Диалоговая система подготовки УП должна быть выполнена в виде программного модуля, входящего в состав штатного программного обеспечения УЧПУ «Микрос-12Т».

К У Р С О В А Я

Н а у ч н о – и с с л е д о в а т е л ь с к а я

Р А Б О Т А

 

Тема

«Доработка встроенной диалоговой системы подготовки УП

Для станков с УЧПУ МИКРОС-12Т»

 

 

Исполнитель: студент группы ДАМ-07

______________П.А. Ливаткин

«__»_________________2011 г.

 

студент группы ДАМ-07

______________М.В. Ломака

«__»_________________2011 г.

 

Руководитель: _________к.т.н. В.И. Григорьев

«__»_________________2011 г.

 

Электросталь 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Производственная практика ------------------------------------------------------------------ 3

А. Общая характеристика деятельности и история предприятия----------------3

Б. Цели КНИРа ------------------------------------------------------------------------------- 4

В.УЧПУ "МИКРОС-12Т" ----------------------------------------------------------------5

Г. Итоги КНИРа--- --------------------------------------------------------------------------9

2. Реализация программы ---------------------------------------------------------------------------9

3. Описание программы --------------------------------------------------------------------------- 12

4. Тексты модулей программы-------------------------------------------------------------------- 16

A. Текст модуля TMlist--------------------------------------------------------------------- 16

Б. Текст модуля zzc3----------------------------------------------------------------------- 24

 

 

Эта курсовая научно-исследовательская работа является прямым продолжением предыдущей курсовой научно-исследовательской работы, пройденной мной на ЗАО “Микрос” в начале 2011 года.

Общая характеристика
деятельности и история предприятия

ЗАО "Микрос" образовано в 1995 г. на базе научно-конструкторского и производственного подразделения Центрального научно-исследовательского технологического института Министерства оборонной промышленности, которое с конца 70-х г.г. прошлого столетия занималось созданием и производством микропроцессорных систем управления для различного машиностроительного оборудования. Ведущее место среди этих систем управления занимали устройства ЧПУ.

Первая широко распространённая модель УЧПУ предприятия - АС2621 - была создана в 1981 г. на базе первой отечественной промышленной ЭВМ <Электроника-60>. УЧПУ АС2621 широко использовалось для комплектации многокоординатных фрезерных обрабатывающих центров отраслевого производства ОЦ3В, ОЦФ1, МЦ450, МЦ800 и др. В 80-х г.г. было выпущено более 1000 штук УЧПУ АС2621. Благодаря продуманной системе технологических мер, тщательному тестированию компонент УЧПУ на всех стадиях производства была достигнута очень высокая надёжность УЧПУ с наработкой на отказ более 3000 часов. Многие образцы УЧПУ АС2621, выпущенные в середине 80-х г.г., работают до сих пор.

Во 2-й половине 80-х г.г. на предприятии впервые в стране было создано УЧПУ <МИКРОС-1> на новой элементной базе Intel.

В конце 80-х г.г. по заданию Правительства создано уникальное УЧПУ <ПРЕЦИЗИОН-Т> для комплектации и модернизации сверхточных токарных станков алмазного точения, в котором, впервые в стране, в качестве ЭВМ верхнего уровня была применена персональная ЭВМ с программированием управляющих программ на языке высокого уровня, а для обеспечения сложного формообразования реализован комплекс высокоточных алгоритмов планирования движения.

В последние годы для комплектации и модернизации токарных, фрезерных, шлифовальных, электроэрозионных, сверхточных станков разработана новая серия УЧПУ <МИКРОС-12> с архитектурой промышленного компьютера и использованием собственной операционной системы жёсткого реального времени.

В 1998 г. ЗАО "Микрос" разработало по техническому заданию Главного управления исполнения наказаний (ГУИН) Минюста России систему охраны периметров и помещений учреждений и предприятий "Сова".

Система "сова" включает в себя подсистему сбора и обработки информации от датчиков обнаружения, установленных на рубежах охраняемого периметра, подсистему телефонной связи, подсистему громкоговорящей связи, подсистемы видеонаблюдения и управления удалёнными объектами. С 1998 г. осущест-вляется производство этих систем охраны и поставка ГУИН. С 2006 года начато серийное производство системы охраны периметров и помещений "Микрос-02", которая явилась следующим поколением систем "Сова". К настоящему времени в десятках регионов России от Калининграда до Владивостока и от Архангельска до Махачкалы, а также в странах СНГ, установлены и успешно работают в круглосуточном режиме сотни систем охраны "Сова" и "Микрос-02".

