Control numeric computerizat - Ce este de fapt CNC?

Comenzile numerice, cunoscute și sub denumirea de comenzi NC, sunt dispozitive pentru controlul țintit al mașinilor. Acestea convertesc datele codificate furnizate în unitatea de comandă NC de pe un suport de date în comenzi de control corespunzătoare și secvențele de lucru și mișcare rezultate. Introducerea computerului a deschis noi posibilități de îmbunătățire a comenzilor NC și de avansare a acestora prin integrarea computerului în unitățile de control CNC. Ambele sisteme sunt examinate mai detaliat în acest articol. În plus, acoperă controlul PLC, care este, de asemenea, o abordare a controlului mașinilor și al echipamentelor industriale și este adesea utilizat în combinație cu unitățile de control (C)NC.

Cum funcționează o unitate de comandă NC?

Primele unități de comandă NC au fost realizate în anii '70 prin instalarea de componente cablate. A existat o soluție personalizată pentru fiecare aplicație. Unitatea de comandă NC citește comenzile unității, care sunt introduse anterior sub formă de cod printr-un suport de date, iar unitatea de comandă convertește apoi aceste comenzi de comandă în secvențe de lucru sau mișcare. Adaptarea la diverse produse este relativ ușor posibilă în limitele capacităților mașinii și a parametrilor disponibili, motiv pentru care unitățile de comandă NC sunt utilizate în principal la mașinile-unelte.

Dezavantajul unităților de comandă NC este că acestea sunt limitate în ceea ce privește capacitatea de memorie și comenzile unității de control utilizabile. Prin urmare, unitățile de comandă NC pure nu mai sunt utilizate. Mai degrabă, acestea sunt utilizate împreună cu computerele din unitățile de comandă CNC.

Structura programului

DIN 66025 definește următoarea structură de program pentru o unitate de comandă NC:

• Prima linie începe cu un %caracter urmat de numele programului.
• Liniile suplimentare sunt începute cu N și un număr consecutiv, în mod ideal în pași de zece.
• Al doilea parametru este o comandă inițiată de litera G.
• Informațiile despre traseu sunt apoi furnizate prin specificarea valorilor pentru X, Y, Z, U, V și W. Dacă urmează să se producă o mișcare circulară, se adaugă valori pentru I, J și K.
• Alte opțiuni sunt: Funcțiile T pentru selectarea uneltei, funcțiile S pentru turația arborelui principal și funcțiile F sau M pentru avans.
• Există întotdeauna o funcție M la sfârșitul programului. Aceasta resetează programul.

Exemplu:

%MSM

N10 G00 T32

N20 G01 X-10 Y0 Z-10

N30 M20

Este important să rețineți că aceste comenzi rămân active până când sunt înlocuite de comenzi noi:

De exemplu, dacă introduceți coordonate pentru axele X, Y și Z în linia 2 și dacă această aliniere rămâne aceeași și pe viitor, aceasta nu trebuie repetată în liniile următoare. Noile coordonate se introduc numai atunci când orientarea salvată trebuie modificată.

Avansarea la unitatea de comandă CNC

Prin integrarea computerelor, acestea pot fi utilizate direct pentru controlul utilajelor. Unitățile de comandă CNC permit o flexibilitate semnificativ mai mare decât exclusiv unitățile de comandă NC. Software-ul CAD sau CAM poate adapta cu ușurință parametrii de procesare, fără a fi necesară modificarea hardware-ului unității de comandă.

Principiile unității de comandă CNC

Un program este executat prin intermediul unui computer sau microcontroler pentru unitatea de comandă CNC. Semnalele dorite sunt apoi trimise printr-un circuit electric către sistemul de comandă al mașinii și implementate acolo. De obicei, o unitate de comandă CNC constă din următoarele componente:

• Sistemul de acționare: Constă din motoare și componente electronice de comandă. Sistemul de acționare acționează mișcarea axelor CNC. Motoare în trepte, servomotoare etc. Se utilizează unități de acționare.
• Memorie: Memoria conține codul G (program de control) și alte informații pentru operarea mașinii CNC.
• Procesor: Unitatea centrală de procesare procesează comenzile și controlează mișcările și funcțiile.
• Interfață de intrare și de ieșire: Interfețele permit comunicarea între unitatea de comandă CNC și senzori și alte dispozitive sau sisteme.
• Panou de comandă: Panoul de comandă este interfața om-mașină. Aceasta permite utilizatorului să seteze parametrii, să monitorizeze procesul sau să execute programele.

În timpul implementării fizice a comenzilor către mașini, sunt utilizate diverse componente, cum ar fi acționări cu șurub cu bilă, actuatoare etc. ghidaje liniare, motoare, codificatoare și portscule. Le puteți găsi și într-o varietate de versiuni la MISUMI.

Tipuri de unități de comandă CNC

Conceptele de control pot fi împărțite în puncte controlate, controlate pe traseu și controlate pe traseu.

Controlul în puncte se referă la controlul unui punct specific sau la poziționarea individuală a mașinii, de exemplu, pentru găurire sau perforare. Unealta este deplasată exact într-o poziție a piesei de prelucrat, unde începe apoi procesarea. Poziționarea se realizează de la un punct la altul. Influența flexibilă, de exemplu, asupra vitezei de deplasare către noua poziție în sine nu este posibilă.

Spre deosebire de controlul punctului, comenzile de urmărire permit controlul pe o axă la un moment dat în ceea ce privește viteza și poziția. Aceasta înseamnă că pot fi parcurse și distanțe axiale sau paraxiale. Mișcările sunt limitate la stânga, dreapta, față sau spate.

Controlul traiectoriei înseamnă că mașina deplasează simultan mai multe axe pentru a urma o traiectorie împreună cu unealta. Controlul avansului este utilizat în general pentru controlul traiectoriei. În funcție de sistem, traseele pot fi orice linii drepte care rulează oriunde în spațiu sau curbe și cercuri.

O altă opțiune de diferențiere este numărul de axe controlate. Variantele posibile aici sunt controlul cu 3, 4 sau 5 axe. Cu cât piesa de prelucrat este mai complexă, cu atât sunt utilizate mai multe axe. Practic, axa X, axa Y și axa Z sunt controlate întotdeauna. Axele rotative pot fi adăugate în continuare ca a patra și a cincea axă. Cinci axe permit procesarea formelor spațiale complexe.

Avantajele și dezavantajele unității de comandă CNC

Unitățile de comandă CNC sunt foarte precise și permit realizarea unor procese complexe de fabricație. Acest lucru permite producția în masă și reduce forța de muncă umană. În același timp, este nevoie de personal mai calificat. Costurile ridicate de achiziție duc, de asemenea, la cheltuieli inițiale ridicate. Totuși, acestea ar trebui compensate rapid prin optimizarea proceselor pe termen lung și creșterea cifrelor de producție.

PLC - Controlerul logic programabil

PLC este o altă abordare pentru controlul mașinilor și sistemelor industriale. Cu toate acestea, PLC-urile nu sunt utilizate doar pentru a controla mișcarea, ci sunt utilizate în principal pentru a monitoriza și a controla procesele industriale. Acestea efectuează operațiuni logice complexe și controlează intrările și ieșirile digitale și analogice.

Designul minim al unui control PLC constă întotdeauna dintr-o unitate de intrare, o unitate de procesare și o unitate de ieșire, așa-numitul principiu EVA. În plus, există indicatori de stare, un mediu de stocare și o sursă de alimentare. Prin urmare, componentele sunt similare cu cele ale unei unități de comandă CNC. Intrările, cum ar fi senzorii și scanerele, comunică cu ieșirile, cum ar fi motoarele și luminile, prin intermediul unui procesor. Funcțiile pot fi realizate prin diferite module. În acest scop, sunt utilizate așa-numitele module logice.

Modul de funcționare și funcțiile logice ale unui PLC

PLC îndeplinește în mod fundamental următoarele funcții: colectarea datelor, prelucrarea datelor, luarea deciziilor și controlul actuatorului. De exemplu, datele sunt obținute de la senzori care monitorizează starea sistemului în timpul colectării datelor.

