Компьютерные системы числового программного управления

Рассмотренные выше системы числового программного управления типа NC имеют устройство УЧПУ аппаратного типа. Алгоритмы работы таких УЧПУ реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства. Аппаратные УЧПУ с постоянной структурой относятся в основном к системам первых поколений. Они совершенствуются в части схемно-конструкторского исполнения и применения новой элементной базы, что обеспечивает расширение их технологических возможностей, упрощение программирования и эксплуатации [7,8].

В результате развития компьютерной техники созданы программируемые УЧПУ типа CNC (Computerized Numerical Contro). Они представляют собой системы с переменной структурой, алгоритмы работы которых реализуются с помощью программ, вводимых в ее память, и при этом они могут быть изменены и после ее изготовления.

Программируемые УЧПУ с переменной структурой относятся к системам нового поколения.

Основной отличительной особенностью программируемых УЧПУ по сравнению с аппаратными является их структурное построение, которое соответствует управляющей ЭВМ. Программируемые УЧПУ структурно включают одну или несколько микроЭВМ с микропроцессором, обеспечивающим быстрое выполнение логических и арифметических операций. В соответствии с этим такие системы называют также микропроцессорные системы ЧПУ. В этих системах алгоритмы обработки и их реализация может быть оперативно изменена. Первостепенное значение приобретает расширение функций УЧПУ, возможность хранения и редактирования программ.

Наличие значительного объема электронной памяти позволяет хранить в системе управляющие программы для обработки группы различных деталей. Такие системы называют также свободно программируемые системы ЧПУ, на которых представляется возможным задание и корректирование УП с клавиатуры панели управления на основе данных чертежа обрабатываемой детали. Т.о. микропроцессорная реализация УЧПУ обеспечивает принципиально новые значительные возможность дальнейшего расширения технологической гибкости числового программного управления станками.

Структурная схема микропроцессорной системы ЧПУ в общем виде представлена на рис.1.12. Компонентами микропроцессорной СЧПУ являются:

мини-ЭВМ, включающая блок памяти 2 и процессор 3;

пульт 4 управления системой с модулем 5 считывания и вы­вода управляющей программы;

модуль 6 логических элементов управления и согласования координатных приводов;

модуль 7 тиристорного управления следящими приводами;

привод 8 движения по управляемым координатам;

измерительная система 9 обратной, связи и диагностики со­стояния оборудования.

Рис.1.12 Структурная схема микропроцессорной системы ЧПУ.

Использование в системе компьютеров современной концеп­ции с достаточно обширной внутренней памятью (около 256К байт) позволяет записывать и продолжительное время хранить требуе­мый набор управляющих программ, необходимое программно-математическое обеспечение (ПМО), а также данные по обору­дованию.

Пульт управления обеспечивает широкие сервисные возмож­ности при работе системы в различных режимах, в том числе ручной ввод и редактирование программы с использованием графического дисплея и средств индикации, диалоговое общение с системой, а также расширенную индикацию при многофункцио­нальной системе контроля и диагностики состояния оборудования.

Модуль 5 ввода и вывода осуществляет также подключение периферийных устройств на этапе отладки эксплуатации оборудования для считывания и передачи информации с различных программоносителей, а также для присоединения внешнего за­поминающего устройства (ВЗУ), обеспечивающего дополнитель­ное наращивание памяти ЭВМ.

С помощью пульта можно просмотреть по кад­рам на дисплее или на устройствах индикации всю программу или ее часть и в случае необходимости отредактировать, т. е. внести в отдельные кадры изменения и коррекцию. При этом опе­ратор имеет возможность работать с архивом программ, распо­ложенных как во внутренней, так и во внешней памяти, а также просматривать и задавать параметры оборудования.

Задание параметров оборудования и использование их в работе позволяет компенсировать зазоры в кинематических пере­дачах, определить ограничения рабочей зоны и режимов обра­ботки, учесть динамику привода на формирование требуемых переходных процессов при разгоне и торможении.

