Наладочный режим (режим ручного управления)

T если x₁x₈ то {Z₂} на α₂

T если x₁x₉ то {Z₂} на α₂

T если ẍ₁ то {Z₁} на T

α₂ если x₂x₈ то {Z₄} на α₃

α₂ если ẍ₂ то {Z₂} на α₂

- - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - -

Режим нерегулярных ситуаций

α₈ если x₁₀ то {Z₉} на α₉

α₈ если x₇ то на T

α₈ если x₂ ẍ₄ то {Z₄} на α₃

α₈ если x₂x₄ то {Z₇} на α₄

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Для описания циклов и операций автоматики может быть применён также формализм сетей Петри.

Из вышеизложенного следует, что существует возможность независимой разработки многочисленных отдельных циклических процессов с установлением впоследствии необходимой связи между ними.

Обобщенной моделью решения логической задачи ЧПУ может послужить функциональный автомат (рисунок 1.20).

Под функциональным автоматом (рисунок 1.20 а) подразумевают автономные устройства (комплекс устройств) с четко выраженными целевыми функциями работы, в котором можно выделить исполнительную часть (операционный автомат) и управляющую часть (управляющий автомат). Операционный и управляющий автоматы обмениваются осведомительными (типы обратной связи) и управляющими сигналами между собой и с внешней средой.

При решении логической задачи ЧПУ в качестве операционного автомата выступают исполнительные цикловые механизмы объекта (станка), а функции управляющего автомата выполняет система цикловой электроавтоматики (рисунок 1.20 б). Множество двоичных или цифровых осведомительных сигналов x (от конечных и путевых выключателей, датчиков параметров), поступающих со стороны объекта, определяют его текущее состояние.

Множество управляющих сигналов у (типа «включить-выключить») поддерживают состояние объекта неизменным или переводят объект в новое состояние. Система
цикловой электроавтоматики имеет и внешний интерфейс, получая извне, от других управляющих устройств, команды управления (например, имена вызываемых циклов), сообщая другим управляющим устройствам о своих состояниях (например, о выполнении полученного задания).

 

 

а)

 

а)

 

б) в)

 

б) в)

 

Рисунок 1.20 – Функциональный автомат как обобщенная модель решения логических
задач ЧПУ: а) общая структурная схема функционального автомата; б) модель решения логических задач ЧПУ; в) система цикловой электроавтоматики как функциональный
автомат

 

Внутренняя структура системы цикловой электроавтоматики также построена по типу функционального автомата (рисунок 1.20 в). Роль операционного автомата играет информационная модель поведения объекта, т.е. модель воспроизводимых циклов автоматики. Содержательная сторона этой модели рассмотрена выше в различных формах внешнего представления. Роль управляющего автомата играет система логического управления. В качестве управляющих сигналов выступают логические функции х, определяющие текущие состояния a воспроизводимых циклов автоматики в информационной модели и переходы между состояниями этой модели. В качестве осведомительных сигналов выступают имена вызываемых операций или процедур {Z}, которые являются функциями устойчивых состояний a циклов автоматики: {Z}=f(a). В дальнейшем имена {Z} транслируются во внешние управляющие сигналы у. Некоторые состояния a информационной модели (например, начальные, заключительные состояния циклов) могут представлять интерес для внешних устройств управления. Внешние управляющие сигналы g поступают для начальной инициации циклов.

 

Общая конфигурация системы управления цикловой автоматикой показана на рисунке 1.21. В эту конфигурацию входят технологический пульт станка, система цикловой электроавтоматики, объект (представлены здесь компонентами систем управления на станке), устройство ЧПУ. В автоматическом режиме система управления электроавтоматикой получает от устройства ЧПУ команды g на запуск циклов, а сигналы a уведомляют устройство ЧПУ о завершении циклов на станке.

