Vrste sustava upravljanja programom. Tipični blok dijagram cnc sustava
Strojarstvo je temelj uspješnog razvoja svih djelatnosti Nacionalna ekonomija. Učinkovitost proizvodnje strojeva i kvaliteta proizvedenih proizvoda uvelike su uvjetovani razinom njezine automatizacije. Glavni smjer u automatizaciji proizvodnje strojeva trenutno se temelji na širokom uvođenju digitalnih računalnih uređaja i strojeva.
Za upravljanje univerzalnim strojevima i drugom tehnološkom opremom, sustavi numeričkog upravljanja(CNC).
CNC upravlja kretanjem radnih tijela alatnih strojeva i opreme, njihovom brzinom tijekom oblikovanja dijelova, pokretima instalacije, kao i slijedom načina obrade i pomoćnih funkcija.
Programi dijelova upravljačkog sustava sadrže dvije vrste informacija koje su potrebne za automatski rad alatni strojevi (oprema): geometrijski i tehnološki. Geometrijski informacija uključuje podatke o obliku, dimenzijama elemenata dijela i alata, kao i njihovom relativnom položaju u prostoru.
tehnološke informacije su upute o redoslijedu puštanja alata u rad, mijenjanju uvjeta rezanja, mijenjanju alata, uključivanju dovoda rashladne tekućine itd.
Tehnološke informacije također se koriste za upravljanje u drugim softverskim uređajima, na primjer, u sustavima upravljanja cikličkim programom (SCP). Geometrijske informacije u SCPU implementiraju se pomoću rekonfigurabilnih graničnika postavljenih izravno na stroj (opremu). Prednosti SCPA su u njihovoj velikoj svestranosti, mogućnosti brze prilagodbe, korekcije programa i uključivanja u složenije integrirane sustave. automatizirana proizvodnja. CNC-ovi su složeni sustavi automatskog upravljanja s više petlji, budući da simultano upravljaju nekoliko neovisnih ili povezanih parametara objekta (koordinata). Sukladno tome, u strukturi upravljačkog sustava postoji nekoliko upravljačkih petlji (kanala). Tako, na primjer, u alatni strojevi CNC istovremeno upravlja glavnim pokretom oblikovanja, pomakom i pomoćnim pokretima: transportom, stezanjem, uvlačenjem i približavanjem, izmjenom alata itd.
CNC-ovi se klasificiraju prema sljedećim značajkama: strukturi i principu (algoritmu) upravljanja, namjeni, vrsti pogona, prirodi kretanja pogona, načinu definiranja programa.
Prema strukturi, CNC-ovi se dijele na otvorene, zatvorene i kombinirane.
Princip upravljanja otvorenih CNC-ova temelji se na korištenju samo glavne akcije ugrađene u upravljački program (načelo tvrdog upravljanja). U zatvorenim upravljačkim sustavima, pored glavnog utjecaja - kontrolni program koriste se informacije o stvarnim vrijednostima kontroliranih parametara, tj. princip upravljanja koji se temelji na odstupanju kontroliranog parametra (fleksibilno upravljanje).
NA kombinirano CNC upravljanje glavnim parametrima (glavno gibanje i pomicanje) provodi se zatvorenim upravljačkim petljama koje rade na principu devijacije, a kontrola pomoćnih parametara (stezanje izratka, pristup alata, izmjena alata, uključivanje rashladne tekućine, itd.) mogu se provoditi otvorenim upravljačkim petljama.
NA prilagodljiva CNC ima dodatne senzore za informacije o parametrima procesa obrade: sila rezanja, temperatura, trošenje alata itd. Ovi podaci se koriste u CNC-u za korekciju tehnoloških parametara postavljenih kontrolnim programom, ovisno o promjeni dopuštene obrade, tvrdoći i krutosti izratka, stanju alata itd.
Ovisno o namjeni opreme opremljene CNC uređajima, upravljački sustavi se dijele na pozicijske, konturne i univerzalne.
NA pozicijski programirane koordinate (x, y) pojedinačne diskretne točke (slika 13.4, a), određivanje položaja (položaja) alata ili obratka. Takvi se sustavi koriste za upravljanje strojevima za bušenje i bušenje.
Različiti sustavi pozicijske kontrole su pravokutan sustavi koji kontroliraju kretanje duž segmenata (označeno na slici 13.4, b brojevi 7 ... b), paralelno s vodilicama stroja. Pravokutni sustavi dizajnirani su za sekvencijalno upravljanje jednom od dvije međusobno okomite koordinate. Takvi se sustavi koriste za okretanje
a B C
Riža. 13.4. Za definiciju vrste kontrole u kontroli:
a - pozicijski; b- pravokutni; u- kontura
strojevi za kontrolu obrade dijelova kao što su stepenasti valjci, te na glodanju dijelova s pravokutnom konturom.
NA kontura Upravljački sustav obavlja simultano međusobno povezano upravljanje duž nekoliko koordinata duž segmenata i presjeka krivulja, na sl. 13.4, u s oznakom 1... 6 i r 1 , r 2 , za dobivanje dijelova složenog profila. Takvi se sustavi koriste za upravljanje strojevima za tokarenje, glodanje, elektroerozivnim strojevima, kao i strojevima za zavarivanje.
U višeoperacijskim strojevima dizajniranim za obradu složenih dijelova (kao što je tijelo) s nekoliko alata u isto vrijeme, univerzalna (poziciona-kontura) sustavi upravljanja.
Ovisno o broju istovremeno kontroliranih koordinata, razlikuju se CNC-ovi s kontrolom jedne, dvije, tri, četiri, pet ili više koordinata.
Ovisno o vrsti energije koja se koristi u motorima pogonskih uređaja, razlikuju se CNC s električnim pogonom, elektrohidraulički i elektropneumatski pogoni.
U CNC-u se uglavnom koriste razni servo pogoni, izgrađeni na principu zatvorenih (servo) automatskih upravljačkih sustava. Rjeđe se koriste pogoni otvorene petlje koristeći samo koračne motore koji omogućuju izravnu softversku kontrolu i vrijednosti pomaka i njegove brzine.
U uređajima sa servo pogonom mogu se koristiti istosmjerni i motori. naizmjenična struja, kao i koračni hidraulički i pneumatski motori. Frekvencija rotacije motora u servo pogonu mora varirati u širokom rasponu (za 1000 ili više puta).
Pogoni koriste senzore pomaka koji generiraju povratni signal koji se šalje u CNC, gdje se uspoređuje s naredbenim signalom primljenim iz upravljačkog programa. Selsini, rotirajući transformatori, induktosini i višeokretni potenciometri koriste se kao senzori pomaka u analognim uređajima CNC servo pogona. Osim toga, u analognim uređajima CNC servo pogona koriste se razne vrste pretvarača kretanja u kod.
Ovisno o strukturi CNC uređaja, svi sustavi se dijele na dvije glavne vrste: izgrađene na principu digitalnog modela i izgrađene na strukturi računala.
U sustavima gdje je CNC uređaj izgrađen po principu digitalni model, sve operacije izvode odgovarajuće specijalizirane elektroničke jedinice sa strogo definiranim funkcijama, a veze između tih jedinica su nepromijenjene. Naziva se princip izgradnje CNC uređaja koji se temelji na korištenju blokova – jedinica s jasno definiranim funkcijama agregat. Takav upravljački uređaj radi prema nepromijenjenom algoritmu, dok svi blokovi rade paralelno, izvodeći operacije pretvorbe informacija koje su im dodijeljene.
U sustavima gdje je CNC uređaj (CNC) izgrađen prema struktura računala, blokovi su univerzalne prirode i veze između njih mogu se mijenjati u skladu s zadanim programom. Upravljačke operacije u ovom slučaju izvode se uzastopno pomoću središnje aritmetičke jedinice. U sklopu CNC-a postoje uređaji za pohranu: operativni (RAM) i stalni (ROM).
Rad RAM-a i ROM-a provodi se prema algoritmu za obradu informacija primljenih u obliku kontrolnog programa, t.j. ovi uređaji zahtijevaju poseban softver. Štoviše, softver se može pohraniti u ROM ako nisu potrebne česte promjene algoritama rada ili se može unijeti putem ulaznog uređaja kao dio kontrolnog programa. Takva konstrukcija olakšava ispravljanje algoritma CNC uređaja i poboljšava ga kako se prikupljaju statistički podaci o kvaliteti proizvedenih dijelova.
Obećavajuća je izrada CNC uređaja temeljenih na korištenju jednog ili više mikroprocesora izgrađenih na velikim integriranim sklopovima (LSI), t.j. korištenje agregatnog principa izgradnje CNC-a temeljenog na mikroprocesorima programiranim na specifične zadatke. Moguće je izraditi CNC uređaj na bazi mikroračunala, nadopunivši ga mikroprocesorom ili kontrolerima – programabilnim logičkim uređajima za obradu informacija. U budućnosti, kako se baza elemenata poboljšava, može postati racionalno izgraditi CNC na temelju mini-računala. Time će se proširiti funkcionalnost CNC-a i olakšati njihovo uključivanje u složenije integrirane automatizirane proizvodne sustave: automatske linije, sekcije, radionice, fleksibilne automatizirane proizvodne sustave. Generalizirano funkcionalni dijagram CNC tokarilica, izgrađen na principu otvorenog sustava, prikazan je na Sl. 13.5. Ovdje aktuatori glavnog gibanja (M1), pomaka (M2, MZ), pomoćnog pokreta - rotacije i pomicanja kupole s alatima (M4, M5) primaju upravljačke signale od upravljačke jedinice pogona (BUP).
Ulazno-izlazni uređaj (I/O) prima upravljački program sa središnjeg računala (s grupnim upravljanjem, kada upravljački sustav radi kao dio fleksibilnog proizvodnog sustava) ili ga čita s bušene vrpce (s autonomnim upravljanjem). U isto vrijeme, upravljački program, međurezultati proračuna, potrebne konstante pohranjuju se u memorijski uređaj (memoriju) i, prema potrebi, koriste ih računalni uređaj (CD) za generiranje upravljačkih radnji na TCU. Potonji sadrži elektroničke upravljačke jedinice za koračne motore ili pojačala signala greške (u servo pogonskim uređajima), tiristorske pretvarače za upravljanje brzinom glavnog kretanja (u ovom krugu, brzinu vretena) itd.
Upravljačka ploča (CP) ima tipke i tipkovnicu za upravljanje pojedinačnim blokovima ili ručno upravljanje pogonom, kao i za potpuni ili djelomični (tijekom postavljanja) ručni unos upravljačkog programa u memoriju i obradu prvog dijela pomoću njega, slijedi uređivanje programa (u CNC-u s programima izravnog unosa). Upravljačka ploča omogućuje prikaz
za označavanje (na zaslonu) bilo kojeg bloka programa ili druge informacije koje sustav obrađuje i signaliziranje pojave kvarova.
U pozicionim CNC-ovima koji rade prema krutom algoritmu, VU može biti odsutan. U konturnim CNC-ovima izgrađenim na principu digitalnog modela, VU se koristi kao interpolator,što je specijalizirana blok-jedinica koja kontrolira brzinu obrade istovremeno u dvije koordinate. Interpolatori mogu biti linearni, kružni, parabolični.
Linearni interpolatori se koriste ako se kontura obratka može prikazati kao ravni segmenti koji se nalaze pod bilo kojim kutom u odnosu na koordinatne osi. Krivolinijski presjeci su u ovom slučaju aproksimirani segmentima linija. Linearno-kružni interpolatori koriste se pri obradi dijelova složene konture, sastavljene od različitih lukova kružnica i segmenata linija. Luk kružnice u takvim interpolatorima zadaje se jednim blokom programa, a opća krivuljasta kontura je aproksimirana s nekoliko ravnih linija i lukova kružnica različitih polumjera. Parabolički interpolatori se koriste u obradi vrlo složenih dijelova (lopatice propelera, turbine itd.).
U CNC-u, izgrađenom na principu strukture računala, kao VU se koriste mikroprocesori, kao i mikro- i mini-računala. CNC-ovi bazirani na mini računalima najviše obećavaju pri izradi složenih integriranih sustava za automatsku proizvodnju, kao što su tehnološki moduli, automatske linije, sekcije, radionice i fleksibilni proizvodni sustavi.
