УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ПЭВМ С УЧПУ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Устройство сопряжения ПЭВМ с УЧПУ металлорежущего станка
Полезная модель относится к устройствам сбора и первичной обработки
информации и может быть использовано для получения статистической информации о работе металлорежущего станка УЧПУ, а так же контроля состояния режущего инструмента в процессе обработки.
Известен контроллер сопряжения ПЭВМ с УЧПУ класса PCNC (патент РФ на ПМ №93724), который предназначен для расширения функциональных возможностей металлорежущего станка с ЧПУ класса PCNC за счет внешнего управления подачей и скоростью резания от ПЭВМ, при построении адаптивной системы управления. Данный контроллер направлен только на оптимизацию процесса механической обработки.
Задачей полезной модели  является получение основных производственных данных о работе металлорежущего станка с ЧПУ за счет сбора и первичной обработки информации о работе металлорежущего станка с УЧПУ.
Данная задача достигается тем, что устройство сопряжения ПЭВМ с металлорежущим станком с УЧПУ, содержащее блок оптронной развязки, предназначенный для подключения к дискретным входам/выходам УЧПУ станка, и микроконтроллер, отличающиеся тем, что оно снабжено модулем часов реального времени, модулем контроля режущего инструмента, модулем, предназначенным для обмена информацией между микроконтроллером и ПЭВМ по протоколу Ethernet модулем TTL/RS232, предназначенным для преобразования сигналов последовательного порта RS-232 в сигналы для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий, модулем карты памяти, предназначенным для записи информации на карту памяти формата SD, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью управления работой подключаемых к нему модулей, обработки получаемой от них информации и ее передачи, модуль контроля режущего инструмента содержит входы для подключения датчиков тока, принцип работы которых основан на эффекте Холла, а микроконтроллер содержит вход для подключения
1
устройства считывания RFID (Radio Frequency Identification, радиочастотная идентификация) - меток.
Для дальнейшей обработки производственных данных металлорежущего станка с ЧПУ, полученных устройством сопряжения от его УЧПУ, необходимо использовать ПЭВМ с соответствующим программным обеспечением. Сопряжение ПЭВМ с УЧПУ осуществляется с помощью устройства сопряжения, которое обеспечивает прием и первичную обработку информации от УЧПУ станка, взаимодействие с считывателем RFID метки, счетчиком электроэнергии и обработку информационных сигналов получаемых с датчиков тока основанных на эффекте Холла.
На рис. 1 представлена структурная схема устройства сопряжения.
Устройство сопряжения содержит блок оптронной развязки 1 для подключения к свободным дискретным входам/выходам УЧПУ металлорежущего станка, модуль часов реального времени 2, предназначен для получения информации о текущем времени (год, месяц, число, время), модуль контроля и диагностирования режущего инструмента 3, предназначен для контроля износа режущего инструмента в процессе механической обработки, микроконтроллер 4, предназначен для управления работой подключаемых к нему модулей обработки, получаемой информации, и ее передачи, модуль Ethernet 5, предназначен для передачи информации полученной от микроконтроллера через сетевой коммутатор на ПЭВМ, преобразователь интерфейсов TTL/RS232 6, предназначен для преобразования сигналов последовательного порта RS-232 в сигналы, используемые в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий, модуль карты памяти 7, предназначен для записи информации на карту памяти формата SD при отсутствии подключения к сети или ПЭВМ, вход 8 служит для подключения дискретных выходов УЧПУ, выход 9 служит для подключения к дискретным входам УЧПУ, вход 10 предназначены для подключения датчиков тока основанных на эффекте Холла, вход 11 предназначен для подключения RFID считывателя; выход 12 предназначен для подключения УС к ПЭВМ или сетевому коммутатору, а выход 13 предназначен
для подключения к преобразователю интерфейса стандарта 232 в интерфейс-«сети контроллеров» (RS232/CAN), который в свою очередь подключается к счетчику электроэнергии.
Микроконтроллер 4 получает информацию о состоянии металлорежущего станка с ЧПУ (например, станок выключен, станок включен, работа по управляющей программе, количество выполненных деталей, авария электрической части и пр.). Данная информация формируется в УЧПУ программой логики станка. Информация от УЧПУ в микроконтроллер 4 передается через вход 8 блока оптронной развязки 1. После поступления информации микроконтроллер 4 производит ее первичную обработку и при активном сетевом подключение при помощи модуля Ethernet 5 передает информацию через выход 12 на сетевой коммутатор, а затем на ПЭВМ (или непосредственно на ПЭВМ). Данная информация может быть обработана на ПЭВМ с помощью специального программного обеспечения и предоставлена в форме удобной для пользователя: графиков, диаграмм и таблиц. Если же сетевое подключение отсутствует, информация записывается на карту памяти с помощью модуля карты памяти 7. Бывает ситуация, когда необходимо известить оператора, о событии, которое произошло на станке, например износ или поломка режущего инструмента, устройство сопряжения с помощью микроконтроллера 4 может отправить данное сообщение в УЧПУ станка через блок оптронной развязки 1 и выход 9, подключенного к дискретным входам УЧПУ станка.
Модуль часов реального времени,2 предназначен для фиксации времени, когда произошло то или иное событие, например станок, выключили или включили и т.д.
Модуль контроля режущего инструмента 3 в устройстве сопряжения предназначен для предотвращения некачественной механической обработки деталей по причине изношенного режущего инструмента или его поломки в процессе обработки. Для осуществления выше сказанного к входу 10 данного
модуля 3 подключаются датчики тока (основанные на эффекте Холла), которые устанавливаются в питающих проводах привода подач и привода главного движения станка. Он включает в себя: аналогово-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения, микроконтроллер, блок индикации, жидкокристаллический индикатор.
К микроконтроллеру 4 устройства сопряжения можно подключить следующие дополнительные устройства: счетчик электроэнергии и RFID считыватель. Счетчик электроэнергии используется для учета энергозатрат станка. Он подключается с помощью конвертера RS232/CAN, который подключается к выходу 13 преобразователя интерфейсов TTL/RS232 6. Считыватель RFID карт используется для фиксации сотрудников, которые работали на станке (оператор, ремонтный персонал и т.д.). Он подключается к входу 11.
Полезная модель при использовании дает положительный эффект, заключающийся в контроле состояния режущего инструмента в процессе обработки и получении производственных данных о работе металлорежущего станка с УЧПУ, используемых для планирования производственных заданий.