Система группового числового программного управления

Около 50 % сбоев в работе устройств ЧПУ (УЧПУ) приходится на долю фотосчитывающих устройств. Для повышения надежности работы станков с ЧПУ управляющие программы передаются в УЧПУ по каналам связи из центральной (управляющей) ЭВМ, т.е. реализу­ется групповое числовое программное управление (ГЧПУ). При этом повышаются надежность станков и гибкость при переходе к отработке новой УП благодаря сокращению времени на его осуществление, а также реализацию в управляющей ЭВМ (УВМ) систем автоматиче­ской подготовки и 'оперативного редактирования УП. ЭВМ дает воз­можность организовать учет простоев станков и анализ причин этого, учет и анализ работы инструмента, а также другие функции, повы­шающие эффективность работы станков.

Система группового числового программного управления создает предпосылки для комплексной автоматизации механообработки.

Рассмотрим организацию и опыт проектирования и внедрения систем группового числового программного управления. Реализовано два варианта структур ГЧПУ на базе ЭВМ СМ-1 (рис. 7).

В первой, которая применена для небольшого количества об­служиваемых станков, устройства ЧПУ подключаются непосредст­венно к УВМ. Для нескольких (одновременно обслуживаемых) стан­ков, осуществляющих сложную обработку деталей, управляющие программы невозможно разместить полностью в ОЗУ в связи с его ограниченным объемом. Поэтому для организации вывода УПза каж­дым УЧПУ в ОЗУ закреплена буферная зона, через которую осуще­ствляется побайтный вывод УП в УЧПУ.

Возможны два способа заполнения буферных зон, при первом буферная зона делится на две части: в процессе вывода УП в УЧПУ из одной половины во вторую осуществляется считывание из внешней памяти следующего блока УП. Размер буферной зоны в этом случае рассчитывают исходя из времени обращения к внешней памяти, ми­нимального времени отработки кадра и числа подключенных станков таким образом, чтобы обеспечить их бесперебойную работу даже то­гда, когда все станки работают с максимальной частотой запросов кадров УП. В противном случае любые задержки при переходе от од­ной половины буфера к другой могут привести к сбою УЧПУ.

При втором способе размер буферной зоны определяется раз­мером технологического перехода - участком УП между сменами инструментов. Вывод УП из внешней памяти в ОЗУ при этом осуществ­ляется технологическими переходами, небольшие задержки между ними не влекутза собой сбоев УЧПУ, т.е. система становится более надежной. Однако этот способ применим при сравнительно небольшом размере технологических переходов, так как в конечном счете именно он определяет число подключенных станков. Таким образом, способ заполнения буферных зон выбирается для каждой системы группо­вого ЧПУ в зависимости от требований, предъявляемых к ней.

а) - с подключением УЧПУ типа NC непосредственно к УВМ;

б) - с подключением УЧПУ типа NC к УВМ через концентрато­ры.

Рисунок А7 – Структура систем ГЧПУ

УВМ - управляющая ЭВМ СМ -1;

УЧПУ - устройство ЧПУ типа NC;

УЧПУ1 - устройство ЧПУ типа CNC;

ПСВ-2Т - пульт связи.

Для большого числа подключаемых станков более приемлема вторая структура, в которой вывод УП в УЧПУ осуществляется через концентраторы на базе микроЭВМ «Электроника-60». В ОЗУ концентратора за каждым станком закрепляется буферная зона, равная максимальному размеру технологического перехода, а в ОЗУ СМ-1 за УЧПУ типа CNC и за концентраторами - буферная зона, равная размеру сектора накопителя на магнитных дисках (НМД).

При монопольном режиме передачи УП в концентраторы одна буферная зона может использоваться для всех концентраторов. При такой структуре системы ГЧПУ более полно реализуются возможности дисковой операционной системы реального времени, так как в ОЗУ ЭВМ СМ-1 можно выделить большую область памяти для решения дискрезидентных и фоновых задач. Создается возможность увеличивать число решаемых задач и расширять функциональные воз­можности системы УЧПУ.

