4.5.2. Логическая задача чпу.

[9, с. 37-54].

Выполнением основных операций обработки деталей по заданной управляющей программе далеко не исчерпываются функции ЧПУ. На современных станках автоматизируют многочисленные вспомогательные операции, условно называемые операциями технологического обеспечения. К числу вспомогательных операций относятся:

- управление автоматической сменой инструмента;

- управление переключениями в приводах подачи, связанными с ограничениями рабочей зоны;

- управление переключениями в приводе главного движения;

- управление зажимными приспособлениями, охлаждением, смазыванием, перемещением ограждений и т.д. Все эти функции выполняются системой цикловой электроавтоматики (СЦЭА).

СЦЭА называют САУ механизмами и группами механизмов, поведение которых определяется множеством дискретных операций с отношениями следования и параллелизма. При этом отдельные операции инициируются управляющими электрическими сигналами, а условия их смены формируются под влиянием осведомительных сигналов, поступающих со стороны объекта управления. СЦЭА обеспечивает:

- подготовку к работе и работу станка в заданных режимах;

- индикацию состояния электрооборудования станка и самой системы автоматики во всех режимах;

- выход из аварийных ситуаций;

- хранение информации при отключении питания;

- защита электрооборудования и т. д.

СЦЭА создаются для решения ЛЗ ЧПУ. Эта задача распадается на большое число независимых, в тоже время и связанных между собой (через взаимные блокировки) подзадач, где отдельная подзадача описывает циклический процесс некоторого дискретного механизма (объекта) на станке.

Все сложные циклические процессы на станке с ЧПУ представляются в виде циклов автоматики и операций. Циклом автоматики станка с ЧПУ называют последовательность действий, вызываемых по имени одним из трех следующих информационных слов (кадра) управляющей программы: «Скорость главного движения», «Функции инструмента», «Вспомогательная функция». Цикл автоматики состоит из операций. Под операцией понимается любое независимое действие дискретного механизма, выполняемое одним двигателем, открываемое самостоятельным управляющим сигналом, подтверждаемое или неподтверждаемое при закрытии осведомительным сигналом.

Дискретные механизмы станка делятся на следующие функциональные группы:

- привод главного движения и шпиндель;

- дискретная группа в приводах подачи;

- механизм автоматической смены инструмента;

- зажимные приспособления станка;

- механизм уборки стружки;

- система охлаждения;

- люнеты;

- задняя бабка и пиноль токарного станка и другие.

Отдельные механизмы могут выполнять не один, а несколько взаимоисключающих циклов, называемых ортогональными. В качестве примеров ортогональных групп циклов можно привести: группу циклов смены диапазона частоты вращения шпинделя; группу циклов выбора направления вращения и остановки шпинделя; циклы поиска инструмента; циклы включения частоты вращения шпинделя.

Таким образом, общая структура вспомогательного технологического обеспечения построена по иерархической системе: функциональные группы дискретных механизмов; ортогональные группы циклов автоматики для каждого механизма и операции каждого отдельного цикла автоматики.

Обобщенной моделью решения ЛЗ ЧПУ является функциональный автомат (ФА), рассмотренный нами ранее. При решении ЛЗ ЧПУ в качестве операционного автомата (ОА) выступают исполнительные цикловые механизмы объекта (станка), а функции управляющего автомата (УА) выполняет СЦЭА, приведенный на рис. 4.6. Множество двоичных или цифровых осведомительных сигналов x (от конечных и путевых выключателей, датчиков параметров), поступающих со стороны объекта, определяют его текущее состояние. Множество управляющих сигналов y (типа: включить-выключить) поддерживают состояние объекта неизменным или переводят объект в новое состояние. СЦЭА имеет и внешний интерфейс, получая извне от других управляющих устройств команды управления (например, имена вызываемых циклов), сообщая другим управляющим устройствам о своих состояниях (например, о выполнении полученного задания).

Рис. 4.6.

Внутренняя структура СЦЭА построена по принципу ФА (см. рис. 4.7).

Рис. 4.7.

Роль ОА играет информационная модель поведения объекта, то есть модель воспроизводимых циклов автоматики. Роль УА играет система логического управления (СЛУ). В качестве управляющих сигналов выступают логические функции , определяющие текущее состояние a воспроизводимых циклов автоматики в информационной модели и переходы между состояниями этой модели. В качестве осведомительных сигналов выступают имена операций или процедур {z}, которые являются функциями устойчивых состояний a циклов автоматики:

(4.19)

В дальнейшем имена {z} транслируются во внешние управляющие сигналы y. Некоторые состояния a информационной модели (например, начальные, заключительные состояния циклов) представляют интерес и для внешних управляющих устройств. Внешние управляющие сигналы g поступают для начальной инициации циклов.

Общая конфигурация циклов СУ цикловой автоматики приведена на рис. 4.8.

u

Рис. 4.8.

В эту конфигурацию входят: технологический пульт станка, СЦЭА, объект, представленный компонентами системы управления на станке, устройство ЧПУ. В автоматическом режиме система управления электроавтоматикой получает от устройства ЧПУ команды g на запуск циклов, а сигналы a уведомляют устройство ЧПУ о завершении циклов на станке. В ручном режиме оператор с помощью органов управления технологического пульта или панели управления устройства ЧПУ вызывает отдельные переходы циклов или полные циклы командами u. Реакция СЦЭА на нерегулярные ситуации (смена режима, нажатие кнопки аварийного останова, тайм-аут, срабатывание путевых ограничительных выключателей и др.) проявляется в останове станка в текущей операции или переводе в заданное состояние. Во всех режимах СЦЭА воздействует на ОУ командами y. В результате подачи на объект управления управляющего воздействия выполняются вспомогательные операции технологического обеспечения, а по мере завершения отдельных стадий этих операций изменяются значения осведомительных сигналов x. Отработка операций на станке визуализируется с помощью средств индикации по сигналам u, являющимся подмножеством множества y.

Рассмотрим фазы решения ЛЗ ЧПУ в автоматическом режиме. Начальная фаза состоит во вводе управляющей программы в память устройства ЧПУ и последующей ее активации. ЛЗ ЧПУ представлена в управляющей программе именами вызываемых циклов. Само описание циклов введено в память и постоянно там хранится. Непосредственный вызов циклов производится из рабочего кадра управляющей программы. С этого момента начинается вычислительный процесс, состоящий в анализе осведомительных сигналов, вычислении переходов по циклу с одновременным вызовом необходимых операций и процедур, выдаче управляющих воздействий на станок. Степень сложности ЛЗ ЧПУ оценивается косвенно по числу входов-выходов СЦЭА.