Ос­на­щение стан­ков ус­трой­ством циф­ро­вой ин­ди­кации

Ста­ноч­ный парк рос­сий­ских пред­при­ятий от­ли­ча­ет­ся вы­сокой сте­пенью из­но­шен­ности. Стан­ки, вы­пущен­ные 20-30 и бо­лее лет на­зад, пе­рес­та­ли удов­летво­рять тре­бова­ни­ям сов­ре­мен­ной про­мыш­леннос­ти, предъ­яв­ля­емым к точ­ности и ка­чес­тву вы­пол­не­ния де­талей. Дан­ная проб­ле­ма яв­ля­ет­ся барь­ером для даль­ней­ше­го раз­ви­тия ря­да важ­ней­ших от­раслей про­мыш­леннос­ти, осо­бен­но это ак­ту­аль­но для тя­жело­го ма­шинос­тро­ения.

Од­ним из воз­можных ре­шений по об­новле­нию ста­ноч­но­го пар­ка пред­при­ятия яв­ля­ет­ся прод­ле­ние жиз­ни стан­ков за счет мо­дер­ни­зации их сис­тем уп­равле­ния и при­водов. 

Од­ним из та­ких ре­шений яв­ля­ет­ся ос­на­щение стан­ков ус­трой­ством циф­ро­вой ин­ди­кации (УЦИ). Ис­поль­зо­вание УЦИ поз­во­ля­ет бо­лее пол­но ис­поль­зо­вать воз­можнос­ти уни­вер­саль­но­го то­кар­но­го, фре­зер­но­го, рас­точно­го и дру­гих стан­ков. При­мене­ние УЦИ так­же ин­те­рес­но для ос­на­щения но­вых уни­вер­саль­ных стан­ков, где ус­та­нов­ка сис­те­мы ЧПУ эко­номи­чес­ки не оп­равды­ва­ет­ся.

Стро­ение и прин­цип дей­ствия УЦИ

УЦИ слу­жит для:

• отоб­ра­жения зна­чений из­ме­рений; 
• отоб­ра­жения по­ложе­ния инс­тру­мен­та от­но­ситель­но «ну­ля за­готов­ки» по осям; 
• пе­реме­щения по ко­ор­ди­натам в со­от­ветс­твии с ус­та­нов­ленным зна­чени­ями, ми­нуя про­межу­точ­ные ме­хани­чес­кие и тран­смис­си­он­ные пе­реда­чи, ко­торые име­ют ес­тес­твен­ные люф­ты и из­нос, и спо­собс­тву­ют воз­никно­вению пог­решнос­тей из­ме­рений. 

Вся ин­форма­ция о по­ложе­нии ра­бочих ор­га­нов стан­ка при­ходит от из­ме­ритель­ных при­боров: оп­ти­чес­ких ли­не­ек или дат­чи­ков уг­ло­вых по­ложе­ний. От­каз от ме­хани­чес­ких средств из­ме­рения поз­во­ля­ет до­бить­ся точ­ных и ста­биль­ных по­каза­ний – при дли­тель­ном ис­поль­зо­вании ме­хани­чес­ко­го из­ме­ритель­но­го при­бора воз­ни­ка­ет люфт меж­ду его дви­жущи­мися час­тя­ми, а кром­ки под­верже­ны ис­ти­ранию, всё это неб­ла­гоп­ри­ят­но ска­зыва­ет­ся на точ­ности из­ме­рений.

Сис­те­мы УЦИ не име­ют люф­та при­суще­го ме­хани­чес­ким сис­те­мам из­ме­рения и поз­во­ля­ют ста­рому стан­ку ра­ботать с точ­ностью но­вого. Сис­те­ма УЦИ поз­во­ля­ет­ся отоб­ра­жать ре­аль­ное по­ложе­ние осей стан­ка на эк­ра­не чёт­ко и в дос­тупной фор­ме, с уче­том пол­ной и не­пол­ной вы­бор­ки люф­та. Для руч­ной об­ра­бот­ки дан­ных на ус­трой­стве дос­тупно вы­пол­не­ние прос­тых ма­тема­тичес­ких рас­че­тов.

Та­ким об­ра­зом, ис­поль­зо­вание УЦИ поз­во­ля­ет до­бить­ся не толь­ко ра­боты стан­ка с го­раз­до бо­лее вы­сокой точ­ностью, но и сни­жения ве­ро­ят­ности оши­бок опе­рато­ра.

Оп­ти­маль­ный ва­ри­ант УЦИ

Имен­но для та­ких за­дач, спе­ци­алис­ты ком­па­нии «Ом­рон Элек­тро­никс» раз­ра­бота­ли собс­твен­ную сис­те­му по­зици­он­но­го прог­рам­мно­го уп­равле­ния и ин­ди­кации (СППУИ) на ба­зе ком­по­нен­тов ав­то­мати­зации Omron.

СППУИ Ом­рон пред­назна­чена для уп­равле­ния ли­ней­ны­ми или кру­говы­ми ося­ми, для пе­реме­щения по по­зици­ям ра­бочих ор­га­нов стан­ка и ин­ди­кации по­зиции этих ра­бочих ор­га­нов (воз­можно уп­равле­ние и ин­ди­кация от 1 до 4 осей). СППУИ мо­жет быть ис­поль­зо­вано на стан­ках то­кар­ной, фре­зер­ной, ко­ор­ди­нат­но-рас­точной, шли­фоваль­ной групп, в том чис­ле для за­мены УЦИ.

СППУИ Ом­рон об­ла­да­ет все­ми пре­иму­щес­тва­ми при­сущи­ми УЦИ, а так­же име­ет до­пол­ни­тель­ные по­ложи­тель­ные осо­бен­ности.

СППУИ Ом­рон обес­пе­чива­ет:

• ввод ко­эф­фи­ци­ен­тов ре­дук­ции для мас­шта­биро­вания дат­чи­ков по­ложе­ния;
• ввод ус­та­новок для сту­пеней тор­мо­жения при дис­крет­ном спо­собе уп­равле­ния;
• ввод ко­эф­фи­ци­ен­тов пе­реда­чи (ко­эф­фи­ци­ен­тов ре­дук­ции) ана­лого­вых и им­пуль­сных вы­ходов уп­равле­ния при вы­боре со­от­ветс­тву­юще­го ре­жима уп­равле­ния;
• ин­ди­кацию те­кущих зна­чений ко­ор­ди­нат;
• за­дание зна­чений по­зиции пе­реме­щения ра­боче­го ор­га­на в руч­ном ре­жиме и уп­равле­ние пе­реме­щени­ем к ней в ре­жимах от­но­ситель­но­го ли­бо аб­со­лют­но­го пе­реме­щения;
• ввод, ре­дак­ти­рова­ние и хра­нение уп­равля­ющих прог­рамм для об­ра­бот­ки де­талей, воз­можность ис­поль­зо­вания под­прог­рамм;
• от­ра­бот­ку уп­равля­ющих прог­рамм в од­ном из ре­жимов:
  • в по­кад­ро­вом, с от­ра­бот­кой од­но­го кад­ра прог­раммы и с пос­ле­ду­ющей ос­та­нов­кой;
  • в прог­рам­мном, с пол­ной от­ра­бот­кой уп­равля­ющей прог­раммы;
• вы­дачу тех­но­логи­чес­ких ко­манд;
• вы­дачу ре­комен­да­ций опе­рато­ру в руч­ном ре­жиме уп­равле­ния стан­ком;
• ввод уп­равля­ющих прог­рамм c внеш­не­го USB на­копи­теля, за­ранее сос­тавлен­ных в Excel;
• сох­ра­нение наб­ранной прог­раммы на внеш­ний USB на­копи­тель.

В ка­чес­тве ус­трой­ства для вво­да ин­форма­ции и отоб­ра­жения те­куще­го по­ложе­ния ис­поль­зу­ет­ся опе­ратор­ская па­нель (ОП) се­рии NB5. Ис­поль­зо­вание па­нели ви­зу­али­зации с ин­ту­итив­но – по­нят­ным рус­ско­языч­ным ин­терфей­сом поз­во­ля­ет в ко­рот­кие сро­ки при­об­рести не­об­хо­димые на­выки ра­боты, и не тре­бу­ет на­личия спе­ци­аль­но обу­чен­но­го пер­со­нала. До­пол­ни­тель­ным пре­иму­щес­твом сен­сорной па­нели яв­ля­ет­ся от­сутс­твие элек­тро­меха­ничес­ких кно­пок. Об­мен дан­ны­ми меж­ду CP1H и NB5 вы­пол­ня­ет­ся че­рез порт RS232, для че­го в сос­та­ве цен­траль­но­го про­цес­сорно­го ус­трой­ства при­меня­ет­ся ин­терфей­сная пла­та. При не­об­хо­димос­ти зна­читель­но­го уда­ления ОП от ПЛК (мак­си­маль­но до 500 м) в сос­та­ве про­цес­сорно­го ус­трой­ства мо­жет быть ис­поль­зо­вана пла­та ин­терфей­са RS 485.

Спо­собы уп­равле­ния при­вода­ми осей

Для уп­равле­ния при­вода­ми осей по­дач мо­жет быть выб­ран один из 3-х спо­собов:

1. Дис­крет­ное уп­равле­ние – уп­равле­ние ос­та­новом с вы­дачей от 1 до 4-х сту­пеней за­мед­ле­ния.
   