 

 

 

Рисунок 1.21 – Общая конфигурация системы управления цикловой автоматикой

 

В ручном режиме оператор с помощью органов управления технологического пульта или панели управления устройства ЧПУ вызывает отдельные переходы циклов или полные циклы командами u. Реакция системы цикловой электроавтоматики на нерегулярные ситуации (смена режима, нажатие кнопки аварийного останова, тайм-аут, срабатывание путевых ограничительных выключателей и др.) проявляется в остановке станка в текущей операции или переводе в заданное состояние. Во всех режимах система цикловой электроавтоматики воздействует на объект управления командами у. В результате управляющего воздействия выполняются вспомогательные операции технологического обеспечения, а по мере завершения отдельных стадий этих операций изменяются значения осведомительных сигналов x. Отработка операций на станке визуализируется с помощью средств индикации по сигналам υ, являющимся подмножеством множества у.

Один из вариантов взаимодействия системы цикловой электроавтоматики с устройством ЧПУ представлен на рисунке 1.21.

Полный обзор вариантов представлен на рисунках 1.22-1.25.

В первом варианте (рисунок 1.22) систему цикловой электроавтоматики строят в виде специализированного логического автомата и размещают в автономном шкафу электроавтоматики. Специализированный логический автомат может быть реализован на контактных элементах (реле), средствах бесконтактного управления (логических модулях, интегральных микросхемах) или с помощью программируемых контроллеров.

Во втором варианте (рисунок 1.23) система цикловой электроавтоматики встроена в устройство ЧПУ. Интерфейс с устройством ЧПУ обеспечивается с помощью программно-аппаратного окна. Типовыми решениями для специализированного логического автомата в этом случае являются микропрограммный автомат или встроенный программируемый контроллер.

 

 

 

Рисунок 1.22 – Структурная схема логической задачи с системой цикловой
электроавтоматики в виде специализированного логического автомата в шкафу
электроавтоматики

 

 

Рисунок 1.23 – Структурная схема логической задачи с системой цикловой
электроавтоматики в виде специализированного логического автомата, встроенного
в устройство ЧПУ

 

 

Рисунок 1.24 – Структурная схема логической задачи с выделенным для системы

цикловой электроавтоматики процессором мультипроцессорного устройства ЧПУ

 

В третьем варианте (рисунок 1.24) один из процессоров мультипроцессорного устройства ЧПУ резервируют за системой цикловой электроавтоматики. В составе устройства ЧПУ появляется встроенный функционально ориентированный модуль, программмное обеспечение которого и выполняет все необходимые функции.

В четвертом варианте (рисунок 1.25) функции системы цикловой электроавтоматики возлагают на процессор однопроцессорного устройства ЧПУ. Взаимодействие задач ЧПУ (геометрической, логической и других) осуществляется на программном уровне.

 

 

 

 

Рисунок 1.25 – Структурная схема логической задачи с процессором, разделяемым
системой цикловой электроавтоматики

 

В заключение рассмотрим фазы решения логической задачи ЧПУ в автоматическом режиме.

Начальная фаза состоит во вводе управляющей программы в память устройства ЧПУ и последующей ее активизации. Логическая задача представлена в управляющей программе именами вызываемых циклов. Само же описание циклов, как это следует из предыдущих пояснений, уже заранее (на уровне стыковки системы управления со станком) введено в память и постоянно хранится там. Непосредственный вызов циклов производится из рабочего кадра управляющей программы. С этого момента начинается вычислительный процесс, состоящий в анализе осведомительных сигналов, выполнении переходов по циклу с одновременным вызовом необходимых операций и процедур, выдаче управляющих воздействий на станок.

Степень сложности логической задачи оценивают косвенно по числу входов-выходов системы цикловой электроавтоматики.

 

Терминальная задача ЧПУ

 

На начальном этапе решение задач ЧПУ было ориентировано на создание проблемно-ориентированной вычислительной машины реального времени. Но по мере расширения области функций управления все более увеличивался удельный вес интерактивных (диалоговых) процедур и связанных с ними процессов машинного масштаба времени. Постепенно сформировался достаточно автономный круг задач, решение которых не требовало специальной и даже специализированной аппаратуры ЧПУ, но вполне могло быть выполнено универсальными вычислительными средствами на основе взаимодействия оператора с терминалом (пассивным или активным). Так оформилась терминальная задача ЧПУ.

