Режими і засоби діалогової роботи оператора з пристроєм ЧПУ

Термінальна задача стала настільки чіткою, що термінали пристрою ЧПУ все частіше стають окремим конструктивом в модульному виконанні пристрою ЧПУ, який включає власне систему управління та пов’язані з нею оптоволоконними каналами пультовий модуль (пасивний термінал) і модуль введення-виведення сигналів електроавтоматики верстата (керуючих та інформаційних).

Пульт оператора може бути виконаний у вигляді універсальної консолі (пасивний термінал), яка підключена до системи управління за допомогою послідовного каналу на основі кабеля. Крім того, до складу модульного виконання присторю ЧПУ частіше став входити і універсальний персональний комп’ютер (активний термінал) з комплектом периферії, яка відповідає замовленню користувача.

Інструментом спілкування оператора з панеллю оператора, до якого б терміналу (пасивного, активного) вона б не належала, є дисплей та клавіатура. Клавіатура призначена для вибору режиму роботи, введення алфавітно-цифрових даних, керування курсором з метою редагування інформації, зміни сторінок інформації, що виводиться на дисплей, зміни системи відліку, вибору дискретності переміщень, введення команд виконання типу “ввімкнути”, “вимкнути”, “пуск”, “стоп”, задання елементів геометрії, задання укрупнених команд типу технологічних циклів тощо.

Приклад організації панелі оператора показаний на рис. 6.47.

Елементами цієї панелі оператора є: 1 – екран дисплея; 2–7 – клавіатура виклику визначеної інформації; 8 – алфавітно-цифрова клавіатура; 9–10 – касетний магнітофон; 11–19 – режимні клавіші; 20–23 – вибір переміщення на встановлене число дискрет; 24 – просування до кінця програми; 25 – повернення на початок програми; 26 – просування вперед; 27 – просування назад; 28–31 – ручна подача різної швидкості; 32–35 – вибір напрямку переміщення по відповідних координатах; 36 – рух до початку відліку; 37 – переміщення до реперної точки вимірювальної системи; 38 – скидання в нуль показів координатних переміщень; 39–40 – потенціометри ручного регулювання частоти обертання шпинделя і подачі; 41 – встановлення системи управління в початковий стан; 42 – аварійна зупинка; 43 – автоматичний режим; 44 – покадрове відпрацювання програми; 45 – зупинка з підтвердженням; 46 – пропуск відмічених кадрів; 47 – пуск циклу; 48 – зупинка подачі. Всі наведені елементи панелі поділені на функціональні зони: I – введення в пам’ять, виведення з пам’яті, маніпуляції із введеною інформацією; II – управління переміщеннями в режимі налагодження; III – управління автоматичним режимом; IV – візуалізація та засоби управління режимом візуалізації.

Рис. 6.47. Організація панелі оператора

Екран дисплея показує наступну інформацію: стан системи управління (вказання режиму та підрежимних розгалужень, так званих “мод”, повідомлення про помилки та збої); стан об’єкта управління, тобто верстата (положення робочих органів у різних системах координат, подача, частота обертання шпинделя, імена виконуваних циклів автоматики, інформація про управляючу програму), опис всіх “минулих” дій оператора; опис стандартних циклів обробки, включаючи їх графічну інтерпретацію; надання статистично-графічної моделі управляючої програми (накладені ескізи заготовки і виробу із вказівками всіх робочих та допоміжних проходів), надання динаміко-графічної моделі процесу обробки (зображення поточного стану і його розвитку у реальному часі).

Інформація, яка з’являється на екрані дисплея, відображає ту частину рішення термінальної задачі, яка у даний момент цікавить оператора. Якщо панель оператора є компонентом пасивного терміналу (тобто консолі оператора), то саме рішення термінальної задачі здійснюється у пристрої ЧПУ. Якщо ж панель оператора належить активному терміналу (тобто персональному комп’ютеру), то рішення термінальної задачі виконується у самому терміналі.

Обсяг інформації, яка надається оператору, тобто обсяг дисплейних функцій, багато у чому визначає функціональні можливості пристрою ЧПУ.

Розглянемо основні діалогові режими пристрою ЧПУ при реалізації термінальної задачі. Ці режими налагоджують систему управління на певний рід роботи. В пристрої ЧПУ передбачається шість таких режимів.

У режимі “ Верстат ” здійснюють підготовчі операції типу штовхаючих (невимірюваних) переміщень виконавчих органів верстата, вимірювані переміщення на встановлене число дискрет, а також проводять обнулення буферів досягнутих позицій.

У режимі “ Ручне введення ” виконують окремі команди мови управляючих програм або окремі незалежні кадри програми без збереження команд і кадрів у пам’яті пристрою ЧПУ.

У режимі “ Пам’ять програм ” вводять у пам’ять із клавіатури і будь-яких носіїв управляючі програми ЧПУ, редагують програми і виводять їх на зовнішні носії.

У режимі “ Корекція ” працюють з таблицями, що зберігаються в пам’яті пристрою ЧПУ, вводять і редагують таблиці корекцій інструмента тощо.

