2 Trao đổi liên kết Đặc trưng hệ thống sản xuất truyền thống: – Phải có nhiều cho thơng tin – Khó xem xét lại có nhiều – Trễ chuyển sao, dễ – Bản khơng có tính tương tác, lưu trữ khó, chiếm chỗ Máy tính khắc phục nhược điểm trên, đặt thách thức: – Viết chương trình hỗ trợ chức liên kết – Phần mềm hỗ trợ trao đổi địa điểm làm việc chia xẻ – Phần cứng để hỗ trợ phần mềm liệu Như vậy, hệ thống chế tạo liên kết (CIM) phải có hay nhiều máy tính nối với để trao đổi thơng tin Lấy ví dụ đơn giản, điều khiển PLC điều khiển tay rôbốt cấp chi tiết máy phay, toàn hệ thống trạm điều khiển trung tâm CMCS dựa sở liệu chung (ví dụ định mức thời gian cho nguyên công phay, tiện nhận từ hệ thống hỗ trợ chế tạo CAD/CAM ) để phân phối công việc, kể lưu trữ kết giám định chất lượng sản phẩm Các máy tính nối kết thực việc truyền liệu B Một số đặc tính CIM : – Linh hoạt : Bằng cách liên kết với nhiều máy thiết bị tự động giao tiếp qua phần mềm với hệ thống khác nhờ máy tính, dễ dàng trao đổi thơng tin, truyền liệu thực toán điều khiển, lập kế hoạch tổ chức sản xuất – Có thể mở rộng : Các thiết bị phần cứng hay phần mềm bổ sung thêm, ví dụ hệ thống đơn giản bao gồm máy rô bốt mở rộng thêm thành hệ thống hoàn chỉnh – Chia thành mơ đun : Mỗi mơ đun CIM có khả thực nhiệm vụ riêng, độc lập với phần lại hệ thống, cho phép khảo sát cách đầy đủ phần việc Các máy tính CIM hoạt động dạng : • Độc lập ( Stand alone)- không kết nối với máy khác, cho người dùng thực cơng việc độc lập 92 • Kết nối ( Interfaced)- nối máy tính, thường qua cổng nối tiếp RS- 232 RS-422 Hoạt động với tốc độ t (2400 ữ9600) baud ã Mng ( Networked)- ni mng giúp cho việc chia xẻ files sở liệu Các đặc tính chung: ∗ IEEE-488 nối số lượng nhỏ máy tính ( ≤ 32), hoạt động với tốc độ từ ( 0.5 ÷ )Mbit/s, máy cách vài mét ∗ Ethernet- nối số lượng lớn máy tính ( ≤ 1024) phạm vi khoảng 1km, hoạt động với tốc độ đến 10 Mbit/s Đây mạng cục LAN ( Local Area Network), mở rộng sang WAN ( Wide Area Network) cách nối kết mạng cục LAN khác Các loại máy tính dùng CIM: ∗ Máy chủ ( Mainframes)- xử lý với khối lượng lớn liệu, thích hợp cho nhiều ứng dụng, chạy nhiều chương trình ∗ Máy trạm ( Workstations)- có khả đa xử lý máy chủ, giới hạn số lượng ứng dụng ∗ Các vi xử lý ( Micro-processor)- máy tính nhỏ với hệ điều hành đơn giản ( ví dụ máy tính cá nhân với MS-DOS) dùng để điều khiển trình với vi điều khiển ( microcontrollers ) Đặc điểm chung vi điều khiển thường có sẵn giao diện truyền thông nối tiếp SCI (Serial Communications Interfaces) nhận/truyền không đồng vạn UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter ) sẵn sàng nối kết với thiết bị khác Cách liên lạc nối tiếp tiện lợi làm giảm số chân xử lý, cần chân ( SD-Truyền liệu RD-Nhận liệu) so với chân dùng phương pháp liên lạc song song Sử dụng vi điều khiển cịn có ưu điểm chúng có sẵn phận tích hợp ADC, đếm (Counter), mạch dao động (Oscillator)…do kết cấu chung hệ gọn Nhược điểm vi điều khiển phải biết mã lệnh chúng để lập trình điều khiển Các vi điều khiển ngày ứng dụng rộng rãi với CIM dùng cho phối hợp điều khiển trình Các câu hỏi Chương 4: Giải thích đoạn chương trình APT Giải thích lưu đồ chương trình xử lý CIM ? 