К терминальной задаче ЧПУ отнесем все проявления взаимодействия устройства ЧПУ с окружающей средой: прежде всего, это диалог с оператором; кроме того, диалог с другими системами управления. Техническими средствами поддержания диалога являются, прежде всего, пассивный терминал (панель оператора) или активный терминал (персональный компьютер), а кроме того, интерфейс с управляющими устройствами внешней среды.

Терминальная задача обозначилась столь явно, что терминал устройства ЧПУ все чаще становится отдельным самостоятельным элементом. На рисунке 1.26 представлено модульное исполнение устройства ЧПУ, включающее собственно систему управления и связанные с ней оптоволоконными каналами пультовый модуль (пассивный терминал) и модуль ввода-вывода сигналов электроавтоматики станка (управляющих и осведомительных).

Пульт оператора может быть выполнен в виде универсальной консоли (пассивный терминал), подключенной к системе управления при помощи последовательного канала на основе кабеля. Устройство ЧПУ может быть выполнено в виде модуля, в который входят основная (специальная) часть системы управления и универсальный персональный компьютер (активный терминал) с комплектом периферии, соответствующим заказу пользователя.

Инструментом общения оператора с панелью оператора, какому бы терминалу (пассивному, активному) она ни принадлежала, является дисплей и клавиатура. Клавиатура предназначена: для выбора режима работы; ввода алфавитно-цифровых данных; управления курсором с целью редактирования вводимой информации; смены страниц информации, вводимой на дисплей; изменения системы отсчета, выбора дискретности перемещений; ввода исполнительных команд типа «включить», «выключить», «пуск», «стоп»; задания элементов геометрии; задания укрупненных команд типа технологических циклов и др.

 

Рисунок 1.26 – Терминал как отдельный модуль в общей конфигурации аппаратуры
устройства ЧПУ

 

На экране дисплея выводится информация следующего вида: состояние системы управления (указание режима и подрежимных ветвлений, так называемых «мод», сообщение об ошибках и сбоях); состояние управляемого объекта, т.е. станка (положения рабочих органов в различных системах координат, подача, частота вращения шпинделя, имена выполняемых циклов автоматики, сведения о выполняемой управляющей программе, текст выполняемого фрагмента управляющей программы); описание всех «прошлых» действий оператора; описание стандартных циклов обработки, включая их графическую интерпретацию; представление статико-графической модели управляющей программы (наложенные эскизы заготовки и изделия с указанием всех рабочих и вспомогательных проходов); представление динамико-графической модели процесса обработки (изображение текущего состояния и его развития в реальном времени).

Информация, появляющаяся на экране дисплея, отражает ту часть решения терминальной задачи, которая в данный момент интересует оператора. Если панель оператора является компонентом пассивного терминала (т.е. консоли оператора), то само решение терминальной задачи осуществляется в устройстве ЧПУ. Если же панель оператора придана активному терминалу (т.е. персональному компьютеру), то решение терминальной задачи выполняется в самом терминале.

Объем предоставляемой оператору информации, т.е. объем дисплейных функций, во многом определяет функциональные возможности устройства ЧПУ.

В связи с анализом дисплейных функций целесообразно ввести три понятия: формат, глава, страница. Под форматом будем понимать способ деления поверхности экрана на функциональные зоны. Главу определим как способ заполнения функциональных зон определенной (в семантическом смысле) информацией. Страницей назовем фрагмент главы, визуализируемый на экране в данный момент времени. Таким образом, глава состоит из одной или нескольких страниц, а разнородные главы могут быть организованы в разных или одинаковых форматах.

