Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ организации управления электроавтоматикой в современных системах ЧПУ 11
1.1 Особенности компоновки основных узлов металлорежущих станков 12
1.2 Анализ платформ для построения систем АСУТП 15
1.3 Анализ средств реализации логической задачи в системах ЧПУ
1.3.1 Системы ЧПУ Siemens 21
1.3.2 Системы ЧПУ Fanuc 23
1.3.3 Системы ЧПУ Bosch Rexroth 24
1.3.4 Системы ЧПУ NUM 25
1.3.5 Системы ЧПУ NCT 27
1.3.6 Системы ЧПУ Балт-Систем 28
1.3.7 Система ЧПУ АксиОМА Контрол 29
1.4 Формирование требований к программно-аппаратному комплексу решения логической задачи 30
1.5 Выводы из главы 1 35
Глава 2 36
Разработка структурной модели системы управления электроавтоматикой технологического оборудования 36
2.1 Разработка унифицированного механизма взаимодействия программируемого контроллера с ядром системы ЧПУ 37
2.2 Построение структурной модели системы ЧПУ с внешним контроллером электроавтоматики 41
2.3 Построение структурной модели системы ЧПУ со встроенным контроллером электроавтоматики
2.3.1 Выявление активного режима функционирования контроллера SoftPLC 47
2.3.2 Выявление пассивного режима функционирования контроллера SoftPLC 2.4 Построение структурной модели системы ЧПУ с комбинированным управлением электроавтоматикой 53
2.5 Выводы из главы 2 57
Глава 3 Разработка способа аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков с ЧПУ и методики конфигурирования модулей ввода/вывода 58
3.1 Способ аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков с ЧПУ 58
3.2 Расчет параметров конфигурирования модулей ввода/вывода 66
3.2.1 Алгоритм расчета параметров конфигурирования модулей ввода/вывода 67
3.2.2 Преобразование данных модулей ввода/вывода 71
3.3 Методика конфигурирования модулей ввода/вывода 77
3.4 Выводы из главы 3 80
Глава 4 81
Прикладные решения для аппаратно-независимого управления электроавтоматикой гаммы токарно-фрезерных станков с ЧПУ 81
4.1 Реализация управления электроавтоматикой токарно-фрезерного обрабатывающего центра 81
4.2 Разработка параметризованного функционального блока 92
4.3 Проведение эксперимента и оценка быстродействия 97
4.4 Выводы из главы 4 105
Заключение 106
Список сокращений 108
Список терминов 110
Список литературы
- Формирование требований к программно-аппаратному комплексу решения логической задачи
- Построение структурной модели системы ЧПУ с внешним контроллером электроавтоматики
- Расчет параметров конфигурирования модулей ввода/вывода
- Разработка параметризованного функционального блока
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время большинство российских производственных предприятий испытывает острую необходимость в технологическом перевооружении. Помимо обновления станочного парка, необходимо проводить и модернизацию имеющегося оборудования, оснащая его современными системами управления (СУ).
В целях преодоления технологической зависимости от иностранных поставщиков осуществляется локализация производства современных станков и комплексов ведущих мировых производителей в кооперации с отечественными профильными предприятиями. Особое внимание отводится созданию и развитию собственных технологий, в том числе систем числового программного управления (ЧПУ) и электронных компонентов для их построения.
Современные системы ЧПУ – это сложный программно-аппаратный комплекс для управления технологическим оборудованием различного типа и назначения. Адаптация системы ЧПУ к конкретной модели станка осуществляется, в том числе, посредством реализации алгоритмов управления вспомогательным оборудованием для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Повторное использование ранее созданных программ электроавтоматики возможно только в рамках оснащения станка системами ЧПУ единого производителя. Однако выбор системы ЧПУ всегда остается за конечным пользователем (заказчиком) и основан сугубо на его предпочтениях и практическом опыте при работе с какой-либо системой управления. В результате станкостроительным предприятиям необходимо заново выполнять одну и ту же работу по программированию контроллера. При этом следует принимать во внимание, что:
а) для разработки программ для ПЛК производители предоставляют
собственный специализированный инструментарий, который необходимо
изучать;
б) отечественные станкостроительные предприятия испытывают
серьезный дефицит квалифицированных инженерных кадров в области
промышленной автоматизации;
в) отсутствуют программное обеспечение для автоматической
трансляции программ электроавтоматики.
Вышеперечисленные факты приводят к тому, что наиболее применяемыми являются зарубежные системы числового управления таких фирм, как Fanuc, Siemens и Heidenhain, но решения мировых лидеров не
допускают вариаций с использованием оборудования сторонних производителей. Отечественные системы ЧПУ проигрывают конкуренцию, в том числе из-за ограниченной номенклатуры поддерживаемых периферийных модулей ввода/вывода.
В результате исследования была выявлена необходимость разработки архитектуры и математического обеспечения системы числового программного управления, имеющей интерфейс для интеграции не только собственных закрытых решений, но и аппаратных средств независимых производителей, широко представленных на рынке автоматизации.
Цель работы: сокращение времени на разработку системы управления электроавтоматикой технологического оборудования и выпуска новой станочной продукции на рынок посредством синтеза программ электроавтоматики из готовых библиотечных решений.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
проанализировать средства реализации логической задачи управления в современных системах ЧПУ;
разработать структурную модель системы аппаратно-независимого управления электроавтоматикой технологического оборудования, определяющую тип программируемого контроллера, топологию сети и протокол коммуникации, и обеспечивающую возможность варьирования набора периферийных модулей ввода/вывода без изменения программы электроавтоматики;
разработать способ аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков с ЧПУ и методику конфигурирования модулей ввода/вывода;
разработать алгоритмическое обеспечение расчетов технически требуемых параметров модулей ввода/вывода в зависимости от компоновки станка;
реализовать прикладные решения для аппаратно-независимого управления электроавтоматикой гаммы токарно-фрезерных станков с ЧПУ на базе полученных теоретических и практических знаний.
Методы исследования. Теоретические исследования в диссертации базируются на использовании методов объектно-ориентированного подхода (декомпозиция, абстракция) и метода наименьших квадратов.
1 В диссертации аппаратно-независимым называется управление, при котором уровень реализации программы электроавтоматики независим от аппаратного обеспечения ввода/вывода.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты:
-
Установлены взаимосвязи между компоновкой станка и библиотеками готовых программ управления электроавтоматикой и функциональных блоков, отражающие структурную схему системы управления и тип используемого программируемого контроллера.
-
На основе установленных взаимосвязей построена структурная модель аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков с ЧПУ, отличающаяся переносом выполнения программы электроавтоматики с уровня автономного ПЛК на уровень программно-реализованного контроллера в системе ЧПУ.
-
Предложен способ аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков с ЧПУ, обеспечивающий возможность варьировать состав периферийных модулей ввода/вывода без изменения программы электроавтоматики посредством редактирования файла конфигурации.
-
Разработан алгоритм расчета параметров модулей ввода/вывода в зависимости от компоновки станка для инструментария разработки и конфигурирования программы электроавтоматики.
Теоретическая значимость работы заключается в предложенном способе управления электроавтоматикой станков с ЧПУ, обеспечивающем возможность определять и изменять номенклатуру аппаратного обеспечения ввода/вывода без модификации реализованных алгоритмов управления.
Практическая значимость работы заключается в:
разработанной методике конфигурирования модулей ввода/вывода управляющих сигналов;
программной реализации алгоритма расчета параметров модулей ввода/вывода для инструментария разработки и конфигурирования программы электроавтоматики;
разработанной расширяемой библиотеке функциональных блоков управления разнородным вспомогательным оборудованием станков, используемой при разработке программ электроавтоматики.
Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует формуле научной специальности 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы) в части п.п. 8, 10, 15 области исследования паспорта специальности.
Апробация работы. Теоретические и практические результаты, полученные автором, докладывались на заседаниях кафедры компьютерных систем управления ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», Всероссийской научной школы «Современные технические средства диагностики металлорежущих станков», IV Всероссийской мультиконференции по проблемам управления в 2011г., XII Международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта CAD/CAM/PDM» в 2012 г., а также используются в учебном процессе по дисциплинам «Управление процессами и объектами» и «Управление цикловой автоматикой», преподаваемым на кафедре компьютерных систем управления ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН».
Практические разработки по данной тематике отмечены дипломом XI Международной Специализированной выставки Передовые Технологии Автоматизации «ПТА-2011» и Медалью Ассоциации изобретателей и производителей Франции A.I.F.F. 112-го Международного салона изобретений «Конкурс Лепин».