Tehnološki modul je automatizirani višeoperacijski stroj i automatski manipulator ujedinjen zajedničkim ACS-om.
Tehnološki kompleks je automatski proizvodni kompleks, koji se sastoji od grupe CNC strojeva, automatskog manipulatora, transporta i uređaji za pohranu, ujedinjen zajedničkim ACS-om, koji radi sa središnjeg računala, a omogućuje potpunu ili djelomičnu obradu određene vrste dijela.
Automatska linija je kompleks automatiziranih radnih strojeva smještenih u slijedu tehnoloških operacija povezanih transportnim i pomoćna oprema, ujedinjen zajedničkim ACS-om, koji radi sa središnjeg računala, a pruža puni ciklus obrade dijela ili grupe dijelova istog tipa.
Automatizirana sekcija je kompleks od nekoliko automatiziranih strojeva ili modula, kombiniranih uz pomoć transportnog sustava, i manipulatora, pomoćnih
moćni uređaji, jedinstveni sustav grupnog upravljanja sa središnjeg računala, koji omogućuje složenu obradu iste vrste dijelova s različitim redoslijedom operacija.
Fleksibilno proizvodni sustavi(GPS) namijenjeni su za automatizirano projektiranje i proizvodnju novih proizvoda u uvjetima male proizvodnje s više proizvoda.
Prijenos Državne vatrogasne službe na proizvodnju novih proizvoda osigurava se softverom bez ručnog restrukturiranja opreme. GPS objedinjuje nekoliko kompleksa, od kojih svaki koristi lokalno računalo za upravljanje. Za opći menadžment GPS kompleks koristi snažno glavno računalo, a cjelokupna upravljačka struktura temelji se na hijerarhijskom principu.
Na sl. 13.6 prikazano strukturna shema GPS kontrola, koja uključuje sljedeće podsustave:
Projektiranje CAD - sustava automatski dizajn dizajni novih proizvoda koji se sastoje od automatskih radnih stanica dizajnera (ARM-K);
| |
CAD tehnologija - sustav automatskog projektiranja tehnološkim procesima proizvodnja novih proizvoda koji se sastoje od automatskih radnih mjesta tehnologa (ARM-T);
OKP sustav - sustav operativnog planiranja, povezan preko računala sa automatski sustav upravljanje proizvodnjom (APCS);
SAP - sustav za automatsku pripremu upravljačkih programa za CNC strojeve i automatske manipulatore;
SAC je sustav automatske kontrole i dijagnostike koji kontrolira rad svih sustava uključenih u GPS, kao i otklanjanje i klasifikaciju kvarova u svim podsustavima.
Osim toga, automatizirani proizvodni sustav uključuje podsustave 7 ... 7, prikazane na sl. 13.6.
Klasa računala koja se koriste u svakom sustavu i podsustavu ovisi o složenosti izvršenih zadataka. Općenito, upravljanje GPS-om je računalni kompleks povezan s automatiziranim sustavom upravljanja.
Industrijski roboti
Robot naziva se automatskim strojem fizički rad umjesto osobe. Opseg robota je vrlo opsežan. Istraživanje svemira i dubina oceana, Poljoprivreda, transport i industrijska proizvodnja, građevinarstvo - posvuda postoji hitna potreba za takvim strojevima. Roboti mogu zamijeniti osobu kada radi u uvjetima opasnim po život i zdravlje, osloboditi ga monotonog, zamornog, neugodnog posla. Najveći razvoj trenutno primljeni industrijski roboti, koji su najvažnija komponenta složene automatizacije proizvodni procesi. Industrijski roboti razlikuju se od tradicionalnih alata za automatizaciju po svestranosti reproducibilnih pokreta i sposobnosti da ih se brzo preinače u nove operacije, kao i po sposobnosti kombiniranja u komplekse zajedno s procesnom opremom.
Roboti se uglavnom koriste u strojarstvu za zamjenu radnika, zaposlen u servisu alatni strojevi, preše, peći i drugo tehnološke opreme, kao i za obavljanje osnovnih tehnoloških operacija kao što su zavarivanje, jednostavna montaža, prijevoz itd. Korištenje industrijskih robota omogućuje ne samo sveobuhvatnu automatizaciju rada pojedinih strojeva, već i prelazak na automatizaciju pojedinih sekcija, kao što su strojna obrada, štancanje, točkasto zavarivanje, stvaranjem robotski kompleksi. Takvi kompleksi su obvezni sastavni dio GPS - viši sustavi (ostvarljivi za Moderna tehnologija) razina automatizacije proizvodnje.
Glavni zadatak koji obavljaju industrijski roboti su manipulativne radnje u proizvodnom procesu.
Manipulativne radnje- to je kretanje i orijentacija u prostoru predmeta (prazni, gotovi dijelovi) i alata (alata). Na temelju glavne zadaće industrijskog robota može se definirati kao skup mehaničke ruke- manipulatori i uređaj za upravljanje. U općem slučaju, robot može imati i vozila.
Najjednostavniji roboti, čiji je glavni zadatak izvođenje određenim pokretima(manipulacije) zadane programom se pozivaju automatski manipulatori. Ovisno o složenosti obavljenog posla, postoje tri vrste automatskih manipulatora - tri generacije.
robotske ruke prva generacija rade po strogom programu, a njihova interakcija s okolinom ograničena je elementarnim povratnim informacijama. Roboti prve generacije mogu biti osjećajni, t.j. imaju senzore dodira (posebno senzore dodira - taktilne, što vam omogućuje podešavanje sile kompresije ručke). Okruženje u kojem takvi roboti djeluju mora biti organizirano na određeni način. To znači da svi predmeti (zatvori i gotovi dijelovi, alati, konstrukcijski elementi, alatni strojevi, oprema i sl.) moraju biti na određenim mjestima i imati određenu orijentaciju u prostoru. Ovaj zahtjev nameće određena ograničenja za korištenje prve generacije robotskih ruku.
robotske ruke druga generacija imaju elemente prilagodbe uvjetima okoline i sposobni su rješavati složenije probleme. To su razumni roboti koji imaju senzorne senzore koji im omogućuju koordinaciju pokreta na temelju percipiranih signala stanja. okoliš. Konkretno, to mogu biti taktilni senzori koji vam omogućuju promjenu razvijene sile, senzori lokacije (svjetlosni, ultrazvučni, televizijski, gama-zraci, itd.) koji vam omogućuju promjenu putanje manipulatora kada se pojavi prepreka, potreba kombinirati dijelove koji nisu jasno orijentirani u prostoru itd.
robotske ruke treća generacija sposobni su logički obraditi dolazne informacije, t.j. imaju umjetnu inteligenciju. Ovi roboti su sposobni učiti i prilagođavati se, mogu voditi dijalog s ljudskim operaterom, prepoznati i analizirati teške situacije, formirati koncepte i kreirati model okoline, planirati ponašanje u obliku akcijskog programa (uzimajući u obzir prethodno iskustvo) itd. Oshu rad na takvim složeni algoritam moguće samo s računalom.
Osnovu parka u industriji trenutno čine roboti prve generacije kao najjednostavniji, najpouzdaniji i najekonomičniji.
Na sl. 13.7 shematski je prikazan uređaj automatske robotske ruke, a na sl. 13.8 prikazuje funkcionalni dijagram njegovog upravljanja. Strukturno, takav se robot sastoji od dva glavna dijela: izvršnog, koji uključuje manipulator ili manipulatore (M) i uređaj za kretanje (PM), i upravljačkog, odnosno upravljačkog uređaja robota (CU).
Ruka robota ima horizontalnu ruku 3, koji se može kretati i vodoravno (duž x-osi) i okomito (duž x-osi). t) smjerovima u odnosu na stalak 2. U tom slučaju, postolje se može zakrenuti pod kutom a oko okomite osi 2 u odnosu na fiksnu bazu 1. Ručni mehanizam fiksiran na kraju ruke 4, dodatno osigurava dva stupnja slobode držanja 5: rotaciju oko uzdužne osi ruke pod kutom p i rotaciju (zamah) u odnosu na okomitu os na na uglu kod Za fiksiranje dijela, ručka 5 se može automatski zatvoriti (kretanje u smjeru strelice ALI).
(pravokutni, cilindrični, sferni, kombinirani) za provedbu prijenosnog kretanja radnog tijela (pomicanje stvarne ruke manipulatora), radna površina manipulatora može biti u obliku paralelepipeda, cilindra, lopta i složenija prostorna tijela. Budući da krak manipulatora prikazan na sl. 13.7, ima jedan rotacijski i dva translacijska stupnja slobode (pokretljivosti): kretanje duž osi x i na i rotacijom oko osi 2, njegovo radno područje izgleda kao cilindar. Kretanje četke - rotacija oko osi x i zamahnuti oko osi na se orijentiraju. Automatski robotski manipulatori mogu imati od tri do sedam stupnjeva pokretljivosti, a uređaj njihovog radnog tijela ovisi o namjeni robota.
Kod robota koji obavljaju poslove utovara i istovara, transport, izmjenu alata koriste i različite vrste hvata, osigurava hvatanje, orijentaciju i zadržavanje objekta manipulacije. U robotima koji izvode tehnološke operacije, radno tijelo može biti pištolj za prskanje, glava za zavarivanje, ključ ili drugi alat.
Principi rada i dizajn hvataljki vrlo su raznoliki, budući da su dimenzije, oblik i fizikalno-kemijske karakteristike predmeti manipulacije mogu se jako razlikovati. Prema načinu hvatanja i držanja predmeta manipulacije, zahvatni uređaji se dijele na mehaničke, vakuumske, elektromagnetske i kombinirane.
Aktuatore manipulatora pokreću motori čiji broj ovisi o broju stupnjeva njegove pokretljivosti. Postoje manipulatori koji imaju jedan motor za nekoliko stupnjeva slobode, opremljen spojkama za raspodjelu kretanja. Vrsta pogonskog motora ovisi o namjeni manipulatora i njegovim parametrima. Trenutno se približno podjednako koriste pneumatski, hidraulični i električni motori.
Mobilni roboti mogu imati razni uređaji pokreti - od poznatih naprava za kotrljanje do mehanizama za hodanje (pedipulatora), koji su razvijeni u posljednje vrijeme.
Upravljački uređaj robotskog manipulatora može biti izrađen kao samostalna (konstruktivno izolirana) jedinica ili biti ugrađen u tijelo svog izvršnog dijela. Obično upravljački uređaj (vidi sliku 13.8) uključuje: upravljačku ploču (CP), koja vam omogućuje unos i kontrolu zadatka; memorijski uređaj (memorija) koji pohranjuje program rada; servo pogonski mehanizmi manipulatora i uređaja za kretanje; pojačala; pretvarači; napajanje; upravljački elementi (releji, kontaktori, kalemovi, mlazne cijevi, razdjelnici pokreta, elektromagnetni ventili, itd.).
Broj povratnih senzora u upravljačkom krugu (DOS1, DOS2) određen je brojem stupnjeva slobode manipulatora i brojem koordinata njegovog kretanja izvršni uređaj. Koriste se u pogonu sljedbenika za upravljanje kretanjem radnog tijela manipulatora i općenito cijelog njegovog aktuatora (DA).
Potenciometri, selsini, rotirajući transformatori, induktosini, kodirajući pretvarači itd. koriste se kao senzori povratne informacije o kretanju u robotskim manipulatorima.
Osjetljivi i prilagodljivi roboti mogu imati senzore dodira za primanje dodatne informacije o stvarnom stanju u zoni djelovanja njihovih manipulatora. Kao senzori dodira uključeni u senzorski sustav, osim taktilnih i lokacijskih senzora, u robotskim manipulatorima se mogu koristiti i svi drugi senzori: temperatura, tlak, magnetsko polje, boje itd. Senzorne informacije unose se u računalni uređaj (CD) kako bi se ispravilo djelovanje robota.
Robotska ruka stvara glavnu radnu snagu Y x na tehnološkoj opremi ili predmetu manipulacije (obradak, dio, alat). Osim toga, kontrolne radnje mogu se primijeniti na tehnološku opremu. (U 1, U 2) i tehnološki timovi 2 izravno iz upravljačke jedinice procesa (PCU) - blokirati rad opreme tijekom radnih pokreta manipulatora, promijeniti način rada opreme itd. Zauzvrat, informacije i kontrolne radnje na ovom robotu mogu dolaziti od tehnološke opreme ili drugih robota (uvjetno od senzora daljinskog senzora).