В качестве примера на рисунке 1.27 построено 14 глав в восьми форматах (здесь графика не предусмотрена). Клавиатура позволяет перелистывать главы, а также и страницы тех глав, информация которых не умещается на одной странице. При перелистывании страниц формат главы сохраняется, а при смене глав формат может изменяться.

 

<3>	<1>		<4>	<1>		<5>	<1>
<14>	<15>		<17>		<18>
<16>	<2>			<2>			<2>

 

а)

б)

в)

 

<6>	<1>		<7>	<1>		<8>	<1>
<19>		<20>		<21>
	<2>			<2>			<2>

 

г)

д)

е)

 

<9>	<1>		<24>		<10>	<1>
<22>			<27>	<29>
<23>	<2>		<25>	<26>		<28>	<30>
							<2>

 

ж)

з)

и)

 

 

<11>	<1>		<12>	<1>		<13>	<1>
<31>	<33>		<35>	<36>		<38>
<32>	<34>		<37>		<42>
	<2>			<2>			<2>

 

к)

л)

м)

 

<4>	<1>		<4>	<1>
<39>	<40>		<17>
	<2>		<41>

 

н)

о)

 

Рисунок 1.27 – Варианты визуализации и форматы представления информации

 

Функциональные зоны каждого формата обозначены цифрами в треугольных скобках: <1> – номер управляющей программы и кадра этой программы; <2> – состояние системы управления; <3> – указатель кадра; <4> – указатель программы; <5> – указатель аварийного предупреждения; <6> – указатель внешнего сообщения; <7> – указатель параметров, предназначенных для настройки системы ЧПУ; <8> – указатель переменных для специальной макрокоманды, сформированной пользователем; <9> – указатель списка номеров программ; <10> – указатель текущего положения; <11> – указатель повторного запуска программы; <12> – указатель сигналов управления интерфейсом; <13> – указатель таблиц коррекций; <14> – список действующих G-функций; <15> – список адресов и команд; <16> – преднабор одной команды в режиме ручного ввода; <17> – фрагмент управляющей программы; <18> – текст аварийного предупреждения; <19> – текст внешнего сообщения; <20> – номера и коды параметров, предназначенные для настройки устройства ЧПУ; <21> – номера и значения переменных; <22> – список номеров введенных программ; <23> – объем использованной памяти; <24> – текущее положение; <25> – номер программы; <26> – номер кадра; <27> – текущее положение в относительной системе координат; <28> – текущее положение в системе координат детали; <29> – текущее положение в абсолютной системе координат; <30> – путь до конца отработки кадра;
<31> – исходная позиция повторного запуска; <32> – путь к точке, в которой было произведено прерывание обработки; <33> – предыстория М-функций; <34> – предыстория
S-функций, T-функций; <35> – сигналы управления интерфейсом; <36> – комментарий; <37> – время работы; <38> – номера и величины коррекций инструмента; <39> – рабочий кадр; <40> – буферный кадр; <41> – преднабор кадра; <42> – фактическое положение.

Прокомментируем отдельные позиции этого списка. Под номерами программы и кадра в различных режимах понимают разное. Так, в качестве номера программы может быть указан либо номер текущей программы, либо номер последней из исполненных программ, либо номер программы, исполнение которой прервано, либо номер текущей подпрограммы или микропрограммы пользователя, либо номер разыскиваемой программы.
В качестве номера кадра выступает или номер текущего кадра, или номер последнего из исполненных, или номер разыскиваемого кадра.

Обозначения 3…13 занимают место заголовков глав визуализации: 3 – БУФЕРНЫЙ КАДР ПРИ РУЧНОМ ВВОДЕ, РАБОЧИЙ КАДР; 4 – ПРОГРАММА; 5 – АВАРИЙНОЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ; 6 – ВНЕШНЕЕ СООБЩЕНИЕ; 7 – ПАРАМЕТРЫ; 8 – МАКРОПЕРЕМЕННЫЕ; 9 – НОМЕРА ПРОГРАММ; 10 – ТЕКУЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ; 11 – ВОЗВРАТ ПОСЛЕ ПРЕРЫВАНИЯ; 12 – ПАРАМЕТРЫ ИНТЕРФЕЙСА; 13 – ТАБЛИЦА КОРРЕКЦИЙ.

