциониране на самата система, за да се вземат предвид характеристиките на тази машина възможно най-много. Всяка от изпълняваните функции се осигурява от собствен набор от подпрограми. Подпрограмите са свързани чрез обща координираща диспечерска програма, която осигурява гъвкаво взаимодействие на всички системни блокове.

Софтуерният комплекс на системата за управление може да бъде изграден на модулен принцип. Основните модули на такава система са:

• 
  Програма за контрол на зареждането на UE, включително подпрограми за вход и декодиране на кадри;
• 
  програма за управление на машината, включваща подпрограма за управление на координатните движения и подпрограма за изпълнение на технологични команди.

Програмата за контрол на координатното движение се състои от блокове за интерполация, настройка на скоростта, управление на бързото движение и тези блокове от своя страна включват следните модули:

• 
  програма за подготовка на данни;
• 
  програма за организиране на мениджър;
• 
  драйверите са стандартни оператори за работа с външни устройства.

Към системното съхранение CNC UE може да се въведе изцяло не само от флопи диск или чрез външен комуникационен канал, но и в отделни кадри - ръчно от контролния панел на ЦПУ. Рамките на програмата могат да записват не само команди за настройка на отделни движения на работните тела, но и команди, които задават цели групи движения, наречени постоянни цикли, които се съхраняват в устройството за съхранение на SPU. Редица системи имат библиотека от стандартни програми, вграден SAP и др. Това води до рязко намаляване на броя на персонала на РМ, до намаляване на времето за подготовката му и повишаване на надеждността на машината.

класови системи ^ CNCдават възможност за просто прецизиране и отстраняване на грешки на UE и редактирането им в режим на диалог, като се използва ръчно въвеждане на информация и нейното показване, както и получаване на редактирана и тествана програма на магнитен диск (флопи диск) и др. В процеса на работа се допускат различни видове корекции.

Предимства на класовите системи CNC:

ниска цена,

малки размери,

висока надеждност,

много CNC от този клас имат софтуер, който може да се използва за отчитане и автоматично коригиране на постоянните грешки на машината и по този начин да повлияе на набора от фактори, които определят точността на обработка,

използването на системи за мониторинг и диагностика повишава надеждността и производителността на CNC машини от класа ^ CNC.

Някакъв CNC клас CNCимат специални тестови програми за проверка на работата на всички структурни части на системата. Тези тестови програми се разработват при всяко включване на устройството и ако всички части са в добро състояние, се генерира сигнал, че системата е готова за работа. По време на работа на машината и ЦПУ тестовите програми се обработват на части в т. нар. фонов режим, без да се пречи на развитието на основното ЧПУ. В случай на неизправност, неговият код се появява на таблото за светлинна индикация, след което с помощта на кода от таблицата се определят местоположението и причината за неизправността. В допълнение, системата открива грешки, свързани с неправилна работа на устройството или превишаване на топлинните условия, ви позволява да намерите напрежението за захранването и други параметри.

Неразделна част от класа CNC CNCе обширна вградена памет, която може да се използва като UE архив.

Много важно средство за оптимизиране на връзката между ЦПУ и машината е въвеждането на машинни параметри или константи в паметта. С помощта на тези константи могат автоматично да се вземат предвид ограниченията върху зоната на обработка, да се задават изисквания за динамиката на конкретни задвижвания, да се формират фазови траектории на ускорение и забавяне, да се вземат предвид специфичните характеристики на скоростните кутии, задвижванията на пода, компенсират се системни грешки на тези предавки и др.

Истинското представяне на CNC CNC от високо ниво предполага наличието на две конзоли - операторски панел и машинна конзола, комбинация от CNC блокове с програмируем контролер, отделен тип система за управление на подаването и шпиндела. Системата се отличава с просто програмиране и удобство на потребителя, предоставя всички видове функции на модерно ЦПУ, подобрени системи за корекция за компенсиране на хлабината, измерване на системни грешки, грешки при хода на винт, NC грешки, има набор от стандартни цикли за програмиране, универсален интерфейс и др.

^ Класови системи DNC

класови системи DNCможе да се управлява директно от устройствата от централния компютър, заобикаляйки четеца на машината. Въпреки това, наличието на компютър не означава, че необходимостта от CNC машина е напълно елиминирана. В една от най-разпространените системи DNCвсеки тип оборудване на сайта запазва своите CNC класове NC, SNC, CNC. Нормален за такъв участък е режимът на работа с компютърно управление, но в случай на временна повреда на компютъра, такъв участък остава в действие, тъй като всеки тип оборудване може да работи с помощта на предварително подготвена дискета в случай на спешен случай.