В качестве примера рассмотрена система УЧПУ второй структуры (рис. 8), реализованная на одном из предприятий. Для обмена информацией с УВМ у каждого станка установлен пульт ПСВ-2Т. Устройства ЧПУ подключены к ЭВМ через нестандартные блоки гальванической развязки ГР-1 и БГР-1, пульты - через стандартные модули УСО (МВвИС, МКУБ, МВвДС), концентраторы - через разветвитель интерфейсов РИМ-1 с помощью дуплексного регистра со стороны СМ-1 и устройства И1 со стороны концентратора; канал имеет гальваническую развязку.

Рисунок А8 – Структурная схема системы ГЧПУ

Система ГЧПУ обеспечивает централизованное хранение и оперативное редактирование управляющих программ, распределение УП по устройствам ЧПУ, учет наработки инструмента и простоев станков.

Управляющие программы для станков с ЧПУ хранятся в биб­лиотеке на магнитном диске, запись производится с перфолент, под­готовленных технологами. При вводе УП с перфоленты и записи на магнитный диск осуществляется деление ее на технологические пере­ходы (ТП) с формированием справочной информации по всей про­грамме и по технологическим переходам. Информация содержит код деталеоперации, количество технологических переходов, кадров, бай­тов и используется при выводе управляющей программы в концен­траторы и УЧПУ. При записи УП в библиотеку формируется каталог, используемый для определения состава, и расположения УП на маг­нитном диске. Предусмотрена также возможность вывода УП на пер­фоленту, на печать и дисплейный модуль (ДМ), а каталога и справоч­ной информации - на печать и ДМ. Ежедневно библиотека контроли­руется для поддержания УП в рабочем состоянии.

Редактирование УП осуществляется в диалоговом режиме с дисплейного модуля ДМ-200. Изменения в текст вносятся непосредст­венно с клавиатуры ДМ, предусмотрена возможность слияния УП, синтаксического контроля, перенумерации кадров, замены исходного слова на корректирующее по заданному окну поиска, замена значе­ний слов по выбору, перестановка группы кадров, смена знаков коор­динат, определяемых списком, переадресация координат (замена х на у и др.). Для сокращения времени обучения работе с системой име­ется возможность вывода инструкций на дисплей.

Вывод УП в УЧПУ происходит на основании сменно-суточного задания в начале смены с ДМ оператором УВК или по запросу услов­ного номера УП с пульта ПСВ-2Т оператором-станочником.

По каталогу библиотеки определяется адрес требуемой УП на НМД. Считывание УП осуществляется секторами по 128 слов в буфе­ры, отведенные в общей области памяти ОЗУ СМ-1. Вывод УП в УЧ-. ПУ ФАНУК-ЗОООС из закрепленного буфера производится побайтно по запросу от устройств. Управляющие программы для УЧПУ типа NC передаются из НМД в концентратор целым числом технологиче­ских переходов, размер их не превышает буфер концентратора, за­крепленный за обслуживаемым станком. Возможность размещения ТП в буфере определяется по справочнику перехода. Вывод УП из буфера концентратора в УЧПУ осуществляется побайтно кадрами. После того как информация из буфера будет исчерпана, формируется запрос на ввод очередной порции УП, по которому в зависимости от стадии обработки УП и состояния выполнения задания передается либо очередной блок УП, либо разрешение на обработку следующей детали при размещении всей УП в буфере, либо первый блок, вновь запрашиваемый УП. При сигнале об аварийной ситуации на станке вывод УП в УЧПУ прекращается. Для продолжения работы необходимо запросить требуемую УП с пульта ПСВ-2Т. Вывод УП в УЧПУ сопровождается индикацией; при наличии требуемой УП в библиоте­ке на пульте индицируется сообщение «Есть УП», а при отсутствии «Нет УП». После передачи УП в буфер концентратора или УЧПУ ФАНУК-ЗОООС УП готова, что сигнализирует о возможности пуска станка.

Отсутствие заготовок, приспособлений, УП, задания или какая – либо неисправность вызывают простои станков, учет которых ведется на основании информации, вводимой с пультов ПСВ-2Т. О причине простоя сообщается на пульт мастера (дисплейный модуль) для при­нятия мер по устранению. Информация о времени простоев оборудо­вания накапливается с начала месяца и с начала смены, сводки об этом поступают при необходимости на пульт мастера или оператора по запросу.