Как видим, различные главы могут иметь одинаковые заголовки (рисунок 1.27 б, н, о); глава может и не иметь заголовка (рисунок 1.27 з) обычно в том случае, когда демон-стрируется изображение в увеличенном масштабе.

Обозначение <2> относится к цепочке различных признаков. В числе признаков могут быть: готовность системы управления (ГОТОВ, НЕ ГОТОВ), готовность буферного кадра в автоматическом режиме (БУФЕР), выбор оператором системы координат при ручном вводе (АБСОЛЮТНАЯ, ОТНОСИТЕЛЬНАЯ), отказ (ОТКАЗ), выполнение процедуры редактирования (РЕДАКТОР), поиск кадра (ПОИСК), возврат приводов станка к точке прерывания после повторного запуска программы (ВОЗВРАТ).

Рассмотрим некоторые главы. Первая глава (рисунок 1.27 а) содержит полный список всех адресов и список заданных команд одного кадра, а также список так называемых «модальных» G-функций, т.е. тех, которые действуют в данном кадре. В режиме ручного ввода список команд можно изменять или исполнять. С этой целью команду набирают в области <16>, а затем переводят в число действующих в области <15> с помощью директивы ВВОД, набираемой на панели оператора.

Вторая глава (рисунок 1.27 б) предоставляет оператору фрагмент программы. Как правило, полный текст программы в области <17> не размещается, и просмотреть его целиком можно лишь перелистывая страницы. Клавиатура панели оператора позволяет перемещать по полю экрана курсор, подчеркивающий ту или иную команду. Подчеркнутую команду можно убрать или изменить в режиме редактирования.

Третья глава (рисунок 1.27 в) предназначена для вывода на экран дисплея описаний аварийных предупреждений. В составе описаний результаты диагностических обследований в виде кодов отказов или текстовых комментариев. Вывод на экран описаний аварийных предупреждений осуществляют после того, как в области <2> появится признак отказа «ОТКАЗ».

Четвертая глава (рисунок 1.27 г) содержит текст внешнего сообщения системе управления, например, со стороны ЭВМ или технологического пульта станка. Это сообщение может состоять из предписаний по выполнению различного рода подготовительных действий.

Пятая глава (рисунок 1.27 д) позволяет оператору просмотреть коды интересующих его параметров станка и изменить при необходимости любые из них. Параметры эти служат для адаптации системы управления к объекту, для выбора налагаемых на процесс управления ограничений и т.д.

Шестая глава (рисунок 1.27 г) состоит из перечня переменных, используемых в параметрических управляющих подпрограммах пользователя, с указанием значений всех объявленных переменных. Значения переменных можно не только просмотреть, но и отредактировать.

Седьмая глава (рисунок 1.27 ж) приводит список номеров тех программ, которые введены в память устройства ЧПУ. Здесь же обозначен объем памяти, занимаемый этими программами.

Восьмая и девятая главы (рисунок 1.27 з, и) осуществляют индикацию текущего состояния. При этом индикация возможна в относительной или в абсолютной системах координат в увеличенном масштабе (рисунок 1.27 з) или во всех координатных системах одновременно в обычном масштабе (рисунок 1.27 и).

Десятая глава (рисунок 1.27 к) содержит информацию, необходимую при возврате на траекторию при возобновлении прерванной программы. Причиной подобного прерывания служит, как правило, поломка или выход из строя инструмента. В процессе замены инструмента нарушается синхронизация между текущим состоянием прерванной программы и положением исполнительных органов механизмов цикловой автоматики. Для ручного восстановления синхронизации оператору предоставлена предыстория M-, S-, T- функций к моменту прерывания.

