Исследование схемотехники устройства 2Р22

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика исследуемого устройства

1.1 Анализ задания на проектирование

Во время прохождения технологической практики работа выполнялась на оборудовании, оснащённом системой числового программного управления 2Р22. Устройство предназначено для управления сложными станками и обрабатывающими центрами, оснащёнными следящими приводами подач.

Стойка УЧПУ 2Р22 довольно часто используется на многих заводах и показывает достойные результаты, несмотря на то, что на данный момент она является устаревшей. По рабочим показателям стойка не уступает своим зарубежным аналогам, однако имеет более низкую стоимость.

В устройство ЧПУ входит блок отображения символьной информации (БОСИ), представляющий собой экран, предназначенный для визуального отображения информации оператору станка.

После изучения в теории, ознакомления на практике и встречи с проблемами в наладке УЧПУ 2Р22, мною был разработан комплекс мер по предотвращению ошибок, поломки и полного отказа модуля БОСИ.

алгоритм диагностирование интерфейсный устройство

1.2 Функции устройства

Основная функция любого оборудования с ЧПУ - автоматическое и точное управление движением рабочих органов.

На основании опыта многолетней работы станков с ЧПУ сделаны следующие выводы о их преимуществе по сравнению с обычными станками:

- экономия на трудозатратах (сокращение количества рабочих) достигает 25 - 80%;

- один станок с ЧПУ заменяет от 3-х до 8-ми обычных станков, чем обеспечивается сокращение оборудования, рабочей силы и производственных площадей;

- использование любых новых конструкций обычного оборудования увеличивает производительность труда в среднем на 3 - 5% в год, использование станков с ЧПУ сразу подымает эту цифру до 50%;

- доля машинного времени в штучном времени возрастает с 15 - 35% до 50 - 80%, что повышает коэффициент использования фонда рабочего времени;

- сроки подготовки производства сокращаются на 50 - 70%;

- экономия на стоимости проектирования и изготовления оснастки составляет от 30 до 80%;

- точность изготовления деталей в некоторых случаях возрастает в 2 - 3 раза, количество и стоимость доводочных операций уменьшается в 4 - 8 раз.

УЧПУ типа 2Р22 предназначено для управления многоцелевыми станками, оснащенными следящими приводами подач. Устройство выполнено на базе микро-ЭВМ и по схемно-структурной организации и является устройством типа CNC со свободным программированием алгоритмов управления

По защищенности от воздействия окружающей среды устройство ЧПУ 2Р22 предназначено для работы в механических цехах машиностроительных заводов в стационарных условиях.

По виду обработки геометрической информации устройство является контурно-позиционным с жестким заданием алгоритмов управления на базе микро-ЭВМ «Электроника МС1201.2».

Устройство обеспечивает одновременное управление с круговой и линейной интерполяцией по двум координатам, одновременное управление по трем координатам (тип формообразования определяется программным обеспечением), нарезание резьбы на цилиндрических и конических поверхностях.

Также устройство обеспечивает задание следующих режимов работы с клавиатуры пульта управления: автоматический, покадровый, ввод, ввод констант, поиск кадра, ручное управление, тестовой контроль.

Блок БОСИ предназначен для индикации цифровой и символьной информации. Блок БОСИ используется в устройствах числового программного управления.

Блок БОСИ предназначен для работы в стационарных цеховых условиях при температуре окружающей среды от 278 до 313 К, относительной влажности воздуха 65 %, при отсутствии газов, кислот и других вредных примесей.

1.3 Конструктивное исполнение устройства

Устройство выполнено в виде отдельных блоков функционально законченных: приборного блока, блока БОСИ, пульта управления, кассетного накопителя на магнитной ленте (КНМЛ), электрической части (кабели).

Приборный блок выполнен в виде стационарного шкафа. Для крепления блока предусмотрены отверстия в основании и верхней части приборного блока. Электрическая связь приборного блока со станком и выносными блоками устройства осуществляется кабелями через панель выходных разъёмов, установленную сверху шкафа.

На лицевой панели пульта управления имеется клавиатура и световая сигнализация.

Электрическая часть устройства предоставлена кабелями и разделяется на информационную и силовые цепи. Для обеспечения помехозащищённости силовые цепи выполнены экранированными проводами. Информационные цепи выполнены экранированными проводами или витыми парами. Все жгуты выполнены в экранирующих плетёнках.

По схемо-структурной организации устройство 2Р22 - комбинированное (контурно-позиционное) устройство ЧПУ типа CNC.

Основным функциональным и конструктивным узлом является приборный блок. Он имеет функционально-модульный принцип построения, т.е. все функциональные узлы приборного блока выполнены в виде законченных устройств (модулей). Основные модули, входящие в состав приборного блока:

- Микро ЭВМ «Электроника МС 1201.02.»;

- ЗУ;

- ПЗУ;

- Блоки связи с устройствами ввода-вывода;

- Блоки связи со станком.

ЭВМ в совокупности с необходимым программным обеспечением реализует заданный состав алгоритмов управления, включая обслуживание внешних устройств ввода-вывода, вычисление траекторий и скоростей перемещения подвижных органов, выдачу управляющих последовательностей команд выполнения стандартных и типовых технологических циклов, решение задач редактирования управляющих программ и т.д.

ЗУ предназначено для хранения и неразрушающего считывания информации при работе основных источников питания и сохранения информации при отключении основных источников питания.

ПЗУ предназначено для хранения программного обеспечения.

Блоки связи с устройствами ввода-вывода обеспечивают управление внешними устройствами: пультом управления, блоком БОСИ, КНМЛ, фотосчитывающим устройством (ФСУ), перфоратором, ЭПМ “Консул-260”, ЭВМ высшего ранга.

Блоки связи со станком принимают сигнал от станка, вырабатывают выходные сигналы на станок, обеспечивают связь с датчиками перемещений, управление приводами, связь с датчиками для адаптивного управления.

Пульт управления позволяет вести редактирование программы, задавать режимы работы устройства, производить ручной ввод данных, вести диалог с устройством и т.д. Пульт состоит з универсальной клавиатуры (латинский алфавит), а также ряда клавиш, с помощью которых осуществляется пуск программ, продожение цикла позиционирования и т.д.. Всего на пульте 58 клавиш. Кроме того, пульт принимает 12 входных сигналов для включения 12 светодиодов.

Блок БОСИ предназначен для отображения на электроннолучевой трубке буквенно-цифровой информации (цифр, русского, латинского алфавитов). Объём высвечиваемой информации зависит от масштаба и составляет либо 512 символов (16 строк по 32 знака), либо 256 символов (8 строк по 32 знака). Высвечиваемый алфавит предусматривает начертание 100 символов. Блок БОСИ используется при вводе программы, её редактировании и т.д.

Блок КНМЛ принимает дискретную информацию от приборного блока на магнитную ленту, хранит и в случае надобности вновь выдаёт её в приборный блок.

1.4 Технические данные и характеристики

Устройство обеспечивает задание следующих режимов работы с клавиатуры пульта управления: автоматический, покадровый, ввод, ввод констант, поиск кадра, ручное управление, тестовой контроль.

Устройство обеспечивает ввод информации:

- с пульта управления;

- с фотосчитывающего устройства ФСУ;

- с кассетного накопителя на магнитной ленте КНМЛ.

Устройство обеспечивает вывод информации:

- на блок отображения символьной информации (БОСИ);

- на перфоратор ПЛ0150М;

- на КНМЛ.

Устройство, в зависимости от ПО, обеспечивает работу с датчиков перемещения типа:

- вращающийся трансформатор ВТМ-1М;

- преобразователь измерительный фотоимпульсный ВЕ-178 А5.

- Устройство обеспечивает выдачу сигналов аналоговых напряжений +-10 В постоянного тока для управления приводами подач.

Устройство обеспечивает хранение программного обеспечения в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

Количество управляемых координат - 3.

Параметры входных дискретных сигналов:

- уровень логического нуля от 0 до 2 В;

- уровень логической единицы от 18 до 24 В;

- входной ток не менее 10 мА.

Параметры выходных дискретных сигналов:

- коммутируемый ток не более 0,2 А;

- коммутируемое напряжение 24 В.

Емкость памяти ЗУ без сохранения информации при отключении питания не менее 8 Кбайт. Емкость памяти ЗУ с сохранением информации 8 кбайт. Время сохранения информации 120 ч.

Устройство обеспечивает индикацию на БОСИ с информационной емкостью 8 или 16 строк по 32 символа следующей информации:

- технологической программы;

- размера инструмента;

- смещение нуля отсчета;

- текущей координаты;

- режимов работы;

- причины останова и сбоя.

Максимальное перемещение по координатам 9999, 999мм.

Максимальное смещение нуля отсчета по каждой координате 9999, 999 мм.

Коррекция инструмента 9999, 999 мм.

Максимальный шаг резьбы - 40 мм.

Число постоянных установок - 8.