U robotskim sustavima i GPS sustavima, robot može primati ulaze G1 od upravljačkih uređaja višeg ranga (razine).
Dakle, s glavnog računala, upravljački rad kompleksa ili GPS-a, mogu stići novi programi rada, kao i naredbe koje ispravljaju zadani program ili usklađuju djelovanje robotske ruke s djelovanjem drugih robota ili s procesom rada tehnološke opreme.
Izvanmrežni utjecaj gospodara G2 kreiran programom pohranjenim u memoriji. U načinu postavljanja ili treninga, gospodar utječe G3 kreiran od strane operatera putem PU. U tom slučaju računalni uređaj robota može biti različite razine(kod robota s cikličkim upravljanje programom WU je odsutan). Što je robot svestraniji i složeniji zadaci rješavani uz njegovu pomoć, to je viša razina CS-a: mikroprocesor, mikro- ili mini-računalo. U robotskim kompleksima i GPS-u koriste se računala srednje i velike snage, kao i kompleksi od nekoliko računala.
Industrijski roboti-manipulatori klasificirani su prema nizu sljedećih glavnih značajki uključenih u simbol njihove vrste:
broj manipulatora (1M, 2M, 3M, ...);
broj stupnjeva pokretljivosti, uzimajući u obzir uređaj kretanja (2; 3 ili više);
vrsta radnog područja (ravno - Pl, površina - Pv, u obliku paralelepipeda - Pr, sferno - Sh, kombinirano - PrTsl, TslSh, PrSh);
pun kapacitet;
Vrsta pogona manipulatora (pneumatski - Pn, hidraulički - G, elektromehanički - E, kombinirani - GPn, GE, EPn);
vrsta upravljačkog sustava (ciklički - C, pozicijski - P, kontura - K, senzibilni robot - O, s umjetnom inteligencijom - I);
klasa točnosti (0; 1; 2; 3).
Na primjer, robotska ruka sa simbol 1M4Tsl-5EK1 ima jedan manipulator sa četiri stupnja slobode, radni prostor cilindrični oblik, nosivost 5 kg, elektromehanički pogon, sustav upravljanja konturom, prvoklasna točnost (greška reprodukcije putanje od 0,01 do 0,05%). Dio informacija koje karakteriziraju robota naznačen je usmeno (prisutnost uređaja za kretanje, odvojeni ili zajednički pogon prema stupnjevima slobode, prilagodljivo ili neprilagodljivo upravljanje, način izvedbe - toplinski zaštitno, protueksplozijsko, normalno, itd.).
Slika prikazuje opći uvećani blok dijagram CNC sustava. Uključuje sljedeće glavne elemente: CNC uređaj; pogoni pogona radnih tijela stroja i senzori povratne sprege (DOS) instalirani za svaku kontroliranu koordinatu. CNC uređaj je dizajniran za izdavanje upravljačkih radnji od strane radnog tijela stroja u skladu s upravljačkim programom unesenim na bušenu traku. Upravljački program čita se sekvencijalno unutar jednog okvira sa pohranjivanjem u memorijski blok, odakle se unosi u blokove tehnoloških naredbi, interpolacije i brzina pomaka. Interpolacijski blok - specijalizirani računalni uređaj (interpolator) - formulira djelomičnu putanju alata između dvije ili više točaka navedenih u upravljačkom programu. Izlazne informacije iz ovog bloka ulaze u upravljačku jedinicu pogona za dovod, obično predstavljenu kao slijed impulsa za svaku koordinatu, čija frekvencija određuje brzinu pomaka, a broj određuje količinu kretanja.
Blok za unos i očitavanje informacija namijenjen je unosu i čitanju upravljačkog programa. Čitanje se izvodi redak po red unutar jednog okvira.
Memorijski blok. Budući da se informacija čita uzastopno i koristi se odjednom unutar jednog okvira, prilikom čitanja pohranjuje se u memorijski blok. Ovdje se također prati i generira se signal kada se otkrije greška u bušenoj vrpci. Budući da se obrada informacija odvija uzastopno po okvirima, a vrijeme čitanja informacija iz jednog okvira je približno 0,1 - 0,2 s, dobiva se praznina u prijenosu informacija, što je neprihvatljivo. Stoga se koriste dva bloka memorije. Dok se informacija jednog okvira iz prvog memorijskog bloka obrađuje, drugi okvir se čita i pohranjuje u drugi blok. Vrijeme za uvođenje informacija iz memorijskog bloka u interpolacijski blok je zanemarivo. U mnogim CNC sustavima, memorijski blok može primati informacije zaobilazeći ulazni blok i čitajući izravno s računala.
interpolacijski blok. Ovo je specijalizirani računalni uređaj koji formira djelomičnu putanju alata između dvije ili više točaka navedenih u kontrolnom programu. Ovo je najvažniji blok u CNC sustavima za konturiranje. Osnova bloka je interpolator, koji prema numeričkim parametrima presjeka konture zadanim upravljačkim programom vraća funkciju f (x, y). U intervalima X i Y koordinatnih vrijednosti, interpolator izračunava vrijednosti koordinata međutočaka ove funkcije.
Na izlazima interpolatora generiraju se vremenski strogo sinkronizirani kontrolni impulsi za pomicanje radnog tijela stroja duž odgovarajućih koordinatnih osi.
Koriste se linearni i linearno-kružni interpolatori. U skladu s tim, prvi obavljaju linearnu interpolaciju, a drugi linearnu i kružnu.
Linearni interpolator omogućuje npr. pomicanje radnog tijela rezačem promjera između dvije referentne točke u ravnoj liniji s odstupanjem od zadane konture za .
U ovom slučaju, početna informacija za interpolator je veličina prirasta u koordinatama i vrijeme obrade kretanja po ravnoj liniji, tj. , gdje je S postavljena brzina posmaka alata.
Rad linearno-kružnog interpolatora može se izvesti prema metodi evaluacijske funkcije F. Metoda je u tome da pri generiranju sljedećeg upravljačkog impulsa logički sklop procjenjuje na kojoj koordinati treba izdati ovaj impuls pa da ga ukupno kretanje radnog tijela alatnog stroja što više približi navedenoj konturi.
Interpolirana linija (vidi sliku a) dijeli ravninu u kojoj se nalazi u dvije regije: iznad linije, gdje je evaluacijska funkcija F>0, i ispod linije, gdje je F<0. Все точки, лежащие теоретически заданной линии, имеют F=0.
Interpolacijska putanja je određeni niz elementarnih pomaka duž koordinatnih osi od početne točke s koordinatama do krajnje točke s koordinatama , .
Ako je srednja točka putanje u području F>0, tada se sljedeći korak poduzima duž osi X. Ako je međutočka u području F<0, шаг делается по оси Y. Аналогично происходит работа интерполятора при круговой интерполяции (см. рис. б).
Upravljačka jedinica pogona hrane. Iz interpolacijskog bloka informacije se unose u upravljačku jedinicu pogona za dovod, koja ih pretvara u oblik prikladan za upravljanje pogonima za dovod. Potonje je učinjeno na način da se, nakon primitka svakog impulsa, radno tijelo stroja pomiče za određenu količinu, što karakterizira diskretnost CNC sustava. Kada svaki impuls stigne, kontrolirani objekt se pomiče za određeni iznos, koji se zove cijena impulsa, koja je obično 0,01 - 0,02 mm. Ovisno o vrsti pogona (zatvoreni ili otvoreni, faza ili amplituda) koji se koristi na strojevima, upravljačke jedinice se značajno razlikuju. U pogonima faznog tipa zatvorene petlje koji koriste senzore povratne sprege u obliku rotirajućih transformatora koji rade u načinu pomicanja faze, upravljačke jedinice su izmjenični pretvarači impulsa u fazu i fazni diskriminatori koji uspoređuju fazu signala na izlazu faze pretvarač s fazom osjetnika povratne sprege i odašilje signal greške razlike u pogonsko pojačalo snage.
Blok pomaka - osigurava zadanu brzinu pomaka duž konture, kao i procese ubrzanja i usporavanja na početku i na kraju obradnih dionica prema zadanom zakonu, najčešće linearno, ponekad eksponencijalno. Osim radnih pomaka (0,5 - 3000 mm / min), ovaj blok, u pravilu, također osigurava rad u praznom hodu s povećanom brzinom (5000 - 20000 mm / min).
Upravljačka i pokazna ploča. Operater komunicira s CNC sustavom preko upravljačke i zaslonske ploče. Uz pomoć ove konzole CNC sustav se pokreće i zaustavlja, mijenja način rada iz automatskog u ručni itd., kao i ispravlja brzinu posmaka i veličine alata te mijenja početni položaj alata u svim ili nekim koordinatama . Ova konzola sadrži svjetlosnu signalizaciju i digitalnu indikaciju.
Blok programske korekcije koristi se za promjenu programiranih parametara obrade: posmaka i dimenzija alata (duljina i promjer).
Blok standardnih ciklusa koristi se za pojednostavljenje procesa programiranja prilikom obrade ponavljajućih elemenata dijela (na primjer, bušenje i bušenje rupa, narezivanje navoja itd.), koristi se blok standardnih ciklusa. Na primjer, takvi pokreti kao što je brzo izvlačenje iz gotove rupe nisu programirani na bušenoj vrpci - to je uključeno u odgovarajući ciklus (G81).
Blok tehnoloških naredbi omogućuje upravljanje ciklusom stroja (njegovu cikličku automatizaciju), uključujući traženje i analizu reznog alata, promjenu brzine vretena, stezanje i otpuštanje pokretnih radnih tijela stroja, te razna blokada.
Jedinica napajanja opskrbljuje potrebne konstantne napone i struje svim CNC jedinicama iz konvencionalne trofazne mreže. Značajka ovog bloka je prisutnost stabilizatora napona i filtara koji štite CNC elektroničke sklopove od smetnji koje se uvijek javljaju u industrijskim energetskim mrežama.
Senzori za povratne informacije (DOS)
DOS su dizajnirani za pretvaranje linearnih kretnji radnog tijela stroja u električne signale koji sadrže informacije o smjeru i veličini pomaka.
Cijela raznolikost DOS-a može se uvjetno podijeliti na kutne (kružne) i linearne. Kružni DOS obično pretvara kut rotacije vodećeg vijka ili kretanje radnog tijela stroja kroz zupčanik zupčanika. Prednost kružnog DOS-a je njihova neovisnost o duljini kretanja radnog tijela stroja, jednostavnost ugradnje na stroj i jednostavnost rada. Nedostaci uključuju princip neizravnog mjerenja pomaka radnog tijela, a time i pogreške mjerenja.
Tema 1.6. CNC zadaci
CNC uređaj je upravljački uređaj u odnosu na stroj. Istovremeno je i sam objekt kontrole u interakciji s okolinom, a to je operater, računalo više razine itd. Ako s ovih pozicija razmotrimo zadatke koje bi trebao riješiti, onda se mogu razlikovati sljedeći zadaci:
Geometrijski zadatak je interakcija CNC-a sa strojem za kontrolu oblikovanja dijela. Rješenje ovog problema je prikaz geometrijske informacije crteža u skupu takvih kretnji radnih tijela stroja, koji materijaliziraju crtež u proizvod.
Logičan zadatak je upravljanje diskretnom elektroautomatikom, t.j. automatizacija pomoćnih operacija na stroju (stezanje alata, izmjena alata i sl.).
Tehnološki izazov je upravljanje tijekom rada i postizanje potrebne kvalitete obrade dijelova uz nižu cijenu.
Terminalni zadatak je interakcija CNC-a s okolinom.
geometrijski problem
Bit geometrijskog zadatka može se definirati na sljedeći način: prikazati geometrijsku informaciju crteža u zbiru takvih oblikovnih pokreta alatnog stroja koji materijaliziraju crtež u konačnom proizvodu. Svaki stroj ima svoj skup električnih pogona koji se nalaze prema koordinatnom sustavu. Električni pogoni su smješteni na način da osiguravaju obradu dijelova odgovarajuće klase, t.j. pomicanje alata (ili obratka) duž vodilica.
Na primjer, na strojevima grupe za tokarenje profil dijela se formira pomicanjem alata u jednoj ravnini, pa su strojevi ove skupine opremljeni skupom od dva pogona koji pomiču alat duž uzdužnih i poprečnih vodilica.
Logički zadatak
Brojne pomoćne operacije, koje se nazivaju i tehnološke, automatizirane su na suvremenim CNC strojevima. To uključuje: izmjenu alata, stezanje/destezanje alata, prebacivanje kutije za napajanje, kontrolu uređaja, hlađenje, zaštitu, podmazivanje itd. Sve ove funkcije obavlja sustav cikličke elektroautomatike - sustav automatskog upravljanja mehanizmima i skupinama mehanizama čije je ponašanje određeno skupom diskretnih operacija s odnosima sukcesije i paralelizma. Štoviše, pojedine operacije pokreću električni upravljački signali, a uvjeti za njihovu promjenu formiraju se pod utjecajem informativnih signala koji dolaze iz upravljačkog objekta. Svi složeni ciklički procesi koji se izvode na CNC stroju mogu se predstaviti kao ciklusi i operacije automatizacije. Ciklus automatizacije CNC stroja je slijed radnji koje se imenom nazivaju jednom od sljedeće tri informacijske riječi upravljačkog programa: “Glavna brzina kretanja”, “Funkcija alata”, “Pomoćna funkcija”. Ciklus automatizacije sastoji se od operacija, a operacija se može shvatiti kao svaka neovisna radnja diskretnog mehanizma koju izvodi jedan motor, otvara se neovisnim upravljačkim signalom, potvrđuje ili ne potvrđuje kada se zatvara signalom obavijesti.
Informacijska riječ "Brzina glavnog kretanja" počinje adresom S, nakon čega slijedi kombinacija brojeva koja određuje ili brzinu rezanja ili brzinu vretena u različitim slučajevima. Za kodiranje brzine glavnog pokreta koriste se metode izravne oznake, geometrijske i aritmetičke progresije te simbolička metoda.
Metoda izravnog označavanja je najočitija: riječ S800 znači, na primjer, pozivanje ciklusa koji postavlja brzinu na 800 min-1. Kod kodiranja metodom geometrijske progresije, frekvencija rotacije označena je uvjetnim kodom 00, .... 98, a prave vrijednosti čine geometrijsku progresiju: 0; 1,12; 1,25; 1,40; ...; 80.000.
Informacijska riječ "Funkcija alata" počinje s T adresom nakon koje slijedi jedna ili dvije skupine znamenki. U prvom slučaju riječ označava samo broj pozvanog alata, a broj pomaka za ovaj alat određen je drugom riječi s adresom D. U drugom slučaju, druga skupina znamenki određuje broj duljine alata, pomak položaja ili promjera. Na primjer, u riječi T1218: T – adresa, 12 – broj alata; 18 - broj korektora.
Informacijska riječ "Pomoćna funkcija" definira različite naredbe cikličkim mehanizmima stroja i samog CNC-a. Pomoćne funkcije postavljaju se riječima s adresom M i uvjetnom dvoznamenkastom šifrom 00, ..., 99. Neke najčešće korištene pomoćne funkcije navedene su u tablici. 1.2. Ostale pomoćne funkcije uvode se prilikom izrade određenog stroja i određenog CNC uređaja.
Numerička kontrola strojevi za rezanje metala nazivaju se upravljanje radnim tijelima stroja pri obradi izratka prema upravljačkom programu, a to je slijed naredbi u alfanumeričkom kodu (u simboličkom obliku) na posebnom jeziku. Temeljna razlika između CNC sustava i prethodno razmatranih upravljačkih sustava leži u metodi izračunavanja slijeda upravljačkih signala i njihovog prijenosa na radna tijela stroja.
Na crtežu su tehnološke informacije prikazane u obliku grafičkih slika (kontura), brojeva (dimenzija), simbola (hrapavost), teksta itd. U prethodno razmatranim upravljačkim sustavima program obrade utjelovljuje se u fizičkim analozima: fotokopirni uređaji, ekscentri, graničnici za vožnju, položaj utikača patch panela itd. Njihova je izrada vrlo naporan proces i popraćena je pogreškama u proračunu profil fotokopirnog stroja i pogreške u njihovoj izradi. Prilikom rada atacin kopirni strojevi se troše, što unosi dodatnu grešku.
U CNC sustavima upravljački program uključuje:
Tehnološke naredbe slične PLC naredbama (odabir alata, podešavanje brzine vretena i brzine posmaka, uključivanje/isključivanje rashladne tekućine itd.);
Geometrijske naredbe za pomicanje radnog tijela duž određene putanje koje nisu dostupne u PLC-u (postavljanje koordinata uzastopnih pozicija RO);
Pripremne naredbe koje služe za upravljanje samim upravljačkim uređajem i postavljanje njegovih načina rada.
Svaka naredba je skup simbola i brojeva, lako dostupnih za razumijevanje osobe (tehnologa-programera CNC uređaja), što pojednostavljuje programiranje i smanjuje broj pogrešaka u programu. Ispod su glavni pojmovi koji se koriste pri programiranju CNC-a.
Dio nulte točke(nulti dio) - točka dijela čije se koordinate uzimaju kao nula u koordinatnom sustavu pridruženom dijelu. Od nule dijela odlažu se dimenzije obrađenih površina. Strojna nulta točka(nula stroja) - točka u prostoru koja ima nulte koordinate u koordinatnom sustavu povezanom sa strojem (obično se poklapa s baznom točkom uređaja). Koordinatne osi sustava alatnih strojeva obično su paralelne s vodilicama stroja i osi rotacije vretena
Riža. 6.4. Primjeri izračunatih putanja
Centar za alate - fiksna točka alata u odnosu na držač, za koju se izračunava putanja. Za rezač, ovo je njegov vrh, za rezač, to je točka presjeka osi rezača s njegovom krajnjom stranom.
Koordinatni sustav stroja određen je projektom stroja, a svaki dio može imati jedan ili više svojih koordinatnih sustava, koji se određuju na temelju praktičnosti opisivanja površina koje se obrađuju. Geometrijske naredbe NC postavljaju se u koordinatni sustav dijela i prenose se u koordinatni sustav stroja tijekom izvođenja NC-a.
Polazna točka(stroj) - točka u koordinatnom sustavu stroja, koja se koristi kao početna točka NC operacije, koja povezuje nulu stroja i nulti dio.
Procijenjena putanja - putanja središta alata, koja se izračunava iz geometrije obrađenih površina, uzimajući u obzir geometriju alata. U najjednostavnijem slučaju, izračunata putanja se poklapa s konturom dijela (na primjer, pri okretanju, kada je središte alata vrh alata). To može biti ekvidistantna krivulja (slika 6.4, a) ili složenija krivulja (slika 6.4, b).
Referentni geometrijski ili tehnološka točka - ovo je točka izračunate putanje u kojoj se mijenja zakon koji opisuje putanju ili se mijenjaju uvjeti obrade.
Ispod je najjednostavniji program u univerzalnom CNC programskom jeziku CLDATA (Catter Location Data - podaci o položaju reznog ruba) za vanjsko tokarenje cilindrične površine i obrezivanje čeone površine (slika 6.5) s komentarima, sastavljenim u skladu s ISO standard.
Koordinate točaka putanje postavljaju se od nulte točke dijela, što je u ovom primjeru točka presjeka osi dijela s njegovim desnim krajem, os Z usmjerena je duž osi dijela udesno, os x - duž radijusa.
Riža. 6.5. Shema okretanja vanjske cilindrične površine i obrezivanja završne strane na CNC stroju
N10 G90 G95 S670 M4 - koordinate točaka puta - apsolutna (G90), podešavanje brzine vretena: podešavanje brzine vrtnje (G95) 670 o/min (S670)), rotacija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (M4);
N15 GO X50 Z1.5 T1l M8 - brz pristup alatu: pozicioniranje (GO) alata s kodom 11 (T11) do točke s koordinatama X = 50 mm (X50), Z = 1,5 mm (Z1.5), 1 , 5 mm - uvodni dio, uključite hlađenje s kodom 8 (M8);
N20 Gl Z-10 F0.35 - radni hod - tokarenje: linearno
interpolacija (G1) (puta - ravnolinijski segment) od prethodne točke X = 50 mm, Z = 1,5 mm do točke s istom X koordinatom i Z koordinatom - -10 mm (Z-10) s aksijalnim pomakom S = 0 , 35 mm/okr. (F0,35);
N25 G95 S837 M4 - podešavanje brzine vretena: Postavio sam brzinu (G95) 837 o/min (S837)), ponovno rotiranje u smjeru suprotnom od kazaljke na satu;
N30 Gl X56 F0.3 - okrenut prema gore 5+1 mm: linearna interpolacija (G1) do točke X = 56 mm, Z = -10 mm (X56) s radijalnim posmakom S = 0,3 mm/okr (F0. 3);
N35 GO X70 Z30 - brzo uvlačenje alata udesno: pozicioniranje do točke X = 70 mm, Z = 30 mm (Z30);
N40 M02 - kraj programa.
Program se upisuje na bušenu vrpcu ili snima na magnetsku vrpcu ili disk, nakon čega se naredbe unose u CNC, dešifriraju, CNC izdaje naredbe radnim tijelima stroja, čeka završetak trenutne naredbe i prelazi na sljedeću. Svaka naredba omogućuje automatsko izvršavanje složenih radnji upravljačkih sustava strojeva vezanih za kretanje radnih tijela u vremenu u uvjetima smetnji iz vanjskog okruženja (fluktuacije napona napajanja, tvrdoće obratka, trenja itd.) - Naredbe se izvršavaju uzastopno, prijelaz na sljedeću naredbu je moguć tek nakon završetka trenutne.
Upravljački programski blok - dio UE, izveden kao cjelina (dobava alata, prolaz itd.). Blok ili voditelj kontrolnog programa - skup okvira izveden s jednom postavkom tehnološkog sustava (primjer razmatran gore). Glavni okvir kontrolnog programa- prvi nakon zaustavljanja obrade postavlja nove postavke tehnološkog sustava potrebne za nastavak obrade. Preostali okviri bloka (poglavlja) postavljaju sekvencijalnu promjenu postavki definiranih glavnim okvirom.
U ROM-u, CNC je postavljen u obliku potprograma slijeda kontrolnih signala potrebnih da bi stroj izvršio glavne radnje povezane s obradom izratka. CNC je interpreter koji dekodira sljedeću NC naredbu i pokreće odgovarajući potprogram za izvršavanje ove naredbe (na primjer, potprogram za kontrolu brzog približavanja alata željenoj točki G0), što dovodi do rada releja, spojki, putni prekidači itd. i osiguravanje izvršavanja raznih tehnoloških naredbi (izmjena alata, promjena brzine vretena, pomicanje čeljusti i sl.).
Konstantni ciklus -često javljajući slijed NC naredbi, dizajniran kao standardni CNC potprogram, koji se poziva jednom NC makro instrukcijom (na primjer, potprogrami za okretanje cilindrične površine, narezivanje navoja, bušenje rupa). Korištenje petlji pojednostavljuje programiranje i smanjuje duljinu NC-a.
Interpolator- CNC blok odgovoran za izračunavanje koordinata međutočaka putanje koje alat mora proći između točaka navedenih u NC-u. Interpolator ima kao ulazne podatke NC naredbu za pomicanje alata od početne do krajnje točke duž konture u obliku pravocrtnog segmenta, kružnog luka itd., na primjer:
N15 G0 X50 Z1.5 T1l M8 - brz pristup u pravoj liniji;
N20 Gl Z-10 F0.35 - radni hod u pravoj liniji.
Rezultat rada interpolatora je slijed kontrolnih impulsa za pogon dovoda koji se izdaju u pravo vrijeme, osiguravajući potrebnu brzinu i količinu kretanja čeljusti, odnosno tražene zakone x(t), Y{ t), Z(t) promjene koordinata radnog tijela u vremenu. Interpolator je glavni za automatski upravljački sustav višekoordinatnog pogona, koji reproducira potrebnu putanju.
