ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПОДАЧ СИСТЕМ ЧПУ

Для обеспечения высокого качества отработки заданной траектории САР положения выполняется комбинированной [1], с компенсацией ошибки по управлению (см. рис. 3.1). При этом типовая САР положения дополняется элементами компенсации скоростной ошибки, ошибок по ускорению и рывку.

Рис. 3.1. Структурная схема САР положения

Расчётные осциллограммы переходных процессов, полученные для двукратно-интегрирующей САР скорости, входящей в состав САР положения, показаны на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Осциллограммы переходных процессов в САР скорости:

а - на ступенчатое задание; б - на синусоидальное задание (6 Гц)

Рис. 3.3. Реакция САР положения на линейно нарастающее входное воздействие:

а – без компенсации ошибок; б – с компенсацией скоростной ошибки

Рис. 3.4. Реакция САР положения на квадратично нарастающее входное воздействие:

а – с компенсацией скоростной ошибки;

б – с компенсацией ошибок по скорости и ускорению

Рис. 3.5. Реакция САР положения на входное воздействие вида Θ* = kt ³:

а – с компенсацией ошибок по скорости и ускорению;

б – с компенсацией ошибок по скорости, ускорению и рывку

Рис. 3.6. Реакция САР положения на синусоидальное входное воздействие (3 Гц):

а – без компенсации ошибок;

б – с компенсацией ошибок по скорости, ускорению и рывку

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ УЧПУ

УЧПУ МАЯК-622

Устройство ЧПУ "Маяк-622" (УЧПУ) предназначено для управления технологическим оборудованием [2]. Устройство управляет следящими и шаговыми приводами подач и имеет гибко конфигурируемую, программно и аппаратно перестраиваемую структуру. Технические характеристики УЧПУ приведены в табл. 2.

Таблица 2

Наименование параметра	Величина
Тип процессора	IBM PC совместимый одноплатный промышленный компьютер
Тип и ёмкость памяти, Мбайт, FLASH диск ОЗУ
Количество одновременно управляемых координат	8 + шпиндель
Такт управления приводами, мс
Управление скоростью шпинделя, ориентированный останов шпинделя	+
Типы измерительных преобразователей перемещений	индуктивные и фотоэлектрические (круговые и линейные)
Максимальное линейное перемещение, задаваемое в одном кадре, мм:	±23999,999
Дискретность задания перемещений, мм	0,001
Диапазон скоростей рабочих подач и быстрых перемещений, мм/мин	1-24000
Интерфейсы для связи с удаленными системами ввода-вывода цифровых и аналоговых сигналов	CAN, CANOpen, RS485
Наработка на отказ, ч, не менее
Питание устройства: однофазная сеть переменного тока 50±1 Гц, напряжение, В	220 (+10%, – 15%)
Потребляемая мощность, ВА, не более
Температура окружающей cреды, °С	+5...+50
Габаритные размеры, мм, не более	482,5х266х127
Масса, кг, не более

УЧПУ позволяет управлять восемью координатными осями и шпинделем. Приводы подач и шпиндель управляются аналоговым сигналом (±10В). К измерительным контурам можно подключать фотоэлектрические и индуктивные датчики обратной связи. Существует исполнение УЧПУ для управления шаговыми двигателями.

Устройство обладает следующими возможностями:

– отработка управляющей программы с заданного кадра;

– возможность отработки программы с любого кадра с автоматическим определением начальных условий (исходной точки и G-функций);

– покадровая отработка, пропуск кадров;

– ускоренная отработка управляющих программ;

– технологический останов и безусловный останов (М1, М0);

– проверка отработки УП при блокированных осях или в графическом режиме;

– управление станком в ручном режиме, в том числе от электронного маховика;

– встроенный редактор УП, подготовка УП одновременно с отработкой;

– вывод сообщений (ошибки при подготовке кадров, ошибки оператора, ошибки диагностики системы и станка) и ведение журнала работы с сохранением времени появления сообщений и ошибок;

– диагностика блоков при включении и во время работы;

– многоуровневая система доступа к данным станка;

– редактирование управляющих программ, параметров, корректоров с пульта оператора;

– преднабор УП;

– возможность отработки управляющих программ объемом 30 Мбайт и более;

– ввод и вывод управляющих программ, параметров на персональный компьютер (Ethernet 10BASE-T), USB-Flash диск и встроенный Flash диск.