С 2001 г. в ЗАО "Микрос" разрабатываются и выпускаются датчики для обнаружения проникновения через сигнализационные заграждения, оборудованные ёмкостными и трибоэлектрическими чувствительными элементами.

ЗАО "Микрос" - одно из немногих российских предприятий, разрабатывающих и выпускающих современные наукоёмкие и высокотехнологичные микропроцессорные системы управления и контроля. ЗАО "Микрос" динамично развивается - постоянно увеличивает объём выпускаемой продукции, повышает её качество, расширяет её номенклатуру, предлагает потребителям всё новые услуги.

 

Цели КНИРа.

Устройство ЧПУ "МИКРОС-12Т" имеет собственный встроенный язык управления. Поскольку использование данного языка сопряжено с рядом трудностей, (например, следует решать системы уравнений для определения точных координат начала и конца сопрягающих дуг) да и само изучение языка для написания управляющих программ требует много времени и усилий, нам было выдано задание: написать программу автоматизирующую процесс создания управляющих программ. В ТЗ были включены следующие требования:

1)ПО будет написано на основе выданной нам инструкции пользователя для ЧПУ фирмы FANUC. Оно должно соответствовать техническим требованиям, предъявляемым к системе FANUC серии i -Turning. Допустимы отличия в интерфейсе.

Требования к программному обеспечению: данное программное обеспечение должно функционировать под управлением операционной системы MS DOS. Для разработки программы подготовки УП для УЧПУ будет использован компилятор DJGPP для среды RHIDE. Будут использованы библиотеки: allegro, MESA и CGUI.

Диалоговая система подготовки УП должна быть выполнена в виде программного модуля, входящего в состав штатного программного обеспечения УЧПУ «Микрос-12Т».

Программный модуль, входящий в состав штатного программного обеспечения УЧПУ «Микрос-12Т», предназначен для выбора контура заготовки, ввода технологических параметров, инструмента, ввода конечного контура сечения детали при помощи стандартных элементов и генерации УП.

Показатели назначения.

Встроенная диалоговая система подготовки УП должна обеспечивать следующие возможности:

А)Выбор и отображение контура заготовки;

Б)Выбор инструмента;

В)Ввод технологических параметров;

Г)Ввод конечного контура детали, состоящего из стандартных элементов:

· прямая;

· дуга окружности;

· сопряжение дугой окружности:

o двух прямых;

o прямой и окружности;

o двух окружностей;

Д)Ввод количества проходов и глубины резания;

Е)Генерация кода УП с использованием следующих функций УЧПУ:

G00	Позиционирование (ускоренное перемещение)
G01	Линейная интерполяция
G02	Круговая интерполяция по часовой стрелке
G03	Круговая интерполяция против часовой стрелки
G180	Цикл точения
G181	Цикл копирования
G182	Цикл резьбонарезания

 

6)Сохранение текста управляющей программы на жёсткий диск.

 

В качестве примера было выдано руководство разработчика от фирмы FANUC.

 

Устройство ЧПУ "МИКРОС-12Т" предназначено для модернизации и комплектации токарных станков.

УЧПУ "МИКРОС-12Т" построено по архитектуре промышленного компьютера с использованием собственной операционной системы жесткого реального времени. Используются постоянно обновляющиеся новейшие вычислительные средства.

Большой 15-дюймовый жидкокристаллический дисплей позволяет предоставлять пользователю разнообразную алфавитно-цифровую и графическую информацию.

 

Блочная конструкция УЧПУ позволяет расположить компактный пульт управления близко к зоне обработки детали.

 

Работа с УЧПУ "МИКРОС-12Т" удобна, благодаря дружескому человеко-машинному интерфейсу. Управление осуществляется в диалоговом режиме с использованием меню. Контроль за выполняемыми операциями, а также за состоянием УЧПУ и станка обеспечивается с помощью развитой индикации.

 

Широкий, хорошо систематизированный набор параметров с полноценными названиями обеспечивает удобную и лёгкую настройку УЧПУ "МИКРОС-12Т" на конструктивные и технологические особенности станков.

