Témata
Reklama

Český otevřený řídicí systém pro obráběcí stroje

Řídicí systémy tvoří nedílnou součást moderních zařízení v různých oborech průmyslu. V oboru výrobních, zejména pak obráběcích strojů jsou řídicí systémy na bázi odbavování NC kódu masově nasazovány vzhledem k jejich nesporným výhodám, a to počínaje automatizací a konče interpolací složitých pohybů při obrábění více pohybovými osami. Mezi hlavní požadavky na řídicí systémy v oboru obráběcích strojů patří zejména vysoká přesnost dráhového řízení, dobrá jakost obrobeného povrchu, vysoký výrobní výkon s minimem nepracovních časů, vysoká spolehlivost, snadná obsluha a v neposlední řadě možnost integrace široké řady periferií.

V současné době jsou v oboru obráběcích strojů využívány především univerzální řídicí systémy snažící se splnit výše uvedené požadavky, např. Siemens Sinumerik 840D sl nebo Heidenhain iTNC530. Hlavní nevýhodou takovýchto systémů je softwarová a hardwarová nekompatibilita s ostatními výrobci a především omezená možnost přizpůsobení se danému stroji. Výrobci i uživatelé výrobních strojů jsou tak odkázáni pouze na dostupná řešení daného výrobce s pevnou topologií řídicího systému a regulačních smyček, která do značné míry omezuje možnosti rozvoje dalších funkcí stroje a neumožňuje odlišení výrobce stroje od konkurence.

Z tohoto důvodu společnost MEFI, s. r. o., společně s ČVUT v Praze, Fakultou strojní, Výzkumným centrem pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (VCSVTT) vyvinuli novou „otevřenou“ verzi řídicího systému MEFI CNC872 iTD, která výrobcům strojů nebo jejich uživatelům umožní provést individuální změny v topologii regulačních smyček nebo připojit řadu periferií přes standardizované rozhraní. Mezi hlavní rysy nového řídicího systému patří následující čtyři vlastnosti.

Reklama
Reklama
Reklama

Otevřenost řídicího systému

Jedná se o možnost vytvoření uživatelských regulačních smyček, které jsou implementovány pomocí DLL knihoven mezi interpolační a komunikační vrstvu. To umožní přesunutí standardních regulačních smyček z měničů přímo do řídicího systému, kde mohou být regulační smyčky uživatelsky kombinovány a doplňovány, např. o nekonvenční způsoby řízení nebo speciální funkce daného výrobce strojů. Výhodou je kromě možnosti individualizace a centralizace řízení také snížení nároků na schopnosti měničů, kdy mohou pracovat pouze v proudové vazbě a všechny vyšší regulační smyčky jsou součástí řídicího systému. DLL knihovna, ve které je možné v prostředí programovacího jazyka C++ vytvořit libovolnou regulační smyčku nebo přidružený výpočet, je plně integrována do systému a má k dispozici všechny jeho proměnné. Dokonce je možné do DLL knihovny zakomponovat části logiky PLC a dosáhnout tak velice rychlé odezvy řídicího systému. Odbavování uživatelské DLL knihovny probíhá v několika časových smyčkách, které lze kombinovat (20 ms; 1 ms; 0,25 ms).

Schéma integrace uživatelské DLL knihovny

Kompatibilita s hardwarem dalších výrobců

Pro potřeby rychlé a spolehlivé komunikace řídicího systému s měniči a dalším příslušenstvím (IO jednotky, odměřování, hltiče vibrací, přídavné odměřovací systémy atd.) byla do řídicího systému implementována standardizovaná komunikační sběrnice EtherCAT. Jedná se o průmyslovou časově deterministickou sběrnici využívající fyzické vrstvy Ethernetu, která byla původně vyvinuta firmou Beckhoff a postupem času se stala standardní sběrnicí v oblasti pohonů a automatizace různých výrobců (např. LTi Drives, Schneider, Sanyo Denki, Control Techniques atd.). EtherCAT je sběrnice s otevřenou specifikací a možností vysokého toku informací založená na mezinárodních standardech (ISO, IEC, SEMI). Využití této komunikace v řídicím systému MEFI umožnilo výrazné zjednodušení topologie celé struktury, kdy je možné na jednu EtherCAT „síť“ připojit řadu periferií včetně pohonů pohybových os i vřetena, a výrazné zvýšení rychlosti komunikace, kdy je možné regulační smyčky podle potřeby přesouvat mezi měniči a řídicím systémem.

Příklad topologie zapojení řídicího systému, měničů a příslušenství pomocí sítě EtherCAT

Pokročilá diagnostika strojů a jejich nastavení

V rámci vývoje inovovaného řídicího systému byly implementovány pokročilé funkce nastavení pohonů, které umožní efektivní uvedení stroje do provozu, sledování jeho stavu a rychlou identifikaci případných závad. Jedná se zejména o nástroje pro vyhodnocení přenosové charakteristiky polohové a rychlostní smyčky, přenosu mechanické struktury, odezvy na skok rychlosti, síly a rampy polohy a dále o testy kruhové interpolace, obecný záznam veličin a vyhodnocení odchylky od obecné kontury.

