施耐德140DDI84100*
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關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范 [1]
如前所述,開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性,美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃,并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個(gè)大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定,預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
(2)關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn),即采用G,M代碼描述如何(how)加工,其本質(zhì)特征是面向加工過程,顯然,他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此,上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制,能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程,乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命,對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè),將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先,STEP-NC提出一種嶄新的制造理念,傳統(tǒng)的制造理念中,NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下,NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上,這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次,STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙(約75%)、加工程序編制時(shí)間(約35%)和加工時(shí)間(約50%)。
歐美國(guó)家非常重視STEP-NC的研究,歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1~2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國(guó)的STEP Tools公司是范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者,他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model),其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。[2]
未來展望編輯
硬件技術(shù)發(fā)展迅速
隨著集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,給數(shù)控硬件技術(shù)的更新?lián)Q代注入新的活力,現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用超大規(guī)模集成電路(VLSI)、芯片(ASIC)及數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)。在電氣裝聯(lián)上廣泛采用表面安裝(SMT)、三維高密度(three dimensional high density)技術(shù),地提高系統(tǒng)的可靠性。高速高性能存儲(chǔ)技術(shù),比如閃爍存儲(chǔ)(flash memory),移動(dòng)存儲(chǔ)(PCMCIA card)等地方便用戶。薄膜晶體管液晶顯示器(TFTLCD)技術(shù)使得顯示裝置趨于平板化,更便于機(jī)電 一體化安裝并改善人機(jī)界面。作為數(shù)控系統(tǒng)核心的處理器廣泛采用“位以上的高速RISC CPU,保證高速、高精度的數(shù)控加工。
開放式發(fā)展
開放式數(shù)控的討論已有好些年了,但是應(yīng)該看到,對(duì)于開放式結(jié)構(gòu)至今沒有一致性的定義。某些用戶認(rèn)為開放式表示能夠接受當(dāng)?shù)厥褂玫耐ㄐ艆f(xié)議;而另一些用戶認(rèn)為開放式意味著所有控制器操作界面*一致;對(duì)機(jī)床應(yīng)用工程師而言,開放式意味著對(duì)刀架移動(dòng)、傳感器和邏輯控制有標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口;對(duì)大公司和大學(xué)的研究工程師來說,開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。由于來自終用戶和集成商(機(jī)床廠)的壓力,開放式結(jié)構(gòu)的開發(fā)工作正在向前發(fā)展并將持續(xù)下去。目前的一個(gè)積極成果即是基于PC的CNC,即PC-based。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)入CNC
嚴(yán)格意義上說,數(shù)控控制軟件中包含著實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的思想,例如任務(wù)調(diào)度、存儲(chǔ)器管理、中斷處理等,但這種技術(shù)是隱含的,是和數(shù)控應(yīng)用程序比如插補(bǔ),伺服、譯碼等混合的。每一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都是*的,不透明的。這種情況對(duì)于終用戶和系統(tǒng)集成商而言帶來諸多不便。在開放式數(shù)控呼聲日益高漲的今天,研究實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在CNC軟件中的應(yīng)用是順理成章的事。特別是近嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展迅猛,這對(duì)于數(shù)控控制軟件的開發(fā)將產(chǎn)生革命性的影響。選擇一個(gè)合適的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),將插補(bǔ)、伺服、譯碼、數(shù)據(jù)處理等數(shù)控應(yīng)用軟件往上“掛”,終移植到一個(gè)硬件環(huán)境中去,形成終使用戶滿意的數(shù)控系統(tǒng),也就是個(gè)性化的CNC系統(tǒng),這將是開放式數(shù)控的主要方向。 [3]
