Програмування ЧПУ - Control Engineering Ukrainian
Імпортування команд управління із САПР програм та експортування їх в обладнання з ЧПК — це можливості заощадити час та сили у програмному забезпеченні наступного покоління.
Не секрет, що нині принципи програмування верстатів із числовим програмним управлінням застаріли приблизно 50 років. Необхідно оновлення систем, щоб скористатися перевагами сучасних технологій та отримати можливість оперативно працювати з інформацією, а не вводити чи розраховувати її щоразу заново. Більше того, немає стандартних методів оптимізації програмування верстатів за параметрами, що дозволяють вибрати найкращий верстат для виконання того чи іншого завдання.
На ці проблеми багато разів вказували користувачі різних верстатів, залучені до стандартизації STEP-NC. Виробники обладнання та розробники програмного забезпечення намагаються врахувати вимоги користувачів та реалізують деякі із зазначених функцій у своїй продукції. Однак часто їхня робота не підпорядковується єдиному стандарту, що, на думку, може гальмувати оновлення промислових систем. Також не можна не згадати про те, що обладнання, що випускається, рідко користується всіма сучасними технологіями і, в результаті виробнича база виявляється не такою ефективною і досконалою.
Розробкою стандартів для механічних верстатів займається група Machine Tool Working Group у рамках концепції відкритої модульної архітектури (OMAC open, modular architecture controls). Одна з її підгруп - STEP-NC займається впровадженням стандарту ISO 10303 у рамках OMAC. Друга підгрупа, HMI-API розробляє універсальний інтерфейс програмування всіх верстатів з ЧПУ. Переваги впровадження нових стандартів вжепродемонстровано у різних галузях, у яких скористалися цифровими методами зберігання та обробки інформації у ЧПУ.
Модуль STEP-NC AP-238 системи ST-Machine є апаратно-незалежним інструментом управління верстатами з ЧПУ
Декілька практичних прикладів
"Протокол обміну даними AP-203 для САПР був прийнятий ISO STEP близько 10 років тому. У той час було складно або навіть неможливо передавати між середовищами розробки тривимірні графічні моделі, AP-203 забезпечив кращий обмін даними. Зараз ми розробляємо більш досконалий протокол AP- 238 або STEP-NC", - пояснюють у групі OMAC.
"За допомогою STEP-NC можна буде передавати на машини з ЧПУ всю тривимірну інформацію: геометрію, структуру, допуски та технологічні дані. У результаті програмувати верстати з ЧПУ стане набагато простіше, можна буде виконувати складніші завдання, а саме виробництво стане безпечнішим," -Розповідає представник OMAC.
У групі STEP-Manufacturing розробляються такі протоколи, призначені передачі різних типів даних:
• AP-219 дані тестування;
• AP-223 типи даних;
• AP-224 - характерні технологічні параметри;
• AP-229 дані штампування;
• AP-238 дані для ЧПУ;
• AP-240 – технологічне проектування;
• ISO 13399 каталог даних різального інструменту;
• ISO 14649 функціонування пристрою з ЧПУ.
основні переваги
Розробкою стандарту займаються Девід Одендаль (David Odendahl), інженер з обладнання корпорації Boeing та Сід Венкатеш (Sid Venkatesh), голова робочої групи OMAC Machine Tool (він також працює у Boeing). За їх словами, в даний час для виробництва деталі в верстати з ЧПУ передаються найнижчі дані, яківизначають положення системи координат, також їх називають даними управління верстатом. Для звичайних верстатів недоступна інформація вищого рівня, пов'язана із загальною формою деталі або її частин. Виходить, що креслення створюються в програмах з більшими можливостями, на кшталт САПР чи АСУП, але для управління задіяно набагато менше коштів. Це призводить до того, що кожного верстата доводиться розраховувати нові дані. Верстат не має інформації, щоб пристосуватися до зміни параметрів або розташування робочого інструменту. "Також за такого стандарту складно створити систему виявлення суперечливих даних", - стверджують Одендаль і Венкатеш.
Протокол STEP-NC (за допомогою файлу AP-238) покликаний полегшити передачу даних від програмного забезпечення автоматизованого виробництва до верстатів з ЧПК без втрати корисної інформації. Також стає простіше вибір машини для виконання роботи.