Программное обеспечение устройства обеспечивает выполнение дополнительных функций:

- возврат на траекторию;

- цикл разгона и торможения;

- коррекция рабочих подач;

- коррекция скорости главного движения;

- отработку УП с повторением любой ее части;

- ввод параметров станка в память;

- редактирование управляющей программы;

- режим автоматической компенсации люфта при реверсе;

- диагностику функциональных узлов;

- задание величины перемещений в абсолютных и относительных координатах с программированием десятичной точки;

- задание величины подач в миллиметрах в минуту или в миллиметрах на оборот, частоту вращения шпинделя в оборотах в минуту;

- дискретность задания перемещений - 0, 001 мм или 0, 00 мм;

- переменную структуру слова, нули в старших разрядах можно отпускать;

- отработку постоянных циклов, записанных в ПЗУ;

- реализация функций электроавтоматики станка.

2. Исследование схемотехники устройства

2.1 Разработка структурной схемы

В состав УЧПУ входят следующие устройства и блоки:

- блок ЭВМ;

- ОЗУ с сохранением информации после отключения питания;

- ОЗУ;

- ПЗУ;

- ППЗУ;

- блок входных сигналов от станка;

- блок выходных сигналов на станок;

- блок управления приводом;

- блок связи с датчиками;

- блок связи с ФСУ;

- таймер;

- блок связи с БОСИ;

- блок связи с ПУ;

- блок связи с перфоратором;

- блок преобразователей кодов;

- блок умножения;

- блок связи с КНМЛ;

- блок связи с ЭВМ высшего ранга;

- блок связи с пультом коррекций;

- блок силовой;

- блок стабилизаторов;

- блок аккумуляторов;

- прочие схемы.

Используемая в блоке ЭВМ в совокупности с необходимым программным обеспечением реализует заданный состав алгоритмов управления, включая обслуживание внешних устройств ввода-вывода, вычисление траекторий и скоростей перемещения подвижных органов станка, выдачу управляющих последовательностей команд выполнения стандартных и типовых технологических циклов, решение задач редактирования управляющих программ и т.д.

Связь между модулями осуществляется через единый канал обмена информацией. Канал обмена информацией является простой быстродействующей системой связей, соединяющей ЦП, память и все внешние устройства. Поскольку связь между отдельными элементами системы, включая ЦП, осуществляется через канал одинаково, внешние блоки легко доступны для ЦП, как и ОЗУ ЦП.

Интерфейс устройства - аппаратура, выполняющая функции связи с каналом.

В устройстве единый канал связи условно разбит на две части. По нижней панели устройства проходит канал блока ЭВМ. Через интерфейс связи со станком все сигналы передаются на верхнюю панель, где проходит магистраль станочной периферии.

Канал устройства содержит 39 линий связи, из которых 32 линии являются двунаправленными. Это означает, что по одним и тем же линиям информация может как приниматься, так и передаваться относительно одного и того же блока.

Связь между двумя блоками, подключёнными к каналу, осуществляется по принципу «управляющий - управляемый» (активный - пассивный). В любой момент времени только один блок является активным. Активный блок управляет циклами обращения к каналу, а пассивный блок является только исполнителем. Он может принимать и передавать информацию только под управлением активного блока.

Центральный процессор управляет распределением времени использования канала внешними блоками и выполняет все необходимые арифметическо-логические операции для обработки информации.

ЦП имеет ОЗУ динамического типа ёмкостью 8 Кбайт. Кроме того, в приборном блоке используется ОЗУ с сохранением информации после отключения питания ёмкостью 2 Кбайта и ПЗУ ёмкостью 32 Кбайта (4 блока по 8 Кбайт).

В зависимости от заказа вместо ПЗУ может быть использовано ОЗУ динамического типа ёмкостью 32 Кбайта (4 блока по 8 Кбайт) или ППЗУ ёмкостью 32 Кбайта (2 блока по 16 Кбайт).

Блок связи с ПУ позволяет вводить данные с ПУ и с ЭПМ в ЦП и выводить данные для сигнализации с ПУ.

Блок связи со станком включает в себя:

- блок входных сигналов от станка;

- блок выходных сигналов на станок;

- блок связи со следящим приводом;

- блок связи с датчиками;

- блок связи с ФСУ;

- блок адаптивного управления.

Блоки входных и выходных сигналов обеспечивают бесконтактную выдачу сигналов на станок и бесконтактный приём сигналов от станка.

Блок связи со следящим приводом предназначен для выдачи управляющих сигналов напряжением +\- 10В на следящий привод координат привод главного движения.

Блок адаптивного управления предназначен для преобразования аналогового сигнала датчика момента в цифру для выполнения оптимального закона управления приводом подач.