Реализация результатов работы. Полученные результаты использованы
в ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» при выполнении работ в рамках ФЦП
«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-
2013 годы по темам «Создание распределенных вычислительных систем
управления производственно-технологическим оборудованием на базе
логических контроллеров и контроллеров автоматизации» (ГК № П1313),
«Обработка, хранение, передача и защита технологической информации в
распределенных системах управления» (ГК № П1368), а также гранта
Президента РФ по теме «Создание кроссплатформенного
программно-реализованного логического контроллера для управления технологическим оборудованием» (№ МК-323.2011.9). Результаты диссертации внедрены в ООО «Инжиниринговая компания «Интермашстрой» (г. Коломна, Московская обл.).
На основе результатов работы созданы 2 объекта интеллектуальной собственности в виде свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных статей (из них 3 в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК), включая тезисы докладов, опубликованные в рамках международных и региональных научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 64 наименований. Основная часть работы изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 14 таблиц.
Формирование требований к программно-аппаратному комплексу решения логической задачи
Применение станков с числовым программным управлением является наиболее современным и распространенным способом автоматизации технологических процессов, позволяющим обрабатывать детали со сложной геометрией с высокой производительностью. Обеспечение промышленности современным оборудованием для различных видов обработки представляет собой серьезную комплексную задачу. Отечественная станкостроительная отрасль не способна в полном объеме удовлетворить спрос промышленности на металлорежущие станки. В связи с этим большая часть требуемого оборудования ввозится из-за рубежа. Ведущие отечественные предприятия существуют фактически в полной зависимости от иностранных технологий, так как абсолютное большинство механических, гидравлических, пневматических, электронных систем и комплектующих, применяемых при разработке и производстве оборудования, имеют зарубежное происхождение. В полной мере это следует отнести и к системам управления.
Системы ЧПУ, с момента появления и по настоящее время, определяют и формируют направления развития технических средств для управления процессом формообразования: расширение функциональности устройств ЧПУ, миниатюризация с одновременным повышением надежности элементной базы, совершенствование эксплуатационных характеристик [5]. В результате на сегодняшний день весьма велико многообразие систем управления, которые отличаются друг от друга архитектурой, конфигурацией, техническими характеристиками и функциональной насыщенностью.
Поэтому ликвидация отставания в разработке отечественного программного и аппаратного обеспечения, наряду с поддержкой станкостроительных предприятий и подготовкой квалифицированных инженерных кадров, является одной из наиболее важных инициатив государства по импортозамещению и обеспечению технологической независимости.
При разработке новых образцов металлообрабатывающего оборудования станкостроительные предприятия часто создают не единичную модель, а гамму станков. Такой подход обусловлен, прежде всего, стремлением удовлетворить потребности широкого круга потребителей. Металлорежущие станки, образующие гамму, отличаются друг от друга не только конфигурацией и габаритами обрабатываемых деталей [6]. Предъявляемые к станкам требования заказчиков определяют различия и по функциональным характеристикам отдельных узлов: например, наличие системы автоматической смены инструмента является неотъемлемым атрибутом станков с числовым управлением. Однако существует несколько дополнительных характеристик этого оборудования, влияющих на выбор той или иной его модели: количество позиций инструментов в накопителе (револьверной головке или магазине инструментов), необходимость наличия приводного инструмента для обработки отверстий и/или пазов, направление оси вращения приводного инструмента (осевые или радиальные), подвод смазывающе-охлаждающей жидкости через внутренний канал приводного инструмента и т.д. По этим ключевым критериям производится выбор среди вспомогательного технологического оборудования различных производителей. Их число на рынке российского машиностроения может быть ограничено. Но номенклатура каждого из них весьма широка, что обусловлено стремлением максимально охватить профессиональную сферу. Таким образом, каждый станкостроительный завод либо самостоятельно производит требуемые узла станка, либо закупает соответствующие мехатронные модули конечного числа отечественных или зарубежных поставщиков. Рассмотрим вариации объектов электроавтоматики токарных станков, оснащаемых вспомогательным оборудованием в зависимости от требований заказчика. В таблице 1.1 представлен анализ технологического оборудования и выделены основные его производители.