程序編制編輯
數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。如圖所示,編程工作主要包括:
(1)分析零件圖樣和制定工藝方案
數(shù)控程序
數(shù)控程序(2張)
這項(xiàng)工作的內(nèi)容包括:對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析,明確加工的內(nèi)容和要求;確定加工方案;選擇適合的數(shù)控機(jī)床;選擇或設(shè)計(jì)和夾具;確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工自動(dòng)化技術(shù)被越來越多地用到生產(chǎn)和分配領(lǐng)域,顯然,“自動(dòng)化孤島”需要集成化,于是便形成了“集成系統(tǒng)”的概念。在集成化系統(tǒng)中,整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)作,使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過各部分獨(dú)立效益的總和。集成化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS-Computer Integrated Manufacturing System)中物資存儲(chǔ)的中心受到人們的重視。 雖然人們?cè)?0年代已經(jīng)注意到系統(tǒng)集成化,但至今在我國(guó)已建成的集成化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)還不多。 在集成化系統(tǒng)里包括了人、設(shè)備和控制系統(tǒng),前述三個(gè)階段是基礎(chǔ)。
第五階段
是智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)。
柔性制造編輯
技術(shù)
柔性制造技術(shù)是對(duì)各種不同形狀加工對(duì)象實(shí)現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群,凡是側(cè)重于柔性,適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。
柔性制造系統(tǒng)
柔性制造系統(tǒng)
柔性可以表述為兩個(gè)方面。方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機(jī)器出現(xiàn)故障)情況下,這時(shí)系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比可以用來衡量柔性。“柔性”是相對(duì)于“剛性”而言的,傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高,由于設(shè)備是固定的,所以設(shè)備利用率也很高,單件產(chǎn)品的成本低。但價(jià)格相當(dāng)昂貴,且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品,則必須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大調(diào)整,重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素,其工作量和經(jīng)費(fèi)投入與構(gòu)造一個(gè)新的生產(chǎn)線往往不相上下。剛性的大批量制造自動(dòng)化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個(gè)品種的產(chǎn)品,難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。
隨著社會(huì)進(jìn)步和生活水平的提高,市場(chǎng)更加需要具有特色、符合顧客個(gè)人要求樣式和功能千差萬別的產(chǎn)品。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)方式發(fā)生改變,要求對(duì)傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量產(chǎn)品的需求,這就使系統(tǒng)的柔性對(duì)系統(tǒng)的生存越來越重要。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換,一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi),生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。
機(jī)器柔性 當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí),機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。
工藝柔性 一是工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力;二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。
產(chǎn)品柔性 一是產(chǎn)品更新或*轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力;二是產(chǎn)品更新后,對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。
維護(hù)柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。
