Система ЧПУ для управления 3-х-координатным столом

Задача

Организация выставила заказ на реализацию системы управления трёхкоординатным столом газоплазменной резки.

Решение

Система управления состоит из аппаратной и программной частей. Схема системы управления координатным столом показана на рис.1.

В состав аппаратуры системы входят:

Управляющая ЭВМ (IBM PC)
Клавиатура
Манипулятор типа "мышь"
Приводы F5 MULTI фирмы КЕВ, замкнутые по скорости вращения вала двигателя
Фотоимпульсные датчики положения валов двигателей
Конечные выключатели
Коммутационная коробка
Коммутационная панель
Сторожевой таймер
Соединительные кабели

Основные возможности системы управления:

Взаимодействие пользователя с системой управления в диалоговом режиме с использованием экранного меню
Графическая поддержка позволяет контролировать движение рабочего органа в реальном времени
Возможность проверки траектории движения рабочего органа при отключенных приводах комплекса
Технологическое программирование движений с использованием G-функций
Применение М-функций для комплексного задания операций, например, вкл./откл. пазмотрона с выдержкой времени и перемещением в рабочую зону
Использование конфигурационного файла для оперативной настройки параметров комплекса
Программирование движений в абсолютных размерах и приращениях
"Программные упоры" для предотвращения аварийных ситуаций
Линейная и круговая интерполяция с регулируемой скоростью и ускорением движения рабочего органа по заданному контуру
Независимое задание скоростей и ускорений для движений в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Непрерывный контроль ошибок приводов и состояния конечных выключателей
Использование сторожевого таймера исключает аварийную ситуацию станка в случае зависания или отказа управляющей ЭВМ
Возможность хранения в памяти системы управления большого количества программ обработки

Основные технические характеристики системы управления:

Количество одновременно управляемых движений рабочего органа (режущей головки) - 3
Количество основных режимов функционирования системы управления - 7
Тип реализуемых траекторий: отрезки прямых линий и дуги окружностей в любых сочетаниях.
Количество подключаемых фотоимпульсных датчиков положения - 3
Максимальная частота следования импульсов фотоимпульсных датчиков 1 МГц
Количество разрядов двоичного кода, используемого для представления перемещений рабочего органа - 24
Вид сигнала, используемого для передачи на приводы информации о желаемой скорости движения, - аналоговый
Максимальное абсолютное значение напряжения, передаваемого на приводы из управляющей ЭВМ, - 10В
Наибольшее количество подключаемых дискретных датчиков (конечных выключателей) - 16M
Наибольшее количество выдаваемых из управляющей ЭВМ дискретных команд - 16
Частота дискретизации сигналов в контурах регулирования положения следящих приводов - 291 Гц

В состав программной части входят:

Программа управления PLAZMA_1.EXE
Конфигурационный файл CONFIG.CFG
Программы обработки (с расширением CNC), содержащие описания движений рабочего органа и команд управления технологическим оборудованием в формате G-функций.

Программное обеспечение может работать под управлением операционных систем DOS 6.22, DOS 7.10. Желательно использование вспомогательной программы-русификатора KEYRUS.COM.

Система управления может функционировать в 7 основных режимах работы:

Режим начального включения
Режим реферирования
Режим ручного управления
Режим возврата в исходное состояние
Режим выбора файла
Режим моделирования
Режим обработки

В режим начального включения система переходит после включения питания компьютера и завершения загрузки необходимых файлов программного обеспечения. В этом режиме приводы неподвижны, рабочий орган не совершает движений. Пользователю предлагается перейти в один из разрешённых режимов работы: в режим реферирования или режим ручного управления. Другие возможности исключены.

Переход в режим реферирования необходим для начальной калибровки системы. При этом по всем трём возможным направлениям движения осуществляется автоматический поиск такого положения рабочего органа, при котором он находится в строго определённом положении, задаваемом установкой конечных выключателей. Таким образом, в начале работы рабочий орган автоматически приводится в одно и то же исходное положение. Этому исходному положению рабочего органа соответствуют нулевые коды, зафиксированные в счётчиках датчиков положения всех трёх приводов. При последующих движениях рабочего органа счётчики фиксируют перемещения, отсчитываемые от этого исходного положения.

Режим ручного управления позволяет перемещать рабочий орган путём нажатия на кнопки клавиатуры. Дискретность перемещений задаётся в конфигурационном файле. Ручное управление возможно и до реферирования системы, и после неё. Если реферирование ещё не выполнено, то после завершения режима ручного управления допускается только возврат в исходный режим начального включения. Если реферирование уже состоялось, то после ручного режима возможны переходы в режимы возврата в исходное состояние, выбора файла, моделирования или обработки.

Режим возврата в исходное состояние используется для автоматического приведения рабочего органа в состояние, в котором он находился сразу после завершения реферирования.

Переход в режим выбора файла

производится перед режимами моделирования или обработки. При этом пользователю предлагается выбрать один из имеющихся на диске С:\ файлов описания программы движения рабочего органа (с расширением CNC). Формирование этих файлов представляет собой задачу пользователя - технолога, подготавливающего программы обработки (газоплазменной резки), и должна быть решена заранее.

В режиме моделирования выполняется выбранный файл программы движения, однако движения рабочего органа запрещены, а плазмотрон остается в выключенном состоянии. При этом моделируется движение рабочего органа и на экране дисплея строится траектория его движения. Режим необходим для того, чтобы произвести отладку программы обработки без включения плазмотрона.

Режим обработки отличается от режима моделирования тем, что реализуются все заложенные в программе обработки движения рабочего органа, выдержки времени, выполняются команды включения и выключения плазмотрона.

Возможные сферы использования продукта:

Фрезерные плоттеры для 2D-обработки деталей из дерева.

Плазменная резка.

Лазерная обработка: операции резки, сварки, сверления, упрочнения, наплавки, гравирования различных материалов лазерным лучом, и т. д.