Основные особенности и возможности программного обеспечения УЧПУ “Маяк-622” заключаются в следующем:

– формат файловой системы УЧПУ совместим с форматом MS-DOS;

– компенсация погрешности ходового винта;

– компенсация люфтов;

– компенсация дрейфа приводов;

– программные ограничители;

– LOOK AHEAD (снижение скорости при резком изменении траектории движения);

– задание размеров с десятичной точкой в абсолютной и относительной системе координат;

– программирование в полярных координатах;

– зеркальная отработка и поворот осей;

– коррекция на длину и радиус инструмента;

– пять смещений системы координат заготовки относительно станочной системы координат;

– дополнительное смещение нуля (G92);

– работа с подпрограммами и переменными;

– условные и безусловные переходы;

– операторы присвоения;

– арифметические и логические операции;

– тригонометрические функции;

– работа с измерительными головками;

– программирование полного круга;

– винтовая интерполяция;

– линейная интерполяция по всем осям одновременно;

– ориентация шпинделя;

– постоянные циклы (сверление, расточка, нарезание резьбы);

– возможность программирования циклов пользователя (добавление дополнительных G-функций);

– возможность включения нескольких функций G и М в кадре.

На экране УЧПУ можно отобразить:

– текущее положение координат станка;

– подготовительные и вспомогательные функции;

– скорость подачи, скорость вращения шпинделя;

– рассогласование;

– текст фрагмента управляющей программы;

– коррекции и параметры;

– массивы компенсаций;

– состояние входов и выходов;

– графическое отображение движения инструмента;

– цифровой осциллограф для настройки приводов.

Интегрированный программируемый контроллер имеет следующие характеристики:

– дискретные входы +24В (24 шт. с возможностью расширения до 114 шт.);

– дискретные выходы 24В, 5А (16 шт. с возможностью расширения до 96 шт.);

– программирование на языке функциональных программ (ЯФП).

Структура программного обеспечения УЧПУ показана на рис. 3

Рис. 3. Структура программного обеспечения УЧПУ

Программное обеспечение устройства состоит из базового программного обеспечения (БПРО), кодируемого в соответствии с системой команд процессора, и программы электроавтоматики станка (ПЭС), которая обеспечивает привязку БПРО к конкретной модели станка [4]. ПЭС может состоять из одного или нескольких файлов. Для взаимосвязи базового программного обеспечения с ПЭС имеется область ячеек памяти УЧПУ, к которым возможен доступ как со стороны БПРО, так и со стороны ПЭС. В ПЭС эти ячейки обозначаются символом “D”. В тех подпрограммах ПЭС, где требуется формирование данных для БПРО, записываются команды обращения к D-ячейкам. Кроме того, D-ячейки могут использоваться как рабочие для хранения промежуточных результатов. Для обращения к D-ячейкам в ПЭС используется адрес, состоящий из символа "D" и номера D-ячейки. В устройстве имеется четыреста D-ячеек (с D0 по D399). D-ячейки с D0 по D299 могут использоваться в ПЭС. D-ячейки с D300 по D399 предназначены для системного программирования.

Каждому входному и выходному адресу блоков ввода/вывода, через которые осуществляется связь электроавтоматики со станком, соответствует бит некоторой однобайтовой переменной (А1..А2 – переменные выходов, А17..А19 – переменные входов). Например, А1.0 – адрес нулевого дискретного выхода, А17.0 – адрес нулевого дискретного входа.

