Главная Биржа Тендеры Форум

Баннер

Вход


-= ВНИМАНИЕ! =- Эта регистрация действует только на ПОРТАЛЕ. На ФОРУМЕ и БИРЖЕ СТАНОЧНИКОВ нужно регистрироваться отдельно!



Главная СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ IntNC-Современная цифровая система ЧПУ
IntNC-Современная цифровая система ЧПУ PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 6
ХудшийЛучший 
Автор: РИТМ №4 2011г.   
29.11.2012 22:16

IntNC-Современная цифровая система ЧПУ

ЧПУ IntNC. Пульт оператора

Рис.1. ЧПУ IntNC. Пульт оператора

Основной задачей отечественной станкостроительной промышленности является создание металлорежущих станков, отвечающих возрастающим техническим требованиям и современным направлениям развития металлообработки. В этих условиях актуальной становится задача оснащения такого оборудования развитыми системами управления, среди которых наиболее важное место занимает система числового программного управления (СЧПУ). Современная СЧПУ должна быть ориентирована на решение задач как технического перевооружения и модернизации существующего станочного парка промышленных предприятий, так и создания нового перспективного оборудования. Архитектурное построение большинства отечественных СЧПУ в основном пов торяет решения зарубежных образцов 80-90 гг. ХХ века. Вычислительное ядро базируется на компьютерных процессорах Intel Pentium или подобных, быстродействие которых часто оказывается недостаточным при высокоскоростной контурной обработке. ПО основано на 16-разрядной сетке, совместимой в основном с ОС MS-DOS, что не отвечает требованиям современного пользовательского интерфейса. В большинстве случаев используется аналоговый вариант управления приводами, что ограничивает их точностные характеристики. В результате, существующие оте чественные СЧПУ зачастую оказываются малоэффективными в условиях повышения требований к производительности, точности и скорости обработки.

К достоинствам СЧПУ ведущих зарубежных производителей следует отнести комплектность поставки, наличие цифровых вариантов исполнения, современную архитектуру, развитый набор аппаратного и программного обеспечения. Недостатками являются высокая стоимость, долгие сроки поставки и ремонта, а также ряд функциональных ограничений при поставке на экспорт.

Таким образом актуальной задачей является создание отечественной современной надежной и высокопроизводительной цифровой СЧПУ.

В научно-техническом центре «ИНЭЛСИ» (г. Иваново) разработана цифровая СЧПУ IntNC (Intellectual Numeric Control) - комплексная передовая отечественная система управления станком нового поколения, выполненная полностью по цифровой технологии, все компоненты которой (устройство ЧПУ, электроприводы, контроллер электроавтоматики, периферийные устройства и пульт оператора) являются продуктом одного производителя.

Основным принципом, положенным в основу IntNC, является интеграция на единой вычислительной платформе трех приоритетных задач управления станком: расчет траектории движения, управление приводами, контроль электроавтоматики. Все эти функции выполняются промышленным контроллером движения (КД), предназначенным для отработки процессов в реальном времени. В этом случае достигается максимальная компактность построения всей системы, существенно уменьшается число интерфейсных связей, появляются принципиально новые технологические возможности.

На терминальном уровне в IntNC используется промышленный компьютер, обеспечивающий современный пользовательский интерфейс, совместимый с ОС Windows, и возможность пользования развитыми инструментальными средствами. Это позволяет интегрировать в систему такие современные технологии, как удаленный доступ, техническое зрение, дистанционную диагностику и т.п.

Двухпроцессорная архитектура СЧПУ позволяет наиболее эффективно разделить выполнение задач управления в «жестком» РВ и обработки терминальных задач, визуализации, снимая тем самым ограничения на скорость их выполнения. При этом надежность такой системы остается на высоком уровне, поскольку работоспособность КД не зависит от сбоев в работе ПК. Обмен информацией между КД и ПК производится на равноправном уровне через двухпортовую память. Следует отметить, что в настоящее время двухпроцессорная архитектура доминирует в СЧПУ Siemens, Bosch Rexroth, Heidenhain, Mitsubishi Electric.

Другим не менее важным элементом системы управления металлорежущим станком, во многом определяющим технические характеристики системы ЧПУ в целом, является электропривод. Поэтому следующий базовый принцип – это использование цифровых приводов подач и главного движения. Для его реализации создан специализированный быстродействующий цифровой интерфейс управления электроприводом, разработаны и программно реализованы алгоритмы управления асинхронными, вентильными, шаговыми, линейными двигателями и двигателями постоянного тока.

В настоящее время в приводе подач металлорежущих станков применяются в основном двигатели постоянного тока и вентильные. Однако их высокая стоимость, эксплуатационные и ремонтные трудности являются причиной того, что на протяжении последних 30 лет ведутся активные работы по созданию станочных приводов на основе асинхронного двигателя, как наиболее простого, дешевого и практически не требующего обслуживания. При этом наиболее надежным и качественным является цифровой вариант управления стандартными асинхронными двигателями.

ЧПУ IntNC. Силовой преобразователь IntDrive-11D

Рис.2. ЧПУ IntNC. Силовой преобразователь IntDrive-11D

Эффективным средством решения задачи управления электроприводами металлорежущих станков является функциональное и пространственное разделение электропривода подачи в рамках СУЭО на две составляющие: силовой преобразователь (СП) и систему управления, программно реализованную в КД и включающую алгоритмы координатных преобразований, расчет регуляторов, обработку сигналов датчиков, коммутацию силовых ключей. Это позволяет отказаться от автономных «интеллектуальных» преобразователей и использовать вместо них силовые модули, служащие только для усиления сигналов коммутации силовых ключей и реализации средств защиты, что увеличивает надежность работы всей системы и существенно снижает стоимость электропривода в целом.