Kako bi se osigurala točnost reprodukcije putanje reda veličine 1 µm (točnost senzora položaja i točnost pozicioniranja čeljusti su oko 1 µm), interpolator generira kontrolne impulse svakih 5 ... 10 ms, što zahtijeva veliku brzinu iz toga.
Kako bi se pojednostavio algoritam interpolatora, zadana krivuljasta kontura se obično formira iz segmenata ravnih linija ili iz lukova kružnica, a često se koraci kretanja duž različitih koordinatnih osi izvode ne istovremeno, već naizmjenično. Ipak, zbog visoke učestalosti izdavanja upravljačkih radnji i inercije mehaničkih pogonskih jedinica, prekinuta putanja je zaglađena do glatke krivolinijske konture.
UE se sastavlja na temelju nekog standardnog alata, pravi alat ima različite dimenzije i troši se tijekom rada. Formiranje nove verzije UE-a za svaki alat je naporno, pohranjivanje velikog broja varijanti UE-a je nezgodno. U CNC strojevima omogućena je mogućnost korekcije: CNC podešavanja ručno ili NC naredbama za određeni alat. Prilikom izvršavanja NC-a, svaka naredba će se automatski prilagoditi kako bi se uzela u obzir stvarni prevjes alata (paralelnim prevođenjem) i polumjer reznog ruba (izračunom ekvidistance). Na sl. 6.5 prikazuje putanju vrha alata navedenog u UE i putanju bazne točke F držač alata, pomaknut prema gore L x - pomak rezača duž osi x i pravo na L z - prevjes alata duž Z osi
Moguće je automatski ispraviti putanju uzimajući u obzir nos alata (korekcija prevjesa) ili korekciju posmaka s neprihvatljivim povećanjem sila rezanja, momenta pogona vretena, vibracija (prilagodljivo upravljanje). U tom slučaju dolazi do korekcije na više razina koja se mijenja tijekom obrade.
CNC sustavi se dijele na pozicioni sustavi, izvođenje ugradnje radnog tijela u zadanu točku u prostoru, a putanju kretanja određuje sam CNC, i konturni sustavi, osiguravanje kretanja radnog tijela duž putanje navedene u UE sa zadanom brzinom konture.
Pozicijski sustavi tipični su za operacije bušenja, točkastog zavarivanja, rezanja, kada putanja nije bitna, a kretanje se obično izvodi u ravnoj liniji s naizmjeničnim ili istodobnim promjenama koordinata.
CNC sustavi za konturiranje koriste se u površinskoj obradi na strojevima za tokarenje i glodanje, kada se tražena površina reproducira zajedničkim kretanjem alata i obratka. CNC konturni sustavi obično uključuju funkcije pozicijskih sustava. Dakle, gore razmatrano UE sastavljeno je za uređaj za upravljanje konturom tokarilice (putanja rezača tijekom radnog hoda postavlja se naredbom G1), međutim, u UE postoji naredba za brz pristup obradi tijelo (CO) tipično za pozicijske sustave.
Za krutu sinkronizaciju kretanja po koordinatama i rotaciju vretena u CNC-u, impulsi iz senzora brzine vrtnje glavnog pogona mogu se koristiti kao generator takta (umjesto timera u računalu). Pogoni strojeva upravljaju se uglavnom impulsima, stoga je CNC impulsni uređaj opremljen USO s impulsnim ulazima i izlazima.
Brzi razvoj elektronike doveo je do stalnog kompliciranja CNC-a. Najjednostavniji su CNC sustavi NC klase (Numeričko upravljanje).
Sljedeća generacija CNC-ova bili su sustavi klase SNC (Stored Numeric Control) izgrađeni na integriranim krugovima veće pouzdanosti i mogućnosti te manjih dimenzija, što je dovelo do povećanja snage naredbi jezika za unos, pojednostavljenja programiranja i smanjenja veličine NC. Sustavi ove klase imali su RAM dovoljnu za memorisanje cijelog NC-a; to je omogućilo jednostruki unos NC-a u RAM i njegovo višestruko izvođenje pri obradi niza dijelova, operativne karakteristike ovih sustava su značajno poboljšane.
Korištenje upravljačkog miniračunala kao CNC-a umjesto posebnih upravljačkih jedinica dovelo je do stvaranja sustava klase DNC (Direct Numeric Control). Zbog visoke cijene tadašnjeg miniračunala i njegovih velikih dimenzija, računalo se nalazilo izvan područja obrade i upravljalo je s nekoliko strojeva istovremeno.
Korištenje univerzalnog računala kao CNC-a dopušteno je:
implementirati algoritme upravljanja u obliku računalnih programa, što je dovelo do fleksibilnosti sustava;
izgraditi NC iz moćnih naredbi pomoću potprograma-ciklusa, što pojednostavljuje programiranje i čini NC kratkim;
učitajte UE s bušene vrpce, magnetskog diska ili ih prenesite preko mreže iz arhive.
Pojavom mikroračunala postalo je moguće postaviti CNC izravno na stroj u odnosu na ovaj konkretni stroj. Sustavi ove klase nazivaju se CNC (Computer Numeric Control) i imaju sljedeće značajke:
ista vrsta računala se koristi za upravljanje raznim strojevima, što omogućuje objedinjavanje CNC-a, smanjenje njihove cijene, povećanje pouzdanosti i pojednostavljenje CNC programiranja;
algoritmi upravljanja specifični za stroj uključeni su u ROM čip, što osigurava njihovu pouzdanost pohranjivanja i fleksibilnost CNC-a zbog jednostavnosti zamjene jednog ROM čipa drugim.
Povezivanje, korištenjem računalne mreže, pojedinih CNC sustava koji upravljaju alatnim strojevima, robotima, transportnim uređajima i sl., s računalom koje pohranjuje NC arhive i međusobno povezuje rad pojedinih jedinica CNC opreme, dovelo je do toga da se do stvaranje fleksibilnih proizvodnih sustava. U tim sustavima središnje računalo sinkronizira rad svih CNC-ova uključenih u FMS, prati stanje čvorova, služi kao operaterska konzola, povezuje se putem mreže na upravljačke sustave više razine: sustavi automatske kontrole proizvodnje (APCS) , sustavi automatskog projektiranja itd., što osigurava nesmetanu opskrbu sirovinama, alatima itd.
Rast snage računala koji se koriste kao CNC klase CNC doveo je do stvaranja sustava klase HNC (Handled Numeric Control) opremljenih snažnim procesorom, magnetskim diskom i visokokvalitetnim zaslonom koji omogućuju jednostavan ručni unos i otklanjanje pogrešaka u NC-u. na stroju pomoću pomoćnih alata za programiranje.
Što je CNC moćniji, moćniji su operatori njegovog jezika unosa (do CLDATA), kraći i jasniji NC, manje pogrešaka, lakše ručno i automatizirano programiranje CNC-a.
Sastavljanje NC-a za obradu složenih dijelova zahtijeva visokokvalificiranog programera, a pogreške u njemu dovode do kvarova skupe opreme i ozljeda ljudi. Stoga je ručno programiranje zamijenjeno automatiziranim, u kojem osoba u dijalogu sa CNC sustavom za automatizaciju programiranja (SAP), instaliranim na računalu opće namjene, rješava tehnološke probleme, a CAP izvršava detaljno i mukotrpno izvršavanje naredbi za CNC.
Na sl. 6.6 prikazuje dijagram kreiranja i izvođenja programa za CNC. Geometrija dijela i tehnološke informacije specificiraju se ili u obliku operatora za opisivanje početnih podataka za SAP (obično jedna od varijanti općeprihvaćenog APT jezika), ili u dijalogu s programom za pripremu podataka prikazom geometrije dijela u grafičkom uređivaču i odabirom informacija iz tablica i izbornika koje nudi računalo.
Svaki SAP je skup programa za programiranje, uključujući programe kao što su pretprocesor, procesor i postprocesor.
SAP pretprocesor je dizajniran za preliminarnu analizu početnih podataka. SAP procesor izračunava putanju, referentne točke i formira NC, obično u CLDATA - programskom jeziku nekog apstraktnog CNC-a, uzetog kao standard. Ako stvarni strojni CNC zahtijeva NC u svom ulaznom jeziku, NC se prevodi na taj jezik u SAP postprocesoru. Zatim se NC učitava u CNC i izvršava.
Operatori se redom dekodiraju u upravljačkom uređaju (CU), koji po potrebi izdaje upravljačke impulse regulatorima glavnog pogona, stezanja alata itd. Geometrijske naredbe se prenose interpolatoru, koji pogonu za dovod postavlja potrebne zakone za promjenu koordinata centra alata. Korektor uzima u obzir značajke stvarne geometrije alata, nakon čega se upravljački impulsi unose u pogon za dovod.
Tijekom obrade odgovarajući senzori kontroliraju rad spojnica i električnih pogona, položaj čeljusti, moment glavnog pogona, sile rezanja, razinu vibracija itd.
SAP CNC se oslanja na banke podataka (DBD) koje sadrže sljedeće komponente:
Sheme i prilagodbe za obradu tipičnih površina (vanjsko/unutarnje tokarenje, narezivanje navoja, žlijebljenje, bušenje, glodanje utora, itd.);
Biblioteka najjednostavnijih grafičkih elemenata za geometrijske slike (krugovi, elipse, pravokutnici, rupe, zubi, zupčanici itd.);
Tehničke karakteristike strojeva, uređaja, alata;
Podaci za izračun načina obrade; arhiva prethodno razvijenih prijelaza, operacija;
Arhiva gotovih UE;
Arhiva postprocesora za različite CNC.
CNC strojevi, a time i SAP, specijalizirani su za:
strugovi - 2-koordinatni u ravnini XZ;
strojevi za glodanje, bušenje - 2,5-koordinatne, trodimenzionalne figure dane su presjekom u ravnini XY i visina Z; Strojevi s 2,5 osi - to znači da se dvije koordinate kontroliraju u isto vrijeme (X i Y), nakon čega se obrada u ravnini XOU zaustavlja i preuređivanje se izvodi duž Z osi u novu ravninu XOY.
obradni centri za bušenje i bušenje s više alata - 3-koordinatni.
SAP vam omogućuje simulaciju i prikaz na zaslonu putanje alata i procesa uklanjanja metala, što je prikladno za NC upravljanje. SAP dopušta ručno ispravljanje UE u bilo kojoj fazi pripreme.
test pitanja
1. Koje oblike prikaza algoritma poznajete?
2. Koja je svrha operacijskog sustava?
3. Koja je svrha testiranja programa? (Izaberi točan odgovor):
a) demonstracija izvedbe programa kupcu;
b) prepoznavanje pogrešaka i nedostataka u programu u "neugodnim" uvjetima;
c) provjera rada programa u tipičnim uvjetima.
4. Koja je razlika između PLC-a i upravljačkog računala?
5. Koja je razlika između PLC-a i CNC-a?
Pitanja za ispit
1. Računalni softver
2. Algoritmi (Blok dijagram algoritma za izračun prosječne vrijednosti)
3. Računalni operativni sustav
4. Programi (program usrednjavanja)
5. Programabilni logički kontroleri
6. Numerički upravljački sustavi
Riža. 6.6. Shema pripreme i izvođenja upravljačkog programa CNC stroja
Postoji mnogo SAP CNC-a, od kojih najjednostavniji omogućavaju unos početnih podataka na ulaznom jeziku tipa APT, izračun putanja, generiranje NC-a na CLDATA-u i njegov prijevod (ako je potrebno) na ulazni jezik CNC-a. Složeniji SAP je u stanju, u dijalogu s tehnologom, prema crtežu dijela, izrađenom na jednom od standardnih paketa strojnog crteža, formirati tehnološki proces, projektirati pojedinačne operacije uz izbor potrebnog stroja, učvršćenja, alata. , izračunati slijed prijelaza i prolaza, izračunati načine obrade itd. .
Korištenje SAP-a, kreiranog uz sudjelovanje i na temelju iskustva kvalificiranih tehnologa-programera, uvelike pojednostavljuje CNC programiranje i poboljšava kvalitetu programa, čime se stvaraju preduvjeti za široku primjenu CNC opreme.
STROJNI NUMERIČKI PROGRAMSKI SUSTAVI UPRAVLJANJA
Struktura CNC sustava
Općenito, struktura kompleksa CNC strojeva može se predstaviti kao tri bloka, od kojih svaki obavlja svoju zadaću: upravljački program (NC), CNC uređaj (CNC) i sam stroj (slika 1.1).
