Курсовая работа: Система управления технологическим объектом

3.1 Описание УЧПУ «Электроника НЦ-31»

Аппаратно-программное исполнение систем этого поколения в значительной степени ориентировано на определенную группу станков. Таким специализированным УЧПУ является «Электроника НЦ-З1», предназначенная главным образом для токарной группы станков. Конструктивно устройство рассчитано на встройку в станок. Им оснащают токарные станки различных типоразмеров, в том числе встраиваемые в ГПС. В последнем случае УЧПУ оснащают дополнительным модулем. УЧПУ «Электроника НЦ-З1» обеспечивает контурное управление при следящем приводе подач и импульсных датчиках обратной связи.

Ввод программы может быть выполнен тремя способами: с клавиатуры УЧПУ, с кассеты электронной памяти и по каналу связи от ЭВМ верхнего ранга. Вычислительная часть УЧПУ «Электроника НЦ-31» состоит из процессора П1 (П2); ОЗУ (4К слов), адаптера магистрали и таймера. Базовое программное обеспечение заносится в ПЗУ на этапе изготовления УЧПУ. Модули УЧПУ взаимодействуют между собой с использованием магистрали типа «общая шина». Одновременно могут взаимодействовать только два из них, выполняя одну из двух функций: передачу управления магистралью или обмен информацией. В свою очередь, обмен информацией подразделяется на чтение и запись по нему. Ведомые модули (ОЗУ и контроллер привода) участвуют в обменах только после адресного вызова от одного из остальных ведущих модулей. Обмен информацией по магистрали осуществляется 16-разрядными словами. Объем адресного пространства, в котором возможны обмены по «Общей шине», равен 64К слов. Запросы на обмен информацией по магистрали возникают от ведущих модулей асинхронно и независимо. Предоставление магистрали одному из ведущих модулей, запросивших обмен, выполняется арбитром магистрали, входящим в состав процессора.

Кроме магистрали «общая шина» имеется дополнительный радиальный канал для связи модулей. Дополнительный канал, управляемый адаптером магистрали, увеличивает функциональную гибкость УЧПУ в целом и позволяет упростить аппаратную реализацию модулей. Адаптер магистрали реализует также функцию отсчета программно задаваемых интервалов времени (максимальная длительность задаваемого интервала 64К дискрет по 0,1 мс). Задание на отработку интервала времени поступает в адаптер от процессора и по окончании отработки сообщается процессору, вызывая его прерывание. При необходимости обмена информацией с пультом оператора или с одним из контроллеров инициатор обмена запрашивает разрешение захвата общей магистрали и после разрешения генерирует адрес ведомого устройства. Модуль адаптера преобразует этот адрес в сообщение по радиальному каналу на вызываемый ведомый модуль. Контроллер электроавтоматики (16 входов и выходов) обеспечивает электрическое согласование сигналов между УЧПУ и электрооборудованием станка, а также вызывает прерывание процессора при поступлении сигнала электроавтоматики. Обеспечена возможность адресного маскирования (запрета) прерывания процессора. Для организации прерываний могут быть использованы восемь входов. Все входы и выходы в УЧПУ «Электроника НЦ-31» так же, как и в других микропроцессорных системах управления, имеют оптронную развязку с электрическими цепями станка. Указанное число входов и выходов является достаточным лишь при несложных задачах управления электроавтоматикой. Для ГП-модулей предусматривается программируемый командо-аппарат, связанный по каналам электроавтоматики с УЧПУ. В УЧПУ «Электроника НЦ-З1 предусмотрено четыре входа от импульсных измерительных преобразователей. Один из входов используется для импульсного преобразователя электронного маховика ручного управления. В токарных станках, кроме импульсных преобразователей по координатам, устанавливается датчик на главном приводе для обеспечения режима резьбонарезания. Остальные импульсные преобразователи выполняют функцию датчиков обратной связи по пути (координаты X, Z). Программное обеспечение УЧПУ позволяет работать в режиме, обучения. В этом режиме при ручном управлении и работе от маховика параллельно с обработкой детали формируется управляющая программа для обработки последующих деталей в автоматическом режиме. Разбиение управляющей программы на кадры, включающие команды по адресам М, S, T также выполняется автоматически. Контроллер привода обеспечивает управление скоростью движения (подачи) по осям X, Z выполняя функцию преобразования двоичного кода скорости подачи в пропорциональный этому коду аналоговый сигнал (дискретность 5 мВ; диапазон ±10 В). Модуль пульта оператора обеспечивает взаимодействия оператора с УЧПУ. Элементы индикации позволяют индицировать: скорость подачи; номер и параметры кадра управляющей программы; информацию о состоянии УЧПУ. Клавиши панели пульта оператора обеспечивают ввод и отработку управляющей программы по шагам либо в автоматическом режиме. Модуль ОЗУ внешней памяти выполнен в виде кассеты электронной памяти. Он позволяет расширить объем оперативной памяти УЧПУ от 4К слов в модуле ОЗУ до 8К слов суммарного объема и выполнить ввод или вывод из УЧПУ отлаженных программ обработки. Кассета имеет аккумуляторный источник питания, обеспечивающий сохранение информации не менее 100 ч.В основном исполнении УЧПУ «Электроника НЦ-31» имеет специализированное программное обеспечение, ориентированное на выполнение функций токарной обработки. Обеспечивается выполнение развитых технологических циклов, оформленных в виде G-функций. К ним относятся циклы продольного и поперечного точения (G70, G71), многопроходной черновой обработки (G77, G78), глубокого сверления (G73, G72), нарезания торцовых и цилиндрических канавок (G74, G75), нарезания резьбы (G31, G33). В УЧПУ предусмотрена возможность параметрического задания подпрограмм циклов и выполнение команд условных переходов по внешнему сигналу. Основным способом коррекции инструмента является повторный выход в режим размерной привязки. В результате этой процедуры устройство автоматически формирует величины корректоров и запоминает их значения в области памяти корректоров. При этом дискретность величин корректоров соответствует дискретности измерительных преобразователей обратной связи по пути, а не дискретности задания размеров. Область памяти корректоров доступна по записи и чтению с пульта оператора.

Программное обеспечение УЧПУ «Электроника НЦ-31» предусматривает диагностику ошибок и после обнаружения их останавливает отработку управляющей программы. Диагностика превышения допустимых скоростей в определенном диапазоне носит предупредительный характер.

Структурная схема УЧПУ «Электроника НЦ-31»

Рис.1. Структурная схема «Электроника НЦ-31»

Сокращения на схеме:

МНЦ	магистраль (типа «общая шина»)
П1, П2	процессоры
ОЗУ	оперативное запоминающее устройство
АМТ	адаптер магистрали МНД и программируемый таймер
КЭ	контроллер электроавтоматики станка
КИП	контроллер импульсных преобразователей в код угла поворота по осям X,Z, штурвала и шпинделя станка
КП	контроллер привода по осям X,Y станка
ПО	пульт оператора
ОЗУ,ВП	внешняя оперативная память

3.2 Определение разрядности и объема ОЗУ

По адресам координатных перемещений (Х,Y,Z) необходимо определить величину максимального перемещения в дискретах.

где - цена одной дискреты, мм;

, h – шаг ходового винта

- максимальное перемещение по координате Х, мм.

, где n – число разрядов .

Емкость одной ячейки памяти – один байт двоичной информации. Если принять восьмеричную систему счисления, то в две последовательные ячейки(16 бит) могут быть записаны 7 разрядов восьмеричного числа.

Для записи в этом случае потребуется ячеек.

Стандартный кадр управляющей программы: круговая интерполяция без указания скорости подачи имеет вид

G02 X+XmaxY+YmaxI+XmaxJ+Xmax

и занимает объем

1+1+1++1++1++1+=6+4

ячеек памяти. Таким образом, если ввести перерасчет управляющей программы через кадры круговой интерполяции, то объем памяти, необходимый для ее хранения