У режимі “ Відпрацювання ” відтворюється автоматичний цикл обробки деталі відповідно до активізованої управляючої програми ЧПУ.

У режимі “ Діагностика ” встановлюють працездатність системи ЧПУ в цілому і будь-яких окремих її підсистем.

Пристрій ЧПУ може працювати і з декількома терміналами одночасно. Звичайно у цьому випадку лише один термінал використовують для ведення діалогу (будь-який за вибором), а інші служать тільки для виведення поточної інформації.

Виходячи з наведених режимів, існує чотири варіанти діалогу оператора з пристроєм ЧПУ: керування процесом і об’єктом, системна робота, автоматизоване проектування керуючих програм, редагування керуючих програм.

Діалог керування процесом і об’єктом протікає безпосередньо під час обробки деталі (ручної або автоматичної). Мова іде про запрошення з боку системи управління вибрати режим (наприклад, з числа запропонованих на екрані), вибрати команду на пересування у ручному режимі (наприклад, шляхом вказання альтернативних адрес).

Під діалоговою системною роботою розуміють маніпулювання різноманітними наборами констант, параметрів настроювання, коректорів, архівну роботу із зовнішніми носіями, вхід у інформаційний обмін з ЕОМ верхнього рангу.

Деякого пояснення потребують вказані тут (і дещо раніше у зв’язку з дисплейними функціями) параметри настроювання. Справа в тому, що пристрій ЧПУ здатний у деякому ступені адаптуватися до об’єкта (верстата) та користувача. Для забезпечення адаптації виділяють спеціальні області пам’яті, які закріплені за константами системи управління і верстатними параметрами (далі і те, й інше будемо називати параметрами настроювання), які служать для введення корекцій чи компенсацій, уточнення чи обмеження (функцій ЧПУ, мови управляючих програм), контролю, візуалізації, діагностики і оптимізації зв’язку пристрою ЧПУ з верстатом.

Параметри настройки поєднуються у наступні однорідні групи:

– ознаки і вказівки, які уточнюють синтаксис керуючої програми, семантику адрес інформаційних слів мови управляючих програм, реакцію системи управління на ті або інші команди;

– ознаки, які визначають початковий стан пам’яті (наприклад, коди G -функцій, які діють початково);

– ознаки, що уточнюють структуру окремих стандартних циклів;

– ознаки, що блокують окремі функції клавіатури панелі оператора, уточнюючі функції клавіатури і реакцію системи управління на клавішні команди;

– ознаки, які керують обсягом і складом інформації, що виводиться на дисплей;

– константи, покази, допуски, поточні та граничні значення, які використовують при розв’язку задач ЧПУ;

– протоколи інформаційного обміну з периферією, зовнішніми пристроями, об’єктом;

– значення коректуючих і компенсуючих сигналів і зміщення, вказівки на знак корекції;

– параметри настроювання слідкуючих приводів подачі;

– параметри погоджування з приводом головного руху, параметри настроювання приводу;

– ознаки, що визначають ціну дискрети, діапазон вимірювання, розмірність, масштаб, границі робочої зони, наявність базових точок та зміщень;

– ознаки настроювання конфігурації системи ЧПУ;

– ознаки, які задають чи відміняють автоматичне виконання тих або інших функцій.

Повне число параметрів у сучасних пристроях ЧПУ може досягати декількох сотень. Вони суттєво різняться за структурою (однобітні ознаки, багаторозрядні константи, динамічно змінювані змінні), за призначенням (блокування, умовний та безумовний переходи, фіксація деякого чисельного значення, позначення границь, меж тощо), за характером введення (однократний при стикуванні з технологічним устаткуванням і підготовці до першого пуску у користувача, періодичний в міру виробничої необхідності, безперервний по автоматично діючих каналах), за досяжністю (потребують випробовування та вимірювань; досяжні представникам інженерних служб, наладнику, оператору) тощо.

Діалог автоматизованого проектування управляючих програм припускає використання мови більш високого рівня, ніж код ISO-7bit.

Процедура введення даних, необхідних для побудови управляючої програми, базується на одному з двох варіантів систем автоматизованого проектування: циклова система, інструментальна система.

Циклова система автоматизованого проектування використовує наступну ідею: управляючу програму обробки деталі можна скласти зі стандартних технологічних рішень (циклів), які розроблені заздалегідь у параметричній формі і потребують лише того, щоб параметрам надали конкретні числові значення. Зі стандартних системних циклів оператор виділяє той, який першим необхідно застосувати для обробки, потім задає усі необхідні геометричні та технологічні дані, які відносяться до цього циклу. Якщо для обробки деталі недостатньо одного циклу, то наведений процес повторюється для наступного стандартного циклу, який додається до управляючої програми.