По окончании обработки каждой детали контролируется оста­точная стойкость инструмента. Если нормативная стойкость исчерпа­на, на пульт ПСВ-2Т выводится указание о необходимости смены ин­струмента с указанием номера гнезда в инструментальном магазине;

Дальнейший вывод УП блокируется до получения информации с ПСВ-2Т о состоянии инструмента. При смене инструмента его норма­тивная стойкость восстанавливается, при снятии блокировки без сме­ны инструмента ведется накопление данных для уточнения норм стойкости. Ведомость остаточной стойкости инструментов в инстру­ментальном магазине станка распечатывается при смене деталеопе­рациина станках или по требованию оператора в любой момент вре­мени.

Программное обеспечение системы ГЧПУ (ПО ГЧПУ) реализо­вано на миниЭВМ СМ-1 в дисковой операционной системе реального времени (ДОСРВ) и на микроЭВМ «Электроника-60». ДОС РВ обеспе­чивает многозадачный режим работы системы и позволяет наряду с управлением станками осуществлять редактирование УП, их запись в библиотеку, вывод и т.п.

Программное обеспечение на СМ-1 реализовано:

- ОЗУ-резидентной задачей, осуществляющей прием и обработ­ку запросов на ввод информации с концентраторов, пультов ПСВ-2Т, устройств ЧПУ ФАНУК-ЗОООС:

- диск-резидентными задачами, осуществляющими начальный запуск системы, прием заданий по станкамиз подсистемы оператив­ного управления, обработку информации, принимаемой с пультов ПСВ-2Т, управление выводом УП, учет работы оборудования, анализ информации, принимаемой из концентраторов;

- фоновыми диск-резидентными задачами, осуществляющими учет простоев оборудования, создание файлов для накопления ин­формации о простоях оборудования, формирование и ведение библио­теки управляющих программ и их редактирование. Задачи выполня­ются под управлением супервизора задач ДОС РВ; они подразделяются на выполняемые при появлении сигналов от концентраторов устройств ЧПУ ФАНУК-ЗОООС, пультов ПСВ-2Т, по требованию оператора, по вызову от другой задачи и по временным интервалам (рис.9).

Рисунок А9 – Схема организации выполнения задач системы УЧПУ в

СМ-1

1 - ОЗУ-резидентные задачи;

2 - прием и обработка прерываний от РИМ;

3 - вызов задачи при отсутствии свопинга SWAP;

4 - диск-резидентные задачи;

5 - начальный запуск PUSK;

6 - корректировка задания для РМ с ДМ KORZA;

7 - вывод сводок о состоянии РМ SOSRM;

8 - вывод сводок о вызовах и простоях оборудования;

9 - запуск задач по инициативе с DM;

10 - запуск подсистемы УЧПУ KUS;

11 - создание текущего массива стойкости SMENA;

12 - объявление ДМ инициативным INIT;

13 - управление выводом УП в УЧПУ CHPU;

14 - анализ информации из концентратора ELEKT;

15 - анализ информации с пультов ПСВ-2Т POIS;

16 - фоновые задачи;

17 - создание файлов по стойкости инструментов FAIN;

18 - запись на НМД норм по инструментам;

19 - печать ведомости по стойкости инструментов WEST;

20 - создание файлов о простоях оборудования FAIL;

21 - сегментированная задача РЕДАКТОР УП;

22 - сегментированная задача БИБЛИОТЕКА УП;

Задачи в ту или иную группу включаются в зависимости от функционального назначения, организации выполнения и информационной взаимосвязи с другими задачами. Каждая задача в соответствии с функциональным назначением включает определенный набор модулей и подпрограмм.

Задача PUSK приводит в исходное состояние все устройства, входящие в комплекс, формирует ячейки общей области, включает на разовое выполнение задачу KUS, на периодическое выполнение зада­чу ELEKT с периодом Зс и POIS с периодом 1 с.