 

Встроенная процедура самонастройки на привод позволяет при подключении УЧПУ к станкам или замене приводов всего за несколько минут определить оптимальные параметры управления положением для каждой оси станка с учётом реальных характеристик приводов.

 

Для программирования управления электроавтоматикой станков используется язык высокого уровня Мик-Си (на базе известного языка Си), обладающий универсальностью, наглядностью и компактностью. УЧПУ "МИКРОС-12Т" позволяет не только программировать логику работы электроавтоматики, но и время её выполнения.

 

Встроенный имитатор входных и выходных сигналов станка позволяет проводить предварительную отладку программы управления электроавтоматикой без включения станка.

 

Функция наблюдения временных диаграмм состояния любых выбранных входных и выходных дискретных сигналов позволяет проводить отладку программы управления электроавтоматикой быстро и эффективно.

 

Текстовый редакторобеспечивает ручной ввод и редактирование управляющих программ.

 

Развитый макроязык позволяет существенно сократить объем управляющей программы и время её отладки. Математические операции, функции и операторы позволяют задавать выражения с локальными, глобальными и системными переменными в удобном "математическом" виде.

 

Программное обеспечение включает в себя различные постоянные технологические циклы, позволяющие упростить программирование многопроходной обработки и обработки типовых контуров и сократить длину программ.

 

Режим графической поддержки предоставляет оператору возможность просматривать запрограммированное движение инструмента и проверять элементы его траектории при выключенном станке.

 

Уникальная функция компенсации непостоянства радиуса режущей кромки радиусного резца позволяет учесть при обработке детали реальные погрешности его формы. Величина радиуса, как функция угла, вводится в виде таблицы с пульта УЧПУ.

 

Автоматизированная смена ступени вращения шпинделя. По команде смены ступени управляющей программы (УП) выполняется приостановка УП и останов шпинделя, на дисплей выводится сообщение (для привлечения внимания оператора можно использовать также световой или звуковой сигналы) и шпиндель переводится в режим медленного вращения. Оператор включает заданную ступень и нажатием кнопки «Пуск» продолжает выполнение УП.

 

В токарных циклах точения и копирования можно задать сложный контур, который имеет несколько углублений. Разбиения сложного контура на отдельные участки не требуется. Расчет проходов выполняется автоматически в соответствии с заданными параметрами обработки.

 

	Автоматизированный ввод циклов точения и резьбонарезания в управляющую программу.
	Все события и действия оператора фиксируются в протоколе. Протокол можно просмотреть на экране дисплея и распечатать на принтере.

 

 

Теперь, при помощи УЧПУ "МИКРОС-12Т" легко программировать и обрабатывать детали со сложным контуром с высокой точностью.

Детали, обработанные на токарных станках с УЧПУ "Микрос-12Т"

Пятизаходный червяк	Фасонная деталь	Детали из меди
Шарнирный палец	Ходовой винт

 

Итоги КНИРа.

За период второй курсовой научно-исследовательской работы (1 сентября 2011 – 23 декабря 2011) нами была написана заданная руководством предприятия программа.

Она является продолжением первой курсовой научно-исследовательской работы и предоставляет пользователю, не обладающему достаточной специализацией и обширными знаниями в данной теме, широкие возможности в создании управляющих программ для УЧПУ "МИКРОС-12Т". Не требуется изучать язык управляющих программ для УЧПУ "МИКРОС-12Т", конструкцию токарного станка, вычислять координаты точек начала и конца сопряжения, иметь навыки программирования. В программе также реализованы широкие возможности по её дальнейшей модернизации.

В ходе этого КНИРа нами были самостоятельно изучены многие области знаний, не входившие в базовую подготовку. Были решены многие возникшие в ходе работы проблемы.

В ходе оценки первой курсовой научно-исследовательской работы были выявлены недостатки, делающие её мало пригодной для практического применения. В ходе второго КНИРа недостатки были исправлены, были введены циклы обработки деталей и возможность выбора одной из стандартных форм заготовки. Так же был модернизирован интерфейс, добавлены новые функции, в том числе и дополняющие результаты 1 КНИРа и специфические варианты сопряжений.

Реализация программы.