Одиннадцатая глава (рисунок 1.27 л) необходима для индикации сигналов управления интерфейсом. Сюда относятся сигналы, осуществляющие преобразование воспроизводимой геометрии в зеркальное изображение по отдельным координатам; сигналы, осуществляющие настройку под присоединяемую периферию; сигналы системы цикловой электроавтоматики. Комментарии указывают на смысл кодирования состояний сигналов управления интерфейсом.

Двенадцатая глава (рисунок 1.27 м) служит для визуализации коррекций инструмента (радиуса фрезы, длины инструмента). Любой компонент таблицы коррекций может быть изменен.

Тринадцатая глава (рисунок 1.27 н) несёт в себе информацию, которая наиболее нужна в автоматическом режиме; это информация о двух смежных кадрах управляющей программы (рабочем и буферном).

Четырнадцатая глава (рисунок 1.27 о) ориентирована на редактирование управляющей программы. В режиме преднабора в области <41> может быть, в частности, составлен целый кадр, а далее введён в число действующих директивой «ВВОД» панели оператора.

Оптимальным режимом работы оператора с системой управления является диалог. Диалог, как правило, имеет следующую структуру:

– выдача системой управления очередного сообщения оператору на экран дисплея;

– ожидание системой управления ввода директивы оператора;

– ввод оператором директивы с клавиатуры панели;

– вызов системой управления соответствующей подпрограммы обработки директивы оператора;

– переход к началу.

Отсюда следуют два определения. Сообщение – это та часть системной реакции, которая, во-первых, отображается на экране и, во-вторых, явно приглашает оператора к дальнейшей работе. Директива – это минимальная совокупность действий оператора (через клавиатуру панели), которая вызывает смену сообщения.

Диалог вовлекает оператора в сложный иерархический процесс принятия решений. При этом система управления поддерживает функцию выбора решения с привлечением техники меню. Меню предлагает варианты развития диалога, варианты ответов на вопрос, перечень виртуальных клавиш.

Виртуальными клавишами называют такие, имена которых переменны, а их текущие значения динамически отображаются на экране дисплея. Оператору предлагается на выбор несколько вариантов директив, сопоставленных отдельным виртуальным клавишам. Введя директиву, оператор получает их новый набор и так до тех пор, пока не выберет нужный набор.

При построении панели оператора и организации ввода директив можно воспользоваться универсальной клавиатурой ввода-вывода терминалов ЭВМ, специальной жестко поименованной клавиатурой ЧПУ, виртуальной клавиатурой. Возможны и комбинированные варианты.

Применение виртуальной клавиатуры позволяет резко сократить число требуемых специальных клавишей. Среди специальных клавишей особую роль играют режимные, которые настраивают систему управления на вид работы. Предположим, что в устройстве ЧПУ предполагается шесть режимов.

В режиме «СТАНОК» осуществляют подготовительные операции типа толчковых (немерных) перемещений исполнительных органов станка, мерные перемещения на установленное число дискрет, производят обнуление буферов достигнутых позиций.

В режиме «РУЧНОЙ ВВОД» выполняют отдельные команды языка ISO-7bit или отдельные независимые кадры управляющей программы без сохранения команд и кадров в памяти устройства ЧПУ.

В режиме «ПАМЯТЬ ПРОГРАММ» с клавиатуры и других носителей как вводят в память, так и выводят на внешние носители управляющие программы ЧПУ, а также редактируют их.

В режиме «КОРРЕКЦИЯ» работают с таблицами, сохраняемыми в памяти устройства ЧПУ: вводят и редактируют таблицы коррекций инструмента и др.

В режиме «ОТРАБОТКА» воспроизводится автоматический цикл обработки детали в соответствии с активизированной управляющей программой ЧПУ.

В режиме «ДИАГНОСТИКА» устанавливают работоспособность системы ЧПУ в целом и любых отдельных ее подсистем.

Мнемонические обозначения режимов достаточно распространены, хотя и не узаконены.