Задача KUS формирует начальное состояние таблицы вывода УП в устройства ЧПУ, принимает с пульта оператора или из концен­траторов задание для станков, включает на периодическое выполне­ние задачу SMENA с периодом 0,5 с, на разовое выполнение задачу SMENA. В состав задачи KUS входят: модуль запуска подсистемы ГЧПУ, модуль канала связи СМ-1 с «Электроникой-60»; подпрограм­ма приема задания для рабочих мест; подпрограмма поиска номера требуемой УП в каталоге библиотеки; подпрограмма формирования элемента таблицы вывода УП для станка; подпрограмма считывания из внешней памяти справочника УП.

Задача CHPU обеспечивает в соответствии со сменно-суточным заданием считывание из библиотеки управляющих программ и вывод их в устройства ЧПУ ФАНУК-ЗОООС и концентраторы. При смене деталеоперации на рабочем месте задача CHPU запускает задачу SMENA. В состав задачи, кроме модулей и подпрограмм, обеспечи­вающих считывание и вывод УП в УЧПУ, входят подпрограммы: вы­вода информации на пульт ПСВ-2Т, пульт оператора системы (дисплейный модуль); учета наработки инструмента.

Задача PIM обеспечивает прием и обработку запросов на ввод информации с концентраторов, пультов ПСВ-2Т, устройств ЧПУ ФАНУК-ЗОООС. Задача - инициативная, включается на выполнение по прерыванию от устройства PIM В состав задачи входят модуль ана­лиза словосостояния РИМ, драйверы ФАНУК-ЗОООС межпроцессор­ной связи, обмена с пультами. Задача ELEKT инициирует канал связи СМ-1 «Электроника-60» и осуществляет обработку информации, при­нимаемой из концентраторов.

Задача POIS осуществляет обработку информации, принимае­мой с пультов ПСВ-2Т, при приеме сигнала о замене инструмента на дублер включает задачу SMENA, при приеме информации о неис­правностях и вызовах - задачу SWODK.

В состав задачи POIS входят модуль анализа вводимой с пуль­тов информации, подпрограммы формирования элемента таблицы вы­вода УП для заданного станка, поиск номера УП в каталоге библиоте­ки, считывание из внешней памяти справочника УП, анализа очереди на смену инструмента, восстановления стойкости сменного инстру­мента, учета простоев оборудования.

Задача SWODK осуществляет вывод сводки о простоях обору­дования на основании накопленной информации за смену и с начала месяца, а также сводку вызовов с рабочих мест.

Задача SMENA создает текущий массив данных по стойкости инструментов для новой УП и выдает ведомость остаточной стойкости инструментов по предыдущей УП.

Для печати ведомости остаточной стойкости инструментов по всем станкам или конкретному из них предусмотрена задача WEST, включаемая по требованию оператора. Состояние передачи УП в УЧПУ по всем станкам или по заданному станку выводится с помощью задачи SOSPM по требованию оператора.

Предусмотрена возможность запуска задач оперативного редак­тирования УП, формирования и ведения библиотеки УП и вывода сводок на дисплейный модуль мастера. Это обеспечивается задачей DM при нажатии определенных технологических клавиш на ДМ. Включение ДМ в список инициативных устройств осуществляется задачей INIT. Сегментированные задачи редактирования УП, форми­рования и ведения библиотеки УП состоят из главных программ REDI и BIBL и девяти - восьми сегментов, соответственно. Главные про­граммы осуществляют прием требуемой функции и вызывают на вы­полнение соответствующие сегменты.

Для работы программного обеспечения системы группового чи­слового программного управления необходимо ОЗУ-резидентной об­ласти около 1,5К слов, диск-резидентной реального времени - около 5,5К слов, фоновой диск-резидентной- 14К слов. Программное обес­печение, реализованное на микроЭВМ «Электроника-6ОМ», осуществ­ляет вывод УП на устройства ЧПУ типа NC, связь с СМ-1 и включа­ет программу-диспетчер, драйвер связи с СМ-1, драйвер связи с УЧ-ПУ. Оба драйвера работают по прерываниям соответственно от СМ-1 и УЧПУ, за одно прерывание выводится один байт информации.

Программное обеспечение построено по модульному принципу, что позволяет легко модернизировать и расширять состав выполняе­мых функций.