Представники Boeing та інших компаній вважають, що набагато краще задаватиме координати різця, у разі потреби може бути функція перетворення цих даних у положення системи координат. Також розумно передавати в ЧПУ інформацію про окремі елементи деталі, її матеріал, різці та допуска виробництва. У єдиному стандарті, наприклад AP-238 (STEP-NC), дані не залежатимуть від виду та геометрії конкретного верстата. Також AP-238 передбачає передачу інформації про геометрію, елементи деталі, їх стикування, робочі інструменти разом з траєкторією руху. Для простоти реалізації основний акцент робиться на передачу технологічних даних. За словами комісії, як тільки з'явиться можливість, буде запроваджено повну інформацію про деталі.
Перенесення інструкцій
Як приклад на форумі було продемонстровано розробку тапереносимість інструкцій для складної деталі літака з використанням п'ятикоординатної подачі за допомогою нового протоколу AP-238. Обсяги файлів вийшли такі: просторовий аналіз руху різця (Catia CL file) - 2077 кБ, протокол AP-238 Part21 - 2305 кБ та ЧПУ 560 - 1304 кБ, весь розрахунок на комп'ютері з процесором Intel Pentium 1 ГГц зайняв 20 секунд.
На форумі був присутній такий відомий виробник верстатів із числовим програмним управлінням, як GE Fanuc. Білл Гріфіт (Bill Griffith), керівник компанії, заявив, що GE Fanuc підтримує розробку протоколу STEP-NC, представники компанії були присутні на більшості форумів і продемонстрували роботу STEP-NC на торгових та промислових виставках. Відкриті системи з ЧПУ виробництва GE Fanuc забезпечують інтеграцію програмного забезпечення сторонніх виробників завдяки можливостям протоколу STEP-NC.
За розвитком STEP-NC з цікавістю стежать фірми, які ще не підтримали прийняття протоколу, наприклад MDSI. Майкл Тарр (Michael Tarr), директор із загального маркетингу компанії MDSI каже: "У майбутньому ми запланували підтримку STEP-NC в устаткуванні та програмному забезпеченні".
Цифрові дані: широка поширеність та швидкість
Збільшення ефективності формування металів за рахунок управління інформацією і всьому виробничому процесі - це один із напрямків розвитку цифрових технологій у виробництві," - заявив Дік Сланскі (Dick Slansky), головний дослідник консультаційної групи ARC на конференції ARC минулого року.
Розроблена консалтинговою фірмою виробнича модель дозволяє стверджувати, що для об'єднання розробки, виробничих автоматів та потокової лінії в інтегрований технологічний процеснеобхідна автоматизація та контроль виробництва на основі цифрових технологій. За словами Сланскі, цифрові технології дадуть можливість здійснити моделювання виробництва до фактичного введення його в дію, взаємоузгоджену розробку та виробництво, прогнозування результатів оновлення системи на основі віртуальних моделей нових потокових ліній, верстатів та обладнання.
"Щоб збільшити ефективність виробництва, потрібна інформація про процес", - стверджує Грег Горбач (Greg Gorbach), віце-президент консалтингової фірми ARC. Він розповів про збільшення швидкості передачі, як вона впливає на швидкість оцінки ситуації користувачем. "В результаті, - стверджує Горбач, - необхідно підвищити швидкість за допомогою засобів автоматизації технологічного процесу".
"У програмному забезпеченні необхідно враховувати всі властивості процесу, а не лише передавати голі дані. Це зв'язок між реальним світом і моделлю, симулюванням процесу та його реалізацією", - додає Сланскі. Необхідний розрахунок системи автоматичного управління, генерація коду, реалізація його в реальному процесі та водночас менші витрати, як фінансові, так і трудові.
На цифрове виробництво переходять такі компанії, як Boeing, Daimler-Chrysler, Ford, General Motors, Lockheed-Martin, Nissan та Toyota.
Останні розробки для ЧПУ
Переваги технологій для ЧПУ постійно зростають. Вони пов'язані зі збільшенням "відкритості" програм, розвитком засобів передачі інформації та можливістю інтеграції з іншими інструментами, у тому числі від сторонніх виробників. Устаткування, сумісне із стандартом STEP-NC, пропонує великі можливості.
Система чисельного управління Fidia C20реалізує всі можливості спільного використанняпроцесорів Intel Pentium 4 та Motorola RISC Power PC. Вона призначена для управління найскладнішими високошвидкісними програмами обробки в 5-координатному просторі за протоколом RTCP (управління передачею в реальному часі). Завдяки MILL 3D CAM та Isograph 21/2D CAD/CAM, система може експортувати розрахунки САПР у формати IGES, DXF та DWG.
УFanuc та GE Fanucудосконалено взаємодію верстата з ЧПУ та персонального комп'ютера за високошвидкісним послідовним інтерфейсом. Нова система дозволяє збільшити обсяг переданих даних. Випущено нові модифікації систем 30i/31i/32i. Устаткування серій 300i/310i/320i – це високопродуктивні системи під керуванням Microsoft Windows 2000/XP. На моделях 300is/310is/320is працює промислова версія Windows CE. Net, який не потрібний жорсткий диск. Обидві системи підтримують високошвидкісний протокол обміну даними FOCAS2 (Fanuc Open CNC API Specification Version 2 - 2-а версія API для ЧПУ Fanuc). Всі відкриті версії обладнання можна легко адаптувати до будь-яких вимог замовника та конкретного завдання.
Siemens Sinumerik 840Di sl - автоматизована платформа для 20-ти координатного числового програмного управління
Siemens Sinumerik 840Di sl- це автоматизована чисельна система для управління 20-координатною приводною системою Sinamics S120. Контролер Sinumerik побудований на основі відкритого програмного забезпечення та обладнання, він призначений для створення розподіленої автоматизованої системи управління з програмованими логічними схемами вводу/виводу та приводами як за участю комп'ютера, так і без нього. Sinumerik розроблений для механічних, модернізованих, спеціалізованих верстатів та робототехнічних систем. Система відрізняєтьсявідкритістю функцій HMI та PLC, можливістю простої передачі даних за інтерфейсами USB, Ethernet, ізохронними Profibus за допомогою відкритого обладнання, програмного забезпечення та додатків стандартного персонального комп'ютера.
Корпорація Step Tools представляє ST-Ma-chine. Ця програма робить простіше контроль системи, балансування завантаження, зменшує витрати на контроль якості та збільшує точність виробництва. Також у новинці використовується протокол STEP-NC AP-238, який дозволяє абстрагуватися від конкретного типу верстата при траекторії інструменту. Продукція STEP-NC — це набір динамічних бібліотек, які вбудовуються в САПР та забезпечують підтримку протоколу AP-238 для GibbsCAM, MasterCAM та інших процесів, що базуються на APT-CL (мова та система автоматичного програмування).
Фінансові перспективи
Виробництво галузі постійно зростає, і ранні вкладення дадуть великий прибуток. Світовий ринок програмного забезпечення та суміжних галузей у 2005 році зріс на 6,5% і досяг 1,25 мільярда доларів. Експерти CIMdata розрахували вартість замовлень на 2006 рік і, за їх оцінками, у 2006 році вони піднімуться ще на 7,2% до 1,34 мільярда доларів.
"Темпи зростання зараз найбільші після 1999 року, коли ринок зростав на 8%", - заявляють експерти CIMdata, посилаючись на "15-й випуск прогнозу CIMdata про розвиток ринку програмного забезпечення ЧПУ та суміжних галузей" (Version 15 of the CIMdata NC Software and Related Services Market Assessment Report) Зростання не було з 2000 по 2004 рік, коли спостерігався спад у цій галузі.
• Було стабільне зростання ринку разом із покращенням глобальної економіки.
• У всьому світі спостерігалося зростання виробництва.
• Підвищення ефективності роботи дає фірмам, що виробляютьконкурентна перевага, і йому стали приділяти більше уваги.
• На всьому ринку спостерігалося помітне зростання уваги до управління життєвим циклом виробу, частиною якого є САПР.
За словами експертів, збільшення продажів програмного забезпечення САПР зумовлено всіма цими чинниками.
"Спостерігається інтенсивне зростання: прибуток деяких компаній виріс майже на 40%, нові кошти спрямовуються на консолідацію ринку, на ринок виходять нові регіони, наприклад, Китай. Корпорації приділяють більшу увагу ефективної організації виробництва, розвивається і допоміжне САПР програмне забезпечення", - розповідає Крістман. .