Лічбавае праграмнае кіраванне

Лічбавае праграмне кіраванне (ЛПК) — камп’ютаразаваная сістэма кіравання, якая кіруе рухавікамі тэхналагічнага абсталявання і станочнай аснасткай. Абсталяванне з ЛПК можа быць прадстаўлена:

станочным паркам, напрыклад станкамі (станкі, абсталяваныя лічбавым праграмным кіраваннем, называюць станкамі з ЛПК):
- для апрацоўкі металаў (напрыклад, фрэзерныя ці такарныя), драўніны, пластыку,
- для рэзкі ліставых загатовак,
- для апрацоўкі ціскам і г.д.
прывадамі асінхронных электрарухавікоў, што выкарыстоўваюць вектарнае кіраванне;
характэрнай сістэмай кіравання сучаснымі прамысловымі робатамі.

Некалькі станкоў з ЛПК могуць аб’яднацца ў гнуткую аўтаматызаваную вытворчую сістэму (ГВС), якая ў сваю чаргу можа быць дапоўнена гнуткімі аўтаматызаванымі ўчасткамі і ўваходзіць у склад аўтаматычнай лініі (вытворчасць маштаба участка альбо цэха).

Гісторыя

Вынаходцам першага станка з лічбавым (праграмным) кіраваннем з’яўляецца Джон Пэрсанс (John T. Parsons), які працаваў інжынерам у кампаніі свайго бацькі Parsons Inc, якая вырабляла ў канцы Другой сусветнай вайны прапеллеры для верталётаў. Ён упершыню прапанаваў выкарыстоўваць для апрацоўкі прапелераў станок, які працаваў па праграме з перфакарт.

У 1949 годзе ВПС ЗША прафінансавалі Parsons Inc распрацоўку станка для контурнага фрэзеравання складаных па форме дэталяў авіяцынай тэхнікі. Аднак, кампанія не змагла самастойна ваканаць работы і звярнулася за дапамогай у лабараторыю сервамеханікі Масачусецкага тэхналагічнага інстытута (MIT). Супрацоўніцтва Parsons Inc з MIT працягвалася да 1950 года. У 1950 годзе MIT набыў кампанію па вытворчасці фрэзерных станкоў Hydro-Tel і адмовіўся ад супрацоўніцтва з Parsons Inc, заключыўшы самастойны кантракт з ВПС ЗША на стварэнне фрэзернага станка з лічбавым кіраваннем.

У верасні 1952 года станок быў упершыню прадэманстраваны публіцы — пра яго быў надрукаваны артыкул у часопісе Scientific American. Станок кіраваўся з дапамогай перфастужкі.

Першы станок з ЛПК адрозніваўся асаблівай складанасцю і не мог быць ужыты ў прамысловых умовах. Першая серыйная прылада ЛПК была створана кампаніяй Bendix Corp. у 1954 годзе і з 1955 года стала прыдатнай для ўсталёўкі на станкі. Шырокае ўкараненне станкоў з ЛПК ішло марудна. Прадпрымальнікі з недаверам ставіліся да новай тэхнікі. Міністэрства абароны ЗША вымушана было на свае сродкі вырабіць 120 станкоў з ЛПК, каб перадаць іх у арэнду прыватным кампаніям.

Першымі савецкімі станкамі з ЛПК прамысловага выкарыстання з’яўляюцца такарна-вінтарэзны станок 1К62ПУ і такарна-карусельны 1541П. Гэтыя станкі былі створаны ў першай палове 1960-х гадоў. Станкі працавалі сумесна з кіруючымі сістэмамі тыпа ПРС-3К і іншымі. Потым былі распрацаваны вертыкальна-фрэзерныя станкі з ЛПК 6Н13 з сістэмай кіравання «Контур-ЗП». У наступныя годы для такарных станкоў найбольшае распаўсюджанне атрымалі сістэму ЛПК айчыннай вытворчасці 2Р22 і Электроника НЦ-31.

Лічбавае праграмнае кіраванне таксама характэрна для сістэм кіравання сучаснымі прамысловымі робатамі.