Parametrii pot fi: temperatură, informații despre poziție, presiune etc. Aceste date formează baza pentru următorii pași: Temperatura ambiantă este prea ridicată? A existat o scădere a presiunii?

Prelucrarea datelor compară apoi valorile sau efectuează operațiuni logice pentru a decide în cele din urmă ce acțiuni trebuie efectuate. Decizia luată, de ex., schimbarea parametrilor mașinii, este acum implementată prin acționarea actuatoarelor. PLC trimite semnale de control către actuatoare (de ex., motoare, supape etc.), care apoi implementează acțiunea dorită.

Funcțiile logice care sunt utilizate și conectează intrările împreună pot fi:

• ȘI funcționare: Dacă ambele valori de intrare sunt adevărate, se semnalizează „adevărat”, iar funcția este executată. Exemplu: o ușă trebuie securizată automat cu o alarmă de securitate activă după închidere. Funcția de alarmă poate fi activată numai dacă ușa este blocată și alarma de securitate este activată.
• SAU funcționare: Semnalează „adevărat”, dacă cel puțin o valoare de intrare este adevărată. Exemplu: Am o ușă care poate fi deschisă cu o cartelă de acces sau un cod PIN. Ambele opțiuni deschid ușa.
• Funcționare XOR: înseamnă „exclusiv OR” (numai OR). Semnalează „adevărat” atunci când este adevărată exact o valoare de intrare. Este adecvat pentru compararea mai multor intrări. Exemplu: Comutarea înainte de rulare în prealabil/retur a unui troliu de cablu cu două butoane. Dacă nu este apăsat niciun buton, nu există niciun semnal (motor oprit). Dacă butonul de pre-rulare sau de retur este apăsat, semnalul pentru pre-rulare sau retur este redirecționat. Dacă se apasă ambele butoane, nu există niciun semnal (motor oprit).
• FĂRĂ funcționare: Aceasta inversează valoarea de intrare. Exemplu: Sistemul de alarmă al unei uși trebuie să fie activ numai dacă ușa este închisă.

Corelarea logică a variabilelor de intrare și ieșire este prezentată într-un așa-numit plan funcțional: Aici, toate intrările și ieșirile, blocurile funcționale, precum și conexiunile și direcțiile sunt vizualizate într-un tip de diagramă de circuit. Planul de funcții susține proiectarea, implementarea și analiza sistemelor de control PLC.

Avantajele și aplicațiile posibile ale controlului PLC

Multe aplicații industriale pot beneficia de utilizarea controlului PLC. În automatizare, acestea sunt utilizate pentru a controla mașinile, a automatiza liniile de producție și a crește eficiența. De asemenea, sunt ideale pentru controlul proceselor datorită funcțiilor logice care pot fi conectate după cum se dorește.

Avantajele controlului PLC includ:

• modificările și corecțiile sunt ușor de efectuat fără modificări
• erorile pot fi corectate rapid, deoarece circuitul poate fi testat direct pe dispozitivul de programare
• se pot observa curbe ale semnalului

interacțiunea diferitelor moduri de control

Pentru exemple de aplicații mai complexe, comenzile PLC și (C)NC pot fi utilizate împreună, de ex., pentru a efectua următoarele sarcini:

• schimb de date și de comunicări
• Control parental
• Siguranță și monitorizare

Controalele PLC sunt, de exemplu, foarte flexibile și pot fi adaptate cu ușurință. Unitățile de comandă CNC asigură, la rândul lor, un grad ridicat de precizie și sunt optimizate pentru sarcini de procesare specifice. Împreună, se creează un sistem precis și în același timp flexibil pentru diverse aplicații industriale. Combinarea controlului de proces (PLC) și a mașinii (CNC) creează o coordonare perfectă pentru o producție eficientă.

Exemplu de aplicație

Unitățile de comandă NC și controalele PLC pot fi utilizate, de exemplu, pentru reglarea temperaturii. De exemplu, o bandă bimetalică poate fi conectată la un PLC și un boiler. Când se atinge temperatura corectă, circuitul se închide și PLC primește semnalul că boilerul poate fi acum oprit. Dacă temperatura scade, boilerul va fi pornit din nou în același mod.