3 - 2003

Системы передачи управляющих программ на станки с ЧПУ

Александр Зайцев

Средства передачи УП на станки с ЧПУ

Возможности ЭСЗУ-К

«Русская Промышленная Компания» продолжает публикацию материалов международной конференции «САПР и ГИС ЭКСПО’2002», посвященных опыту внедрения программных продуктов и решений на предприятиях России и стран СНГ.

Вот уже почти 13 лет малое предприятие «АЗиК» занимается оснащением станков с ЧПУ современными устройствами ввода-вывода, использующими технологии передачи УП на картриджах электронной памяти и по кабельным линиям связи. Однако до сих пор одним из самых продаваемых наших продуктов является адаптер (электронной) перфоленточной станции — (Э)ПЛС, позволяющий нашим пользователям реализовать традиционную технологию передачи УП на перфоленте.

От посетителей выставок «Металлообработка» и «Машиностроение» мы часто слышим удивленный вопрос: «А что, где-то еще осталась перфолента?» — и сразу понимаем, что эти люди далеки от реального производства. На предприятиях нам обычно задают другой вопрос: «А разве на наших старых станках можно работать без перфоленты?» На него мы отвечаем однозначно: любой станок с ЧПУ, имеющий какой-либо внешний интерфейс, можно либо подключить к компьютеру, либо оснастить его электронным устройством ввода-вывода, использующим для передачи информации картриджи электронной памяти.

Отказ от перфоленты — один из путей существенного повышения производительности и эксплуатационной надежности оборудования с ЧПУ. При этом повышается не только эффективность производственного процесса, но и эффективность труда технологов-программистов при экспериментальной отладке УП, сопряженной с многократной записью УП на технический носитель и ее вводом на станке с ЧПУ.

Отметим, что здесь не идет речи о замене системы ЧПУ на новую, использующую современный компьютер. Такая, более существенная модернизация станков, обойдется не дешевле 5000-6000 у.е. Наши средства позволяют дать производственной системе, базирующейся на оборудовании с ЧПУ, принципиально новое качество при затратах, не превышающих 500-600 у.е. на единицу оборудования.

Предлагаемые нами средства отвечают следующим основным требованиям:

  • подключаются к любому УЧПУ, обеспечивая единую для всего предприятия технологическую систему передачи УП;
  • подключаются к УЧПУ вместо штатных устройств ввода-вывода к тем же самым разъемам и не требуют абсолютно никакой доработки системы управления станка. Поэтому не исключается возможность быстрого возврата к использованию штатных устройств ввода-вывода;
  • не вносят абсолютно никаких изменений в действия станочника и позволяют ему производить те же операции, что и с перфолентой: ввести всю УП или только ее часть, начиная с нужного кадра; произвести однократный ввод или осуществить циклический ввод, аналогично вводу с перфоленты, склеенной в кольцо;
  • обеспечивают последовательность внедрения и преемственность разработок. Мы гарантируем поэтапное внедрение, начиная с двух-трех самых необходимых станков, и позволяем, постепенно накапливая опыт эксплуатации, оснастить весь парк оборудования, а на последнем этапе, в случае необходимости, объединить все устройства в сеть, сохраняя автономность работы каждого устройства.

Средства передачи УП на станки с ЧПУ

Адаптер (электронной) перфоленточной станции — это программно-технический комплекс сопряжения ПЭВМ с периферийными устройствами ввода-вывода (фотосчитывателями и перфораторами), имеющими параллельный интерфейс.

Состав: плата адаптера, кабель, программное обеспечение и эксплуатационная документация.

Система ввода-вывода на периферийные устройства по интерфейсу RS-232 (RS-SUP) — это программно-технический комплекс сопряжения ПЭВМ с периферийными устройствами ввода-вывода (фотосчитывателями, перфораторами и магнитофонами), имеющими последовательный интерфейс RS-232.

Состав: кабель, программное обеспечение и эксплуатационная документация.