生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點(diǎn)尤為重要。
擴(kuò)展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候,可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。
運(yùn)行柔性 利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力。
柔性制造系統(tǒng)是有一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品種零部件的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它具有:
多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制造單元,具有自動(dòng)上下料功能的數(shù)控機(jī)床;
一套物料存儲(chǔ)運(yùn)輸系統(tǒng),可以在機(jī)床的裝夾工位之間運(yùn)送工件和;
FMS是一套可編程的制造系統(tǒng),含有自動(dòng)物料輸送設(shè)備,能在計(jì)算機(jī)的支持下實(shí)現(xiàn)信息集成和物流集成,它
可同時(shí)加工具有相似形體特征和加工工藝的多種零件;
能自動(dòng)更換和工件;
SCHNEIDER C65N-1P-C16A 斷路器
SCHNEIDER C65N-3P-C32A 斷路器
SCHNEIDER C65N-3P-C50A 斷路器
SCHNEIDER C65N-3P-C63A 斷路器
SCHNEIDER C65N-1P-C25A 斷路器
SCHNEIDER CM1-63M/32282 63A 斷路器
SCHNEIDER CM1-225M/3300 160A 斷路器
SCHNEIDER CM1-400C/3320 250A 斷路器
SIEMENS 6FC5500-0AA11-1AA0 顯示屏
B&R 4PP120.1043.31 觸摸屏
SIEMENS 6GK5204-2BB00-2AA3 交換機(jī)
SCHNEIDER ABL8RPS24100 開關(guān)電源
SIEMENS 6SN1118-0NK01-0AA1 驅(qū)動(dòng)卡
SCHNEIDER 140CPU53414A CPU模塊
AB 1756-IB32 模塊
AB 1794-IT8 模塊
Weintek TK6070IH 顯示屏
ABB SACE7H(S7H)-1250A 斷路器
SIEMENS 6AV6 545-0CA10-0AX0 觸摸屏
IKURA 7556X 200V 風(fēng)扇
AB 1769-L30ERM 模塊
SIEMENS 6SN1118-0DJ23-0AA2 軸卡
Schneider XUM LH4055 傳感器
AB 700-P400A1 接觸器
AB 1492-SP1C200 繼電器
OMRON+TAKAMISAWA G6B-4BND配JY24H-K 組合繼電器底座
OMRON CV500-BC051 底板
OMRON CV500-PS221 電源模塊
OMRON CV2000-CPU01-V1 模塊
AB 1786-RPFM 模塊
SIEMENS 6AU1435-0AA00-0AA1 控制器
SIEMENS 6ES7 392-1AM00-0AA0 連接器
SIEMENS 6ES7 392-1AJ00-0AA0 連接器
三菱 S-T12 AC220V 1A1B 接觸器
SCHNEIDER 140CPU31110
SCHNEIDER 990NAA26320
SCHNEIDER 140DDI35300
SCHNEIDER 140XBP01600
OMRON E3JK-DS30M1 光電開關(guān)
SIEMENS 6AV6642-0BA01-1AX1 觸摸屏
P+F KFA6-SR2-EX1.W.L.B 繼電器
OPT022 SNAP-AIV-I 模塊
SIEMENS 6EP1436-3BA00 電源模塊
SCHNEIDER 140CPU11303 CPU模塊
SCHNEIDER 140CHS11000 模塊
SIEMENS GWE-62038 1900102 D 外殼
MOXA NPORT 5650-16 服務(wù)器
SIEMENS 3NE3338-8 熔斷器
SIEMENS 3NE1818-0 熔斷器
AB 1769-L33ER 模塊
AB 1769-IR6 模塊
AB 1769-0B8 模塊
昆侖通態(tài) TPC1561HI 模塊
辰竹 GS8547-EX 安全柵
辰竹 GS8567-EX 安全柵
SIEMENS 6AV6 648-0AE11-3AX0 觸摸屏
朝陽(yáng) 4NIC-K240 電源
SIEMENS 6ES7 901-0BF00-0AA0 電纜
SIEMENS 6ES7 216-2BD23-0XB0 模塊
SIEMENS 6ES7 232-0HD22-0XA0 模塊
SIEMENS 6ES7 231-0HF22-0XA0 模塊
SIEMENS 6ES7 223-1PH22-0XA0 模塊
SIEMENS 6ES7 901-3CB30-0XA0 電纜
SIEMENS 6ES7 972-0CB20-0XA0 電纜
SIEMENS C98 043-A7002-L4 勵(lì)磁板
IFM IF5598 IFA2002-FRKG/US 接近開關(guān)
Schneider DR-VAB22 變頻器
SIEMENS 6SE7035-1EJ84-1JC1 板卡
CONTEC PIO-32/32L(PC) 采集卡
AB 1786-BNC 接頭
AB 1794-PS3 模塊
AB 1786-RPCD 模塊
AB 1756-ENBT 模塊
AB 1756-L63 CPU
AB 1756-PA75 模塊
SIEMENS 6SL3054-0EF01-1BA0 擴(kuò)展卡
SCHNEIDER ATV312HU22M2 變頻器
Native Instruments PCI-6133 32M 采集卡
Schneider TWDLMDA20DRT PLC模塊
AB MPL-B4540F-MJ74AA 電機(jī)
Modicon XBT-P021010 觸摸屏
Schneider ABL7RE2405 電源
OMRON E2E-X20MD2-Z 傳感器
SIEMENS 6ES7331-7PF01-0AB0 模塊
SIEMENS 6ES7 953-8LG11-0AA0 存儲(chǔ)卡
西門子 6SE6400-0BE00-0AA1 操作面板
西門子 6ES7 158-0AD01-0XA0 模塊
西門子 6SE6430-2UD33-7EBO 變頻器