Блок управления IntNC-800D

Рис.3. ЧПУ IntNC. Блок управления IntNC-800D

В металлорежущих станках электропривод подачи обеспечивает два основных типа движения: позиционирование и движение по заданной траектории. В ряде отечественных систем ЧПУ в контуре положения реализуется простейший закон управления – пропорциональный, что требует компенсации возникающих ошибок дополнительными средствами. Однако задача управления движением в станках является достаточно сложной и требует более эффективных средств. Типовым вариантом в развитых СЧПУ является алгоритм на основе ПИД - регулирования координат с компенсацией сухого трения и каналами упреждения по скорости и ускорению. Кроме того, целесообразно использовать программно реализованные частотные фильтры для демпфирования резонансных колебаний, возникающих при определенных значениях собственных частот механических компонентов кинематической схемы станка. Необходимо предусмотреть возможность построения и использования регуляторов, для управления механизмами в кинематической цепи которых содержатся нелинейные элементы, упругие звенья и зазоры. Для сложных объектов управления требуется предоставить возможность использования регуляторов высокого порядка (например, полиномиальных), а в ряде случаев и регуляторов, создаваемых пользователем. Только при наличии таких вариантов исполнения можно рассчитывать на получение требуемого качества управления в современном металлорежущем оборудовании.

Следует отметить, что разработанные решения позволяют сохранить высокую точность обработки при существенном повышении рабочих скоростей. В качестве интегральной оценки качества работы приводов была выбрана ошибка отклонения от круговой траектории при скоростях подач близких к быстрым перемещениям. В результате при отработке кругового движения (D = 150 мм) с асинхронными двигателями АИР100L4 на рабочей подаче F = 6 м/мин максимальное отклонение от заданной траектории составило 4 мкм. Достигнутые в результате настроек высокие жесткость и динамические показатели приводов позволяют на одном станке совмещать черновую и финишную операции, вести обработку закаленных и конструкционных сталей.

Ключевой особенностью СЧПУ IntNC является принцип открытой архитектуры, эффективность применения которого доказана в компьютерных технологиях. Традиционно СЧПУ строились как закрытые системы. Это объяснялось желанием производителей сохранить потенциального заказчика, обеспечить продажи комплектующих, ПО, услуг и т.п. Однако сегодня такой подход находит все меньше поддержки среди потребителей. Поэтому при разработке системы ЧПУ учитывалась максимально возможная независимость пользователя от монополии конкретного производителя.

В аппаратной части СЧПУ IntNC предоставляется возможность подключения к системе управления любого типа двигателя по выбору пользователя без каких-либо дополнительных затрат. В этом случае потребуется изменить только программные настройки в системе. В зависимости от производственных потребностей возможен как цифровой, так и аналоговый варианты управления электроприводом, что позволяет в ряде случаев сохранить существующие силовые преобразователи. Применение промышленного компьютера с ОС Windows XP Professionel для встраиваемых систем дает возможность интегрировать в состав системы стандартные компьютерные компоненты, а использование интерфейсов USB, Ethernet, PCI, RS-232/422 позволяет подключать к ней оборудование других производителей, включая разработанное пользователем.

Главное меню системы ЧПУ IntNC

Рис.4. Главное меню системы ЧПУ IntNC

В программной части СЧПУ IntNC реализована возможность выбора структуры регуляторов, их модификации и даже написания собственного алгоритма. Предусмотрен доступ к информации любого модуля. Разработан алгоритм, позволяющий пользователю создавать собственные G-функции. Использование ОС Windows допускает применение приложений пользователя, различных CAD/ CAM систем, поддерживает внешнее сетевое окружение. СЧПУ производит сбор, первичную обработку и накопление информации о параметрах и состоянии технологического процесса и может быть достаточно легко интегрирована в различные SCADA-системы. Для случаев, когда оператору приходится брать на себя функции технолога-программиста предусмотрены готовые шаблоны.

Набор программных утилит СЧПУ IntNC:

IntSET – конфигурирование аппаратно-программных параметров и пользовательских переменных;

IntPLC – разработка и отладка программ управления и контроля электроавтоматики станка;

IntTUNE – автоматическая и ручная настройки электроприводов;

IntDIAG –диагностика входов/выходов, состояния приводов, сбор и отображение информации в реальном времени.

Система ЧПУ IntNC выпускается в двух исполнениях: IntNC-400D – 4 оси и IntNC-800D – 8 осей (опционально до 12 осей).

Токарный станок 16А20 с ЧПУ IntNC

Рис5. Токарный станок 16А20Ф3 с ЧПУ IntNC

Система ЧПУ IntNC устанавливалась на металлорежущие станки моделей 16А20Ф3, 16К30Ф3, DFS-400, 6Р13Ф3, 6Т13Ф3, ГФ2171Ф3, МА655А8, ОС1000, 2550ПМФ4, 2E450АМФ4, 1П732РФ3, 2А622Ф4, ИР1250, ИС500ПМФ4 и др.

Среди активных пользователей IntNC ОАО «Ивановский завод тяжелого станкостроения», ОАО «Автомобильный завод «Урал», ОАО «Ковровский механический завод», ОАО «Автодизель», ПТОО АВТО- ВАЗ, ОАО «Красмаш», ОАО «Орелтекмаш», ООО «Вати-Авто», ЗАО «Череповецкий завод металлоконструкций», Ивановский государственный энергетический университет и ряд других организаций.

Е.В. Красильникъянц
Г.А. Булдукян,
В.В. Ельниковский
А.Н. Дербенев,
Ю.С. Тарарыкин
Р.Ю. Наумов



Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 03.04.2013 21:12
 

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.


Защитный код
Обновить