2. Ана­лого­вое уп­равле­ние – уп­равле­ние пус­ком и ос­та­новом с вы­дачей ана­лого­вого сиг­на­ла за­дания (не­об­хо­дим до­пол­ни­тель­ный мо­дуль ана­лого­вых вы­ходов).
3. Им­пуль­сное уп­равле­ние – уп­равле­ние пус­ком и ос­та­новом с вы­дачей им­пуль­сно­го сиг­на­ла за­дания.

На­личие ука­зан­ных спо­собов уп­равле­ния поз­во­ля­ет гар­мо­нич­но ин­тегри­ровать СППУИ в су­щес­тву­ющую схе­му стан­ка и де­ла­ет ис­поль­зо­вание СППУИ уни­вер­саль­ным и не­зави­симым от ре­али­зован­ной при­вод­ной схе­мы.

Уп­равле­ние по­зици­они­рова­ни­ем осей осу­щест­вля­ет­ся в руч­ном ре­жиме  или ре­жиме прог­рам­мно­го уп­равле­ния.

• В руч­ном ре­жиме за­да­ет­ся зна­чение ко­ор­ди­наты и осу­щест­вля­ет­ся за­пуск пе­реме­щения к ука­зан­ной ко­ор­ди­нате от­но­ситель­но те­кущей ко­ор­ди­наты ли­бо к ее аб­со­лют­но­му зна­чению.
• В ре­жиме прог­рам­мно­го уп­равле­ния осу­щест­вля­ет­ся от­ра­бот­ка ра­нее за­дан­ной прог­раммы уп­равле­ния. При этом оп­ре­деля­ет­ся ре­жим прог­рам­мно­го уп­равле­ния ав­то­мати­чес­кий или руч­ной (по­кад­ро­вый) и ко­личес­тво пов­то­ров прог­раммы. По хо­ду от­ра­бот­ки прог­раммы отоб­ра­жа­ют­ся дан­ные о но­мере от­ра­баты­ва­емо­го кад­ра.

Сос­тав СППУИ

СППУИ (до 4 осей) Omron вы­пол­не­но на ба­зе прог­рамми­ру­емо­го ло­гичес­ко­го кон­трол­ле­ра (ПЛК) се­рии CP1H, c 24 дис­крет­ны­ми вхо­дами и 16 дис­крет­ны­ми вы­хода­ми.

К дис­крет­ным вхо­дам под­клю­ча­ют­ся сиг­на­лы дат­чи­ков по­зиции, дат­чи­ков «ну­левой мет­ки» и ог­ра­ниче­ния хо­да. В ка­чес­тве дат­чи­ков по­ложе­ния сис­те­ма ис­поль­зу­ет фо­то, им­пуль­сные, уг­ло­вые или ли­ней­ные дат­чи­ки (OMRON, ЛИР, ВЕ…) с вы­ход­ным сиг­на­лом пря­мо­уголь­ной фор­мы. Дис­крет­ные вы­ходы ис­поль­зу­ют­ся для уп­равле­ния ося­ми.

Наз­на­чение вхо­дов и вы­ходов про­из­во­дит­ся в уп­равля­ющей прог­рамме, что поз­во­ля­ет гиб­ко нас­тра­ивать па­рамет­ры в за­виси­мос­ти от кон­крет­ных ус­ло­вий при­мене­ния.

Кро­ме то­го, ко­личес­тво вхо­дов и вы­ходов мо­жет быть уве­личе­но мак­си­маль­но до 320, что в свою оче­редь поз­во­ля­ет ре­али­зовать в уп­равля­ющей прог­рамме фун­кции уп­равле­ния всей элек­тро­ав­то­мати­кой стан­ка.

Нас­трой­ка и прог­рамми­рова­ние CP1H и NB5 про­из­во­дит­ся с по­мощью вхо­дящих в па­кет ПО CX-ONE Lite (Ба­зовая вер­сия) прог­рамм CX-Programmer и CX-Designer. Для под­клю­чения к обо­рудо­ванию ис­поль­зу­ет­ся стан­дар­тный ка­бель USB.

Лю­бые из­ме­нения в про­ек­те кон­трол­ле­ра или в эк­ра­нах па­нели опе­рато­ра лег­ко про­верить в ин­тегри­рован­ном си­муля­торе ра­боты ПЛК и тер­ми­нала, вхо­дящем в па­кет CX-ONE. При этом не тре­бу­ет­ся до­пол­ни­тель­ная заг­рузка из­ме­нен­ных про­ек­тов в обо­рудо­вание.

Мон­таж сис­те­мы мо­жет быть в ви­де еди­ного мо­дуля, ли­бо рас­пре­делен­ным по элек­тро­обо­рудо­ванию стан­ка, с ус­та­нов­кой опе­ратор­ской па­нели в пульт.