Универсальный программируемый параллельный адаптер (УППА) — это программно-технический комплекс сопряжения ПЭВМ с оборудованием с ЧПУ по параллельному интерфейсу, предназначенному для подключения устройства ввода. Иными словами, УППА — это эмулятор устройств ввода с параллельными интерфейсами, обеспечивающий независимую одновременную эмуляцию до пяти различных устройств ввода.

Состав: плата адаптера, кабель, программное обеспечение и эксплуатационная документация.

Система группового программного управления оборудованием с ЧПУ по интерфейсу RS-232 (ГПУ-RS) — это программно-технический комплекс сопряжения ПЭВМ с оборудованием с ЧПУ по последовательному интерфейсу RS-232, предназначенному для подключения устройства ввода-вывода. Другими словами, ГПУ-RS — это эмулятор устройств ввода-вывода с последовательными интерфейсами.

Состав: плата интерфейса 4х RS-232 (ИРПС 20 мА), кабель, программное обеспечение и эксплуатационная документация.

Электронное считывающее и записывающее устройство (ЭСЗУ) — это устройство ввода-вывода, использующее в качестве носителя информации картридж электронной памяти. Иначе говоря, ЭСЗУ — это технический комплекс эмуляции различных устройств ввода-вывода как с параллельными, так и с последовательными интерфейсами.

Состав: блок электроники, картридж, интерфейсные кабели и эксплуатационная документация.

ЭСЗУ модели «К» (ЭСЗУ-К) — это микропроцессорная модель ЭСЗУ, выполненная на современной элементной базе. Отличается от предшествующей модели возможностями визуализации информации (записанной в картридже или во внутренней памяти), и ее редактирования, а также возможностью транзита информации с одного интерфейса на другой без ее записи в картридж или во внутреннюю память.

В начало В начало

Возможности ЭСЗУ-К

Комплекс ЭСЗУ-К предназначен для ввода, вывода, хранения, визуализации и редактирования информации. Он имеет модульную структуру: в него входят блок электроники, картридж и интерфейсная вставка. Блок электроники в основном предназначен для стационарной установки на УЧПУ. Переносным элементом является только картридж, хотя малые габариты блока электроники позволяют использовать его и в качестве переносного прибора. Комплекс обеспечивает хранение десяти настроек для работы с разными УЧПУ. ЭСЗУ-К позволяет вводить и выводить информацию, для записи которой используется как 8-, так и 5-дорожечная перфолента и которая может быть представлена в любой кодовой таблице, включая ASCII, ISO-7, БЦК-5, ЛКИ-1, СЦП, УКПМ, УТК. Комплекс ЭСЗУ-К позволяет хранить информацию как в автономном картридже, так и во внутренней памяти блока электроники.

ЭСЗУ-К обеспечивает визуализацию на своем дисплее служебной информации, такой, например, как выполняемая операция, имя УП, номер кадра, десятичный код символа и др., а также хранимой, передаваемой или принимаемой информации в удобном читаемом виде, независимо от кодовой таблицы, используемой в УЧПУ для представления данных, а также от применяемой в УЧПУ системы поперечного контроля ввода.

Комплекс ЭЗСУ-К снабжен оригинальной операционной системой, имеющей развитые средства управления данными, обеспечивающие расширение функциональных возможностей комплекса, дополнительные удобства работы и эффективное использование памяти. Принципиальной особенностью файловой структуры ОС ЭСЗУ-К является включение в состав поименованных наборов данных, кроме файла, его отдельной записи — строки (кадра УП).

ОС ЭСЗУ-К обеспечивает постоянную готовность памяти блока электроники и картриджа для записи новой информации или редактирования, при котором происходит увеличение длины отдельного кадра или всего файла. Для этого не требуется предварительного их разбиения на поименованные зоны или какого-либо форматирования, даже начального, подобного форматированию дисков или дискет. «Дыры» в памяти, возникающие при редактировании в результате удаления или укорочения строк, а также в некоторых других случаях, могут быть оперативно ликвидированы путем проведения операции дефрагментации записей.

