Кодирование технологических команд и логической информации.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 11Следующая ⇒

В любом коде программы содержатся команды управления и необходимая логическая информация. К ним относятся: указания о направлении перемещений, команды на смену инструмента, зажима заготовки, включения и выключения СОЖ и т.д. Кроме того, имеется обширная информация об адресах цифровых элементов кода. Такую информацию желательно обозначать буквами или нецифровыми символами, например, (+) и (-) для направления перемещения, (%) начало программы и т. д.

Так как информация вводится в систему отдельными кадрами, то необходимо различать следующие их разновидности: фиксированный кадр, переменный кадр и адресный кадр.

В фиксированном кадре имеется определенное количество строк с жесткой последовательностью их расположения. При этом независимо от количества передаваемой информации в кадре, его длина остается неизменной. Это является недостатком такого построения кадра.

Очень часто в кадре передается лишь часть максимально возможной информации, например перемещение, только по одной координате, когда другие неизменны. В этом случае удобно применять переменные кадры. При этом в программе ставится сигнал окончания кадра последней значащей цифровой информацией кадра. Длина программоносителя в этом случае значительно сокращается. Другой особенностью переменного кадра является то, что между смежными строками одного кадра можно ставить особый разделительный знак "ТАВ", что дает возможность записывать только ту информацию в данный кадр, которая отличается от информации предыдущего кадра. На месте информации оставшейся от предыдущего кадра, в программе ставится знак "ТАВ". Например, очень часто подача остается неизменной во всей программе. Тогда в каждом кадре на ее месте ставится знак "ТАВ".

В фиксированном и переменном кадрах последовательность различной информации является постоянной.

Более совершенным является адресный кадр, в котором каждому коду информации (перемещению, технологическим командам, логической информации) присваивается буквенный адрес, который указывает место данного кода в запоминающем устройстве. Это дает возможность не только сохранить повторяющуюся информацию, но и существенно уменьшить длину программоносителя.

Переход на адресный кадр более удобен при использовании восьмидорожечного программоносителя вместо пятидорожечного. Таким образом, в фиксированном и переменном кадрах можно применять как цифровую, так и буквенно-цифровую запись, а для адресного кадра желательно использовать только буквенно-цифровую запись.

Для записи программы на перфоленте в различных странах применяют различные коды. Так, в ФРГ узаконены стандартом VDI3259 код PCS для пятидорожечной перфоленты и коды AEG-PC8A и 8В - для восьмидорожечной перфоленты. В США специально для ЧПУ в 1961 году разработан код EIA (Electronic Industries Accociation) и код ASCII (American Standart Code for Information Interchange) для восьмидорожечной ленты.

В настоящее время применяют для СЧПУ разработанный в ЭНИМСе буквенно-цифровой код БЦК-5 (нормаль станкостроения Э68-1) и код ISO для применения в вычислительных машинах и устройствах обработки информации кода ISO-7bit.

Коды PC8,РC8A и 8В приняты в ФРГ с целью удобства использования клавиатуры существующих пишущих машинок в сочетании с перфорирующей приставкой.

В коде PC8 используются цифры от 0 до 9,14 букв, знаки (+),(-) и команды управления телетайпом: IRR,ZWR,< и. Цифры кодируются в коде "3 из 5",буквы в коде "2 из 5" и "4 из 5","1 из 5" и "5 из 5".Код PC8 исключает однократные ошибки, в особенности для цифр, с помощью контроля на четность.

Код PC8А использовался ранее только фирмой АЕG, но теперь самой фирмой заменяется на код РС8В.В коде РС8В также используется цифры от 0 до 9,знаки (+) и (-),14 букв, четыре команды управления, знак начала программы ( ) и ее конца (Ende).Остальные 11 букв используются как запасные. Цифры записываются на 5...8 дорожках, 3 и 4 дорожки используются для указания признака букв,1 и 2 для контроля на поперечную четность. Код РС8В разработан в США.

Код EIA - восьмиразрядный, позволяющий закодировать 63 символа. Этот код использует только 6 дорожек из 8.Цифры кодируются двоично-десятичным кодом с весами 8-4-2-1 для дорожек 4-3-2-1. Аналогично кодируются буквы (применяются только строчные буквы латинского алфавита) от a до i, от j до r и от s до z. Признак группы букв записывается дополнительно на 6 и 7 дорожках. Восьмая дорожка используется для обозначения только лишь конца кадра, а 5-я - контрольная, обеспечивающая всегда нечетное количество перфораций в строке.

Код ASCII имеет возможность закодировать 127 символов, столько же, сколько и в коде ISO, и используется в основном в вычислительной технике. Основным отличием этого кода от кода ISO является то, что он в значительной степени сохраняет аппаратуру, работающую в коде EIA при необходимости перехода с кода ЕIA на код ASCII.

Код ISO, применяемый в СНГ, является семизначным кодом для 127 символов на восьмидорожечной перфоленте шириной 25,4 мм. Семь дорожек используются для кодирования информации в двоично-десятичной системе, а 8-я - для контроля считывания информации и дополняет количество перфораций в строке до четного числа. Код ISO обеспечивает получение 16 кодовых обозначений от 0 до 15.

Каждый символ кода (адрес, цифры, знак или признак) располагаются в виде комбинации пробивок (перфораций) на одной строке ленты. В первых четырех дорожках от 0 до 9 признак цифры записывается дополнительными пробивками на 5-й и 6-й дорожках. Буквы от А до О закодированы аналогично цифрами от 1 до 15,а признаком буквы является пробивка на 7-й дорожке. Вторая группа букв от P до Z закодирована аналогично числам от 16 до 26,а признаком буквы является также дополнительная пробивка на 7-й дорожке.

Помимо адресов код ISO имеет ряд служебных символов, например: (+), (-),(:),(LE),(%) и др. (см. таблицу).

Для обозначения четкого определения требований определяемых системой ЧПУ, и ее возможностей разработаны рекомендации, предусматривающие полный формат кадра. Кадр состоит из слов "номер кадра", слов основной информации и символа "конец кадра", обозначающего конец каждого кадра и предшествующего новому кадру.

Вся информации в кадре должна записываться в строго определенном порядке и не повторяется внутри кадра. Но в каждом кадре может быть не вся вышеуказанная информация, а только часть ее. Кадр должен строиться в следующей последовательности:

1.Номер кадра из трех цифр. Всего возможно 999 номеров в одной программе.

2.Подготовительные команды группы G (режим работы) из двух цифр. Проектом рекомендаций ISO эти команды закреплены определенными кодами. Например :

G00...G09 - команды общего порядка: позиционирование, линейная или круговая интерполяция, ускорение, замедление, выдержка.

G10...G39 - особенности непрерывной обработки: выбор осей, плоскостей, видов интерполяции.

G49...G59 - коррекция размеров инструмента, без отсчета.

G60...G79 - вид работы: точно, быстро.

G80...G99 - стандартные автоматические циклы.

3.Размеры по координатам Х,Y и Z. Размер задается шестью позициями, определяющими количество десятичных разрядов до и после заданной ( по три позиции) при задании координаты. Кроме того, после адреса записывается знак перемещения, т.е.(+) или (-).

4.Слова "подача" F, и "скорость шпинделя" S выбирают задание режимов резания кодовым числом. ISO предусматривает два способа кодирования: арифметическая прогрессия (3,4 или 5 цифр) или геометрическая прогрессия (две цифры). Второй способ предусматривает большую степень унификации, более перспективен и использован в отечественных системах ЧПУ. При этом способе подача и скорость выражаются кодом из двух цифр, представляющим log f(s),а все подачи или скорости выбираются из ряда представляющего целые степени "1,12".При этом 00 соответствует "остановке", 99 - "быстрому ходу", цифры же от 1,12 до 75000(1,12⁹⁹) охватывают весь диапазон используемых на практике величин подач и скоростей. Линейные подачи, не зависящие от скорости шпинделя, задаются в мм/мин, зависящие - в мм/об; скорости поворотного стола или шпинделя - в об/мин.

5.Слово "инструмент" Т выражает в кодированном виде номер инструмента и, при необходимости, номер связанной с ним коррекции. Количество цифр в слове "инструмент" устанавливается в каждом конкретном случае и указывается в обозначении формата. Обычно для обозначения номера инструмента применяют 2 цифры.

6.Вспомогательные команды группы М определяют манипуляции, производимые станком. Их выполнение подтверждается станком, что является необходимым условием для продолжения автоматической работы. Наиболее часто применяемые команды этой группы следующие:

М00 - стол по программе. По этой команде после отработки кадра происходит остановка автоматической работы. Используется при необходимости выполнения отдельных операций оператором: контроль, переустановка деталей и т.д. Команда на продолжение

работы дается оператором нажимом кнопки "Пуск".

М02 - конец программы. По этой команде после отработки кадра происходит отключение шпинделя, охлаждения, подачи и СЧПУ приводится в исходное состояние.

М03 - шпиндель по часовой стрелке

М04 - шпиндель против часовой стрелки

М05 - стоп шпинделя

М06 - смена инструмента

М38 - М40 - выбор диапазона скоростей шпинделя.

Следует отметить, что в одном кадре перфоленты может быть несколько функций G и М, например,G02,G17,G45,G61,G83,но только из разных групп. Например, не может быть в одном кадре функций G01 и G02,т.е. линейная и круговая интерполяция одновременно. То же самое относится и к командам М. Обычно имеется возможность программировать в одном кадре до 4-х и более команд G и М. Ошибочное программирование этих команд из одной группы должно выявляться СЧПУ и вырабатываться в виде" ошибки перфоленты".

Режим работы по циклам используется при последовательном повторении определенных операций, например, при сверлении в детали одинаковых отверстий. В обычном программировании необходимо несколько раз повторить одни и те же кадры, такие как: быстрый подвод, рабочая подача, отвод с включением, реверсирование и выключение шпинделя. При работе с постоянными циклами перед обработкой первого отверстия дается кадр с циклом G90 (начало работы по циклам), после чего в следующий кадр включается, кроме информации о величине перемещения, подачи и т.д., также номер цикла. После окончания первого цикла может быть записана программа для работы по второму циклу и т.д.

Кодированная и декодированная запись программы.

После считывания с программоносителя закодированная числовая программа в системе управления декодируется, причем в системах позиционного координатного управления декодирования цифровой программы осуществляется самой СПУ, установленной у станка.

В системах контурного управления декодирование цифровой программой осуществляется специальными устройствами интерполяторами или кодовыми преобразователями. Эти устройства могут быть встроены в систему ПУ приданную к станку, а могут, находится отдельно от него.

В случае, когда интерполятор расположен отдельно от станка, закодированная числовая программа с интерполятора, записывается на промежуточный программоноситель (обычно на магнитную ленту) в видекомандных импульсов или приращений фазы, которые уже непосредственно могут быть использованы для управления станком. В связи с этим для систем контурного управления значительно упрощается устройство ПУ, находящееся в цехе, непосредственно у станка. Но при этом появляется необходимость в специальных устройствах или перезапись программ на промежуточный программоноситель в виде магнитной ленты, что оказывается целесообразным только при эксплуатации одновременно группы станков с контурными СПУ. Поэтому в настоящее время одинаково широко распространены как кодированный, так и декодированный ввод программ в системы контурного числового управления, а в системах координатного числового управления - кодированный ввод программы.

Однако это не значит, что магнитная лента применяется только в случае декодированного ввода программы. Она широко применяется и для кодированной записи программы, т.к. в этом случае значительно уменьшается длина программоносителя, резко ускоряется работа ЭВМ и исключается основной недостаток магнитной ленты, как программоносителя - плохое ее использование при малых скоростях движения исполнительных органов станка.

Но использование магнитной ленты для кодированной записи программ требует старт - стопного протягивания ленты при очень малой скорости (порядка нескольких мм в сек),что связано с созданием принципиально новых магнитных головок, чувствительных к величине магнитного потока, а не к скорости его изменения, как в обычных головках. Тем не менее, преимущества кодированной записи информации на магнитной ленте позволяют рассчитывать на дальнейшее расширение ее применения для этой цели.

Интерполяторы.

В станках с контурными СЧПУ формообразование заданного контура между опорными точками аппроксимируется в самой системе управления отрезками прямых линий или других более сложных кривых. Это обеспечивается специальными устройствами интерполяторами.

Интерполяторы могут быть непрерывного типа (аналоговые) и дискретного типа (числовые ).

В числовых интерполяторах информация вводится в виде унитарного кода, представляющего собой последовательность импульсов, количество которых по каждой координате станка точно равно числу в кодированном виде, введенному в интерполятор, а время за которое выдается это число импульсов, -заданному времени обработки участка контура от одной опорной точки до другой.

Интерполяторы, кроме аппроксимации заданного профиля, в системах контурного управления выполняют функцию декодирования исходной числовой кодовой программы путем преобразования ее в форму, удобную для восприятия и отработки системой управления станка. Поэтому эти устройства называют еще иногда кодовыми преобразователями.

Современные интерполяторы представляют специализированные электронные машины, которые, кроме блоков интерполяции, включают целый ряд дополнительных устройств, обеспечивающих надежную работу интерполятора и правильность отработки заданной программы. К ним относятся блоки задания различных технологических команд, устройства плавного разгона и торможения, устройства контроля считанной информации, блоки коррекции скорости и величин перемещения рабочих органов и т.д.

В зависимости от способа аппроксимации обрабатываемого контура между опорными точками, в настоящее время в промышленности находят применение следующие типы интерполяторов: линейные, линейно-круговые, линейно-параболические и устройства позволяющие моделировать целые поверхности.

Линейно-круговые интерполяторы в среднем имеют в 2-3 раза больше элементов, чем линейные, но зато при их использовании упрощается программирование. Количество вводимой информации сокращается при этом в 1,3...2 раза по сравнению с линейными интерполяторами. Однако при использовании ЭЦВМ и автоматическом программировании целесообразно использовать линейные интерполяторы, как более простые и более надежные.

Линейные интерполяторы.

В самом простейшем случае в качестве линейного интерполятора может служить обычный потенциометр, представляющий собой прибор, в состав которого входит сопротивление, позволяющее делить известное напряжение тока в любом отношении. Допустим, что при положении подвижного контакта К в точке А величина снимаемого напряжения пропорциональна ординате Y(А),а при снятии напряжения в точке В - ординате Y(В). Если подвижной контакт потенциометра К перемещается вместе с рабочим органом, то величина снимаемого напряжения на выходе будет изменяться по линейному закону, а участок кривой АВ заменен хордой АВ.

В настоящее время известен ряд принципов построения линейных интерполяторов, основных из которых три: интерполятор с импульсными умножителями, интерполяторы на числовых интеграторах с параллельным переносом и интерполятор на счетчиках с переменным коэффициентом деления.

Наибольшее распространение получили интерполяторы с импульсными умножителями, обладающие рядом преимуществ, которые и обеспечили их широкое применение. Основной частью такого интерполятора является двоичный или десятичный импульсный умножитель, состоящий из триггерного счетчика 1 ,регистра памяти а1 а2 а3..аn, схем совпадения "И" и схемы объединения "ИЛИ". Выходы всех систем "И" связаны со схемой "ИЛИ" откуда управляющие импульсы, вырабатываемые интерполятором поступают на головку магнитной записи или непосредственно в схему управления станком.

Заполнение триггерного счетчика 1 осуществляется от импульсного генератора, частота которого F определяет частоту входных импульсов f, получаемых со схемы "ИЛИ". Время заполнения счетчика называется циклом работы интерполятора. Оно равно времени отработки одного кадра программы от одной опорной точки обрабатываемого контура до другой. Изменяя частоту F, получают различные значение этого времени, требуемое по программе.

Если обозначить объем счетчика, включая импульс перемещения, через N, а число вводимое в память интерполятора через Х, то при рассматриваемом случае двоичного кодирования, получим за один цикл работы интерполятора количество импульсов на его выходе:

Dx=a₁×2²+a₂×2¹+a₃×2²+...+a_n×2ⁿ^-1,

где n - число разрядов счетчика

Таким образом, число импульсов на выходе интерполятора, построенного по схеме импульсного умножителя, всегда будет равно числу, введенному в кодированном виде в его память. Этим и обеспечивается основная функция интерполятора, как декодирующего устройства.

Для каждой управляемой координаты в интерполяторе имеется свой регистр памяти ,своя схема объединения "ИЛИ" и свои схемы совпадения "И". Счетчик для всех координат общий. Этим обеспечивается одновременное считывание за цикл работы интерполятора всех введенных в его память чисел и в среднем равномерное распределение управляющих импульсов по каждой координате:

где - DX, DY, DZ - числа импульсов, введенные в регистр памяти по координатам;

f_x ,f_y ,f_z - средняя частота импульсов по координатам;

t - время цикла работы интерполятора, равное времени отработки программы.

Прямая пропорциональность, существующая в интерполяторе между средними частотами выходных импульсов и их числами, введенными в память, позволяет получить линейную аппроксимацию обрабатываемого контура.

Однако в крупных продольно-фрезерных станках привод продольной подачи обычно должен быть значительно более мощным, а следовательно, более инерционным, чем остальные, в результате чего обыкновенные СЧПУ с независимыми координатами не могут обеспечивать требуемую точность. В этом случае применяют линейный интерполятор с задающей координатой, т.е. необходимо иметь одну координату независимой (задающей), все остальные зависимыми от нее. При этом форме обрабатываемых деталей на этих станках может соответствовать любое соотношение между скоростями подач по задающей и зависимым координатам.

Такой интерполятор имеет умножитель 1 на два или большее число выходов с клапаном 3.Работа происходит следующим образом.

Перемещение по задающей оси, например Х, задается комбинацией включения контактов Х1...Хn памяти Х, импульсы с которой поступают на вход "запрет" клапана 3.Перемещение по управляемой координате, например Y, задается комбинацией включения контактов Y1...Yn считывающей памяти Y, импульсы с которой подаются в систему управления координаты Y. На вход "разрешение" клапана 3 поступают импульса от датчика задающей координаты (перемещения) 4.Таким образом, каждый импульс, поступающий с контактов Х, запирает клапан 3,а каждый импульс, поступающий от датчика задающей координаты 4,открывает этот клапан, разрешая доступ импульсов от генератора 2 в умножитель 1.В результате, при поступлении заданного числа импульсов по координате Y от датчика обратной связи поступит число импульсов, равное заданному по оси Х.

Каким же образом происходит обработка заданного контура в линейных интерполяторах. Любая линия (прямая) в линейных интерполяторах аппроксимируется отрезками прямых параллельных осям координат.

Пусть необходимо обработать некоторый прямолинейный участок. Для этого по осям Х и Y подается соответствующее количество импульсов, поступающих от различных разрядов двоичного умножителя. В силу того, что информация выдается дискретно, также ввиду неравномерности выдачи отдельных импульсов, в действительности инструмент будет двигаться не по прямой, а по некоторому ступенчатому профилю, аппроксимирующему эту прямую. При этом максимальная ошибка, т.е. отклонение от теоретической прямой, составляет

где n - число разрядов умножителя;

j- цена одного импульса.

Или, выражая через наибольшее перемещение L,

Т.е., при возрастании максимально допустимого перемещения по одной оси и фиксированной цене одного импульса наибольшее отклонение аппроксимирующего профиля от заданной прямой будет неограниченно возрастать по логарифмическому закону.

Одним из наиболее эффективных способов повышения точности обработки на станках с ЧПУ является уменьшение цены импульса. Но пропорционального повышения точности с уменьшением импульса не происходит, т.к. при этом увеличивается количество разрядов, необходимых для осуществления одного и того же перемещения. А если максимально возможное перемещение по одной оси фиксировано, то с уменьшением цены импульса пропорционально растет объем умножителя.

Пример: Пусть требуется переместить рабочий орган по оси Х на величину Х=789,3 мм. При цене одного импульса 0,1 мм требуется 7893 импульса и четырехдекадный счетчик, т.е. объем умножителя должен составить не менее 10000 импульсов. При цене импульса 0,01 мм требуется 78930 импульсов, т.е. уже пятиразрядный триггерный счетчик.

С целью уменьшения числа разрядов счетчика пользуются многократным повторением кадров, а прямолинейный участок разбивают на несколько проходов, когда объем счетчика интерполятора не позволяет сделать прохода за один кадр.

Пусть необходимо обеспечить проход по прямой АВ. Если разбить этот участок прямой на несколько частей, то можно получить требуемое уменьшение числа участвующих разрядов с соответствующим уменьшением предельной возможности ошибки интерполирования.

Величина максимально возможного перемещения по одной оси Х, выраженная в импульсах, в пределах одного кадра определяется объем счетчика N и выражается соотношением

DX_max=N-1

В ряде линейных интерполяторов объем умножителя составляет 10000,а максимально возможное перемещение в пределах одного кадра в импульсах составляет 9999 импульсов. Для программирования линейного перемещения, проекция которого на одну или обе оси, выраженная в числе импульсов, превышает 9999 наиболее естественным является разбиение такого перемещения на ряд кадров с тем, чтобы в пределах каждого кадра перемещения Хi и Yi по каждой оси не превышала бы максимально возможного. Для того, чтобы точка контура, получающаяся в конце отработки каждого такого кадра, лежала на заданной прямой, необходимо и достаточно, чтобы Xi и Yi удовлетворяли условию

где DX и DY - проекции программируемого прямолинейного перемещения на координатные оси;

DХi и DYi – перемещения, предусмотренные при программировании i-го кадра.

Это может иметь место только когда DХ и DY имеют общие множители не только равные 1,т.е. (DХ, DY)¹1. В случае если это условие не выполняется точки Аi не будут лежать на заданной прямой. Разбиение заданного промежутка на ряд кадров таким образом, чтобы точки деления отстояли от заданной прямой на величину, не превышающую величины шага одного импульса не представляет особых затруднений.

Пусть, например, объем умножителя составляет 10000 импульсов и максимально возможное перемещение составляет 9999 импульсов. Если следует запрограммировать линейное перемещение по отрезку, проекции которого на координатные оси составляет DХ=98132, DY=87647 импульсов, то разбивают указанные перемещения на 10 кадров. Основную величину перемещения по каждой оси можно получить путем отбрасывания последней цифры суммарного перемещения, т.е. DХi=9813 импульсов, DYi=8764 импульсов. Оставшиеся по оси Х=2 и по оси Y=7 импульсов распределяют по кадрам по возможности равномерно.

Например

	DХi	DYi
1-й кадр	9813	8765
2-й кадр	9813	8764
3 -й кадр	9814	8765
4 -й кадр	9813	8765
5 -й кадр	9813	8764
6 -й кадр	9813	8765
7 -й кадр	9813	8765
8 -й кадр	9814	8765
9 -й кадр	9813	8764
10 -й кадр	9813	8765

Этот способ дает возможность осуществлять практически сколь угодно большие прямолинейные перемещения, увеличивая ошибку аппроксимации не более чем на величину одного импульса.

В случае, если на осуществление указанного разбиения накладывается дополнительное условие равенства всех кадров, на которые разбивается заданное перемещение, точнее всех кроме одного последнего, в котором осуществляется компенсация ошибки, накопленной на всех остальных кадрах, то задача значительно усложняется и сводится к наиболее точной аппроксимации тангенса

угла наклона заданной прямой к оси абсцисс, представляющего в данном случае рациональную дробь с большими числителем и знаменателем. В этом случае применяют аппарат цепных дробей, являющейся наиболее эффективным.

Деление заданного перемещения с применением ценных дробей не всегда эффективно, т.к. оно математически очень сложно и часто приводит к программе, состоящей из большого числа кадров (более 1000), что, в свою очередь, вызывает большие накопления ошибки аппроксимации. Поэтому в настоящее время чаще применяют деление на неравномерные кадры, что приводит к программе всего из 10 кадров и ошибка программирования не более цены шага одного импульса.

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 91011 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!