Оператор в цикловій системі починає роботу з вибору одного зі способів обробки отвору, повний набір яких надає система управління. У відповідності до зробленого за допомогою віртуальної клавіші вибору на екрані з’являється ескіз обробки з узагальненими параметрами замість розмірів і технологічних даних. Система управління послідовно запитує оператора конкретні чисельні значення параметрів. Після їх введення система управління уточнює у оператора загальну схему розташування отворів і формує програмний код виконання операції.

Для інструментальної системи автоматизованого проектування управляючої програми характерна наступна схема дій оператора: визначення геометрії деталі та заготовки; визначення геометрії робочої частини кожного використовуваного інструмента та його положення у координатній системі деталі; визначення усіх необхідних проходів; формування ISO-коду управляючої програми.

Для деталей складних форм найбільш трудомісткою частиною є геометричний опис даних креслення. Використовують звичайну систему проекцій, а контрольні ізометричні зображення синтезуються автоматично.

Оператор в такій системі починає програмування з вибору квадранта, у якому буде показана геометрія деталі. Далі він визначає форму і розміри заготовки та її положення у системі координат верстата, після чого приступає до послідовного введення геометричних компонентів кінцевого профілю деталі. Потім потрібно зв’язати взаємне розташування деталі та інструментальної револьверної головки, вибрати послідовність технологічних операцій та використовувані інструменти, призначити режими різання. У результаті система управління надасть на екрані повну статистично-графічну модель процесу обробки, окремі фрагменти якої оператор може при бажанні побачити у збільшеному масштабі. В результаті система управління запропонує еквівалентний текст управляючої програми у коді ISO-7bit.

Динамічно-графічне моделювання процесу обробки служить з метою верифікації розробленої управляючої програми. Траєкторія руху інструмента викреслюється на екрані дисплея у темпі, який регулює оператор. Особливо наочним є просторове динамічно-графічне моделювання.

Діалогове редагування управляючих програм (четвертий із наведених вище варіантів діалогу) охоплює саме редагування та ручне введення тексту управляючої програми. Типовими директивами процесу редагування є “Вставити”, “Вирізати”, “Замінити”, які можуть бути віднесені до окремих команд і цілих кадрів.

Завершуючи аналіз термінальної задачі ЧПУ, відмітимо два додаткових її компоненти: діалог “термінал – пристрій ЧПУ” та діалог “пристрій ЧПУ – ЕОМ”. Обидва діалоги розвиваються автоматично у відповідних каналах зв’язку, забезпечуються відповідними протоколами, підтримуються програмно-апаратними засобами системи керування.

У загальному обсязі програмно-математичного забезпечення сучасного пристрою ЧПУ обсяг забезпечення термінальної задачі займає основне місце. У цьому зв’язку при його розробці необхідно приділяти особливу увагу питанням загальної організації та архітектури. Оскільки багато підсистем термінальної задачі інтерактивні, винятково важливого значення набувають інструментальні засоби проектування діалогу. Із врахуванням сказаного виникає можливість регулярного конструювання модуля термінальної задачі, яке дозволяє вирішити проблеми надзвичайно високого рівня трудомісткості. Мається на увазі, що подоланню проблеми служать й інші відомі прийоми: використання потужних стандартних мультипроцесних операційних систем, використання стандартних графічних пакетів та існуючих напрацювань в області автоматизованого проектування управляючих програм, програмування термінальної задачі на одній із сучасних мов високого рівня.

Контрольні запитання

1. Сформулюйте фази реалізації геометричної задачі ЧПУ в технологічному устаткуванні ГВС

2. Визначьте склад геометричної інформації необхідної для подання формоутворення деталей у пристрої ЧПУ.

3. Подайте відмінності застосування методів поєднання ділянок контуру еквідистанти при програмуванні формоутворення деталей.

4. Наведіть різновиди інтерполяції формоутворення деталей в системах ЧПУ

5. Охарактеризуйте можливості інтерполяції за методом оціночної функції

7. Охарактеризуйте можливості інтерполяції за методом оціночної функції з прогнозуючим кроком

8. Охарактеризуйте можливості інтерполяції за методом оціночної функції на постійній частоті

9. Охарактеризуйте можливості інтерполяції за методом цифрових диференційних аналізаторів

10. Охарактеризуйте можливості інтерполяції за методом прогнозу та корекції

11. Розкрийте організацію управління слідкуючим приводом подачі пристроїв з ЧПУ при відтворенні формоутворюючих рухів робочих органів технологічного устаткування

12. Поясніть структуру реалізації та фази розв’язання логічної задачі в системах електроавтоматики пристроїв з ЧПУ

13. Визначте необхідність реалізації технологічної задачі програмного управління в системах формування заданої точності оборобки пристроїв з ЧПУ

14. Обгрунтуйте необхідність реалізації технологічної задачі программного управління в системах управління ефективніст’ю обробки пристроїв з ЧПУ

15. Розкрийте можливості реалізації термінальної задачі програмного управління в інтерактивних системах пристроїв з ЧПУ

«Видатним досягненням сучасної науки стала програма, яка на будь-яке запитання дає будь-яку відповідь»

(з першоквітневого випуску “Наркому”)