Универсальное решение, применимое для широкого спектра технологического оборудования в механообрабатывающей промышленности. ­Современная система, являющаяся компонентом интегрированной технологической среды в рамках концепции «Индустрия 4.0».

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по станкостроению
Другие серии книг:
Мир станкостроения
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #2/2016
И. ЕВСТРАТОВ
Комплектная цифровая система ЧПУ «ГАММА+ 5Е»
Просмотры: 2902
Универсальное решение, применимое для широкого спектра технологического оборудования в механообрабатывающей промышленности. ­Современная система, являющаяся компонентом интегрированной технологической среды в рамках концепции «Индустрия 4.0».
Производительная платформа системы управления

Комплектная цифровая СЧПУ «ГАММА+ 5Е» от ООО «КоСПА» объединяет в себе задачи ЧПУ, ПЛК, интерфейса оператора (MMI), связи с внешней средой и измерительными каналами, используя при этом в качестве блока управления единый аппаратный модуль.

Модуль представляет собой мощный одноплатный промышленный компьютер с быстродействующей кроссплатформенной архитектурой на базе двухъядерного процессора с частотой 1,6 ГГц, памятью до 4 Гб с возможностью расширения за счет 64 Гб Compact Flash и широкими сетевыми возможностями промышленных 100 Mb протоколов.

Высокое быстродействие и значительный объем памяти выбранной платформы поддерживаются операционной системой реального времени LINUX RT, что полностью удовлетворяет требованиям к идеологии построения современных высокопроизводительных и энергоэффективных систем ЧПУ последнего поколения.

В рамках такой архитектуры все задачи управления в системе ЧПУ «ГАММА+ 5Е» (геометрическая, логическая, терминальная и внешних коммуникаций) решены только программным путем, без какой-либо дополнительной аппаратной поддержки.

Аппаратное ядро системы — цифровой блок управления — совмещен конструктивно в единое устройство с пультом ЧПУ, который служит для визуализации и диалога с оператором. В пульте ЧПУ используются плоские TFT матрицы диагональю от 10" до 21" и разрешением от 800Ч600 до 1024Ч768, а также промышленная пленочная алфавитно-цифровая клавиатура мембранного типа с тактильным эффектом (рис. 1).

Развитая сетевая периферия

Современные цифровые приводы и двигатели Yaskawa довершают комплектную систему, обеспечивая высокую скорость перемещений и точность позиционирования. Широкий набор модулей дискретных и аналоговых входов/выходов VIPA позволяет реализовывать программу электроавтоматики любой сложности.

Конфигурация периферии системы ЧПУ «ГАММА+ 5Е» включает технологию цифрового управления приводами Yaskawa, использующую преимущества промышленной сети EtherCAT. Эта же сеть применяется для работы с дискретными, высокоскоростными или аналоговыми каналами электроавтоматики станка, а также дополнительным оборудованием, таким как внешние энкодеры и прецизионные измерительные системы.

Станочный пульт оператора является периферийным устройством СЧПУ «ГАММА+ 5Е» и управляется системой по последовательному интерфейсу.

Пульт снабжен промышленной пленочной клавиатурой с тактильным эффектом, клавиши которой распределены по зонам, являются свободно программируемыми, снабжены пиктограммами и подсветкой каждой клавиши для сигнализации нажатия и текущего состояния.

Помимо промышленной клавиатуры в станочный пульт вмонтированы плавный регулятор-корректор подач, плавный регулятор оборотов шпинделя, а также ручной генератор импульсов (маховичок).

Отдельной опцией является выносной операторский пульт, который может быть выполнен в проводном или беспроводном вариантах.

Интеллектуальная программная среда

Программно-аппаратная платформа системы ЧПУ «ГАММА+ 5Е» поддерживается развитой и высокопроизводительной оболочкой, ядром которой служит программное обеспечение ЧПУ «Titanium», разработанное в Российской Федерации (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014619961 от 26.09.2014).

В среде «Titanium» реализованы современные алгоритмы интерполяции осей, высокоскоростной многоосевой обработки, высокой динамики движения и точности позиционирования, а также индивидуальная настраиваемость системы на технологию обработки.

Ядро оболочки системы ЧПУ «ГАММА+ 5Е» объединяет основные программные модули, реализующие геометрические (интерпретатор и интерполятор), логические (встроенный программ­но-реа­ли­зованный ПЛК), терминальные (MMI — визуализацию и диалоговый интерфейс оператора) задачи:

1. Интерпретатор (или ISO-процессор) обеспечивает:

1) перевод программы из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка;

2) преобразование координатных систем (в абсолютную или относительную системы) и преобразование систем измерения (в миллиметры или дюймы);

3) диспетчеризацию всех процессов и разделение потоков данных геометрической, логической и других задач.