Абрэвіятура ЛПК адпавядае двум англамоўным — NC і CNC, — адлюстроўваючым эвалюцыю развіцця сістэм кіравання абсталяваннем.

Сістэмы тыпу NC (англ.: Numerical control), якія з’явіліся першымі, прадугледжвалі ўжыванне жорстка зададзеных схем кіравання апрацоўкай — напрыклад, заданне програмы з дапамогай штэкераў ці пераключальнікаў, захоўванне праграм на знешніх носьбітах. Якіх-небудзь прылад аператыўнага захоўвання даных, кіруючых працэсараў не прадугледжвалася.
Больш сучасныя сістэмы ЛПК, якія называюцца CNC (англ.: Computer numerical control) — сістэмы кіравання, якія дазваляюць выкарыстоўваць для мадыфікацыі існуючых/напісання новых праграм праграмныя сродкі. Базай для будавання CNC з’яўляюцца сучасны (мікра)кантролер ці (мікра)працэсар:
1. мікракантролер,
2. кантролер з праграмуемай логікай,
3. кіруючы камп’ютар на базе мікрапрацэсара.

Магчыма рэалізацыя мадэлі з цэнтралізаваным аўтаматызаваным працоўным месцам (напрыклад, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) з наступнай загрузкай праграмы праз прамысловую сетку.

Апаратнае забеспячэнне

Структурна, у склад ЛПК уваходзяць:

пульт аператара (ці кансоль увода/вывада), які дазваляе ўводзіць кіруючую праграму, задаваць рэжымы работы; выконваць аперацыі ўручную. Як правіла, унутры шкафа пульта сучаснай кампактнай ЛПК месцяцца яе астатнія часткі;
дысплей (ці аператарская панэль) — для візуальнага кантроля рэжымаў работы і рэдагуемай кіруючай праграмы/даных; можа быць рэалізаваны ў выглядзе асабістай прылады для дыстанцыйнага кіравання абсталяваннем;
кантролер — камп’ютарызаваная прылада, якая вырашае задачы фармавання траекторыі руху рэжучага інструмента, тэхналагічных каманд кіравання прыладамі аўтаматыкі станка, агульным кіраваннем, выконвае рэдагаванне кіруючых праграм, дыягностыкі і дапаможных разлікаў (траекторыя руху рэжучага інструмента, рэжымаў рэзання);
ПЗП — памяць, прызначаная для доўгатэрміноваха захоўвання (годы і дзясяткі год) сістэмных праграм і канстант; інфармацыя з ПЗП можа толькі злічвацца;
АЗП — памяць, прызначаная для часовага захоўвання кіруючай праграмы і сістэмных праграм, якія выкарыстоўваюца ў дадзены момант.

У ролі кантролера выступае прамысловы кантролер, у тым ліку: мікрапрацэсар, на якім створана ўбудаваная сістэма; праграмуемы лагічны кантролер альбо больш складаная прылада кіравання — прамысловы камп’ютар.

Важнай характарыстыкай ЛПК-кантролера з’яўляецца колькасць восяў (каналаў), якія ён здольны сінхранізаваць (кіраваць) — для гэтага патрабуецца высокая хуткадзейнасць і адпаведнае ПЗ.

У якасці выканаўчых механізмаў выкарыстоўваюцца сервапрывады, крокавыя рухавікі.

Для перадачы даных паміж выканаўчым механізмам і сістэмай кіравання станком звычайна выкарыстоўваецца прамысловая сетка (напрыклад, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).

Праграмнае забеспячэнне

Пасля таго як складзена кіруючая праграма, аператар з дапамогай праграматара ўводзіць яе ў кантролер. Каманды кіруючай праграмы змяшчаюцца ў АЗП. У працэсе стварэння ці пасля ўводу кіруючай праграмы аператар (у дадзеным аспекце выконвае ролю праграміста) можа адрэдагаваць яе, уключыўшы ў работу сістэмную праграму рэдактара і выведзячы на дысплей усю ці толькі патрэбныя часткі кіруючай праграмы і выконваючы ў іх патрэбныя змены. Пры рабоце ў рэжыме вырабу дэталі кіруючая праграма кадр за кадрам прасоўваецца на вакананне. У адпаведнасці з камандамі кіруючай праграмы кантролер выклікае з ПЗП адпаведныя сістэмныя падпраграмы, якія прымушаюць работаць далучанае да ЛПК абсталяванне ў патрабуемым рэжыме — вынікі работы кантролера ў выглядзе электрычных сігналаў трапляюць на выканаўчую прыладу — прывады падач, альбо на прылады кіравання аўтаматыкай станка.