Для работы с инструментами в устройстве имеется таблица инструментов. В таблицу записываются данные, необходимые для работы с инструментами (длина инструмента, радиус инструмента и т. д.). Таблица инструментов состоит из ста элементов (от нуля до 99). Каждый элемент таблицы состоит из нескольких значений и предназначен для хранения данных по какому-либо одному инструменту. Для обращения к элементам таблицы инструментов используются адреса Т0..Т99.

Для программирования ПЭС доступны операции, список которых приведён в табл. 3. ПЭС безразлична к регистру букв имён переменных и операторов.

Таблица 3

Тип операции	Операция	Назначение	Пример: результат при X=10, Y=3
Арифметические	– X	Изменение знака	-10
X + Y	Сложение
X – Y	Вычитание
X * Y	Умножение
X / Y	Деление
X % Y	Остаток от деления на Y
Побитовые	~ X	Побитовое отрицание	-11
X & Y	И
X \| Y	ИЛИ
X # Y	Исключающее ИЛИ
Логические	! X	Логическое отрицание
X && Y	И
X \|\| Y	ИЛИ
X ## Y	Исключающее ИЛИ
Сдвиг	X << Y	Сдвиг влево на Y разрядов
X >> Y	Сдвиг вправо на Y разрядов
Сравнение	X = Y	Равно
X!= Y	Неравно
X < Y	Меньше
X > Y	Больше
X >= Y	Больше или равно
X <= Y	Меньше или равно

УЧПУ NC-110

Устройство ЧПУ NC-110 предназначено для управления сложным станочным оборудованием. Устройство отличается уникальным сочетанием многофункциональности, надёжности и возможностью управления пятью процессами одновременно. Устройство имеет открытую архитектуру, что позволяет удовлетворять растущие требования потребителей путём встраивания дополнительных аппаратных и программных модулей. Устройство может работать с датчиками типа энкодер, резольвер и индуктосин. Эти качества позволяют эффективно применять устройство для управления различным оборудованием: обрабатывающими центрами, высокоскоростными станками, многосуппортными станками и гибкими производственными системами.

УЧПУ NC-110 имеет следующие характеристики:

- Число управляемых координат, включая шпиндель – 2/4/6/8/10/12/14/16.

- Число дискретных входов / выходов – от 48 / 32 до 192 / 128.

- Тип процессора – Pentium MMX 266 МГц.

- Объём оперативной памяти – 64 / 128 МБ.

- Объём постоянной памяти (flash disk) – 32 / 64 / 128 МБ.

- Дисплей пульта оператора – LCD TFT 10.4″, 640x480.

- Поддержка интерфейсов USB 1.0, Ethernet 10/100 Мбит/с, RS-232, EXKB (внешняя клавиатура).

- Возможность подготовки управляющих программ одновременно с выполнением цикла обработки детали.

- Компенсация погрешности ходового винта и компенсация люфтов.

- Защищенные области и определение рабочего поля из управляющей программы.

- Управление разгоном и торможением по линейному или экспоненциальному закону.

- Наличие электронного штурвала.

- Поддержка датчиков типа энкодер.

- Встроенный программируемый интерфейс логики станка и язык высокого уровня для программирования интерфейса логики станка.

УЧПУ NC-310

Устройство ЧПУ NC-310 представляет собой распределенное устройство ЧПУ, позволяющее приблизить аналоговые и цифровые входы / выходы к органам управления станочного оборудования. В устройстве применена высокоскоростная шина SSB (Synchronized Serial Bus) для связи между интеллектуальным пультом и неинтеллектуальным блоком для управления аналоговыми и цифровыми входами / выходами. Заложенный принцип открытой архитектуры позволяет применять устройство ЧПУ к сложным объектам управления. Устройство имеет возможность создания виртуального станочного пульта посредством функционально-программируемых кнопок.

УЧПУ NC-310 имеет следующие характеристики: