Числове керування

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Числове́ керува́ння (англ. Numerical control) — автоматичне керування процесом, що здійснюється пристроєм, який використовує числові дані, що, як правило, уводяться під час виконання операції (посилання: ISO 2382).

Різновид - Числове програмне керування.Запит « ЧПУ » перенаправляється сюди ; см. також інші значення .



Токарно- фрезерний обробний центр з ЧПУ

Числове програмне управління ( ЧПУ) - комп'ютеризована система управління , керуюча приводами технологічного обладнання , включаючи верстатну оснастку . Устаткування з ЧПУ може бути представлено:


верстатний парк , наприклад , верстатами (верстати , обладнані числовим програмним управлінням , називаються верстатами з ЧПУ) :

для обробки металів (наприклад , фрезерні чи токарні ), дерева , пластмас ,

для різання листових заготовок ,

для обробки тиском і т. д.

приводами асинхронних електродвигунів , що використовують векторне управління ;

характерною системою управління сучасними промисловими роботами .

Кілька верстатів з ЧПУ можуть об'єднатися в гнучку автоматизовану виробничу систему ( ГПС ) , яка , в свою чергу , може бути доповнена гнучким автоматизованим ділянкою ( ГАУ ) і увійти до складу автоматичної лінії (виробництва масштабу ділянки або цеху) , ГАП .


Змінювані програми , нанесені на перфокарти за допомогою двійкового коду , використовувалися вже в жакардові ткацькому верстаті , створеному в 1801 році ( http://en.wikipedia.org/wiki/Jacquard_loom ) .


Винахідником першого верстата з числовим ( програмним ) управлінням (англ. числовим програмним управлінням , Північна Кароліна ) є Джон Персонс (Джон Т. Парсонс ), що працював інженером в компанії свого батька Парсонс Inc , що випускала в кінці Другої світової війни пропелери для вертольотів. Він вперше запропонував використовувати для обробки пропелерів верстат , що працює за програмою , що вводиться з перфокарт .


У 1949 році ВПС США профінансували Парсонс Inc розробку верстата для контурного фрезерування складних за формою деталей авіаційної техніки. Однак компанія не змогла самостійно виконати роботи і звернулася за допомогою в лабораторію сервомеханікі Массачусетського технологічного інституту ( MIT). Співпраця Парсонс Inc з MIT тривало до 1950 року. У 1950 році MIT придбав компанію з виробництва фрезерних верстатів Гідро- Tel і відмовився від співпраці з Parsons Inc , уклавши самостійний контракт з ВВС США на створення фрезерного верстата з програмним управлінням.


У вересні 1952 верстат був вперше продемонстрований публіці - про нього була надрукована стаття в журналі Scientific American . Верстат управлявся за допомогою перфострічки .


Перший верстат з ЧПК відрізнявся особливою складністю і не міг бути використаний у виробничих умовах. Перше серійне пристрій ЧПУ було створено компанією Bendix Корпорація в 1954 році і з 1955 року стало встановлюватися на верстати. Широке впровадження верстатів з ЧПУ йшло повільно. Підприємці з недовірою ставилися до нової техніки . Міністерство оборони США змушене було на свої кошти виготовити 120 верстатів з ЧПУ , щоб передати їх в оренду приватним компаніям.


Першими вітчизняними верстатами з ЧПУ промислового застосування є токарно -гвинторізний верстат 1К62ПУ і прокатні 1541П . Ці верстати були створені в першій половині 1960 -х років. Верстати працювали спільно з керуючими системами типу ПРС- 3К та іншими. Потім були розроблені вертикально- фрезерні верстати з ЧПУ 6Н13 з системою управління « Контур- ЗП ». У наступні роки для токарних верстатів найбільшого поширення набули системи ЧПУ вітчизняного виробництва 2Р22 і Електроніка НЦ - 31 .


Числове програмне управління також характерно для систем управління сучасними промисловими роботами .


Абревіатура ЧПУ відповідає двом англомовним - NC і CNC , - відбиваючим еволюцію розвитку систем управління обладнанням.


Системи типу NC ( англ. Цифрове управління ), що з'явилися першими , передбачали використання жорстко заданих схем управління обробкою - наприклад , завдання програми за допомогою штекерів або перемикачів , зберігання програм на зовнішніх носіях. Будь-яких пристроїв оперативного зберігання даних , керуючих процесорів не передбачалося.

Більш сучасні системи ЧПУ , звані CNC (англ. Computer числовим програмним управлінням ) , - системи управління , що дозволяють використовувати для модифікації існуючих / написання нових програм програмні засоби . Базою для побудови ЧПУ служать сучасний ( мікро ) контролер або ( мікро ) процесор :

мікроконтролер ,

контролер з програмованої логікою ,

керуючий комп'ютер на базі мікропроцесора.

Можлива реалізація моделі з централізованим автоматизованим робочим місцем (наприклад , ABB Робот Студія , Microsoft Robotics Developer Studio ) з подальшим завантаженням програми за допомогою передачі з промислової мережі .


Апаратне забезпечення [ред | правити вихідний текст ]



Токарний верстат з системою управління ЧПУ



Кошик з контролерами і платами обв'язки Siemens Sinumerik . Висунуто плата енкодерів



Панель управління ЧПУ Siemens Sinumerik



Поруч стоять шафи сучасних систем управління двох промислових роботів FANUC R200iB

Структурно до складу ЧПУ входять:


пульт оператора ( або консоль вводу-виводу) , що дозволяє вводити керуючу програму , задавати режими роботи ; виконати операцію вручну. Як правило , всередині шафи пульта сучасної компактної ЧПУ розміщуються її інші частини ;

дисплей (або операторська панель ) - для візуального контролю режимів роботи і редагованої керуючої програми / даних; може бути реалізований у вигляді окремого пристрою для дистанційного керування обладнанням;

Див також : Операторська панель

контролер - комп'ютеризоване пристрій , вирішальне завдання формування траєкторії руху ріжучого інструменту , технологічних команд управління пристроями автоматики верстата , загальним управлінням , редагування керуючих програм , діагностики та допоміжних розрахунків ( траєкторії руху ріжучого інструменту , режимів різання ) ;

ПЗУ - пам'ять , призначена для довготривалого зберігання (роки і десятки років) системних програм і констант ; інформація з ПЗУ може тільки зчитуватися ;

ОЗУ - пам'ять , призначена для тимчасового зберігання керуючих програм і системних програм , що використовуються в даний момент.

У ролі контролера виступає промисловий контролер , як то: мікропроцесор , на якому побудована вбудовується система ; програмований логічний контролер або більш складний пристрій управління - промисловий комп'ютер.


Важливою характеристикою CNC -контролера є кількість осей (каналів) , які він здатний синхронізувати ( управляти) - для цього потрібна висока продуктивність і відповідне ПЗ .


В якості виконавчих механізмів використовуються сервоприводи , крокові двигуни.


Для передачі даних між виконавчим механізмом і системою управління верстатом зазвичай використовується промислова мережа (наприклад , CAN , Profibus , Industrial Ethernet ) .


Програмне забезпечення [ред | правити вихідний текст ]

Після того як складена керуюча програма , оператор за допомогою програматора вводить її в контролер. Команди керуючої програми розміщуються в ОЗУ. У процесі створення або після введення керуючої програми оператор ( в даному аспекті виконує роль програміста ) може відредагувати її , включивши в роботу системну програму редактора і виводячи на дисплей всю або потрібні частини керуючої програми і вносячи в них необхідні зміни. При роботі в режимі виготовлення деталі керуюча програма кадр за кадром надходить на виконання . Відповідно до командами керуючої програми контролер викликає з ПЗУ відповідні системні підпрограми , які змушують працювати підключене до ЧПУ обладнання в необхідному режимі - результати роботи контролера у вигляді електричних сигналів надходять на виконавчий пристрій - приводи подач , або на пристрої керування автоматикою верстата.


Керуюча система зчитує інструкції спеціалізованої мови програмування (наприклад , G -код ) програми, який потім інтерпретатором системи ЧПУ перекладається з вхідного мови в команди управління головним приводом , приводами подач , контролерами управління вузлів верстата (наприклад , включити / виключити подачу охолоджуючої емульсії ) .


Розробка керуючих програм в даний час виконується з використанням спеціальних модулів для систем автоматизованого проектування ( САПР) або окремих систем автоматизованого програмування ( CAM) , які електронною моделі генерують програму обробки .


Для визначення необхідної траєкторії руху робочого органу в цілому ( інструменту / заготовки ) відповідно до керуючої програмою використовується інтерполятор , що розраховує положення проміжних точок траєкторії по заданих у програмі кінцевим .


У системі управління , крім самої програми , присутні дані інших форматів і призначення. Як мінімум , це машинні дані і дані користувача , специфічно прив'язані до конкретної системи управління або до певної серії ( лінійці ) однотипних моделей систем управління.


Програма для верстата ( обладнання) з ЧПУ може бути завантажена з зовнішніх носіїв , наприклад , магнітної стрічки , перфорованої паперової стрічки ( перфострічки ) , дискети або флеш -накопичувачів у власну пам'ять або тимчасово, до виключення живлення - в ​​оперативну пам'ять, або постійно - в ПЗУ , карту пам'яті або інший накопичувач : жорсткий диск або твердотільний накопичувач . Крім цього , сучасне обладнання підключається до централізованих систем управління за допомогою заводських ( цехових ) мереж зв'язку.


Найбільш поширена мова програмування ЧПУ для металорізального обладнання описаний документом ISO 6983 Міжнародного комітету зі стандартів і називається « G- код». В окремих випадках - наприклад , системи управління гравірувальними верстатами - мова управління принципово відрізняється від стандарту . Для простих завдань , наприклад , розкрою плоских заготовок , система ЧПУ в якості вхідної інформації може використовувати текстовий файл у форматі обміну даними - наприклад , DXF або HPGL 

Джерела[ред.ред. код]