Кіруючая сістэма счытвае інструкцыі спецыялізаванай мовы праграмавання (напрыклад, G-код) праграмы, які потым інтэрпрэтатарам сістэмы ЛПК пераводзіцца з уваходнай мовы ў каманды кіравання галоўным прывадам, прывадам падач, кантролерамі кіравання вузлоў станка (напрыклад, уключыць/выключыць падачу ахалоджвальнай эмульсіі).

Распрацоўка кіруючых праграм у цяперашні час выконваецца з дапамогай спецыяльных модуляў для сістэм аўтаматызаванага праектавання (САПР) ці асобных сістэм аўтаматызаванага праграмавання (CAM), якія па электроннай мадэлі генеруюць праграму апрацоўкі.

Для вызначэння неабходнай траекторыі руху рабочага органа ў цэлым (інструмента/загатоўкі) у адпаведнасці з кіруючай праграмай ужываеца інтэрпалятар, вылічаючы стан прамежкавых кропак траекторыі па зададзеным у праграме канцавым кропкам.

У сістэме кіравання акрамя самой праграмы прысутнічаюць даныя іншых фарматаў і прызначэння. Як мінімум, гэта машынныя даныя і даныя карыстальніка, спецыфічна прывязаныя да канкрэтнай сістэмы кіравання альбо да канкрэтнай серыі аднатыпных мадэляў сістэм кіравання.

Праграма для станка (абсталявання) з ЛПК можа быць спампавана са знешніх носьбітаў напрыклад, магнітнай стужкі, перфараванай папяровай стужкі (перфастужкі), дыскеты ці флэш-накапляльнікаў ва ўласную памяць альбо часова, да выключэння сілкавання — у аператыўную памяць, альбо пастаянна — у ПЗП, картку памяці ці іншы накапляльнік: цвёрды дыск альбо SSD. Апроч гэтага, сучаснае абсталяванне далучаецца да цэнтралізаваных сістэм кіравання праз завадскія (цэхавыя) сеткі сувязі.

Найбольш распаўсюджаныя мовы праграмавання ЛПК для металарэжучага абсталявання апісаны дакументам ISO 6983 Міжнароднага камітэта па стандартам, які мае назву «G-код». У асобных выпадках — напрыклад, сістэмы кіравання гравіравальнымі станкамі — мова кіравання прынцыпова адрозніваецца ад стандарта. Для простых задач, напрыклад, раскроя плоскіх загатовак, сістэма ЛПК у якасці ўваходнай інфармацыі можа ўжываць тэкставы файл у фармаце абмену данымі — напрыклад DXF ці HPGL.

Гл. таксама

Практычная арганізацыя

Праграмнае забеспячэнне

Аўтаматызацыя, у тым ліку з ужываннем камп’ютара

Прамысловая аўтаматызацыя і асобныя аспекты

Зноскі

Літаратура

Сосонкин В. Л., Мартинов Г. М. Системы числового программного управления. Учебное пособие для вузов. Изд. Логос, 2005 г., 296 стр. ISBN 5-98704-012-4
В. Л. Сосонкин, Г. М. Мартинов Программирование систем числового программного управления. Изд. Логос, Университетская книга, 2008 г., 344 стр. ISBN 978-5-98704-296-8
Босинзон М. А. Современные системы ЧПУ и их эксплуатация. Учебник для нач. проф. образования Изд. Academia, 2009 г. ISBN 978-5-7695-6060-6
Ловыгин А. А., Васильев А. В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система. Изд. Эльф ИПР, 2006 г., ISBN 5-900891-60-7

Спасылкі

FSWizard Бясплатны CNC калькулятар, фрэзероўка-свідраванне. Англійская/Руская версія