Блок связи с датчиками предназначен для измерения перемещений как линейных, так и круговых.

Таймер - это блок, который выдаёт сигналы с интервалом, определяемыми частотой генератора и программно-заданной величиной. По истечении заданного интервала времени происходит прерывание программы и переход на программу обслуживания через вектор с адресом 100.

Блок связи с БОСИ предназначен для получения из ЦП кодов символов и выдачи в БОСИ управляющих сигналов.

Блок преобразователей кодов выполняет преобразование двоично-десятичного 7-разрядного кода в двоичный код и двоичного кода в двоично-десятичный.

Блок умножения необходим для увеличения быстродействия системы при расчёте траектории движения во время контурной обработки. Выполняет умножение двух 24-разрядных чисел.

Блок связи с ФСУ предназначен для приёма данных от фотосчитывателя и передачи в ЦП.

Блок связи с КНМЛ предназначен для обмена информацией КНМЛ с ЦП.

Блок связи с ЭВМ высшего ранга предназначен для последовательного обмена информацией между УЧПУ и ЭВМ высшего ранга.

Блок связи с пультом коррекций предназначен для обмена информацией между пультом коррекций и ЦП.

Силовой блок предназначен для получения необходимых величин напряжений переменного тока.

Блок связи с перфоратором предназначен для управления выводом данных из устройства на ленточный перфоратор. Позволяет получать откорректированные перфоленты и дубликаты перфолент.

2.2 Разработка функциональной схемы

Блок БОСИ представляет собой законченный унифицированный узел. Он состоит из выносного устройства БОСИ - монитора и блока связи с БОСИ, установленного в приборном шкафу.

В блоке связи с БОСИ формируются сигналы управления монитором. Это сигналы:

- «ВС» - видеосигнал;

- «КСИ» - кадровый синхроимпульс;

- «ССИ» - строчный синхроимпульс.

В свою очередь, монитор имеет три основных узла для работы:

- видеоусилитель;

- генератор кадровой развёртки;

- генератор строчной развёртки.

Блок связи с БОСИ является сложным узлом, он построен на четырёх субблоках и включает в себя интерфейс БОСИ, ОЗУ БОСИ, логику управления, формирователь сигналов.

Субблоки связи с БОСИ:

- SB-781 - интерфейс БОСИ;

- SB-780 - ОЗУ БОСИ;

- SB-783 - схема управления работой;

- SB-782 - формирователь сигналов.

В рабочем режиме между блоком связи с БОСИ и ЦП происходит обмен информацией - данными. ЦП проводит работу с БОСИ опросом регистра «Готовность» - он установлен в SB-781, так называемый «флаг». В этом состоянии БОСИ отображает информацию, которая в настоящий момент обрабатывается в ЦП. Но есть и другой вариант. БОСИ может стать инициатором выполнения программы. Для этого предусмотрен блок прерывания, который установлен в SB-781.

Схема логики прерывания вырабатывает сигнал «ТПР» - «требование прерывания», ЦП, приняв его, переходит на программу обслуживания БОСИ.

Из канала ЭВМ данные из ЦП поступают в интерфейсный субблок SB-781. Далее и интерфейса данные поступят в субблок памяти SB-780. В нём установлены две схемы ОЗУ1 и ОЗУ2. В процессе работы постоянно происходит подзапись информации.

ОЗУ2 в SB-780 работает лишь на выдачу информации в субблок, формирующий управляющие сигналы для монитора SB-782. В нём стоят ПЗУ, в которых зашиты коды символов и знаков русского, латинского алфавитов. С помощью сигналов «КСИ», «ССИ» и «ВС» они отображаются на экране.

Субблок SB-783 служит как бы связкой между SB-780 и SB-782. Он управляет перезаписью и выполняет другие обменные функции между этими субблоками.

Блок связи с БОСИ работает в трёх режимах:

- дисплея;

- печати;

- отображения.

Режим отображения постоянно обеспечивается. Информация от процессора пишется в ОЗУ1, а ОЗУ2 работает только в режиме отображения. Перепись информации из ОЗУ1 в ОЗУ 2 осуществляется во время обратного хода луча по кадру в мониторе.

Режим дисплея означает, что процессор находится в программном режиме и обращается к БОСИ по его адресу. В этом режиме процессор управляет блоком связи с БОСИ через регистр состояния (РС) с вдресом 160776. Адрес вектора прерывания - 110.

Формат РС, разряды:

2¹ - размер символов, пишется и читается ЦП;

2⁴ - разрешение переписи, пишется и читается ЦП;

2⁶ - «прерывание», пишется и читается ЦП;

2⁷ - «ГОТОВНОСТЬ» - читается ЦП.