Nové prostředí řídicího systému včetně vizualizace

Uživatelské prostředí patří mezi důležité aspekty při volbě vhodného řídicího systému. Proto bylo stávající uživatelské prostředí přepracováno tak, aby splňovalo nároky na komfort obsluhy, a zároveň přineslo potřebnou funkčnost a přehlednost. Došlo nejen ke změně barevných schémat a grafického zpracování prostředí, ale byla také přepracována nabídková menu a byly implementovány další funkce. K nim patří zejména 3D vizualizace obráběcího procesu včetně zobrazení odebíraného materiálu z obrobku a vizualizace konstrukce stroje vytvořeného v CAD. 3D vizualizace přináší možnost nejen kontroly obrobku a NC programu před započetím vlastního obráběcího procesu, ale také on-line sledování stavu obrobku na monitoru řídicího systému v případě, kdy je v pracovním prostoru obrobek skryt pod velkým množstvím řezné kapaliny a třísek.

Nové uživatelské prostředí řídicího systému MEFI CNC872 iTD
Vizualizace obráběcího procesu pro řídicí systém MEFI CNC872 iTD

Inovovaný řídicí systém MEFI CNC872 iTD je vhodný jak pro nové 5osé stroje, tak pro přestavby a modernizace starších obráběcích strojů. Jeho výhodou je vysoká míra uživatelské individualizace, která může být zdrojem dalších inovací.

Ing. Jiří Švéda, Ph.D., Ing. Tomáš Hornych, Ph.D.

Článek „Český otevřený řídicí systém pro obráběcí stroje“ byl vytvořen s finanční podporou TA ČR (projekt č. TA01011751 „Nová generace řídicího systému pro výrobní stroje“).

Ústav výrobních strojů a zařízení, VCSVTT, FS ČVUT v Praze

J.Rudysova@rcmt.cvut.cz

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 130630
Datum: 04. 06. 2013
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Obrábění těžkoobrobitelných materiálů

Stále rostoucí požadavky výrobců proudových motorů vyžadují kontinuální vývoj žárupevných materiálů. Klasické metody obrábění jsou zde na hranici svých možností, efektivní alternativou je elektroerozivní řezání drátovou elektrodou.

Související články
Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatická optimalizace posuvů a pohonů obráběcích strojů

Před více než rokem uvedla společnost Siemens do prodeje nový, podstatně funkčně vylepšený software 4.7 pro NC řídicí systémy Sinumerik 840D sl a 828D. Na nové funkce softwaru, které výrazně vylepšují vlastnosti řídicího systému Sinumerik v oblasti programování a obsluhy, jsme se soustředili v článku ve vydání č. 1,2/2017 (viz. www.mmspekturm.com/170148). V tomto příspěvku se budeme věnovat detailněji výrazné změně softwaru 4.7 v oblasti seřizování a optimalizace posuvů a hlavních pohonů.

Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

Profesionální přístup k broušení

V současnosti jsou kladeny ze strany zákazníků stále vyšší nároky na co nejvyšší přesnost při broušení, která je spolu s výslednou drsností nejvýznamnějším požadavkem uživatelů. Samozřejmě této kombinace je třeba dosáhnout v nejkratším možném čase. Tyto hlavní parametry jsou zahrnuty do koncepce brousicích strojů české společnosti Fermat Machine Tool a jsou dosahovány i mj. využitím řady speciálního příslušenství a nových technologických standardů.

Črta o horizontce, část II.

V minulém vydání MM Průmyslového spektra jsme začali pojednání o historii, současnosti a perspektivách vývoje jedinečného stroje, kterým bezesporu horizontka je, a v tomto vydání jej ukončíme. Čtenáři, kteří předchozí díl v listopadovém vydání nečetli, mají možnost dohledat ho na internetu na adrese www.mmspektrum.com/151122.

Zprovoznění motorových vřeten systémem Plug and Play

Společnost Siemens AG spolu se svým dceřiným podnikem Weiss Spindeltechnologie GmbH ze Schweinfurtu vyvinula elektronický modul pro vřetena s označením SMI 24, který ve spojení se systémem Sinumerik CNC výrazně ulehčuje zprovoznění vřetena obráběcího stroje. Uživatel si navíc může nechat zobrazit, pokud je vřeteno příslušně vybaveno, různá statistická vyhodnocení, jako např. teplotní průběhy, dobu běhu, otáčky a profily krouticích momentů.

Modulární vřetenové jednotky s převodovkou

Novou variabilní řadu vřeten MGS představila firma Weiss Spindeltechnologie, dceřiná společnost koncernu Siemens AG, výrobcům obráběcích center požadujícím velké krouticí momenty. Tímto počinem konstruktéři strojů získávají pro své projekty řešení pomocí modulárních vřeten různých krouticích momentů.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Precizní závitové nástroje

Šrouby jsou i dnes v moderní době plné počítačů a kosmických technologií nejčastější strojní součástí a není snad stroje nebo zařízení, kde by se nevyskytovaly. Funkční část šroubu tvoří závit, jehož chody jsou navinuty s určitým stoupáním kolem válcového či kuželového jádra. Liší se svým profilem v závislosti na druhu použití. V drtivé většině případů se používají závity s pravým stoupáním, ojediněle z konstrukčních důvodů s levým.

Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit