Обзор литературы по системам управления
Система числового программного управления FMS-3000
Базовый вариант УЧПУ FMS3000 имеет следующую конфигурацию в соответствии с рисунком 1:
Промышленная рабочая станция с 15" CRT дисплеем: P233MMX/32Mb RAM/16Мb Flash/FDD; Средняя наработка на отказ: 50000 ч.
Рисунок 1 - Базовый вариант УЧПУ FMS3000
Технические характеристики программного обеспечения устройства ЧПУ FMS3000.
Количество управляемых координат, поддерживаемых программным обеспечением: 255;
Минимальное задание и перемещение, мм (град): 0.001;
Максимальное задание и перемещение, мм (град): 1*10^16;
Диапазон подач, мм/мин (град/мин): 2.9*10^-39..1.7*10^38;
Оперативная коррекция в пределах, (%%): 2.9*10^-16…1.7*10^40;
Максимальный радиус дуги окружности, мм: 1*10^16;
Минимальное время выполнения кадра управляющей программы (Р200), сек: 0.001 (1000 кадров в секунду);
Размер отрабатываемых управляющих программ: без ограничений по объему;
Линейная интерполяция: по всем осям одновременно;
Круговая, линейно-круговая интерполяция: в любой плоскости;
Кодирование управляющих программ: стандарт ISO;
Коррекция на радиус инструмента: в любой плоскости;
Коррекция на длину инструмента: по любой оси;
Поворот системы координат детали: в любой плоскости на любой угол;
Программирование в полярных координатах;
Масштабирование с произвольным коэффициентом по любой оси;
Программирования циклов пользователя (добавление дополнительных G-функций);
Возможность перекрытия стандартных G-функций
Возможность программирования и отработки процесса нарезания резьбы;
Наличие системы отработки подпрограмм(с неограниченным вложением);
Возможность отработки программы с любого кадра с автоматическим определением начальных условий (исходной точки и G-функций);
Возможность отработки программы до заданного кадра;
Выход в заданное положение (позиционированием или обратным ходом) с автоматическим запуском продолжения отработки программы;
Зеркальная отработка программы относительно произвольной точки;
Отработка программы с отключением любых осей;
Отработка программы с блокировкой технологии и геометрии (режим проверки);
Автоматическая коррекция люфтов, погрешностей ходовых винтов, дрейфа нуля приводов, позволяющая повысить точность позиционирования и отработки;
Наличие скоростной компенсации, обеспечивающее точное согласование движения координат, что повышает точность объемной обработки;
Возможность подключения электронных маховиков для перемещений по заданным координатам;
Многозадачная работа – возможность параллельно отрабатывать программу на станке, прорисовывать и редактировать другие, считывать или записывать файлы на дискеты;
Оперативная коррекция подачи и скорости вращения шпинделя;
Возможность работы в локальной вычислительной сети.
Формат файловой системы УЧПУ совместим с форматом MS-DOS и WINDOWS;
Графический цветной интерфейс пользователя по стандарту CUA с поддержкой манипуляторов типа “Мышь”, “Трекбол”;
Возможность графической 3D прорисовки управляющей программы с масштабированием и разворотом в нужной проекции;
Наличие встроенного редактора для управляющих программ неограниченного размера;
Встроенный язык макропрограммирования (подмножество языка BASIC) с большим количеством операторов, вычислительных, графических функций и функций ввода-вывода (*, + ,- , / , sin, cos, tan, arctan, print, input, window , line, и др.);
Возможность разработки диалоговых управляющих программ;
Наличие развитой системы параметров УЧПУ, параметров станка и параметров пользователя для учета любых особенностей станка, предпочтений технолога и оператора;
Наличие программного осциллографа, позволяющего отследить изменения любых переменных и сигналов, имеющихся в ЧПУ в режиме реального времени;
Ведение журнала работы с сохранением времени появления сообщений и ошибок;
Русскоязычный интерфейс.
Встроенный язык электроавтоматики с широкими возможностями отладки и индикации.
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ОТ IBM PC
Система передачи предназначена для двустороннего обмена УП, а также другой технологической и тестовой информацией между IBM PC и станками с ЧПУ, удаленными на расстояние до 1 км. Возможно подключение к 1 компьютеру до 32 станков с различными типами устройств ЧПУ (2С42-65, 2С42-61, Н33, Н22, НЦ31, МС2109, МИКРОЛИД-62, CNC-600, CNC-700, CNC-432, Allen-Bradly, Siemens, Bosch, Fanuc и др.). В зависимости от условий эксплуатации, по выбору заказчика, Система передачи может быть реализована как на базе обычного офисного компьютера, так и IBM-совместимой рабочей станции промышленного исполнения.
Применение системы позволило:
существенно улучшить характеристики устройств ЧПУ без их дорогостоящей замены: -подключение к компьютеру устройств ЧПУ класса NC (например, Н22, Н33), не имеющих памяти для хранения УП, позволяет использовать для этого память компьютера;
подключение к компьютеру устройств класса CNC (например, 2С42-65) позволяет производить непрерывную отработку УП, объем которых превышает объем памяти ЧПУ, в режиме "подкачки" информации, без промежуточного дробления УП на части, кратные объему памяти ЧПУ;
увеличить производительность труда за счет увеличения в 8-10 раз скорости загрузки УП;
осуществить полный контроль за работой станков с выводом на печать протокола рабочего дня;
полностью исключить из обращения перфоленту и расходы, связанные с ее использованием;
интегрировать станки с ЧПУ в заводскую компьютерную сеть.
Служба технологов получила возможность:
унифицировать систему программирования для всей номенклатуры станков с УЧПУ 2С42;
устанавливать уровень доступа операторов станков к УП (полный доступ или запрет редактирования);
осуществить контроль за правильностью изменений в УП, которые производят операторы станков;
Операторы ЧПУ получили возможность:
находить и загружать с пульта ЧПУ нужную УП из памяти IBM PC;
работать с библиотеками программ, корректоров и нулей;
редактировать и сохранять УП в памяти IBM PC с пульта ЧПУ.
Служба наладки систем ЧПУ получила возможность:
тестировать аппаратную часть УЧПУ от компьютера;
исключить затраты, связанные с ремонтом ФСУ и перфораторов.
Способ подключения со стороны IBM PC.
Адаптер 8-канальный "токовая петля" в соответствии с рисунком 2
Рисунок 2 - Адаптер 8-канальный "токовая петля"
Адаптер предназначен для организации связи с внешними устройствами по 8 последовательным каналам в Системе двусторонней передачи информации от IBM PC. Адаптер выполнен в соответствии со стандартом на платы расширения для IBM РС и устанавливается внутри системного блока ПК. Обеспечивается возможность совместной работы до четырех адаптеров в одном ПК. Питание адаптера по цепи +5В осуществляется от источника питания ПК. Внешние устройства подключаются к адаптеру через 4-проводные линии связи.
Способы подключения со стороны станка:
эмулятор фотосчитывающего устройства DATALOAD-MS (для всех типов ЧПУ);
математическое обеспечение со встроенным протоколом обмена (для 2С42, НЦ31, МС2109);
коннектор “RS232-Current Loop” в соответствии с рисунком 3 (для УЧПУ с интерфейсом RS-232);
Рисунок 3 - коннектор “RS232-Current Loop”
индивидуальные способы для нестандартного оборудования.
Устройство числового программного управления NC-110
Устройство числового программного управления NC-110 является дальнейшим развитием серии УЧПУ NC-100.
Устройство ЧПУ построено по модульному принципу и позволяет удовлетворять растущие требования потребителей путем встраивания дополнительных модулей.
Устройство легко адаптируется для самых сложных объектов, элементы которых могут требовать одновременного и независимого управления в реальном времени.
Мощное программное обеспечение позволяет управлять станками всех основных типов: токарными, фрезерными, обрабатывающими центрами, копировальными, шлифовальными, кузнечно-прессовым оборудованием,
термической и лазерной резки и др.
Графическая поддержка.
Графика позволяет:
просматривать реальное движение инструмента;
проверять элементы траектории инструмента при отключенном станке;
производить точную настройку приводов в режиме осциллоскопирования.
Пооперационный контроль.
Система изготавливается с использованием пооперационного контроля, начиная от подготовки производства и до выпуска готового изделия, включая температурный прогон с последующей функциональной проверкой работы всех модулей.
Особенности программирования. Технологическое программирование использует:
привычные G-функции;
трехбуквенные коды, позволяющие давать осмысленные названия макрокомандам;
встроенный язык описания графических объектов, позволяющий программировать сложные 2D контуры непосредственно с чертежа без использования САПР. УЧПУ само вычисляет точки пересечения и касания геометрических элементов. Такое решение позволяет легко ориентироваться в выборе функций для составления управляющих программ вручную.
Простота в изучении и использовании. Обслуживание и работа с УЧПУ не вызывает никаких трудностей у персонала. Через сообщения пользователю предоставляется полный контроль за выполняемыми операциями, а также за состоянием комплекса УЧПУ - станок. Управление устройством ЧПУ выполнено в диалоговом режиме с использованием меню, которое позволяет легко ориентироваться в выполняемых операциях. Программное обеспечение УЧПУ существует в русской, английской и китайской версиях; программное обеспечение преемственно и совместимо для всех серий УЧПУ.