Основная задача курсовой научно-исследовательской работы заключалась в доработке встроенной диалоговой системы подготовки УП. Целью же данного отчёта является показать, как успешно были выполнены эти задачи.

1. Реализовать управление кнопками с помощью клавиатуры.

Клавиатурное управление является неотъемлемой частью библиотеки Allegro, оно уже реализовано и скрыто внутри неё.

2. Реализация интерфейса.

Был разработан интерфейс программы. Созданы окна, позволяющие осуществить

1)вывод графической информации пользователю в качестве:

1.1 изображения контура заготовки (динамическое создание неограниченного числа окон для написания новых программ)

1.2 текстовых сообщений о выбранном способе построения элемента контура (6 элементов, для корректной обработки которых потребовалось ввести 12 функций)

1.3 в виде управляющей программы для УЧПУ "МИКРОС-12Т" (выводится на главном окне программы)

2)ввода графической информации в качестве:

2.1 окон, содержащих кнопки выбора способов построения элементов контура(5 окон)

2.2 окон, содержащих элементы для ввода числовой информации (координат, углов) используемых в дальнейших расчётах и при построении контура заготовки, а также для генерации УП для УЧПУ "МИКРОС-12Т" (9 окон)

3. Реализация математического обеспечения.

В ходе написания программы возникла необходимость решения систем уравнений, для чего были разработаны более 20 алгоритмов, а в конечную реализацию программы внесены 8 из них. Сюда входят такие функции, как:

1) решение системы уравнений описывающей две окружности вида:

(x-x₁)² +(y-y₁)²=r₁²,

(x-x₂)² +(y-y₂)²=r₂²;

2) решение системы уравнений описывающей прямую и окружность вида:

y=kx+b0,

(x-x₂)² +(y-y₂)²=r²;

 

3) решение системы уравнений описывающей вертикальную прямую и окружность вида:

x=n,

(x-x₂)² +(y-y₂)²=r²;

4) решение системы уравнений из двух прямых, вида:

y=k1x+b1,

y=k2x+b2;

5) приведение прямой заданной двумя точками на координатной плоскости к виду y=kx+b0.

4) приведение прямой заданной 1 точкой на координатной плоскости углом наклона к оси 0X к классическому виду y=kx+b0.

5) Алгоритмы нахождения углов между:

5.1 вектором и координатной осью

5.2 двумя векторами

И другие.

4. Реализация алгоритмов преобразования числовой информации в текстовую.

Были реализованы алгоритмы для преобразования целочисленной знаковой информации в строки, которые затем используются для генерации управляющей программы. Для этого были написаны функции:

1) вычисляющая длину числа с учётом его знака

2) поразрядно преобразующая число в строку с учётом знака

 

 

В качестве заключения к этой части отчёта отмечу, что программа имеет широкие возможности по модернизации, её можно характеризовать как надёжный и стабильный инструмент разработчика. Использованные в ней функции могут быть эффективно использованы в других приложениях.

Недочёты программы: нет возможности масштабирования изображения контура заготовки.

Направления улучшения программы:

1) создание режима позволяющего вычислить координаты точек начала и конца сопряжения и вывести их на экран

2) добавление возможности масштабирования изображения контура заготовки

 

Описание программы

Основные функции

 

int main(void) – отвечает за переход в графический режим и вызывает функцию make_a_window() построения первого окна. При закрытии всех окон завершает работу программы и возвращает 0.

 

void make_a_window(void) – отвечает за создание первого окна, содержащего кнопки «NewPrj»(вызывает функцию make_a_canvas_window отрисовывающую окно для работы с новым проектом), «Tehn param», «Cycle», «Single», «Save», «Close» и «Exit». Помимо них окно содержит элементы: AddList(для вывода кода УП) и MkCanvas(для вывода графического изображения контура движения резца). Функция использует глобальную переменную mcanv.

 

void make_a_canvas_window(void) – отвечает за создание нового окна, позволяющего работать с новым проектом. Окно содержит кнопки «Set start point»(вызывает функцию asc_start_point), «Sopr»(вызывает функцию asc_sopr_form), «Line»(вызывает функцию asc_line_form), «Arc»(вызывает функцию asc_arc_form), «Close» и некоторые другие. Помимо них окно содержит элемент: MkCanvas(для вывода графического изображения контура движения резца). Функция использует глобальную переменную mcanv.