4.1.1. Структура кадра управляющей программы

Каждый кадр управляющей программы содержит информацию в закодированном виде. Данные в кадре представляются словами, состоящими из буквенного адреса и числового значения. Буквенный адрес определяет назначение следующего за ним числового значения.

На практике, обычно, вместо понятия «информационное слово» используют понятие «функция».

Примеры информационных слов:

Формат числового значения (количество знаков, обязательность указания незначащих нулей, положение разделителя целой и дробной части, а также его присутствие), следующего за буквенным адресом информационного слова, общепринятый, но в некоторых случаях производители УЧПУ используют свой.

Например, задание перемещения инструмента по оси ОХ на 125,5 мм, в зависимости от УЧПУ, может быть записано в кадре следующим образом: Х 12550 или Х00125500 и т.д.

К структуре кадра предъявляются определенные требования:

1. Каждый кадр должен начинаться со слова «номер кадра» и заканчиваться словом «конец кадра».

2. Информационные слова в кадре рекомендуется записывать в определенной последовательности:

Номер кадра	N x x x
Подготовительная функция	G x x
Размерные перемещения	X, Y, Z,U…A, B, C
Параметр интерполяции	I, J, K
Функция подачи	F
Функция главного движения	S
Вспомогательная функция	M, T
Конец кадра	LF

3. В пределах одного кадра не должны повторяться слова «размерные перемещения», «интерполяция», «шаг резьбы».

4. В пределах одного кадра не должны использоваться слова «подготовительная функция», входящие в одну группу. Например, в одном кадре не могут использоваться информационные словаG01 иG03,G02 иG03…

Структура кадра управляющей программы в УЧПУ различных производителей может несколько отличаться от приведенной выше.

2. Работа учпу в автоматическом режиме

Работу УЧПУ в автоматическом режиме можно представить алгоритмом (рис. 4.2).

После считывания очередного кадра он попадает в буфер (часть ОЗУ УЧПУ, выделяемая для временного хранения информации), т. е. становится буферным. В буфере производится преобразование информации из формата программоносителя (обычно JSO − 7 bit) в формат УЧПУ (двоичный код).

Затем происходит активизация кадра, подготовленного в буфере, т.е. начинается его отработка. В это время следующий кадр управляющей программы считывается в буфер. Во время отработки кадра производится проверка на наличие признака «Конец отработки кадра», который генерируется, когда отработаны все перемещения и команды, определенные в нем.

Если такой признак есть, то выполняется проверка на наличие в кадре признака «Конец отработки программы». Если и он есть, происходит останов программы. Если такого признака в кадре нет, происходит активизация кадра, находящегося в буфере.

2. Интерполяция

Информация рабочего кадра управляющей программы носит обобщенный характер, т. е. задает или координаты конечной точки траектории (при абсолютной системе отсчета), или расстояние, которое должен пройти исполнительный орган (при относительной системе отсчета). При этом в кадре не присутствует информация о том, как осуществить заданное перемещение, т. е. как УЧПУ должно управлять приводами подач для обеспечения заданной траектории перемещения.

Так как система координат станков с ЧПУ прямоугольная и направляющие станков расположены параллельно осям координат, то запрограммировать и отработать с помощью приводов криволинейную (или наклонную к осям координат) траекторию обычными средствами не представляется возможным.

Пусть требуется переместить исполнительный орган из точки О в точку В по прямой (рис. 4.3). Рассмотрим перемещение точки А, принадлежащей траектории, в точку А'. Как сказано выше, расположение направляющих станка и соответственно приводов позволяет осуществить перемещение исполнительного органа только параллельно осям OX и OY.

Перемещение точки А в точку А' можно представить как вектор АА', т.е. сумму векторов а_x и а_y или а_x' и a_y'. Такие перемещения легко осуществляются с помощью приводов, но действительная траектория перемещения исполнительного органа получается ступенчатой. Величины ступеней а_x и а_y будут определять отклонение фактической поверхности обработки от теоретической.

Величина, определенная минимальным перемещением или углом поворота исполнительного органа, которая может быть отработана станком и проконтролирована в процессе управления, называется дискретностью. Другими словами можно сказать: перемещение исполнительного органа при выдаче одного управляющего импульса на привод. Как правило, дискретность линейных перемещений исполнительного органа на станках с ЧПУ составляет 0,01 мм. На токарных станках с ЧПУ дискретность перемещения вдоль оси OX (поперечная подача) составляет 0,005 мм.

Вычислительную процедуру устройства ЧПУ, обеспечивающую переход от укрупненного описания заданного перемещения к оперативным командам в функции времени для исполнительных приводов, называют интерполяцией.

Интерполятор выполняет разбивку траектории на такие элементарные (дискретные) перемещения по определенным законам и выдает соответствующие команды в узлы управления приводами.

Рис. 4.2. Алгоритм работы УЧПУ в автоматическом цикле

Рис. 4.3. Иллюстрация интерполяции

Существуют линейные и круговые интерполяторы. Линейные интерполяторы осуществляют расчет прямолинейной траектории, круговые – дуг окружностей.

В ранних моделях УЧПУ (классы NC и SNC) интерполяторы представляли собой электронный блок УЧПУ, алгоритм функционирования которого обеспечивался электронной схемой и поэтому не мог быть изменен. В микропроцессорных УЧПУ интерполятор представляет собой подпрограмму микропроцессора, находящуюся в ППЗУ, которая может быть изменена, а следовательно может быть изменен алгоритм работы интерполятора.