Системы чпу для станков, в своем развитии прошли несколько этапов, определяемых уровнем развития электронной техники, представляющей разработчикам этих систем управления определенную элементную базу: релейно контакторную и транзисторную базы, микросхемы малой и средней степени интеграции, мини-ЭВМ и микропроцессоры.
В результате по структуре построения различают устройства ЧПУ двух видов:
- аппаратные системы ЧПУ (типа NC — Numerical Control);
- программируемые или микропроцессорные системы ЧПУ (типа CNC — Computer Numerical Control).
Аппаратные системы ЧПУ
Аппаратные системы чпу, или тип системы с жесткой структурой, называются устройства, алгоритмы работы которых реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства. Эти устройства ЧПУ (например, Н22, НЗЗ, Размер-2М и др.) широко применялись ранее для управления различными типами отечественных станков. В настоящее время эти устройства ЧПУ не выпускаются.
Программируемые системы ЧПУ
Программируемым устройством ЧПУ называют устройство, алгоритмы работы которого реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после изготовления этого устройства (рис. 1).
Рис. 1. Укрупненная структурная схема программируемого устройства типа ЧПУ (класса CNC)
Принципиальным отличием программируемых УЧПУ, которые иначе называются микропроцессорные системы, от аппаратных является их структура, соответствующая структуре управляющей ЭВМ и включающая аппаратные средства и программное обеспечение (ПО), под которым понимают совокупность программ и документации на них для реализации целей и задач, выполняемых системой ЧПУ при управлении станком. В состав программируемой системы ЧПУ входит один или несколько вычислителей, основой которых являются микропроцессоры. Поэтому эти системы ЧПУ называют также микропроцессорными, а когда несколько вычислителей, то мультипроцессорными.
Микропроцессорная система УЧПУ (система чпу cnc, см. рис. 1) включает в себя микропроцессор МП, запоминающее устройство ЗУ, расширитель арифметических функций РА и контроллеры внешних устройств КВУn. Обмен информацией между ее блоками осуществляется по специальному каналу обмена — системной магистрали СМ.
Микропроцессор, память, расширитель арифметических функций, объединенные системной магистралью, составляют вычислитель микропроцессорной системы, с которым через контроллеры внешнего устройства КВУ сопрягаются внешние устройства ВУn, необходимые для управления станком и связи с оператором.
Микропроцессор в микропроцессорной системе ЧПУ выполняет следующие функции:
- формирование синхронизирующих и управляющих сигналов для всех компонентов системы;
- выборку данных из памяти системы;
- декодирование команд, арифметические, логические и другие операции, закодированные в команды;
- управление передачей данных между регистрами микропроцессора, а также запоминающего и внешних устройств;
- обработку сигналов от внешних устройств.
Расширитель арифметических функций необходим для повышения производительности программируемой системы ЧПУ при выполнении операций, входящих в базовый набор арифметических функций. Наиболее часто выполняемая арифметическая функция — умножение слов длиной в 16 и 32 разряда.
Контроллер внешнего устройства включает в себя схемы сопряжения внешнего устройства с системной магистралью (интерфейс) и схемы преобразования входных и выходных данных внешнего устройства.
Названные устройства связаны между собой магистралями для передачи адресов МА, данных МД и управляющей информации МУ.