В режиме дисплея в циклах «ВВОД» и «ВЫВОД» процессор адресуется к 256 ячейкам памяти ОЗУ1 с диапазоном адресов 161000-161766 при нормальном размере символов, и к 128 ячейкам памяти ОЗУ1 в увеличенном масштабе с адресацией со 161000 до 161376.

Режим печати означает, что процессор находится в режиме «пультового терминала», либо в программе обращается к печати.

Пример: повторный запуск программ, запуск тестов, ввод информации с пульта.

В режиме печати адрес РС блока связи с БОСТ 177564, вектор прерывания - 64.

Формат РС, разряды:

2 - «прерывание» - пишется и читается ЦП;

2 - «ГОТОВНОСТЬ» - читается ЦП.

2.3 Разработка принципиальной схемы

Рассмотрим интерфейсный субблок SB-781.

Субблок состоит из пяти функциональных узлов:

Узел шинных формирователей отвечает за обмен информацией между каналом ЭВМ и блоком БОСИ.

Узел селектора адреса выбора режима работы (дисплея или печати) отвечает за выбор режима работы блока связи с БОСИ. В нём расшифровываются адреса 160776 и 177564

При расшифровке адреса 160776 с микросхемы D26.4 формируется сигнал «ТД» - «требование данных».

При расшифровке адреса 177564 с микросхемы D12.7 мы получаем сигнал «ТП» - «требование печати».

Итак, через шинные формирователи данные расшифрованы в селекторе адреса, выбран режим работы. Если мы в «диалоге» раскроем адрес РС, то увидим - 177564 / 000001.

Первый разряд РС блока связи с БОСИ используется для изменения размера символа:

«0» - нормальное состояние символа (масштаб 1);

«1» - увеличенный размер (масштаб 2).

Схема логики прерывания предназначена для выработки сигнала «ТПР» - «требование прерывания». В цикле «ВЫВОД» в шестой разряд РС прогрммно заносится единица. В случае удовлетворения прерывания ЦП выдаёт сигнал «ВВОД» и «ППР» - «предоставление прерывания».

Приняв эти сигналы, передаёт в канал вектор прерывания, вырабатывается сигнал «СИП». Регистр «ГОТОВНОСТЬ» сбрасывается, и сигнал «ТПР» снимается.

Надо сказать, что сигнал «ТПР» вырабатывается совместно с регистром «готовность». При совпадении сигналов с триггеров прерывания и регистра «готовность» будет передаваться сигнал «ТПР». Схема выходных мультиплексоров служит для подачи информации на входы шинных формирователей, с которых информация передаётся в канал.

Схема перезаписи служит для производства переписи из ЗУ1 в ЗУ2.

Рассмотрим субблок SB-780

Из интерфейсного субблока данные, полученные от ЦП, поступают в SB-780, в ОЗУ! через входные мультиплексоры. Плата SB-780 содержит 3 схемы:

- ОЗУ1;

- ОЗУ2;

- входные мультиплексоры.

Данные от ЦП через входные мультиплексоры поступают в ОЗУ1. Запись информации в ОЗУ1 в режиме дисплея производится байтами или 16-разрядными словами.

Если информация поступает байтами, то присутствует сигнал «ТД ВЫВОД» и состояние сигнала «ДА00» определяет выбор байта. Нуль в разряде «ДА00» соответствует младшему байту. Вырабатываются сигнлы «ВК1 ЗУ1» высоким уровнем, и низким уровнем «ВК» ЗУ1» (SB-783).

При этом поступающий код запишется в восемь младших разрядов ОЗУ1.

Если информация поступает 16-разрядным словом, то сигнал «ТД ВЫВОД 6» отсутствует, а сигналы записи «ВК! ЗУ!» и «ВК» ЗУ!» проходят высоким уровнем, тем самым разрешается запись в ОЗУ1 16-разрядного слова.

Адресные сигналы для ОЗУ1 и сигналы записи в ОЗУ1 и ОЗУ2 формируются в SB-783.

После записи информации в ОЗУ1 производится перепись содержимого из ОЗУ1 в ОЗУ2 по сигналу «Т ПЕР» - «требование переписи». Это внешний сигнал, он формируется в SB-783.

При наличии сигнала «Т ПЕР» в SB-782 запускается генератор переписи, формируется сигнал «ИП» - «импульс переписи», который подаётся на счётчики ОЗУ1 и ОЗУ2. Одновременно вырабатываются сигналы записи в ОЗУ2 - «ЗП ЗУ2».