При­мер сис­те­мы УЦИ Omron

Ин­кре­мен­таль­ные эн­ко­деры E6C2 под­клю­ча­ют­ся к встро­ен­ным вы­сокос­ко­рос­тным счет­ным вхо­дам кон­трол­ле­ра. Для об­ме­на дан­ны­ми меж­ду ПЛК CP1H и па­нелью опе­рато­ра NB5 ис­поль­зу­ют­ся пос­ле­дова­тель­ный ин­терфейс RS-232 и про­токол NT-Link. Сог­ла­сова­ние УЦИ с ав­то­мати­кой стан­ка про­из­во­дит­ся с по­мощью тон­ких про­межу­точ­ных ре­ле G2RV. Блок пи­тания S8VS пред­назна­чен для пи­тания всех ком­по­нен­тов сис­те­мы нап­ря­жени­ем +24В=.

Под­во­дя ито­ги

Вы­делим ос­новные пре­иму­щес­тва СППУИ пе­ред стан­дар­тны­ми УЦИ.

Уни­вер­саль­ность.

Ре­али­зация прог­рам­мно­го по­зици­он­но­го уп­равле­ния элек­троп­ри­вода­ми стан­ка обес­пе­чива­ет воз­можность по­точеч­но­го уп­равле­ния от 1 до 4 осей, при этом в ка­чес­тве уп­равля­ющих сиг­на­лов мож­но ис­поль­зо­вать ана­лого­вые вы­ходы, им­пуль­сные вы­ходы ли­бо циф­ро­вой ин­терфейс RS-485 и про­токол Modbus-RTU.  Бла­года­ря это­му име­ет­ся воз­можность  гар­мо­нич­но ин­тегри­ровать УЦИ в су­щес­тву­ющую схе­му стан­ка и де­ла­ет ис­поль­зо­вание УЦИ уни­вер­саль­ным и не­зави­симым от ре­али­зации его при­вод­ной схе­мы. Так­же нуж­но от­ме­тить  воз­можность лёг­кой  за­мены сос­тавля­ющих час­тей сис­те­мы – в клас­си­чес­ких  УЦИ, ус­трой­ство яв­ля­ет­ся за­кон­ченным не­из­ме­ня­емым про­дук­том и вы­ход из строя лю­бого внут­ренне­го ком­по­нен­та, как пра­вило, ве­дет к пол­ной за­мене.

Гиб­кость.

При­мене­ние прог­рамми­ру­емо­го ло­гичес­ко­го кон­трол­ле­ра в ка­чес­тве яд­ра сис­те­мы уп­равле­ния да­ёт воз­можность вы­бора кон­фи­гура­ции обо­рудо­вания под раз­ные спо­собы уп­равле­ния при­вода­ми по­дач и дру­гие осо­бен­ности стан­ка, а ис­поль­зо­вание от­кры­того ПО поз­во­ля­ет до­бавить в прог­рам­мный код ло­гику уп­равле­ния всей элек­тро­ав­то­мати­кой стан­ка и его пе­рифе­рии. Мон­таж сис­те­мы мо­жет быть вы­пол­нен в ви­де еди­ного мо­дуля, ли­бо рас­пре­делен­ным по элек­тро­обо­рудо­ванию стан­ка, с ус­та­нов­кой опе­ратор­ской па­нели в пульт ста­ноч­ни­ка.

Удобс­тво.

Ис­поль­зо­вание па­нели ви­зу­али­зации с ин­ту­итив­но по­нят­ным рус­ско­языч­ным ин­терфей­сом поз­во­ля­ет в ко­рот­кие сро­ки при­об­рести не­об­хо­димые на­выки ра­боты и не тре­бу­ет спе­ци­аль­но­го обу­чения.  Ди­зайн па­нели опе­рато­ра мо­жет быть лег­ко из­ме­нён в со­от­ветс­твии с лич­ны­ми пред­почте­ни­ями за­каз­чи­ка. СППУИ Omron име­ет воз­можность ве­дения и сох­ра­нения от­чё­тов, ста­тис­ти­ки. Вся ин­форма­ция из УЦИ, в том чис­ле и соз­данная ста­тис­ти­ка, мо­гут быть пе­реда­ны  на вер­хний уро­вень – сис­те­му учё­та  и кон­тро­ля, компь­ютер глав­но­го ин­же­нера и т.д.  или сох­ра­нены на USB-на­копи­тель. Так­же под­дер­жка USB  –  на­копи­телей поз­во­ля­ет лег­ко ко­пиро­вать, пе­рено­сить уп­равля­ющие прог­раммы и нас­трой­ки с од­но­го УЦИ на дру­гое.

За бо­лее под­робной ин­форма­ци­ей по воп­ро­сам мо­дер­ни­зации стан­ков мо­жете об­ра­щать­ся к на­шим ме­нед­же­рам по те­лефо­нам: +7 (812) 655-07-68, 252-48-83 или по элек­трон­ной поч­те sales@rakurs.su