В комплект поставки УЧПУ NC-110 входит:
Блок управления (БУ)
Пульт оператора (ПО)
Станочный пульт (38 свободно-программируемых кнопок, электронный штурвал)
Релейные модули постоянный ток 24В/3А, переменный ток 220В/1,5А, 110В/3А
Кабели связи между БУ и ПО -10м
Кабель связи между ПО и станочным пультом -1м
Кабели связи с релейными модулями -2м
Разъёмы датчиков и ЦАПов
Программа связи с персональным компьютером
Комплект эксплуатационной документации
Ниже представлены технические характеристики УЧПУ NC-110.
УЧПУ NC 110 программно совместимо с УЧПУ Вектор, Контур, AB-8600 и 4СК, но построено на современной элементной базе и имеет более высокое быстродействие и более высокую надёжность.
Основные характеристики УЧПУ NC-110.
Управляющих осей от 2 до 16 и такт управления приводами для 16-ти осей 1мс.
Дискретные Вх/Вых 48/32 - 384/256.
Данные организованы в файлах (таблицы инструментов, коррекций инструментов, начальных чек).
Подготовка управляющих программ одновременно с выполнением цикла обработки детали.
Различные сообщения (ошибки при подготовке кадров, ошибки оператора, ошибки диагностики системы и станка)
Компенсация погрешности ходового винта и компенсация люфтов.
Программные ограничения.
Защищенные области и определение рабочего поля из управляющей программы.
Управление скоростью на профиле.
Управление разгоном/торможением по линейному или экспоненциальному закону.
Устанавливаемые при конфигурации начальные точки.
Электронный штурвал.
Диагностика при включении и во время работы.
Последовательный канал RS232 и параллельный порт.
Встроенный программируемый интерфейс логики станка.
Язык высокого уровня для программирования интерфейса логики станка.
Видеографика
Процессорный модуль Pentium II MMX-200 (Flash-память 8 Мб, Видеоадаптер VGA и TFT, RAM от 4 Мб, Интерфейсы FDD, HDD, РС- клавиатуры, RS232, параллельный канал)
ЦАП 14 разрядов или 16 разрядов (по заказу)
АЦП 8 каналов 12 разрядов (по заказу)
Подключаемые датчики - фотоимпульсные с питанием +5В
датчик касания;
дискретные Вх/Вых - 48/32 (макс. 8 модуля);
Релейные платы.
Устройство комплектуется внешними модулями (24/16 вх/вых) NC110-41 DC-24V/3A, AC-110V/3А или AC-220V/1,5А
Пульт оператора.
TFT 10.4” цветной
герметизированная мембранная алфавитно-цифровая клавиатура с тактильным эффектом и клавиатура "МЕНЮ";
Станочный пульт.
герметизированная мембранная клавиатура с тактильным эффектом и светодиодной индикацией:
8 клавиш выбора режима работы и 38 свободно-программируемых клавиш;
корректора (11 положений): подачи, ручных перемещений, корректор оборотов шпинделя; электронный штурвал;
Краткие характеристики программирования.
Программирование в абсолютных размерах и приращениях, в миллиметрах и дюймах.
Компенсация радиуса инструмента.
Смещение нуля.
Определение величины припуска.
Коническое и цилиндрическое резьбонарезания с постоянным и переменным шагом.
Циклы черновой обработки и чистовой обработки.
Циклы обработки пазов и снятия стружки.
Циклы резьбонарезания.
Программирование полного круга.
Прямое программирование при помощи углов, прямых и окружностей.
Параметрическое программирование.
Повторение частей управляющих программ.
Подпрограммы с параметрами.
Условные и безусловные переходы.
Масштабирование.
Пропуск кадров.
9999 инструментов и коррекций инструментов.
Возможность включения нескольких функций G и M в кадре.
Двойные оси.
Непрерывные оси вращения.
Оси вращения с заданием более 360 градусов.
Скоординированная ось шпинделя.
Виртуальные оси с преобразованием декартовые координаты/полярные координаты.
Проверка отработки управляющих программ на быстром ходу и при блокированных осях.
Определение длины инструмента на станке и цикл контроля целостности инструмента.
Управление расточными и обточными головками.
Запомненный поиск для продолжения отработки после останова.
Многокадровое обратное прослеживание по профилю.
Отвод инструмента от профиля и автоматический возврат на профиль.
Встроенный редактор.
Из обзора видно, что приведенные СУ не подходят под выше указанные требования или подходят но обладают избытком лишних функций и дороги. Это приводит к необходимости разработки новой системы управления.