Счётчик ОЗУ1 установлен в SB-783. Это 8-разрядный счётчик. Адрес в режиме дисплея поступает из SB-781 сигналами ДА01-08. По сигналу «СИА» коды записываются. Счётчик ОЗУ1 начинает считать, листая тем самым адрес; досчитав, он выдаёт сигнал переполнения «ПП», который в свою очередь сбрасывает триггер переписи (уст. в SB-783, D12.2). Таким образом, осуществляется перепись информации из ОЗУ1 в ОЗУ2 в режиме дисплея.

Четыре младших разряда счётчика определяют адреса по строке экрана, четыре старших разряда определяют номер строки на экране.

В режиме печати информация выводится на последнюю строку экрана. Управление переписью информацией из ОЗУ1 в ОЗУ2 при этом режиме по существу аналогично рассмотренному выше.

Рассмотрим субблок SB-782.

ОЗУ2 работает непосредственно на экран.

Сигналы ЗУ 200-207 поступают в SB-782 и они являются кодом символов. в SB-782 вырабатываются сигналы, необходимые для управления экраном.

Задающая частота 6,25 MHz делится делителем на 400 и вырабатываются строчные импульсы с частотой 15,625 КГц и строчный синхроимпульс. Затем строчная частота делится на 312 и вырабатываются кадровые импульсы частотой 50 Hz, а также кадровый синхроимпульс.

На вход SB-782 поступает 8-разрядное слово - сигналы ЗУ 200-207. Пять младших кодов символа ЗУ 200-204 определяют сам символ, шестой и седьмой - принадлежность алфавиту. Значения состояний младших кодов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - значение состояний младших разрядов.

Состояние сигнала ЗУ 206	Состояние сигнала ЗУ 205	Алфавит
0	0	спецсимволы
0	1	цифры
1	0	латинский
1	1	русский

Единица в ЗУ 207 определяет подчёркивание.

Под каждый алфавит отведена отдельная микросхема ПЗУ. Поскольку в микросхеме ПЗУ хранится четырёхразрядный код, пятый разряд всех символов записан в вспомогательном ПЗУ - D5.

В начале кадра счётчик ОЗУ2 сбрасывается. Опрос начинается с нулевого адреса при помощи сигналов «ВК1 ЗУ2» и «ВК» ЗУ2». Код, записанный в нулевом адресе побайтно, поступает на входы ПЗУ. Сначала младший, потом старший. Из ПЗУ выбирается 5-разрядный код и записывается в регистр сдвига (DD24, DD32). Затем код с частотой задающего генератора последовательно выдаётся и формируется «ВС».

3. Диагностирование устройства

3.1 Тестовое диагностирование

Для обслуживания систем ЧПУ на промышленных предприятиях существуют специальные службы. Наладчик систем ЧПУ должен хорошо знать функционирование как системы в целом, так и ее отдельных узлов.

Несмотря на различия в структурах и функциях отдельных систем ЧПУ, существуют более или менее общие методы проверки работоспособности систем, их наладки и правила эксплуатации. Кроме технического описания в комплект документации, поставляемой заводом-изготовителем, входит инструкция по эксплуатации и наладке систем ЧПУ, а также прилагаются тестовые (проверочные) программы для определения правильности функционирования системы. В микропроцессорных УЧПУ часть тест-программ хранится в памяти устройства.

В процессе эксплуатации систем ЧПУ наладчик производит профилактические работы по обслуживанию систем, проверяет работоспособность систем, осуществляет поиск и устранение возникающих неисправностей.

Работоспособность систем ЧПУ проверяют, как правило, по тест-программам не реже одного раза в неделю. Такую же проверку проводят и в случае неправильной обработки детали на станке, выясняя, в чем причина -- в неправильно составленной программе или в неисправности системы ЧПУ. Проверка по тест-программам может быть различной в зависимости от возможностей каждой конкретной системы ЧПУ. Наиболее часто тест-программа представляет собой обычную УП, в которой предусмотрены все используемые в системе ЧПУ режимы работы.

Проверяя системы ЧПУ на станке, наладчик наблюдает отработку станком тест-программы (в том числе работу приводов подач и выполнение последовательности технологических команд).

Как обычные УП, так и тест-программы строятся таким образом, чтобы рабочий орган станка в конце программы вернулся в исходную точку.

Выполнение станком технологических команд (частота вращения шпинделя, смена инструмента), предусмотренных тест-программой, проверяют, как правило, визуально. Наблюдают также состояние различных органов индикации (например, номер и код технологический команды), предусмотренных системой ЧПУ. Аналогично производят проверку систем ЧПУ по тест-программам на стенде с использованием графопостроителя вместо станка.