Riža. 1.1. Funkcionalni dijagram upravljanja CNC strojem
^ KOMPLEKS "CNC STROJ"
Svi blokovi složenog rada međusobno su povezani u jednu strukturu. Kontrolni program sadrži prošireni kodirani opis svih faza geometrijskog i tehnološkog oblikovanja proizvoda. Ovaj opis ne bi trebao dopustiti dvosmislena tumačenja. U CNC uređaju, kontrolne informacije se prenose u skladu s UE, a zatim se koriste u računskom ciklusu. Rezultat je formiranje operativnih naredbi u strojnom vremenu u stvarnom vremenu.
Mašina je glavni potrošač upravljačkih informacija, izvršni dio, objekt upravljanja, au konstruktivnom smislu - noseća konstrukcija, na koju su montirani mehanizmi s automatskim upravljanjem, prilagođeni za primanje operativnih naredbi od CNC-a. Ti mehanizmi uključuju, prije svega, one koji su izravno uključeni u geometrijsko oblikovanje proizvoda. Ovisno o broju koordinata kretanja specificiranih od strane mehanizama za dovod, formira se koordinatni sustav obrade. Koordinatni sustav može biti ravan, prostorno trodimenzionalni, prostorno višedimenzionalni. Funkcionalnost pravog CNC sustava (CNC) određena je stupnjem implementacije niza funkcija pri upravljanju opremom. Razmotrite kratak opis ovih funkcija.
^ Unos i pohrana softvera sustava(SPO). Besplatni softver uključuje skup programa koji odražavaju algoritme za funkcioniranje određenog objekta. U CNC nižim klasama softver otvorenog koda je strukturno ugrađen i ne može se mijenjati, a CNC može upravljati samo ovim objektom (npr. samo strojevi grupe tokara s dvije koordinate). U višenamjenskim sustavima koji omogućuju upravljanje širokom klasom objekata, pri postavljanju upravljačkog sustava za rješavanje određenog niza zadataka, softver otvorenog koda uvodi se izvana. To je neophodno jer različiti objekti imaju razlike u algoritmima oblikovanja u smislu broja kontrolnih koordinata, brzina i ubrzanja kretanja alata. Raznolikost tipova pogona i sastava tehnoloških naredbi objekata dovodi do razlika u broju i prirodi razmjenskih signala.
U samostalne višenamjenske upravljačke uređaje, softver otvorenog koda unosi se s bušene vrpce, s diskete, s kompakt diska (CD), au automatiziranim uređajima (kao dio automatiziranog sustava upravljanja procesima, GAP,) - putem komunikacijskog kanala s računalom više razine. Naravno, softver otvorenog koda pohranjuje se u memoriju sustava dok se ne promijeni kontrolni objekt. Prilikom zamjene upravljačkog objekta (npr. umjesto tokarilice na CNC se spaja industrijski robot) potrebno je u CNC unijeti nove programe (SPO) koji bi određivali algoritme za funkcioniranje tog novog objekta.
Potrebno je razlikovati softver otvorenog koda i upravljačke programe: softver otvorenog koda ostaje nepromijenjen za zadani kontrolni objekt, a UE se mijenjaju tijekom proizvodnje različitih dijelova na istom objektu. U višenamjenskim CNC-ovima memorija za pohranjivanje STR-ova mora biti nepromjenjiva, t.j. spremite informacije u slučaju nestanka struje.
^ Unos i pohrana UE. Upravljački program se može unijeti u CNC s upravljačke ploče, s diskete ili putem komunikacijskih kanala s računalom više razine. NC memorija za pohranu, koja je obično predstavljena u ISO kodu, mora biti nepromjenjiva. U CNC-ovima više klase, NC se obično unosi odmah i u cijelosti i pohranjuje u RAM sustava. Snažni računalni CNC-ovi omogućuju snimanje i pohranjivanje velikog broja NC programa u memoriju vašeg računala.
^ Interpretacija okvira. Upravljački program se sastoji od komponenti – okvira. Razvoj sljedećeg okvira zahtijeva niz preliminarnih postupaka koji se nazivaju interpretacija okvira. Za kontinuitet kontrole konture postupka interpretacije i 1. okvir mora biti implementiran tijekom kontrole objekta od strane i-ti okvir. Drugim riječima, upravljački sustav mora biti spreman za trenutno (bez prekida za čitanje i prepoznavanje okvira) izdavanje upravljačkih naredbi u skladu s naredbama sljedećeg okvira nakon izvršenja naredbi ugrađenih u tekući okvir.
Interpolacija. Sustav upravljanja mora osigurati, uz traženu točnost, automatski prijem (izračun) koordinata međutočaka putanje elemenata kontroliranog objekta prema koordinatama ekstremnih točaka i navedenoj interpolacijskoj funkciji.
^ Upravljanje pogonom za dovod. Složenost upravljanja ovisi o vrsti pogona. U općem slučaju problem se svodi na organizaciju digitalnih sustava za praćenje položaja za svaku koordinatu. Na ulaz takvog sustava primaju se kodovi (kod) koji odgovaraju rezultatima interpolacije. Ovi kodovi moraju odgovarati položaju duž koordinate (linearne ili kutne) pokretnog objekta. Određivanje stvarnog položaja pokretnog objekta i izvješćivanje o tome upravljačkom sustavu provode se senzorima povratne sprege. Osim upravljanja u načinu kretanja po zadanoj putanji, potrebno je organizirati i neke pomoćne načine rada: koordinaciju sustava upravljanja pogonom s pravim položajem povratnih senzora, postavljanje pogonskog sustava na fiksnu nulu stroja, kontrola prekoračenja dopuštenih vrijednosti koordinata, automatski izlazak pogona u režim kočenja prema određenim zakonima i sl.
^ Kontrola pogona glavnog pokreta. Upravljanje omogućuje uključivanje i isključivanje pogona, stabilizaciju brzine, au nekim slučajevima i kontrolu kuta rotacije kao dodatne koordinate.
^ Logičko upravljanje. To je upravljanje tehnološkim čvorovima diskretnog djelovanja čiji ulazni signali proizvode operacije kao što su "omogući", "onemogući", a izlazni signali imaju status "uključeno", "isključeno". Nedavno su se pojavili CNC-ovi najviše razine, koji posjeduju svojstva nestandardne logike, svojevrsnu visoku intelektualnu razinu.
^ Ispravak za dimenzije alata. NC korekcija za duljinu alata svodi se na paralelni prijenos koordinata, t.j. offset. Uzimanje u obzir stvarnog radijusa alata svodi se na formiranje takve putanje, koja je jednako udaljena od programirane. U brojnim CNC-ovima visoke razine moguće je ispraviti i uzeti u obzir u NC-u do 15 različitih parametara alata.
^ Provedba ciklusa. Dodjela ponavljajućih (standardnih) dijelova programa, zvanih ciklusi, učinkovita je metoda smanjenja NC-a. Takozvani fiksni ciklusi tipični su za određene tehnološke operacije (bušenje, upuštanje, bušenje, narezivanje navoja itd.) i nalaze se u proizvodnji mnogih proizvoda. Prilikom razvoja UE-a, fiksni ciklusi su naznačeni u programu, a njihova se obrada provodi u skladu s određenom potprogramom pohranjenom u memoriji upravljačkog sustava od strane softverskog sustava ili strukturnog dijagrama. U CNC-u visoke razine, do 500 standardnih ciklusa i potprograma može se pohraniti u memoriju kontrolnog računala, te se stoga mogu brzo koristiti.
Tehnološki ciklusi programa odgovaraju ponavljajućim dijelovima zadanog obratka. Ovi ciklusi u određenim upravljačkim sustavima također se mogu dodijeliti i unijeti u upravljačku memoriju upravljačkog sustava, a kada se ponavljaju u skladu s NC naredbama, mogu se implementirati pozivanjem iz glavne memorije.
^ Promjena alata. Ova je funkcija tipična za višenamjenske i višenamjenske strojeve. Zadatak promjene alata općenito ima dvije faze: traženje gnijezda za magazin s potrebnim alatom i zamjena korištenog alata novim. U GAP-u sa skladištem alata nalaze se složeni sustavi za automatsku opskrbu (zamjenu) alata za magazine alatnih strojeva.
^ Ispravak mehaničkih i mjernih pogrešaka uređaja. Bilo koja određena obradna jedinica (tj. kontrolni objekt) može se certificirati pomoću mjernih instrumenata dovoljno visoke klase točnosti. Rezultati takve certifikacije u obliku tablica pogrešaka (pogreška unutar koraka, akumulirana pogreška, zazor, temperaturne pogreške) unose se u memoriju upravljačkog sustava. Kada sustav radi, trenutna očitanja senzora jedinica korigiraju se podacima iz tablica grešaka. Sustavi visoke razine imaju ugrađene upravljačke i mjerne komplekse koji kontroliraju glavne parametre stroja u pozadini tzv. Rezultati kontrole odmah se koriste za provođenje potrebnih korekcija.
^ Prilagodljiva kontrola obrade. Za provedbu takve kontrole potrebne se informacije dobivaju od posebno instaliranih senzora, koji mjere moment otpora rezu ili komponente sila rezanja, snagu pogona glavnog pokreta, vibracije, temperaturu, trošenje alata itd. Većina često se prilagodba provodi promjenom brzine konture ili brzine pogona glavnog pokreta.
^ Akumulacija statističkih informacija. Statistički podaci uključuju utvrđivanje trenutnog vremena i vremena rada sustava i njegovih pojedinačnih čvorova, određivanje faktora opterećenja opreme, obračun proizvedenih proizvoda, fiksiranje njegovih pojedinačnih parametara itd.
^ Automatska ugrađena kontrola. Organizacija takve kontrole u zoni obrade posebno je relevantna za GAP. Kontinuirana kontrola oblikovanih dimenzija obratka jedan je od glavnih zadataka poboljšanja kvalitete obrade.
^ Dodatne značajke. Dodatne funkcije uključuju sljedeće: razmjenu informacija s vrhunskim računalom, koordinirano upravljanje opremom tehnološkog modula, upravljanje elementima sustava automatskog transporta i skladištenja, upravljanje vanjskim uređajima, komunikaciju s operaterom, tehničku dijagnostiku tehnološke opreme i sam CNC sustav, optimizacija pojedinih modova i ciklusa tehnološkog procesa itd.
^ INFORMACIJSKA STRUKTURA CNC STROJEVA
CNC uključuje sredstva uključena u razvoj upravljačkih radnji na izvršnim tijelima stroja i drugim mehanizmima prema zadanom programu, sredstva za izradu i upravljanje djelovanjem vanjskih i adaptivnih korekcija, kao i sredstva za dijagnosticiranje i praćenje rada CNC-a i stroja tijekom izrade dijela. CNC alatni stroj treba sadržavati: tehnička sredstva; softver (za programabilne upravljačke sustave); operativnu dokumentaciju.
Tehnička sredstva upravljačkog sustava uključuju: računsko-logički dio (uključujući uređaje za pohranu različitih vrsta programabilnih sustava); sredstva za formiranje utjecaja na izvršna tijela stroja (pogoni pogona i glavnog pokreta, izvršni uređaji elektroautomatike itd.); sredstva komunikacije s izvorima informacija o stanju kontroliranog objekta (mjerni pretvarači raznih vrsta, upravljački uređaji, prilagodba, dijagnostika i dr.); sredstva koja omogućuju interakciju s vanjskim sustavima i perifernim uređajima (komunikacijski kanali s računalima najvišeg ranga i sl.). tehnička sredstva, uključeni u CNC obično su strukturno projektirani u obliku izvanmrežni uređaj- UCHPU.
Glavne klasifikacijske značajke CNC-a su razina složenosti kontrolirane opreme i broj osi povezanih rješavanjem jednog interpolacijskog problema u vremenu. Na temelju toga, CNC strojevi se dijele u sljedeće grupe:
CNC s pravokutnim oblikom duž jedne koordinatne osi;
CNC s oblikovanjem konture s ograničenim skupom funkcija duž dvije ili tri koordinatne osi (informacijski kanali);
CNC s proširenom funkcionalnošću za opremanje višenamjenskih strojeva i strojeva složenim volumetrijskim oblikovanjem duž četiri do pet koordinatnih osi (informacijski kanali);
CNC s proširenom funkcionalnošću, uključujući posebne upravljačke zadatke, za opremanje teških i jedinstvenih strojeva i strojnih modula s 10-12 koordinatnih osi (informacijskih kanala).