Устройство ЧПУ может работать и с несколькими терминалами одновременно. Обычно в этом случае лишь один терминал используют для ведения диалога (любой по выбору), а остальные служат только для вывода текущей информации.

Существует четыре варианта диалога оператора с устройством ЧПУ: управление процессом и объектом, системная работа, автоматизированное проектирование управляющих программ, редактирование управляющих программ.

Диалог управления процессом и объектом протекает непосредственно в ходе обработки детали (ручной или автоматической). Речь идёт о приглашениях со стороны системы управления: выбрать режим из числа предлагаемых на экране; выбрать команду на перемещение в ручном режиме (например, путём указания альтернативных адресов) и т.д.

Устройство ЧПУ способно в определённой степени адаптироваться к объекту (станку) и потребителю. Для обеспечения адаптации выделяют специальные области памяти, где помещают константы системы управления и станочные параметры (параметры настройки), которые служат: для введения коррекций или компенсаций; уточнения или ограничения (функций ЧПУ); контроля, визуализации, диагностики и оптимизации связи устройства ЧПУ со станком.

Параметры настройки объединяются в следующие однородные группы:

- признаки и указания, уточняющие синтаксис управляющей программы, семантику адресов ISO, реакцию системы управления на те или иные команды;

- признаки, определяющие начальное состояние памяти (например, коды G-функ-ций, действующие по умолчанию);

- признаки, уточняющие структуру отдельных стандартных циклов;

- признаки, блокирующие отдельные функции клавиатуры панели оператора, уточняющие функции клавиатуры и реакцию системы управления на клавишные команды;

- признаки, управляющие объемом и составом выводимой на дисплее информации;

- константы, показания, допуски, текущие и предельные значения, используемые при решении задач ЧПУ;

- протоколы информационного обмена с периферией, внешними устройствами, объектом;

- значения корректирующих и компенсирующих сигналов и смещений, указания на знак коррекции;

- параметры настройки следящих приводов подачи;

- параметры согласования с приводом главного движения, параметры настройки привода;

- признаки, определяющие цену дискреты, диапазон измерения, размерность, масштаб, границы рабочей зоны, наличие базовых точек и смещений;

- признаки настройки конфигурации системы ЧПУ;

- признаки, задающие или отменяющие автоматическое исполнение тех или иных функций.

Полное число параметров в современных устройствах ЧПУ может достигать нескольких сотен. Они существенно различаются по структуре (однобитные признаки, многоразрядные константы, динамически изменяемые переменные), по назначению (блокировка, условный и безусловный переходы, фиксация некоторого численного значения, обозначение границ и пределов и др.), по характеру ввода (однократный при стыковке с технологическим оборудованием и подготовке к первоначальному пуску у потребителя, периодический по мере производственной необходимости, непрерывный по автоматически действующим каналам), по доступности (требуют испытания и измерений; доступны представителям инженерных служб, наладчику, оператору) и др.

Диалог при автоматизированном проектировании управляющих программ предлагает использование языка более высокого уровня, чем код ISO-7bit. Процедура ввода данных, необходимых для построения управляющей программы, базируется на одном из двух вариантов систем автоматизированного проектирования: цикловая система, инструментальная система.

В основе цикловой системы автоматизированного проектирования лежит следующий подход. Управляющую программу обработки детали можно составить из стандартных технологических решений (циклов), которые разработаны заранее в параметрической форме и нуждаются лишь в том, чтобы параметрам придали конкретные числовые значения. Из стандартных системных циклов оператор выделяет тот, который первым необходимо применить для обработки. Затем оператор задает все необходимые геометрические и технологические данные, относящиеся к этому циклу. Если для обработки детали недостаточно одного цикла, то описанный процесс повторяется для очередного стандартного цикла.