При проверке работоспособности системы ЧПУ без станка (и без стенда) наладчик пользуется только органами индикации, предусмотренными в системе. В микропроцессорных УЧПУ результаты проверки по тест-программам высвечиваются на дисплее. Указывается код обнаруженной погрешности. По перечню значений кодов наладчик определяет причину отказа. В ряде систем вместо кода высвечивается текстовое наименование отказа.

Надежность УЧПУ в значительной мере зависит от системы диагностирования, а также от системы контроля и исправления ошибок в памяти. Входной контроль УЧПУ выполняется с помощью специального теста проверки исправности функционирования системы. Этот тест, реализуемый программно-аппаратными средствами завода-изготовителя УЧПУ, предусматривает временную установку платы контроля. Помимо входного контроля в процессе работы УЧПУ предусматривается выполнение тестов самодиагностирования двух видов: до начала рабочих режимов (резидентный тест); во время функционирования в фоновом режиме.

Резидентный проверяющий тест автоматически выполняет подробную диагностику узлов непосредственно после включения УЧПУ. Особенностью резидентного теста является полная его автономность по отношению к контролируемым функциональным узлам устройства ЧПУ, что позволяет обеспечить детальную проверку всех узлов устройства ЧПУ на функционирование.

Тест-программы составляют так, что работоспособность системы проверяется последовательно по элементам. Это облегчает поиск возможной неисправности. Например, вначале отрабатывается перемещение отдельно по каждой координате (+Х, - X, + Y, - Y и т.д.). Затем проверяют режим линейной интерполяции в различных сочетаниях координат и при различных величинах перемещений, круговой интерполяции, режим абсолютного ввода (если он предусмотрен системой), режим расчета эквидистанты, ввода коррекций и т.д.

Отказы (нарушение работоспособности) в системах ЧПУ возникают внезапно и непредсказуемо. Режимы работы отдельных элементов изменяются постепенно и могут быть своевременно обнаружены с помощью тест-программ.

При обнаружении неисправности по тест-программе можно определить неисправность в цепи, блоке или даже в группе блоков. Поиск и устранение отдельных неисправностей во многом зависят от конструкции системы ЧПУ.

Неисправные элементы в системе ищут, задавая такие режимы работы, в которых должен участвовать этот элемент. В зависимости от местонахождения неисправности это реализуется различными методами.

Основными неисправностями в системах ЧПУ являются: выход из строя (отказ) отдельного электронного элемента (микросхемы, модуля); нарушение монтажа (разрыв токопроводящих цепей печатной платы или замыкание соседних токопроводящих цепей); нарушение паяных контактов; нарушение контактов в разъемах.

При ремонте неисправные электронные элементы заменяются, токопроводящие цепи пропаиваются. При обнаружении некачественной пайки контакты запаиваются заново. При нарушении контакта в разъеме чаще всего достаточно вынуть блок и вставить его заново; если это не помогает, контакты очищаются спиртом или заменяются.

Надежность современных систем ЧПУ, особенно систем, построенных на микросхемах, весьма высока. Среднее время между отказами в системах не менее 5000 ч. Наиболее сложным элементом при отладке систем являются не отказы, а сбои (самовосстанавливающиеся отказы). Обнаружить и устранить причину сбоя трудно, так как чаще всего после повторной отработки программы или прохождения теста сбой пропадает.

3.2 Диагностика с помощью универсальных приборов

Если на экране БОСИ некоторые символы искажены, наберём программу:

200 - 12700

202 - 125252

204 - 12701

206 - 160776

210 - 12702

212 - 161000

214 - 12703

216 - 777

220 - 12704

222 - 100000

224 - 12705

226 - 0

230 - 105711

232 - 100376

234 - 10012

236 - 5202

240 - 5303

242 - 1401

244 - 771

246 - 12711

250 - 20

252 - 65011

254 - 5304

256 - 1401

260 - 775

262 - 5100

264 - 137

266 - 204

2006 - пуск

Запустим программу. Экран поочерёдно заполняется двумя символами. Определим, к какому байту относится искажённый символ. На первом месте экрана младший байт, на втором - старший, третий - младший, четвёртый - старший и т.д. Распишем коды символов в двоичной форме. Путём сравнения определим искажённый бит. По принципиальной схеме найдём ИМС ЗУ!, ЗУ2, мультиплексор, формирующие неверный символ - бит.

На ИМС DD1, DD3, DD19, DD20.9 формируется старший бит младшего байта. На ИМС DD22, DD23, DD25.7 - младший бит старшего бита. На ИМС DD37, DD39, DD40.9 - старший бит старшего байта.