Във функция DNCвключва управлението на друго оборудване на автоматизираната секция, например автоматизиран склад, транспортна система и промишлени роботи, както и решаването на някои организационни и икономически задачи по планиране и планиране на работата на обекта. Неразделна част от софтуерна и математическа поддръжка DNCможе да има специализирана система за автоматизиране на подготовката на ИЕ. Редактиране на UE в DNCвъзможно е на външен компютър, на който се извършва автоматизираната подготовка на UE, на компютър, който управлява група от металорежещи машини, и на компютър, вграден в CNC на конкретна машина. Във всички случаи подготвените и редактирани UE за оборудването на обекта се съхраняват в компютърната памет на контролната група машини, откъдето се предават към машините по комуникационни канали.

^ Класови системи HNC

Оперативен CNC клас HNCпозволяват ръчно въвеждане на програми в електронната памет на CNC компютъра директно от неговата конзола. Програма, състояща се от достатъчно голям брой рамки, се въвежда лесно и се коригира с помощта на клавишите или превключвателите на контролния панел на CNC. След отстраняване на грешки се фиксира до края на обработката на партида от идентични детайли. Първоначално CNC клас HNC, имащ опростена схема, в някои случаи нямаше възможност за извършване на корекции, буферна памет и други елементи.

Модерен клас CNC ^HNCпостроен на базата на най-добрия CNC клас CNC, само формално се различава от последния по отсъствието на устройства за въвеждане на UE от перфолента. Но CNC клас HNCимат входно устройство за свързване на външни устройства. Най-новите модели от клас CNC HNCимат увеличен капацитет на паметта на вградения микрокомпютър. Такива устройства позволяват програмиране от CNC конзолата в диалогов режим и използване на голям архив от стандартни подпрограми, съхранявани в паметта на вградения микрокомпютър. Тези подпрограми се извикват на екрана на дисплея чрез команда от дистанционното управление, като на екрана се извеждат както схемата за обработка, така и текстът със списък на необходимите данни за въвеждане в ЦПУ според избраната подпрограма.

CNC класове CNC, DNC, HNC осигуряват и автоматичен избор на инструмент от наличните в машинния цех, определят режимите на обработка на избрания инструмент за детайли, изработени от различни материали, намират оптималната последователност на операциите и т.н. - или специална предварителна работа от технологичен характер. Това, разбира се, налага повишени изисквания към професионалната подготовка на оператора на CNC машината. Редица ЦПУ от разглеждания клас позволяват програмиране успоредно с работата на машината по предварително разработена и съхранена в паметта на ЦПУ програма, което елиминира престоя на машината.

CNC класове CNC, DNC, HNCотнасят се до устройства с променлива структура. Основните алгоритми за работа на тези устройства се задават от софтуер и могат да бъдат променяни за различни условия, което дава възможност да се намали броят на CNC модификациите и да се ускори тяхното развитие, включително CNC със самонастройващи се алгоритми. CNC от тези класове имат структурата на компютър и имат характерните черти на компютъра. CNC трябва да бъде правилно програмиран за работа. За това такива системи имат специален софтуер и математически софтуер, който представлява комплекс от алгоритми за обработка на информация, получена под формата на UE. Математическият софтуер може да бъде въведен в системата чрез входното устройство, както и основното UE. Тогава системата с ЦПУ принадлежи към класа на свободно програмируемите. В други случаи софтуерът се вгражда в постоянната памет на системата на етапа на нейното производство. Във всички случаи обаче има възможности за промяна, допълване, обогатяване на този софтуер, така че такива CNC имат голяма гъвкавост и възможност за функционално разширяване.

Възможности на съвременните CNC класове CNC, DNC, HNCнеограничени и обусловени само от възможностите на компютрите, използвани в тях.

VNC клас системи

CNC клас VNC ви позволяват да въвеждате информация директно с глас. Получената информация се преобразува в UE и след това се извежда под формата на графика и текст на дисплея, което осигурява визуален контрол на въведените данни, тяхната корекция и обработка. Речевото въвеждане на информация се въвежда в роботиката особено активно; В системите за управление на роботите се използват два метода за преобразуване на речеви сигнали в команди: „синтез по правила“ или „синтез по образци“.

В първия случай говорното въвеждане се реализира само ако има правила, съхранени в паметта на конзолата на оператора. Тук е трудно да се постигне високо качество поради ограничения капацитет за съхранение и сложността на програмите за гласови съобщения. Системата съдържа устройство за съхранение за съхранение на текстови кодове на съобщения, текстов конвертор и синтезатор. Текстовият конвертор превежда аудиосигналите на текста във фонетични знаци и извършва синтактичен анализ. Получените символи се използват като кодови знаци за организацията на управляващата програма.