Комплекс ЭСЗУ-К позволяет записать в картридж произвольное количество УП — до 999 штук. Единственным ограничением является объем картриджа, который может достигать 16 Мбайт (128 больших бобин перфоленты). Для выбора нужной УП можно воспользоваться ручным пролистыванием УП или автоматическим поиском УП с нужным номером. Для точной идентификации УП, кроме имени файла, может использоваться дополнительная справочная информация об УП, также выводимая на дисплей ЭСЗУ-К, например обозначение изделия, обозначение детали, ФИО разработчика, дата создания, используемые инструменты и т.д. Другими словами, имя файла ЭСЗУ-К, кроме стандартного короткого имени файла, состоящего из собственно имени (8 символов) и расширения (3 символа), может иметь дополнительное расширение (до 96 символов).

Файл ЭСЗУ-К может содержать до 10 млн. кадров. Для выбора нужного кадра можно воспользоваться ручным пролистыванием кадров или автоматическим поиском кадра с нужным номером.

Программное обеспечение, предназначенное для работы с картриджем на ПЭВМ, позволяет просмотреть каталог всех записанных в картридж файлов, в котором также отображается дополнительная справочная информация об УП, дополнить его нужными УП или исключить ненужные, изменить последовательность расположения УП в картридже или полностью его очистить. Для просмотра содержимого файлов и корректировки данных на ПЭВМ можно воспользоваться любым редактором, с которым привык работать технолог-программист для редактирования УП.

ЭСЗУ-К имеет все необходимое для работы с большими УП, например с УП для объемной чистовой фрезеровки или художественной гравировки, содержащими сотни тысяч кадров и имеющими объем, который исчисляется мегабайтами. ЭСЗУ-К производит визуализацию вводимого кадра. Если произошла остановка ввода (неважно по какой причине — от кнопки пульта управления, из-за синтаксической или семантической ошибки в УП либо в результате сбоя), то последним переданным символом будет тот, что стоит в позиции, предшествующей курсору. При этом можно повторить ввод кадра сначала или вернуться на несколько кадров. В этом случае возможен также переход в режим оперативного редактирования, при котором можно не только изменить значение параметра, но и полностью переписать кадр, не беспокоясь при этом об увеличении его длины, удалить или вставить кадры. Для облегчения вставки кадра можно воспользоваться операцией копирования похожего кадра. После завершения редактирования УП процесс обработки можно возобновить с нужного места.

Специалисты знают, какую проблему представляет собой поиск кадра, например с номером 161357, средствами УЧПУ. Если такую задачу и удастся решить, то на это уйдет никак не меньше часа, а ЭСЗУ-К выполнит данную операцию за считанные секунды.

При использовании ЭСЗУ-К единственным вопросом при возобновлении процесса обработки после редактирования УП и при начале обработки с заданного кадра является установка инструмента в нужное исходное положение перед пуском станка. Решение этого вопроса зависит от возможностей УЧПУ, от умения и согласованности действий технолога-программиста и оператора станка.

Все, что было сказано выше относительно больших УП, в первую очередь относится к УЧПУ типа NC, установка на которых ЭСЗУ-К принципиально повышает их функциональные характеристики, которые нередко начинают превосходить возможности УЧПУ типа CNC.

Использование возможностей ЭСЗУ-К по работе с большими УП на станках с системами управления типа CNC возможно только на тех моделях УЧПУ, которые имеют режим покадровой отработки УП. Следует отметить, что ввести режим так называемой подкачки можно практически на любом УЧПУ в результате относительно недорогой модернизации. В процессе такой модернизации импортных УЧПУ, имеющих режим только 2,5D-обработки, можно также ввести режим 3D-обработки.

Применение ЭСЗУ-К для станков с системами управления типа CNC, имеющими режим покадровой отработки, обеспечивает возможность использования больших УП, размер которых превышает объем буферной памяти.