Složenost strukture upravljačkog sustava određena je informacijskim značajkama i procjenjuje se brojem i prirodom informacijskih kanala koji se koriste u radu sustava. Zbog činjenice da je informacijska namjena uređaja i njihovih elemenata uključenih u upravljački sustav različita, oni su dodijeljeni različitim hijerarhijskim rangovima. Tipično, CNC strojevi imaju strukturu od dva ili tri ranga, a istovremeno omogućuju pristup višim rangovima za rad kao komponente FMS-a, automatiziranih linija, sekcija i drugih proizvodnih kompleksa.
U strukturno-informacijskoj analizi sustava upravljanja usvaja se određena raspodjela razina i informacijskih kanala.
Rang razine 0 kombinacija je čimbenika kao što su temperatura, kvaliteta materijala, podaci o instrumentima itd.
Razina 1 rang - ovo su pretvarači koji formiraju informacije o kanalu:
Prema stavu izvršnih tijela stroja,
Po tehnološkim i dimenzionalnim parametrima koji karakteriziraju stanje tehnološkog sustava;
prema parametrima unesenih smetnji u tehnološki sustav;
po točnosti dijela koji se obrađuje na stroju;
o zamjeni pribora, alata i spremnosti stroja;
pratiti ispravan tijek procesa rezanja i registrirati probleme koji se javljaju, kao i razviti načine za njihovo otklanjanje.
Razina 2. ranga je skup izvršnih podesivih pogona i aktuatora stroja:
Osnovni, temeljni, provođenje programskog kretanja tijela izvršne vlasti,
pomoćni, izvođenje raznih vrsta tehnoloških naredbi, uključujući i uz pomoć robota
dodatni, namijenjen za podešavanje i korektivne pokrete.
Razina 3. rang - razina tehničkih sredstava sustava upravljanja.
Razine 4 i viši rangovi nadilaze kontrolu i stroj. Razina 4. ranga uključuje, na primjer, vanjsko računalo.
U najopćenitijem slučaju, CNC alatni strojevi imaju strukturu od tri reda.
Klasifikacija CNC uređaja
Sve niti upravljanja automatskim mehanizmima stroja konvergiraju se s CNC-om. Strukturno, CNC je zamišljen kao autonomna elektronička jedinica s NC ulaznim uređajem, računalnim dijelom, električnim komunikacijskim kanalom s automatskim mehanizmima stroja.
Izgled CNC-a uvelike je određen upravljačkom pločom s koje se bira jedan od sljedećih načina upravljanja strojem: ručni, setup, poluautomatski, automatski; program se ispravlja tijekom razdoblja otklanjanja pogrešaka, uvodi se ispravak, prati se izvršavanje naredbi i prati ispravan rad stroja i samog CNC uređaja itd. CNC upravljačka ploča (daljinsko upravljanje) je pak određena programskim sustavom usvojenim za ovaj uređaj, karakterističnim znakovima usvojenog programskog upravljačkog sustava, CNC klasa.
U skladu s međunarodnom klasifikacijom, svi CNC prema razini tehničkih mogućnosti podijeljeni su u sljedeće glavne klase: NC (numerička kontrola); SNC (pohranjena numerička kontrola); CNC (računalno numeričko upravljanje); DNC (izravna numerička kontrola); HNC (Handled Numerical Control); VNC (Glasovna numerička kontrola).
Strukturno-informacijska analiza ovih sustava prilično je komplicirana, iako omogućuje izdvajanje prisutnosti određenih funkcionalnih elemenata i informacijskih kanala u njima. Klasifikacija za stvarne CNC također je uvjetna, budući da implementacija CNC funkcija može biti takva da je stvarna verzija upravljačkog sustava sinteza pojedinačnih značajki sustava različitih klasa. To posebno vrijedi za CNC sa značajkama klase DNC, koji se implementiraju kao klasni sustavi DNC-NC, DNC-SNC, DNC-CNC a drugi u CNC klasu CNC, koji se implementiraju kao sustavi VNC, CNC-HNC i tako dalje.
RAZREDNI SUSTAVI NC I SNC
Alatni strojevi opremljeni CNC klasama NC i SNC, trenutno su još uvijek dostupni u praksi poduzeća, ali je puštanje sustava ovih klasa već prekinuto. To su najjednostavniji sustavi upravljanja s ograničenim brojem informacijskih kanala. U sklopu ovih sustava ne postoji operativno računalo, a cjelokupni protok informacija obično je zatvoren na razini 3. ranga. Vanjski znak CNC klasa NC i SNC je način čitanja i rada UE.
^ Klasni sustavi NC.
U razrednim sustavima NCčitanje bušene trake po okvirima tijekom ciklusa obrade svakog obratka. razredni sustavi NC rade u sljedećem načinu rada. Nakon uključivanja stroja i CNC-a, čitaju se prvi i drugi blok programa. Čim završe s čitanjem, stroj počinje izvršavati naredbe prvog okvira. U ovom trenutku, informacije drugog programskog bloka nalaze se u memoriji CNC-a. Nakon izvršenja prvog okvira, stroj počinje obrađivati drugi okvir, koji se za to ispisuje iz memorijskog uređaja. U procesu obrade drugog okvira od strane stroja, sustav čita treći okvir programa koji se unosi u memorijski uređaj koji je oslobođen informacija drugog okvira i tako dalje.
Glavni nedostatak razmatranog načina rada je što za obradu svakog sljedećeg izratka iz serije CNC sustav mora ponovno očitati sve okvire bušene vrpce, pri čemu se često javljaju kvarovi zbog nedovoljno pouzdan rad CNC čitača. Kao rezultat toga, pojedinačni dijelovi iz serije mogu biti neispravni. Osim toga, ovim načinom rada, bušena traka se brzo istroši i zaprlja, što dodatno povećava vjerojatnost kvarova u čitanju. Konačno, ako blok sadrži radnje koje stroj izvodi vrlo brzo, tada CNC možda neće imati vremena pročitati sljedeći blok tijekom tog vremena, što također dovodi do kvarova.
Trenutno CNC klasa ^NC više se ne izdaju.
razredni sustavi SNC.
Ovi sustavi zadržavaju sva svojstva klasnih sustava NC, ali se od njih razlikuju po povećanoj količini memorije. razredni sustavi SNC omogućuju čitanje svih blokova programa i postavljanje informacija u uređaj za masovnu pohranu. Probijena traka se čita samo jednom prije obrade cijele serije identičnih dijelova i stoga se malo troši. Svi praznini se obrađuju prema signalima iz uređaja za pohranu, što dramatično smanjuje vjerojatnost kvarova, a time i odbacivanja dijelova. Trenutno CNC klasa SNC više se ne izdaju. Međutim, shema rada ovih sustava vrlo je indikativna i određuje bit programskog upravljanja. Pri radu sa strojem kojim upravlja NC sustav ili SNC, kodirani program se unosi na bušenu traku. Osim toga, pojedinačne naredbe mogu se unositi s CNC upravljačke ploče ili s upravljačke ploče stroja. Informacije s bušene vrpce kroz blokove za ulaz i dekodiranje ulaze u memoriju. Kada stroj radi u automatskom načinu rada, programske naredbe koje obrađuje interpolator šalju se pogonima preko upravljačkih jedinica. Brzina pogona kontrolira se prema podacima povratnog sustava, a pomaci pogonskih pogona kontroliraju se prema podacima PD senzora vožnje.
RAZREDNI SUSTAVI CNC, DNC, HNC
Razvoj računalne tehnologije, smanjenje veličine njezinih elemenata, proširenje funkcionalnosti omogućilo je stvaranje CNC-a na temelju računala, instalirajući moćnu računsku tehnologiju izravno na alatni stroj u proizvodnim radnjama. Novi sustavi kombinirali su funkcije upravljanja strojem i rješavanje gotovo svih zadataka pripreme NC.
^ Klasni sustavi CNC
Osnova CNC klase CNC su:
računalo programirano za obavljanje funkcija numeričke kontrole,
komunikacijski blokovi s koordinatnim pogonima, blokovi za izdavanje tehnoloških naredbi u traženom logičkom slijedu,
kontrole i indikacije sustava,
kanali za razmjenu podataka sa središnjim računalom više razine.
U razrednim sustavima CNC moguće je tijekom perioda rada mijenjati i ispravljati kako UE za obradu dijela tako i programe za funkcioniranje samog sustava kako bi se što više uzele u obzir značajke ovog stroja. Svaku od izvršenih funkcija osigurava vlastiti skup potprograma. Potprogrami su povezani zajedničkim koordinirajućim dispečerskim programom, koji omogućuje fleksibilnu interakciju svih blokova sustava.
Softverski kompleks upravljačkog sustava može se graditi na modularnoj osnovi. Glavni moduli takvog sustava su:
Program kontrole učitavanja UE, uključujući potprograme za ulaz i dekodiranje okvira;
program za upravljanje strojem, uključujući potprogram za kontrolu kretanja koordinata i potprogram za izvršavanje tehnoloških naredbi.
Program kontrole koordinatnog kretanja sastoji se od blokova interpolacije, podešavanja brzine, kontrole brzog hoda, a ti blokovi zauzvrat uključuju sljedeće module:
program pripreme podataka;
organiziranje menadžerskog programa;
drajveri su standardni operateri za rad s vanjskim uređajima.
U pohranu sustava CNC UE se može u potpunosti unijeti ne samo s diskete ili putem vanjskog komunikacijskog kanala, već iu zasebnim okvirima - ručno s CNC upravljačke ploče. Okviri programa mogu snimati ne samo naredbe za postavljanje pojedinačnih pokreta radnih tijela, već i naredbe koje postavljaju čitave grupe pokreta, zvane konstantni ciklusi, a koje se pohranjuju u uređaj za pohranu SPU-a. Brojni sustavi imaju knjižnicu standardnih programa, ugrađeni SAP itd. To dovodi do naglog smanjenja broja PM osoblja, do smanjenja vremena za njegovu pripremu i povećanja pouzdanosti stroja.
razredni sustavi ^ CNC omogućuju jednostavno pročišćavanje i otklanjanje pogrešaka UE-ova i njihovo uređivanje u dijaloškom načinu pomoću ručnog unosa informacija i njihovog prikaza, kao i dobivanje uređenog i testiranog programa na magnetskom disku (floppy disk) itd. U procesu rada dopuštene su razne vrste ispravaka.
Prednosti klasnih sustava CNC:
niska cijena,
male dimenzije,
visoka pouzdanost,
mnogi CNC-ovi ove klase imaju softver koji se može koristiti za uzimanje u obzir i automatsko ispravljanje stalnih pogrešaka stroja i na taj način utjecati na skup čimbenika koji određuju točnost obrade,
korištenje nadzornih i dijagnostičkih sustava povećava pouzdanost i performanse CNC strojeva te klase ^ CNC.
Neka CNC klasa CNC imaju posebne testne programe za provjeru performansi svih strukturnih dijelova sustava. Ovi testni programi se razrađuju svaki put kada se uređaj uključi, a ako su svi dijelovi u dobrom stanju, generira se signal da je sustav spreman za rad. Tijekom rada stroja i CNC-a, ispitni programi se obrađuju u dijelovima u tzv. pozadinskom načinu rada, bez ometanja razvoja glavnog NC-a. U slučaju kvara, njegov se kod pojavljuje na svjetlosnoj indikacijskoj ploči, a zatim se pomoću koda iz tablice utvrđuje mjesto i uzrok kvara. Osim toga, sustav otkriva pogreške povezane s nepravilnim radom uređaja ili prekoračenjem toplinskih uvjeta, omogućuje vam da pronađete napon za napajanje i druge parametre.
Sastavni dio CNC klase CNC je opsežna ugrađena memorija koja se može koristiti kao UE arhiva.
Vrlo važno sredstvo za optimizaciju veze između CNC-a i stroja je unošenje strojnih parametara ili konstanti u memoriju. Uz pomoć ovih konstanti automatski se mogu uzeti u obzir ograničenja na zonu obrade, postavljaju se zahtjevi za dinamikom pojedinih pogona, formiraju se fazne putanje ubrzanja i usporavanja, uzimaju se u obzir specifičnosti mjenjača, pogona za napajanje, kompenziraju se sustavne pogreške ovih zupčanika itd.
Pravi prikaz CNC CNC-a visoke razine pretpostavlja prisutnost dvije konzole - upravljačke ploče i strojne konzole, kombinaciju CNC blokova s programabilnim kontrolerom, odvojenu vrstu sustava upravljanja pogonom i pogonom vretena. Sustav se odlikuje jednostavnim programiranjem i udobnošću korisnika, pruža sve vrste funkcija modernog CNC-a, poboljšane sustave korekcije za kompenzaciju zazora, mjerne pogreške sustava, pogreške hoda vijka, NC pogreške, ima skup standardnih ciklusa za programiranje, univerzalni sučelje itd.
^ Klasni sustavi DNC
razredni sustavi DNC može se kontrolirati izravno pogonima iz središnjeg računala, zaobilazeći čitač stroja. Međutim, prisutnost računala ne znači da je potreba za CNC alatnim strojem potpuno eliminirana. U jednom od najčešćih sustava DNC svaka vrsta opreme na gradilištu zadržava svoje CNC klase NC, SNC, CNC. Normalan za takvu sekciju je način rada s računalnim upravljanjem, ali u slučaju privremenog kvara računala, takva sekcija ostaje u funkciji, jer svaka vrsta opreme može raditi pomoću unaprijed pripremljene diskete u slučaju kvara. hitan slučaj.
U funkciji DNC uključuje upravljanje ostalom opremom automatiziranog dijela, na primjer, automatiziranim skladištem, transportnim sustavom i industrijskim robotima, kao i rješavanje nekih organizacijskih i ekonomskih zadataka planiranja i rasporeda rada gradilišta. Sastavni dio softverske i matematičke podrške DNC može postojati specijalizirani sustav za automatizaciju pripreme UE. Uređivanje UE u DNC moguće je na vanjskom računalu na kojem se provodi automatizirana priprema UE, na računalu koje upravlja grupom alatnih strojeva te na računalu ugrađenom u CNC pojedinog stroja. U svim slučajevima, pripremljena i uređena UE za opremu gradilišta pohranjuju se u memoriju računala kontrolne skupine strojeva, odakle se komunikacijskim kanalima prenose na strojeve.
^ Klasni sustavi HNŽ
Operativni CNC klasa HNŽ omogućuju ručni unos programa u elektroničku memoriju CNC računala izravno s njegove konzole. Program koji se sastoji od dovoljno velikog broja okvira lako se upisuje i ispravlja pomoću tipki ili prekidača na CNC upravljačkoj ploči. Nakon otklanjanja pogrešaka, fiksira se do kraja obrade serije identičnih obratka. Izvorno CNC klasa HNŽ, koji ima pojednostavljenu shemu, u nekim slučajevima nije imao mogućnost unošenja ispravaka, memorije međuspremnika i drugih elemenata.
CNC moderne klase ^HNC izgrađena na temelju najbolje CNC klase CNC, samo se formalno razlikuje od potonjeg po nepostojanju uređaja za unos UE s bušene trake. Ali CNC klasa HNŽ imaju ulazni uređaj za spajanje vanjskih uređaja. Najnoviji modeli CNC klase HNŽ imaju povećan kapacitet memorije ugrađenog mikroračunala. Takvi uređaji omogućuju programiranje s CNC konzole u načinu dijaloga i korištenje velike arhive standardnih potprograma pohranjenih u memoriji ugrađenog mikroračunala. Ove potprograme se pozivaju na zaslonu naredbom s daljinskog upravljača, a na ekranu se prikazuju i shema obrade i tekst s popisom potrebnih podataka koji se unose u CNC prema odabranoj potprogramu.
CNC klase CNC, DNC, HNC također omogućuju automatski odabir alata od dostupnih u strojarnici, određuju načine obrade odabranog alata za dijelove izrađene od različitih materijala, pronalaze optimalan slijed operacija itd. - ili posebne preliminarne radove tehnološke prirode. To, naravno, nameće povećane zahtjeve za profesionalnu pripremljenost operatera CNC stroja. Brojni CNC-ovi predmetne klase omogućuju programiranje paralelno s radom stroja prema prethodno izrađenom programu i pohranjenom u CNC memoriji, čime se eliminira zastoj stroja.
CNC klase CNC, DNC, HNC odnose se na uređaje s promjenjivom strukturom. Glavni algoritmi za rad ovih uređaja postavljeni su softverom i mogu se mijenjati za različite uvjete, što omogućuje smanjenje broja CNC modifikacija i ubrzavanje njihovog razvoja, uključujući CNC sa samopodešavajućim algoritmima. CNC-ovi ovih klasa imaju strukturu računala i imaju karakteristične značajke računala. CNC mora biti pravilno programiran za rad. Za to takvi sustavi imaju poseban softver i matematički softver, koji je kompleks algoritama za obradu informacija primljenih u obliku UE. Matematički softver se može unijeti u sustav putem ulaznog uređaja, kao i glavnog UE. Tada CNC sustav spada u klasu slobodno programabilnih. U drugim slučajevima, softver je ugrađen u trajnu memoriju sustava u fazi njegove proizvodnje. Međutim, u svim slučajevima postoje mogućnosti za promjenu, dopunu, obogaćivanje ovog softvera, pa takvi CNC-ovi imaju veliku fleksibilnost i mogućnost funkcionalnog proširenja.
Mogućnosti suvremenih CNC klasa CNC, DNC, HNC neograničeno i određeno samo mogućnostima računala koja se u njima koriste.
VNC razredni sustavi
CNC-ovi klase VNC omogućuju vam da unosite informacije izravno glasom. Primljene informacije se pretvaraju u UE i zatim prikazuju u obliku grafike i teksta na zaslonu, što omogućuje vizualnu kontrolu unesenih podataka, njihovu korekciju i obradu. U robotiku se posebno aktivno uvodi govorni unos informacija; U sustavima upravljanja robotima koriste se dvije metode pretvaranja govornih signala u naredbe: “sinteza po pravilima” ili “sinteza po uzorcima”.
U prvom slučaju, govorni unos se implementira samo ako postoje pravila pohranjena u memoriji operaterske konzole. Ovdje je teško postići visoku kvalitetu zbog ograničenog kapaciteta pohrane i složenosti programa za glasovne poruke. Sustav sadrži uređaj za pohranu tekstualnih kodova poruka, pretvarač teksta i sintisajzer. Pretvarač teksta prevodi audio signale teksta u fonetske znakove i vrši raščlanjivanje. Primljeni simboli se koriste kao kodni znakovi za organizaciju kontrolnog programa.
Metodom "sinteza po uzorcima" sintesajzer se temelji na modelu linearne proizvodnje govora koji se temelji na glavnim strujnim generatorima, linearnom filtru i modelu učenja. Time se proširuje opseg naredbi za govorni unos.
Međutim, CNC klasa VNC još nisu usvojeni u industriji, ali će vjerojatno biti široko predstavljeni u bliskoj budućnosti kao najnapredniji dizajni koji pružaju najvišu razinu uslužnih mogućnosti.
^ NEURO-FUZZY (HEYPO-FUZZY) KONTROLNI SUSTAVI
Početak rada s računalnim neuronskim mrežama seže u 40-te godine prošlog stoljeća, no tek su moderne računalne tehnologije otvorile put njihovoj komercijalnoj uporabi. Trenutno mnoge tvrtke rade na stvaranju neuronskih mreža za različite namjene, no do sada je samo nekoliko uspjelo implementirati NEURO-FUZZI sustavi upravljanja u proizvodnoj praksi. Prema uobičajenom uvjerenju, ovi sustavi pripadaju budućnosti.
Računalne neuronske mreže posebna su vrsta računala koja u jednom ili drugom stupnju oponašaju mentalne procese mozga. U tim su računalima podaci organizirani poput neurona mozga u mreži s višerazinskim vezama. Ovi sustavi prilično jednostavno rješavaju ne samo obične standardne zadatke, već uglavnom nestandardne, nestandardne zadatke koji se neočekivano javljaju tijekom obrade, za čije je rješenje potrebna nestandardna logika, t.j. izvjesnu inteligenciju. Neuronske mreže rješavaju probleme koje obično računalo velike brzine nije u stanju učiniti.
^ Neuro-Fuzzy CNC generatori W(firma SODICK Co.Ltd., Japan) prvi je svjetski industrijski kontrolni sustav s umjetnom inteligencijom baziranom na računalnoj neuronskoj mreži. Sustav se koristi za upravljanje elektroerozivnim strojevima za probijanje uboda. Osim računalne neuronske mreže, neuro-fuzzy također uključuje neizraziti sustav upravljanja ili upravljanje neizrazitim skupovima korištenjem ekspertne neizrazite logike.
Sustav omogućuje potpuno automatizirano upravljanje elektroerozivnom obradom, osiguravajući njezine optimalne uvjete i načine rada. Programiranje obrade provodi se u dijalogu operater-CNC, u kojem operater odgovara samo na grafički ilustrirana i intuitivna pitanja stroja (slika 1.2).
Za postavljanje početnih podataka nisu potrebne tablice načina rada i upute, operater unosi minimum podataka, a sam sustav automatski izračunava načine rada i uvjete rada stroja. Istodobno, od pozicioniranja do kraja obrade nisu potrebni nikakvi CNC kodovi, kao ni posebno iskustvo s ovom opremom.
Riža. 1.2. Blok dijagram Neuro-fuzzy CNC generatora W
Nejasna kontrola načina rada i tijeka obrade uz trenutnu reakciju na sva odstupanja optimizira proces do maksimalne produktivnosti i učinkovitosti. Sustav neuronskog učenja automatski ispravlja rezultate i postiže potrebnu kvalitetu i performanse. Iskustvo samoučenja sustav primjenjuje u naknadnoj obradi jer sustav pamti što radi. Sustav ne zahtijeva puno vremena za ovladavanje, na strojevima s takvim sustavima čak i neiskusni operater radi brže i učinkovitije od kvalificiranog operatera na stroju s konvencionalnim CNC sustavima.
ZADACI UPRAVLJANJA
Programabilni kontroleri
Upravljač je specijalizirani uređaj opremljen terminalom u obliku osobnog računala. Povećanje snage i razine usluge osobnog računala omogućuje kombiniranje terminala, programatora i samog kontrolera unutar jednog računalnog sustava s dodatnim modulom za ulaz-izlaz električnih signala.
Postoji predslika koja se zove sustav ^ PCC (Kontroler osobnog računala- osobni programabilni kontroler). Razvoj RSS ide u sljedećim smjerovima:
korištenje verzije za jedno računalo sa sustavom Windows;
povećanje broja funkcija operaterskog sučelja zbog upravljanja u više načina i korištenja ugrađenih sustava alata za programiranje;
održavanje dinamičkih grafičkih modela upravljanog objekta u stvarnom vremenu;
korištenje vizualnog programiranja elektroautomatike (na primjer, prema vrsti grafičkog jezika visoki graf poduzeća Siemens).
Glavni zadatak kontrolera je istovremeno izvršavanje nekoliko naredbi i paralelna obrada vanjskih signala. Svaki proces kontrolera koji treba dodijeliti zasebnu nit izvodi se unutar glavnog procesa. Procesorsko vrijeme koje je operacijski sustav dodijelio glavnom procesoru mora se podijeliti između niti. Procesorsko vrijeme je dodijeljeno nitima u zasebnim kvantima. U svakom kvantu može se implementirati samo jedna nit. Svi streamovi su podijeljeni u prioritetne grupe - što je kraće vrijeme odgovora na vanjske utjecaje, to je veći prioritet streama
Također preporučujemo
Kako napraviti zdrav smoothie od banane
Berba šparoga za zimu recepti za kuhanje kod kuće
Pita od piletine s tikvicama i svježim sirom Dukanovi recepti Pita od tikvica sa svježim sirom
Medenjaci sa glazurom
Kako kuhati salatu s rakovim štapićima i mrkvom
Salata od kupusa s paprikom - najbolji recepti
Učitavam...