С метода "синтез по проби" синтезаторът се основава на линеен модел за производство на реч, базиран на главни генератори на ток, линеен филтър и модел за обучение. Това разширява обхвата на командите за въвеждане на реч.

Въпреки това, CNC клас VNCвсе още не са приети от индустрията, но вероятно ще бъдат широко представени в близко бъдеще като най-модерните дизайни, осигуряващи най-високо ниво на възможности за обслужване.

^ НЕВРО-размити (HEYPO-FUZZY) КОНТРОЛНИ СИСТЕМИ

Началото на работата с компютърните невронни мрежи датира от 40-те години, но само съвременните компютърни технологии са отворили пътя за тяхното търговско използване. В момента много компании работят върху създаването на невронни мрежи за различни цели, но досега само няколко са успели да внедрят НЕВРО-РЪМНИсистеми за управление в производствената практика. Според общоприетото вярване тези системи принадлежат на бъдещето.

Компютърните невронни мрежи са специален вид компютри, които имитират в една или друга степен умствените процеси на мозъка. В тези компютри данните са организирани като мозъчни неврони в мрежа с многостепенни връзки. Тези системи съвсем просто решават не само обикновени стандартни задачи, но главно нестандартни, нестандартни задачи, които неочаквано възникват по време на обработка, чието решение изисква нестандартна логика, т.е. определена интелигентност. Невронните мрежи решават проблеми, които обикновен високоскоростен компютър е напълно неспособен.

^ Невро-размити CNC генератори W(твърд SODICK Co.Ltd., Япония) е първата в света индустриална система за управление с изкуствен интелект, базирана на компютърна невронна мрежа. Системата се използва за управление на електроерозивни машини за пробиване. В допълнение към компютърната невронна мрежа, невро-размитата включва също размита система за управление или управление на размити набори, използвайки експертна размита логика.

Системата осигурява напълно автоматизирано управление на електроерозивната обработка, осигурявайки нейните оптимални условия и режими. Програмирането на обработката се извършва в диалога оператор-CNC, в който операторът отговаря само на графично илюстрирани и интуитивни въпроси на машината (фиг. 1.2).

За да зададете първоначалните данни, не са необходими таблици с режими и инструкции, операторът въвежда минимум данни, а самата система автоматично изчислява режимите и работните условия на машината. В същото време от позиционирането до края на обработката не са необходими CNC кодове, както и специален опит с това оборудване.

Ориз. 1.2. Блокова схема на Neuro-Fzy CNC генератор W
Размитото управление на режимите и хода на обработката с моментална реакция на всякакви отклонения оптимизира процеса до максимална производителност и ефективност. Системата за невронно обучение автоматично коригира резултатите и постига необходимото качество и производителност. Опитът за самообучение се прилага от системата при последваща обработка, тъй като системата помни какво прави. Системата не изисква дълго време за овладяване; на машини с такива системи дори неопитен оператор работи по-бързо и по-ефективно от квалифициран оператор на машина с конвенционални CNC системи.

ЗАДАЧИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ

Програмируеми контролери

Контролерът е специализирано устройство, оборудвано с терминал под формата на персонален компютър. Увеличаването на мощността и нивото на обслужване на персоналния компютър дава възможност за комбиниране на терминала, програмиста и самия контролер в рамките на една компютърна система с допълнителен модул за вход-извеждане на електрически сигнали.

Има прообраз, наречен система ^ PCC (контролер на персонален компютър- персонален програмируем контролер). Развитие RCCвърви в следните посоки:

• 
  използване на еднокомпютърна версия със система Windows;
• 
  увеличаване на броя на функциите на операторския интерфейс поради многорежимно управление и използването на вградени системи от инструменти за програмиране;
• 
  поддържане в реално време на динамични графични модели на управлявания обект;
• 
  използването на визуално програмиране на електроавтоматиката (например според вида на графичния език висока графикафирми Siemens).

Основната задача на контролера е едновременното изпълнение на няколко команди и паралелна обработка на външни сигнали. Всеки процес на контролера, който трябва да разпредели отделна нишка, се изпълнява в рамките на основния процес. Процесорното време, разпределено от операционната система на главния процесор, трябва да бъде разделено между нишки. Процесорното време се разпределя на нишки в отделни кванти. Във всеки квант може да бъде внедрена само една нишка. Всички потоци са разделени на приоритетни групи - колкото по-кратко е времето за реакция на външни влияния, толкова по-висок е приоритетът на потока