Привлекательность работы с большими УП объясняется отсутствием необходимости деления УП на части, которые могут быть полностью введены в память УЧПУ. Деление большой программы, разработанной с помощью современных систем подготовки УП, на десятки частей в том случае, когда текст каждой части необходимо снабдить соответствующими заголовками и окончаниями, — весьма трудоемкая задача. В свою очередь, изготовление детали по УП, разбитой на части, несколько усложняет работу оператора станка.

Нередко УП приходится разбивать на части и в том случае, когда УЧПУ имеет режим покадровой отработки УП. Чтобы произвести редактирование УП в процессе ее экспериментальной отладки, необходимо воспользоваться средствами редактирования УЧПУ. А это возможно только после записи части УП в память УЧПУ. Поэтому сначала УП для отладки разбивается на части, а после отладки частей опять сшивается в одну УП, по которой в режиме подкачки изготавливаются детали.

ЭСЗУ-К полностью исключает необходимость деления УП на части, так как обеспечивает возможность редактирования УП при ее отладке, не прибегая к средствам УЧПУ. Отметим, что ЭСЗУ-К сегодня является единственным средством, обеспечивающим подкачку не только в процессе изготовления деталей, но и в процессе отладки УП.

Другой проблемой при использовании больших УП являются так называемые короткие (быстрые) кадры. Большая УП — это программа для обработки сложной поверхности с высокой чистотой. Иными словами, это маленький шаг и маленькое перемещение в кадре для точной аппроксимации. А небольшое перемещение с максимально возможной скоростью приводит к тому, что время отработки кадра станком становится соизмеримым со временем ввода кадра УП или даже меньшим. Для станков с разными УЧПУ это приводит к различным трудностям: остановкам, сбоям или дерганьям, то есть к нестабильности работы станка. Поэтому разработка большой УП — это всегда компромисс между скоростью работы, чистотой поверхности и стабильностью работы станка.

ЭСЗУ-К обладает определенными свойствами, позволяющими сместить оптимальную точку в сторону повышения качества обработки детали. Естественно, ЭСЗУ-К как устройство ввода не может изменить характеристики УЧПУ, однако позволяет максимально использовать все их возможности.

Например, обладая широким диапазоном настройки скорости передачи данных, ЭСЗУ-К позволяет более чем в 10-20 раз повысить скорость ввода УП на УЧПУ как типа Н33, так и типа 2С42. Таким образом, УЧПУ, как правило, могут вводить данные по параллельному интерфейсу на скоростях на порядок больших, чем скорости поступления данных от ФСУ; иногда при этом возникает необходимость вставки между кадрами нулевых байтов (пустых строк на перфоленте), что ЭСЗУ-К может делать автоматически.

Обладая расширенными, по сравнению со стандартными, возможностями по настройке передачи данных по линии RS-232, комплекс ЭСЗУ-К нередко позволяет повысить скорость ввода УП и по последовательному интерфейсу. В частности, УЧПУ типа CNC-432 фирмы Philips не обеспечивает стабильного ввода на скорости 9600 бод, поэтому при работе в режиме подкачки приходится переходить на скорость 4800 бод. ЭСЗУ-К в этом случае позволяет осуществлять стабильный ввод на скорости 9600 бод, но с четырьмя стоп-битами, а это, несмотря на увеличение паузы между байтами, обеспечивает уменьшение времени ввода кадра УП почти в два раза.

Кроме быстрых кадров, решить проблему сохранения непрерывности процесса обработки детали позволяют и технические возможности УЧПУ. Использование интерфейса RS-232 для подкачки больших УП часто приводит к прерыванию процесса обработки на время заполнения буфера интерфейса. Если в это время фреза находится на поверхности обрабатываемой детали, возможны задиры и, следовательно, брак. Например, УЧПУ типа FANUC ранних моделей оснащено и последовательным, и параллельным интерфейсом, но параллельный интерфейс для работы в режиме подкачки имеет лучшие характеристики. Обладая полным набором интерфейсов, ЭСЗУ-К позволяет использовать наиболее подходящий для решения конкретной задачи.

«САПР и графика» 3'2003