Модуль 6 логических элементов управления и согласования координатных приводов выполняет функции управляющего конт­ролера станочной автоматики и согласования функций. Он может быть реализован как контролер с постоянно заданной системой логических связей или как программируемый микропроцессор, доступ к которому осуществляется от пульта управления. Все это позволяет формировать как типовые, так и нестандартные циклы обработки применительно к решению различных техноло­гических задач, а также программировать от пульта связи в ра­боте узлов станка.

Новым поколением систем числового управления являются

Рис.1.13 Диаграмма обмена данных между модулями системы PCNC и ее ядром.

системы ЧПУ типа PCNC (Personal Computer Numerical Control) – персональные компьютерные системы ЧПУ с открытой модульной архитектурой. В системах ЧПУ нового поколения в качестве системной платформы, представляющей ядро системы ЧПУ, используют персональный компьютер (РС). Диаграмма представленная на рис.1.13 показывает информационные связи – обмен данных, который имеет место между модулями системы и ее ядром [ ]. При этом, как видно из диаграммы, стрелки, моделирующие передачу потока данных, имеют как одно, так и двустороннее направление.

Процесс, определяемый общим названием - «выполнить задание», решается с помощью двух подсистем:

NC - подсистема обеспечивает управлением объектом (станком);

PC – подсистема обеспечивает разработку задания (программы).

Структура системы ЧПУ с открытой модульной архитектурой представлена на рис. 1.14. Первая NC – подсистема структурно включает две группы модулей. Первая группа модулей обеспечивает решение геометрической задачи. В эту группу входят интерполятор, модуль управления следящими приводами, интерпретатор, представляющий собой ISO-процессор, и диспетчер режимов.

Рис. 1.14 Структура системы ЧПУ с открытой модульной архитектурой.

Во вторую группу входит программируемый логический контроллер, обеспечивающий решение логических задач циклового управления.

Первая NC – подсистема является ведущей, она формирует среду функционирования в реальном времени ориентированных под ЧПУ модулей.

Вторая PC – подсистема, обеспечивает решение терминальной задачи. Она включает такие модули как редактор управляющих программ (NC Editor), человеко-машинный интерфейс, а также дополнительный модуль пользовательских предложений. Эта подсистема образует среду Windows-интерфейса пользователя. Она позволяет осуществить подготовку и тестирование управляющих программ.

Взаимодействие всех модулей осуществляется посредством объектно-ориентированной магистрали, которая образует коммуникационную среду, выполняющую также серверные функции по представлению всем модулям необходимой информации.

Каждый из модулей системы является автономным, он закреплен за определенной задачей управления и является «вложенным» объектом, ориентированным на работу в клиентосерверной среде.

Открытая модульная архитектура систем типа PCNC определяет их гибкость, что позволяет создавать системы ЧПУ с новыми функциональными возможностями:

- создание систем различной конфигурации;

- возможность изменения конфигурации системы как у производителя, так и у пользователя;

- использование готовых покупных программных пакетов;

- возможность совершенствования системы без необходимости изменения базовой платформы:

- свободный доступ к любому программному модулю;

- возможность диагностирования приводов станка, аппаратуры системы и других объектов управления;

- возможность настройки системы на различные версии языка управляющих программ;

- простата включения в программно-математическое обеспечение новых алгоритмов интерполяции и возможность их применения в различном сочетании;

- простота подсоединения системы в коммуникационную сеть предприятия.

В системах ЧПУ нового поколения предусматривают новую открытую архитектуру построения интерполятора, в которой допускается свободное изменение алгоритмов интерполяции и использование их в различном сочетании для создания сложных профилей. Структурная схема построения такого интерполятора приведена на рис. 1.15. Интерполятор, выполненный в виде отдельного модуля, имеет собственную внутреннею шину, на которой расположен набор блоков, обеспечивающих требуемый режим его работы.

Рис. 1.15. Структурная схема построения интерполятора.

Кадры управляющей программы поступают на вход транслятора, преобразуются во внутренний формат интерполятора, обрабатываются в блоке опережающего просмотра (Look Ahead), а затем по внутренней шине подаются к соответствующим блокам. Интерполятор связан с объектно-ориентированной шиной через блок «администратор», обеспечивая таким образом требуемый режим работы системы.

Лекция 5.

Дата добавления: 2014-01-03