2. Интерполятор (геометрия, управление движением, приводы) обеспечивает:

1) все виды интерполяции (включая сплайновые);

2) реализацию алгоритмов сглаживания траекторий (получившие наименование Look Ahead — опережающий просмотр кадров) и алгоритмов управления разгоном и торможением;

3) обработку координат осей, поступающих с систем измерения, а также управляющих сигналов, поступающих на исполнительные приводы.

3. Встроенный программно-реализованный ПЛК обеспечивает:

1) реализацию логической задачи управления;

2) работу с интерфейсными сигналами контроллера электроавтоматики станка (анализ входов и управление выходов контроллера);

3) мониторинг исполнения программы электроавтоматики.

4. Интерфейс оператора (терминальная задача MMI) организует визуализацию и диалог с оператором и обеспечивает:

1) взаимодействие оператора с управляющими программами (загрузка в память канала, запуск на выполнение, останов и выгрузка, отслеживание статуса обработки программы и др.);

2) задание различных параметров (смещения нулевой точки, компенсаций погрешностей механики, параметры магазина инструментов, коррекции длины и радиуса инструмента и др.);

3) настройку системы ЧПУ на конкретную кинематику станка (количество, названия и типы используемых осей, приводов, задействованных каналов и т.д.);

4) возможность диагностики узлов станка и состояния режущего инструмента.

Помимо этого, в ядре системы реализованы важные программные модули, обеспечивающие распределенные коммуникации и связь с внешней технологической средой (рис. 2), позволяющие СЧПУ «ГАММА+ 5Е» служить элементом интеллектуальной системы в рамках концепции «Индустрия 4.0»:

1. Удаленный рабочий стол обеспечивает (в том числе используя беспроводные каналы):

1) доступ к параметрам ЧПУ и приводов;

2) программирование ПЛК электроавтоматики;

3) тестирование системы ЧПУ;

4) диагностику основных узлов и механизмов станка.

2. Удаленная терминальная станция (удаленный терминал) обеспечивает (в том числе используя беспроводные каналы):

1) конфигурирование/реконфигурирование ЧПУ во время ее работы;

2) доступ к внутренним программам или папкам и работу с ними;

3) загрузку технологом программ обработки деталей минуя оператора станка;

4) коммуникацию (в том числе с использованием беспроводных каналов) с цеховой, заводской или внешней (в том числе «облачной») информационной системой.

Основные характеристики системы

Благодаря наличию высокоразвитой программной среды и производительной аппаратной платформы, система ЧПУ «ГАММА+ 5Е» обеспечивает следующие характеристики:

Ф 16 управляемых осей (из них шпиндельных осей или инструментальных магазинов — 8);

Ф восемь одновременно управляемых осей (из них шпиндельных осей или инструментальных магазинов — 3);

Ф три независимых канала;

Ф оси: круговые, линейные, ось-шпиндель, виртуальные, индексные (для инструментальных магазинов или для кулачковых механизмов), «подчиненные» оси (синхронные и параллельные оси, портальные механизмы);

Ф интерполяции: линейная, круговая, винтовая, векторная, по заданной формуле (например, для зубообработки), сплайновые;

Ф преобразование осей (зеркальное отображение, поворот осей, масштабирование, смещение);

Ф безударные разгон и торможение;

Ф одновременная обработка двух программ или управление двумя станками одновременно;

Ф перезапуск программы обработки с указанного места после останова, так называемый Restart From Interruption (например, после промежуточного измерения детали);

Ф компенсация люфта и погрешности ходовых винтов;

Ф максимальная скорость вращения шпинделя до 40 000 об/мин;

Ф максимальная скорость рабочей подачи до 60 000 мм/мин;

Ф дискретность перемещения по координатам 0,001 мм;

Ф количество входов/выходов до 2048.

Технологическое
программирование

В зависимости от квалификации или от технологических требований оператор станка, оснащенного СЧПУ «ГАММА+ 5Е», может выбрать различные режимы разработки технологической программы обработки (рис. 3):

Ф программирование в ISO-7bit (G-коды в стандарте ISO 6983);

Ф MACRO программирование (программирование с использованием различных формул: алгебраических, тригонометрических, векторных и др.);

Ф визуальное программирование — конструктор траекторий (язык геометрических элементов: точка, прямая, окружность и т.д.);

Ф диалоговое программирование — путем задания параметров детали в пошаговом режиме;

Ф переключаемые интерпретаторы.

Помимо перечисленных режимов оператор СЧПУ «ГАММА+ 5Е» может пользоваться набором готовых технологических циклов:

Ф токарные, фрезерные, расточные и шлифовальные циклы;

Ф циклы сверления (сверление центрального глубокого отверстия, круговая группа отверстий на торце);

Ф нарезания резьбы (резьбы наружные и внутренние, цилиндрические и конические, обработка многозаходных резьб, циклы «обновления» резьбы);

Ф циклы лазерной и плазменной резки.

Работа с инструментом

Для оператора станка работа с инструментами в системе ЧПУ «ГАММА+ 5Е» проста и интуитивно понятна, к тому же управление инструментом хорошо структурировано и предоставляет оператору возможность (рис. 4):

Ф программирования инструмента (задания позиции инструмента и его данных);

Ф автоматической привязки инструмента;

Ф задания параметров коррекции инструмента;

Ф коррекции инструмента на длину, на радиус (количество корректоров на один инструмент — 99);

Ф графического отображения движения инструмента;

Ф конфигурировать таблицу с характеристиками инструмента;

Ф управлять измерительным инструментом: до трех датчиков касания.

Встроенный ПЛК

Встроенный программно-реализованный ПЛК обеспечивает широкие возможности для управления узлами и системами станка, предлагая различные варианты работы с программой электроавтоматики и различные сервисные опции (рис. 5):

Ф программирование электроавтоматики на символьном языке высокого уровня;

Ф программирование электроавтоматики в символьном виде с помощью функциональных блоков;

Ф параметрическое программирование;

Ф возможность создания до 24 пользовательских программ;

Ф текстовый редактор с проверкой синтаксиса и настраиваемый логический отладчик с возможностью пошаговой отладки программ;

Ф возможность изменения настроек приводов из ПЛК программы;

Ф мониторинг входных/выходных каналов и исполнения программы ПЛК;

Ф загрузка ПЛК программ через порт USB, через проводной или беспроводный канал Ethernet.

Диалог с оператором

Визуализация и диалоговый интерфейс системы ЧПУ просты, интуитивно понятны оператору и предоставляют широкие возможности для взаимодействия оператора с системой и станком, а именно:

Ф конфигурируемые пользовательские экраны;

Ф виртуальный пульт на экране (рис. 6);

Ф объемная визуализация;

Ф графическое отображение траектории инструмента.

Заключение

Представленная в статье комплектная цифровая система ЧПУ «ГАММА+ 5Е» от ООО «КоСПА» отличается, с одной стороны, компактностью, надежностью, удобством и простотой в эксплуатации. С другой стороны, ее высокая производительность позволяет реализовать современные технологии ЧПУ как для простых и стандартных применений, так и для сложных технологических задач в механообработке (включая пятиосевую обработку), используя различные группы оборудования:

Ф токарная, фрезерная, расточная, зубообрабатывающая и шлифовальная группы;

Ф обрабатывающие центры (в том числе с глобусными столами, а также портального типа);

Ф высокоскоростная резка металла (лазерная, газовая, абразивная);

Ф управление роботами (до восьми степеней свободы).

Но есть и еще одно достоинство системы ЧПУ «ГАММА+ 5Е» — ее функциональная и технологическая гибкость, которая очень важна, так как:

Ф для станкостроителей очень важно иметь функционально гибкую систему ЧПУ, способную наилучшим образом адаптироваться к фазовым пространствам станка и рабочего процесса;

Ф конечные пользователи нуждаются в технологически гибкой системе ЧПУ, способной учитывать специфику конкретных рабочих процессов собственного производства, а также требований внешней технологической среды в рамках концепции «Индустрия 4.0».

Мы не предлагаем еще одну из многих систем ЧПУ (в том числе отечественного производства), мы предлагаем универсальное системное решение для широкого спектра технологического оборудования в механообрабатывающей отрасли.

Список литературы

1. Юденков Н.П. Индустрия 4.0 в мире и России // Станкоинструмент. 2016. № 1.

2. Григорьев С.Н., Мартинов Г.М. Проблемы, тенденции и перспективы развития систем числового программного управления технологических систем и комплексов // Автоматизация в промышленности. 2013. № 5.

3. Григорьев С.Н., Мартинов Г.М. Управление и диагностика цифровых приводов станков с ЧПУ // Контроль. Диагностика. 2012. № 12.

4. Григорьев С.Н. Принципы создания многофункцио­нальной системы числового программного управления технологическим оборудованием на базе общего ядра с открытой модульной архитектурой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2011. № 5.

Игорь Дмитриевич ЕВСТРАТОВ —

Генеральный директор ООО «КоСПА»
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art