Чтобы лучше понять назначение систем ЧПУ станка, можно сформулировать пять задач, решаемых системой ЧПУ и вытекающих из необходимого взаимодействия ее со станком и окружающей производственной средой.
Взаимодействие со станком состоит в управлении формообразованием детали (геометрическая задача), в управлении цикловой автоматикой станка (логическая задача), в управлении рабочим процессом в целях его поддержания или оптимизации (технологическая задача), например, при электрохимической обработке, адаптивном управлении с изменением подачи и скорости резания для оптимизации процесса обработки по какому-то критерию. Назначение системы чпу во взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача) выражается в диалоге с оператором и в информационном обмене с управляющей ЭВМ более высокого ранга. Пятая задача обеспечивает проведение технического диагностирования УЧПУ и узлов станка.
Геометрическую задачу можно определить через периоды последовательного преобразования геометрической информации управляющей программы (УП): ввод УП, размещение в памяти, процесс вычислений с подготовкой буферного кадра (расчет эквидистант, преобразование координатных систем, определение параметров, используемых в алгоритме интерполяций). Интерполяция необходима для управления каждым отдельным приводом подачи, а также для согласования движений приводов между собой.
Логическая задача, как еще одно назначение системы ЧПУ станка, состоит в автоматизации на станке работы вспомогательных механизмов: зажимов-разжимов, подводов-отводов, переключений, пусков-остановов, смены инструмента и др. Ее специфика заключается в большом числе обменных сигналов между устройством ЧПУ и объектами управления на станке.
Такое назначение системы чпу, как терминальная задача, служит источником потока заданий для всех остальных задач. Эти задания формируются под управлением оператора станка или ЭВМ более высокого ранга.
Пульт управления системы ЧПУ конструктивно выполняется в разных вариантах (подвесной, встроенный и др.). Символы (условные графические изображения) на пультах управления и их основные размеры устанавливает ГОСТ 24505–80, полностью соответствующий международному стандарту ИСО 3461–76.
Состав задач, решаемых системой ЧПУ, и мера их сложности оказывают непосредственное влияние на структуру (архитектуру) построения устройства ЧПУ. Простейший вариант построения — однопроцессорное устройство ЧПУ. Здесь все задачи решаются последовательно одним вычислителем. При этом возникает проблема разделения времени работы микропроцессора для решения задач управления. Такие системы ЧПУ имеют ограниченные функциональные возможности и применяются для управления простыми станками. Может быть, наоборот, самый сложный вариант построения устройства ЧПУ, когда каждая задача выполняется отдельным вычислителем. В этом случае функциональные возможности системы очень большие и назначение подобных систем ЧПУ уже для управления сложными, многокоординатными станками.
На рис. 1 в качестве примера показана структурная схема системы ЧПУ станка «Электроника НЦ 80-31», которая является мультипроцессорной системой. В состав данной системы ЧПУ станка входят три микроЭВМ, каждая из которых имеет свой микропроцессор, блоки оперативной и постоянной памяти для хранения программ: ЭВМ 1 управляет работой всей системы, обеспечивает связь с оператором, а также ввод и хранение управляющих программ; ЭВМ 2 обеспечивает отработку заданных перемещений рабочими органами станка; ЭВМ 3 управляет работой электрооборудования станка. Информация между разными микроЭВМ передается по последовательным каналам связи.
Рис. 1. Структура записи управляющей программы «Электроника НЦ 80-31»