В качестве примера можно привести работу с цикловой системой для сверлильно-расточных операций. Оператор начинает с выбора одного из способов обработки отверстия, полный набор которых предлагает система управления. В соответствии со сделанным с помощью виртуальной клавиши выбором на экране появляется эскиз обработки с обобщенными параметрами вместо размеров и технологических данных. Система управления последовательно запрашивает у оператора конкретные численные значения параметров. После их ввода система управления уточняет у оператора общую схему расположения отверстий. Для конкретного варианта схемы необходим определенный набор данных, которые оператор снимает непосредственно с чертежа.

Для инструментальной системы автоматизированного проектирования управляющей программы характерна следующая схема действий оператора: определение вида материала и параметра шероховатости обработки; определение геометрии детали и заготовки; определение вылета и геометрии каждого используемого инструмента и его положения в координатной системе детали; определение всех необходимых проходов; формирование ISO-текста управляющей программы.

Для деталей сложных форм наиболее трудоёмкой частью является геометрическое описание данных чертежа. Используют обычную систему проекций, а контрольные изометрические изображения синтезируются автоматически.

Пример выполнения работы с инструментальной системой для токарных операций показан на рисунке 1.28. Оператор начинает с выбора квадранта, в котором будет представлена геометрия детали (рисунок 1.28 а). Далее он определяет форму и размеры заготовки и её положение в системе координат станка (рисунок 1.28 б), после чего приступает к последовательному вводу геометрических компонентов конечного профиля детали (рисунок 1.28 в, г). Затем нужно увязать взаимное расположение детали и инструментальной револьверной головки (рисунок 1.28 д), выбрать последовательность технологических операций и используемые инструменты, назначить режимы резания (эти этапы экранных изображений опущены). В результате система управления представит на экране полную статико-графическую модель процесса обработки, отдельные фрагменты которой оператор может при желании увидеть в увеличенном масштабе. В заключение система управления предлагает эквивалентный текст управляющей программы в коде ISO-7bit.

Динамико-графическое моделирование процесса обработки служит целям верификации разработанной управляющей программы. Траектория движения инструмента вычерчивается на экране дисплея в темпе, выбираемом оператором. Особенно наглядным является пространственное динамико-графическое моделирование.

Диалоговое редактирование управляющих программ (четвёртый из упомянутых выше вариантов диалога) охватывает собственно редактирование и ручной ввод текста управляющей программы. Типичными директивами процесса редактирования являются: ВСТАВИТЬ, УДАЛИТЬ, ЗАМЕНИТЬ, которые могут быть отнесены к отдельным командам и целым кадрам.

Завершая анализ терминальной задачи ЧПУ, отметим два дополнительных её компонента: диалог «терминал – устройство ЧПУ» и диалог «устройство ЧПУ – ЭВМ». Оба диалога осуществляются автоматически в соответствующих каналах связи, обеспечиваются соответствующими протоколами, поддерживаются программно-аппаратными средствами системы управления.

 

Технологическая задача ЧПУ

 

Целевую функцию технологической задачи ЧПУ можно сформулировать как достижение требуемого качества деталей с наименьшими затратами. Основным показателем качества деталей является погрешность их изготовления, включая волнистость и шероховатость. К показателям качества можно также отнеси состояние поверхностного слоя обрабатываемой детали.

Рассмотрим механизм формирования заданной точности обработки в связи с особенностями начальной установки, статической и динамической настроек детали.

При размещении обрабатываемой детали в рабочем пространстве станка (т.е. при включении детали в кинематические и размерные цепи станочной системы) необходимо обеспечить начальную установку, т.е. управление точностью начального положения относительно баз станка или приспособления. Заготовку закрепляют на столе станка или в приспособлении. Комплект технологических баз, определяющих положение детали в процессе её обработки, образует координатную систему детали. Поверхности стола, или приспособления, или других компонентов, с помощью которых деталь координируют в рабочем пространстве, составляют комплект баз станка, формирующих его координатную систему.

Рисунок 1.28 – Этапы работы с инструментальной системой автоматизированного
проектирования управляющих программ для токарных операций: а) выбор квадранта,
в котором будет представлена геометрия детали; б) определение параметров и
положения заготовки