Осциллографом проверим формирование сигнала на выходах ЗУ1, ЗУ2 и мультиплексора. При изменении символа на экране БОСИ уровень сигнала на выходе ИМС ЗУ1, ЗУ2 и мультиплексора меняется на противоположный. Требуется заменить ИМС, на выходе которой уровень сигнала не меняется.

Например, на 5 месте (младший байт) экрана БОСИ вместо символа U (код 125) высвечивается J(код 135).

Распишем коды:

U - 125₈ => 01 01 01 01₂

U - 135₈ => 01 01 11 01₂

Искажён четвёртый бит младшего байта.

По принципиальной схеме определяем ИМС формирующих неправильный бит - DD7, DD9, DD10.9. Требуется найти и заменить неисправную ИМС с помощью осциллографа.

Если ИМС ЗУ1, ЗУ2 и мультиплексор исправны, проверим ИМС DD41, DD42 - определяем источник.

4. Восстановление устройства

4.1 Разработка блок-схемы алгоритма диагностирования

Алгоритм диагностирования устанавливает состав и порядок проведения элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов. Под алгоритмом понимают формальное предписание, однозначно определяющее содержание и последовательность операций переводящих совокупность исходных данных в искомый результат решения задачи. Алгоритм может иметь словесное описание или формализован в виде структурной схемы (блок-схемы) которая приведена в приложении Г.

Форма записи должна быть понятной, обладать компактностью и наглядностью. При составлении блок-схемы алгоритма поиска неисправности применяются следующие блоки:

-блок последовательного выполнения операций описанных в нем

- блок начала и конца действий в алгоритме

Размещено на http://www.allbest.ru/

- блок проверки выполнения условия, заданного в его контурах с целью принятия решений о направлении последующего хода вычислений. Возможные результаты проверки указываются на линиях выходящих из блоков.

- соединитель-разрыв линий потока информации. Наличие другого идентичного соединителя означает, что прерванное в месте расположения первого соединителя продолжится с данного места алгоритма.

Опираясь на технологическую документацию заданного устройства или системы, можно составить алгоритм по нахождению заданной неисправности.

Данный алгоритм позволяет обнаружить неисправности, связанные с подключением устройства, обрывом или неправильном подключении питания блока. Благодаря сравнению осциллограмм выходных сигналов с приведёнными в руководстве по эксплуатации УЧПУ 2Р22, можно обнаружить любую неисправность, связанную с микросхемами.

4.2 Ремонтные операции

Проведя операции диагностирования УЧПУ, была обнаружена неисправность в модуле БОСИ. Следуя написанному алгоритму, удалось обнаружить неисправность, которую необходимо устранить методом замены неисправной микросхемы ИМС DD32.

Описанные ниже тест-программы предназначены для проверки работы мультиплексоров в режиме выдачи вектора прерывания «БОСИ» в канал. Наберём программу:

0-5021

2- 776

R- 4

Запустим программу и наберём программу 5:

200 - 12706

202 - 1000

204 - 12737

206 - 100

210 - 160776

212 - 777

110 - 112

112 - 0

Запустим программу.

При правильной работе ИМС DD31-34 на БОСИ высветится число 114 и символ «*» или 1. Если высвечивается другое число, необходимо высвечиваемое число уменьшить на «2» и поразрядно сравнить с числом 110. По неисправному разряду определить неисправную ИМС.

После прогона тест-программы на экране высветилось число 113.

Уменьшим на «2» число 111:

111-2=109

Поразрядно сравним с числом 110:

1-1

1-1

0-3

По результату теста ИМС DD33 оказалась неисправной.

Заменяем микросхему на исправную.

Чтобы произвести замену неисправной микросхемы первым делом следует:

-Отключить УЧПУ от питающего напряжения;

-Произвести демонтаж платы;

-Произвести демонтаж неисправной микросхемы и монтаж исправной.

Для демонтажа неисправной микросхемы следует включить паяльник в сеть и подождать его разогрева до рабочей температуры. Далее следует зачистить жало, найти на плате требуемую микросхему и разогреть её выводы с одной стороны, одновременно извлекая пинцетом и повторить те же действия со второй стороной выводов микросхемы. Далее следует подготовить плату к пайке, после чего платы произвести пайку исправной микросхемы. Перед пайкой поверхности, которые соединяются пайкой, должны быть облужены. Далее исправная микросхема вставляется в необходимые отверстия и производится пайка.

После того, как припой застынет, плата модуля БОСИ будет готова к дальнейшей эксплуатации.

Размещено на Allbest.ru