Построение структурной модели системы ЧПУ с внешним контроллером электроавтоматики
Обеспечение аппаратно-независимого управления электроавтоматикой станков требует унификации механизма взаимодействия ядра системы ЧПУ с программируемыми контроллерами разных типов. Для отражения особенностей интеграции различных аппаратных решений в архитектуру системы числового программного управления необходимо разработать ее структурную модель в трех различных вариациях: с внешним ПЛК стороннего производителя, с программно-реализованным контроллером и пассивными модулями ввода/вывода,0 комбинированное решение с использованием обеих платформ. В зависимости от варианта меняются характер передаваемых данных, функциональные обязанности системы ЧПУ и логического контроллера, иерархия компонентов системы управления электроавтоматикой.
Использование автономного ПЛК целесообразно при разработке систем управления для новых единичных образцов металлорежущего оборудования на основе уже существующего модельного ряда. При этом состав цикловой электроавтоматики, аппаратные средства автоматизации и соответствующая программная реализация алгоритмов управления остаются практически идентичными, что позволяет минимизировать изменения в проекте электрооборудования разрабатываемого образца.
Контроллер типа SoftPLC подходит для построения систем управления гаммы разрабатываемых станков. Вариации в конструктивном исполнении требуют оперативного изменения программы управления, что достигается за счет ее синтеза из ранее разработанных библиотечных решений.
Выбор комбинированного подхода обуславливается необходимостью быстрой доработки системы управления без изменения имеющейся программы электроавтоматики. Дополнительно разрабатываемое решение на основе программно-реализованного контроллера, реализующее опциональный функционал, позволяет оставлять без изменения имеющуюся отлаженную программу электроавтоматики, исполняемую аппаратным ПЛК.
Приведенный в предыдущей главе анализ показал, что ведущие производители современных систем ЧПУ преимущественно используют собственные аппаратные решения в области ПЛК в совокупности с оригинальным программным обеспечением или адаптированным вариантом одного из наиболее распространенных инструментариев разработки и настройки (например, CoDeSys, ISaGRAF или других). Для некоторых локальных разработчиков организация производства собственных аппаратных компонентов затратна в силу небольших объемов требуемой готовой продукции. Поэтому одним из решений является использование программируемых контроллеров и периферийного оборудования сторонних производителей, имеющих открытый интерфейс взаимодействия.
Распространенная среди производителей систем ЧПУ практика развития собственных технических решений указывает на отсутствие единого общепринятого и регламентированного подхода к построению систем управления электроавтоматикой и механизмов интеграции логических контроллеров в общую архитектуру системы управления. Однако на основании данных из специализированных руководств по программированию, выпускаемых каждой фирмой-разработчиком и находящихся в открытом доступе, можно сделать вывод, что взаимодействие между системой ЧПУ и контроллером электроавтоматики основывается на использовании разделяемого ресурса [29, 30]. В этом качестве выступает внутренняя память контроллера (метки, регистры или другие ее виды), хранящая информацию в процессе ее логической обработки [31, 32].
Для каждой М-, S-, Т-фунцкии в кадре управляющей программы обработки, а также других функций системы числового управления, выполняемых программируемым контроллером, статически резервируется область памяти требуемого размера, содержащая данные, адресуемые от ЧПУ к ПЛК или обратно. Массив данных для обмена между ЧПУ и ПЛК может быть увеличен в соответствии с техническим заданием по реализации управления узлами станочного оборудования.
Доступ к этому ресурсу имеют и ядро системы ЧПУ (команды коммуникационного протокола на чтение/запись данных по указанному адресу), и контроллер электроавтоматики (непосредственное обращение к собственной внутренней памяти). Важной необходимостью является возможность доступа как к целым байтам и словам, так и к отдельным битам.
Заложенное в ядро решение предполагает разделение задачи взаимодействия на три фазы: фаза отправка команд, фаза выполнение команды и фаза подтверждение статуса команды (выделены красным, синим и зеленым на рисунке 2.1) [33].
Расчет параметров конфигурирования модулей ввода/вывода
Трасфер данных между инструментарием «FBViewer» и контроллером электроавтоматики осуществляется по каналу «XData». Канал передачи данных является двунаправленным, т.е. предназначен как для загрузки данных в программно-реализованный контроллер, так и для выгрузки из него.
Согласно предложенному подходу повторяющиеся решения по управлению отдельными подсистемами электроавтоматики сохраняются в расширяемой библиотеке функциональных блоков - в виде совокупности логических элементов, объединенных между собой информационными и управляющими связями. Они доступны для повторного использования при построении систем управления электроавтоматикой станков со схожим набором вспомогательного оборудования.
Файлы программы ПЛК и конфигурации аппаратных средств описываются с использованием языка разметки XML. Выбор данной технологии обоснован тем, что она предоставляет возможность самостоятельно определять структуру, исходя из поставленных задач (т.е. объектов, требующих описание) [45]. Файл конфигурации содержит параметрическое описание аппаратных модулей ввода/вывода сигналов, входящих в состав системы ЧПУ, на основе которого осуществляется идентификация данных каждого отдельного модуля в общем массиве данных. Одним из перспективных направлений развития функционала инструментария является возможность автоматической генерации файлов конфигурации модулей ввода/вывода посредством XSLT-трансформации фирменных «прошивок», разработанных на основе стандарта OpenXML [46, 47].
Загруженная управляющая программа выполняется контроллером циклически с заданным периодом. Рабочий цикл SoftPLC аналогичен циклу аппаратных контроллеров и включает в себя 4 ключевые фазы: чтение состояния входов - получение актуальных данных о состоянии подконтрольных объектов, хранимых в области входов разделяемой памяти. Данная область логической памяти контроллера хранит одномоментную копию состояния всех входных сигналов электроавтоматики; выполнение управляющей программы - алгоритмическая обработка считанных данных с целью выработки управляющих воздействий; запись состояния выходов запись выработанных управляющих сигналов в область выходов разделяемой памяти. Данная область логической памяти контроллера хранит одномоментную копию требуемых состояний всех выходных сигналов электроавтоматики; выполнение системных функций подразумевает обслуживание аппаратных ресурсов (счетчиков, таймеров) и визуализацию состояния. Разделяемая память «CommonPlcMemory» принадлежит модулю SoftPLC-контроллера. Ее размер устанавливается пользователем в настройках системы ЧПУ. Общий объем памяти по функциональному назначению разделен на 7 областей (рисунок 2.4): Область №1 памяти служит для организации взаимодействия между ядром системы ЧПУ и модулем SoftPLC; Вторая область является «внутренней» памятью контроллера SoftPLC, т.е. хранит внутренние данные ПЛК (константы, результаты промежуточных вычислений и т.д.); Третья область памяти предназначена для организации ввода/вывода сигналов электроавтоматики станка. Делится на подобласть входов и подобласть выходов пополам; Область №4 хранит значения системных переменных ЧПУ и обеспечивает доступ к ним из программируемого контроллера; Область №5 служит интерфейсом для управления приводами из контроллера SoftPLC; Шестая область служит для прямых установки/сброса состояния выходов электроавтоматики из кадра УП;
Резервная область для появляющихся в перспективе решений; Разделяемая память является энергозависимой. Период обновления данных в ней, выполняемого в отдельном цикле, существенно меньше рабочего цикла программно-реализованного контроллера (рисунок 2.4).
Целесообразность использования разделяемой памяти в рабочем цикле контроллера электроавтоматики обусловлена быстродействием: время выполнения запроса для обмена данными с внутренним модулем ядра системы ЧПУ существенно меньше, чем время прямого обращения к физической памяти аппаратных средств (зависящее от скорости поддерживаемого протокола коммуникации). Кроме того, при однократном обращении к логической памяти обеспечивается целостность (неизменность) данных в пределах выполнения одного цикла алгоритма управления.
Модули удаленного ввода/вывода – это пассивные устройства, не способные осуществлять самостоятельную алгоритмическую обработку данных. Они объединяются в единую сеть с программируемым контроллером того же производителя по полевой шине. Широкая номенклатура этих устройств обусловлена такими параметрами, как число каналов управления, тип обрабатываемого сигнала и его вольт-амперные характеристики и другими. Использование модулей позволяет увеличивать число входных/выходных сигналов, не создавая избыточную функциональность всей системы.
Разработка параметризованного функционального блока
Произведенный в первой главе анализ номенклатуры вспомогательного технологического оборудования (таблица 1.1) показал, что основные узлы электроавтоматики, наиболее часто используемые станкостроителями, разрабатываются ограниченным кругом производителей. Кроме того, они изготовлены с применением единообразных или аналогичных друг другу электронных компонентов, определяющих логику работы устройства.
Определив идентичную и уникальную составляющие в алгоритмах управления технологическим оборудованием обеспечения, применяемым в различных станках, предложенное решение обеспечивает возможность унификации программной реализации [59].
Для этого необходимо классифицировать используемое технологическое оборудование и электроавтоматику, входящую в его состав, на подгруппы. Например, для токарных станков это подгруппы: устройства автоматической смены инструмента, устройства зажима заготовки, пневматическое и гидравлическое оборудование, система безопасности и другие. Группировка вспомогательного оборудования станка по назначению позволяет осуществить декомпозицию программы электроавтоматики [60]. При этом управление каждым автономным узлом осуществляет соответствующий программный модуль – функциональный блок, разрабатываемый пользователем и заключающие в себе программную реализацию алгоритма управления. Такие модули для управления однотипным оборудованием, относящегося к одной подгруппе, будут иметь незначительные отличия. Поэтому следует их объединить в одном программном решении, дополнительно определив исходные параметры, учитывающие специфику алгоритма функционирования того или иного узла. Созданные программные модули целесообразно сохранять в библиотеку, что позволит получить набор параметризованных функциональных блоков для синтеза программных решения под конкретный технологический комплекс [61]. Предложенное решение предоставляет возможность неограниченного повторного использования функциональных блоков при разработке новых систем управления электроавтоматикой.
Например, системы автоматической смены инструмента – оборудование, применение которого способствует выполнению многооперационной обработки детали без переустанова и минимальным вспомогательным временем (порядка 4-6 секунд) на процедуру смены режущего инструмента. Ведущие фирмы-разработчики (Duplomatic, Baruffaldi, Sauter, Colombo), выпускают широкую номенклатуру оборудования, отличающегося друг от друга и конструктивно, и функционально (инструментальные магазины и револьверные головки для режущих инструментов разного типа и назначения). Это разнообразие обусловлено особенностями оснащаемого ими станочного оборудования.
Проанализировав некоторые модели устройств автоматической смены инструмента этих производителей, можно выделить ключевые параметры (таблица 4.3), влияющие не на алгоритм управления в целом, а только на способ его выполнения.
Пара-метр Производитель Способ ориентирования Количество инструментов Передаточное отношение Направлениевращения(по/против ЧС) Наличие автооператора SM-B (Duplomatic) Внешний датчикнуля + инкрементальный датчик положения 12,16 1:24 / 1:16 по / против TMY-B (Duplomatic) 12 1:24 CTM40 (Colombo) Датчик положенияключевых точек(гнезд инструмента) 12, 20, 30, 32 m + TAN (Baruffaldi) 4, 6, 8 против Sauter 94 1) Параметр № 1 - способ ориентирования устройств смены инструмента, может осуществляться двумя способами: а) Индексация гнезд (позиций) режущего инструмента индивидуальными датчиками положения. Каждому датчику присваивается уникальный двоичный код, считываемый сканирующей головкой и обрабатываемый контроллером электроавтоматики; б) Ориентирование по датчику двигателя. Положение (угол поворота, номер позиции активного режущего инструмента) пропорционально значению датчика, встроенного в привод. 2) Параметр № 2 - количество (число позиций) инструментов. При повороте накопителя с инструментом в выбранном направлении из активной позиции (А) в требуемую (Т) с датчика обратной связи (ДОС) должно быть получено число (Cnt) сигналов, определяемое по формуле: Cnt=(T-A) — (41) п N где N - количество (позиций) инструментов в накопителе, - дискретность датчика обратной связи (параметр № 3), п - передаточное отношение (параметр № 4). 3) Параметр № 5 - направление вращения накопителя с инструментом определяет возможность использования алгоритма поиска кратчайшего пути к требуемой позиции инструмента. Применение этого алгоритма существенно снижает временные затраты на выполнение процедуры смены инструмента. Если справедливо неравенство: где А - порядковый номер активной позиции инструментального накопителя; Т - порядковый номер требуемой позиции инструментального накопителя; N - общее количество позиций в инструментальном накопителе; то необходимо выполнить вращение накопителя в сторону увеличения порядкового номера инструмента. Если справедливо одно из неравенств: Т-А О, то поворот накопителя необходимо осуществлять в сторону уменьшения порядкового номера позиции с инструментом. Представленные неравенства демонстрируют зависимость направления кратчайшего поворота накопителя до установки искомой позиции от общего числа позиций N (параметр № 2).
В среде программирования «FBViewer» контроллера SoftPLC был разработан унифицированный функциональный блок для автоматической смены инструмента. Выделенные и описанные выше параметры определили входной интерфейс блока (рисунок 4.6). Их значения выбираются в соответствии с техническими характеристиками конкретной модели оборудования и определяют последовательность выполнения действий алгоритма при операции смены инструмента.