93 Chương Truyền liệu đến Máy công cụ ĐKS 5.1 Truyền liệu đến máy công cụ ĐKS Việc truyền lưu trữ chương trình gia công chi tiết đến máy công cụ ĐKS trước thực thơng qua băng bìa đục lỗ với chương trình mã hố đục lỗ theo ký hiệu mã hoá, sau nạp vào đọc băng (bìa), giải mã, truyền tín hiệu điều khiển trực tiếp máy cơng cụ Truyền chương trình gia cơng qua hệ điều khiển CNC trở nên ưa chuộng việc truyền liệu nhanh chóng, tiện lợi Chương trình lưu trữ, cập nhật dễ dàng, kiểm tra, sữa đổi máy Mãi gần đây, truyền thông nối tiếp qua cổng RS232C dùng để truyền chương trình Loại truyền tải nầy phổ biến thiết bị ngoại vi máy tính, ví dụ máy vẽ, máy in với ý nghĩa đó, máy cơng cụ ĐKS coi loại thiết bị ngoại vi Các hệ điều khiển cịn có khả truyền thơng đại nối mạng theo nhiều cách ( Ethernet, ) đến hệ điều khiển CNC máy công cụ Điều khiển theo nguyên tắc DNC (Direct Numerical Control), máy tính trung tâm ( máy chủ ) điều khiển nhiều máy công cụ riêng biệt tạo nên liên kết chương trình cho hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS- Flexible Manufacturing Systems) Ở hệ thống FMS, hệ điều khiển CNC máy công cụ nối với hệ thống cấp tháo phôi tự động, kiểm tra chất lượng sản phẩm , dùng chương trình máy tính chung điều khiển vận chuyển nguyên vật liệu, phôi , phân phối, lập kế hoạch tổ chức sản xuất thao tác điều khiển khác Máy tính trung tâm (máy chủ) làm nhiệm vụ lưu trữ, phân phối chương trình theo yêu cầu Các chương trình liên lạc cài đặt sẵn máy chủ hỗ trợ cho biết chương trình phân phối kết thúc, thông tin định mức sản xuất, hiệu xử dụng máy thông tin sản phẩm gia công Kiểu truyền liệu chiều nầy đặc tính nguyên tắc điều khiển DNC Một đặc điểm khác truyền liệu DNC chương trình gia cơng, truyền lúc lệnh hay đoạn chương trình thơng qua nhớ đệm sau đọc Dữ liệu truyền đến hệ điều khiển giống đọc băng, thực tế dạng liệu mã ASCII từ máy tính Bộ nhớ đệm ( khoảng 4KBytes, tương đương 4000 ký tự chương trình gia công, khoảng 100 lệnh hay 10 m băng ) 94 chứa liệu ln trì mức (1,2 ÷ 4)KBytes Nhờ vậy, máy cơng cụ điều khiển từ máy tính bên ngồi đó, để bảo đảm làm việc bình thường cho máy công cụ, nhớ đệm phải điền đầy theo lệnh mã G Với nhớ đệm, nhập chương trình dài mà khơng cần phải trang bị nhớ dung lượng lớn cho hệ điều khiển CNC Đặc điểm nầy thích hợp với ứng dụng rộng rãi hệ thống lập trình có trợ giúp máy tính, chương trình gia cơng dễ dàng tạo máy tính từ xa, dạng mã sẵn sàng truyền trực tiếp đến hệ điều khiển máy công cụ Ngồi ra, độ dài chương trình gia cơng không bị giới hạn nên thuận tiện gia công bề mặt phức tạp thường phải dùng đến mảng lớn liệu toạ độ điểm xác định bề mặt Hơn nữa, thêm vào hay bớt đoạn chương trình máy chủ q trình gia cơng chi tiết 5.1.1 Truyền liệu qua nhớ đệm Hình 5.1 trình bày sơ đồ khối hệ ĐKS máy công cụ truyền liệu qua nhớ đệm (Nguồn [8]) Dữ liệu chương trình gia cơng lưu trữ máy tính bên ngồi dạng mã ASCII theo bảng mã ISO-7bit tiêu chuẩn Truyền bít liệu lúc bít (truyền nối tiếp) bít lúc (truyền song song) Truyền liệu nối tiếp so với song song có ưu điểm: Dây cáp nối tiếp truyền khoảng cách lớn so với dây cáp song song Cổng nối tiếp truyền bít '1' ứng với mức điện áp (-3 ÷ -25)V bít '0' với (+3 ÷+25)V cổng song song truyền '0' mức 0V '1' mức 5V Do cổng nối tiếp có mức dao động tối đa đến 50V so với cổng song song có mức dao động tối đa 5V Như thế, khả gây nhiễu vấn đề lớn đặt dây cáp nối tiếp so với dây cáp song song Không cần phải dùng cáp nhiều sợi truyền song song Nếu thiết bị ngoại vi ( Máy công cụ ĐKS) lắp xa máy tính dây cáp sợi (Null Modem Configuration) có giá thành thấp nhiều so với dây cáp hay 25 sợi Tuy nhiên phải ý đến đặc điểm kết nối đầu nối (loại cổng, có xử dụng tín hiệu bắt tay không ) Các thiết bị nối với cổng nối tiếp chuyển đổi truyền nối tiếp sang lại song song để xử dụng, nhờ UART ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 95 H 5.1: Sơ đồ khối hệ ĐKS máy công cụ với nhớ đệm Một ví dụ truyền nối tiếp ký tự 'A' với bít khởi động, bít kiểm tra bít dừng trình bày H 5.2 Để truyền liệu, chuỗi bít truyền phía tay trái bit khởi động bắt đầu cho việc truyền liệu, bít liệu riêng lẻ Cuối dịng liệu cịn có bít dừng Mỗi bít '0' hay '1' khoảng thời gian cố định theo tốc độ truyền, định nghĩa số bít lớn truyền 1s, đơn vị tính 96 'baud' Tốc độ truyền gộp bít khởi động, bít kiểm tra số bít dừng, chẳng hạn tốc độ truyền 9600 baud truyền 9600/(1+7+1+2) = 872 byte giây Bít kiểm tra dùng để phát lỗi bít, số bít liệu chẵn bít kiểm tra số chẵn ngược lại Bít kiểm tra bít dừng ngăn cách byte truyền với byte H 5.2: Ví dụ truyền nối tiếp ký tự 'A' Các hệ ĐKS máy công cụ có cổng ghép nối tiếp RS-232C tiêu chuẩn Với thiết bị dùng dây cáp nối tiếp làm kênh liên lạc, phân thành loại: − DTE (Data Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối liệu − DCE (Data Communication Equipment): Thiết bị truyền thông liệu Thiết bị đầu cuối liệu máy trạm thiết bị truyền thông liệu phận modem, adapter, máy vẽ…Cổng RS232C tiêu chuẩn sử dụng loại nầy Các đặc điểm kỹ thuật cổng nối tiếp tiêu chuẩn quy định hiệp hội kỹ nghệ điện tử EIA (Electronics Industry Association), gồm nhiều tham số : Một mức lôgic nằm +3 +25V Một mức lôgic nằm -3 -25V Miền +3 -3V không xác định Thế hiệu mạch hở không vượt 25V (Tham khảo đường nối đất) Một dịng ngắn mạch khơng vượt 500mA Trên phần tiêu chuẩn EIA RS232-C Các cổng nầy chế tạo với cỡ, đầu nối kiểu D-25 chân kiểu D-9 chân, hai dạng chân cắm Loại cổng kiểu D-25 thực tế có 25 chân liên lạc độc lập, chân có chức riêng, nhiên có chân dùng (H5.3a,b) 97 Dữ liệu truyền (SD) nhận (RD) chân số 2&3 chân khác để thực giao tiếp thiết bị H5.3a,b: Các chân cổng nối tiếp RS-232C tiêu chuẩn Các chân dùng: FG ( Frame Ground ) SD ( Sending Data ) : Truyền liệu RD ( Receiving Data ): Nhận liệu RS ( Request to Send ) : Khi máy nhận sẵn sàng nhận liệu, bít CS ( Clear to Send ) đặt trạng thái tích cực máy gởi biết thông tin nầy chân RS CS ( Clear to Send ) DR ( Data Set Ready ): Các kênh liên lạc cho biết liệu sẵn sàng truyền SG ( Signal) : dùng thiết lập hiệu chuẩn cho SD & RD ( nối đất) CD ( Carrier Detect ): nhận biết có thiết bị từ xa 20 ER ( NC Ready to Operate - Data Terminal Ready): Các kênh liên lạc cho biết máy đầu cuối sẵn sàng nhận liệu H5.4 cho thấy tín hiệu điện gởi nhận chân khác theo trình tự định để bảo đảm thiết bị sẵn sàng nhận gởi liệu 98 H5.4: Sơ đồ mơ tả q trình thực giao tiếp thiết bị 5.1.2 Truyền chương trình gia cơng Truyền liệu từ máy tính bên ngồi đến máy công cụ qua nhớ đệm điều khiển chương trình phần mềm Chương trình nầy có nhiệm vụ đọc file mã G (tương ứng với chương trình gia cơng qua băng đục lỗ), xác nhận kênh liên lạc thiết bị mở, truyền liệu theo yêu cầu qua nhớ đệm từ xa đến máy công cụ Một cổng vào/ra RS-232 dành riêng cho máy điều khiển DNC với đặc tính tốc độ truyền, số bít liệu (7 hay 8), bít kiểm tra ( khơng có, chẵn hay lẻ), số bít dừng ( hay 2) thiết lập tương ứng với đặc tính máy DNC Các giao diện gởi nhận qua cổng truyền nối tiếp phải có tham số đặt để nhận giải mã liệu thích hợp Sơ đồ khối chương trình máy tính để truyền liệu từ máy tính cá nhân IBM đến nhớ đệm trình bày H 5.5 Chương trình có phần chính, thiết lập cổng vào/ra, mở đọc file cần truyền, điều khiển truyền liệu theo ký tự Đọc truyền file mã G theo ký tự gặp ký tự đặc biệt dấu ';' (bắt đầu lệnh mới) hay dấu ' %' biểu thị kết thúc chương trình Cũng vậy, chương trình truyền từ hệ điều khiển máy công cụ đọc băng trở lại cho máy tính bên ngồi Dữ liệu truyền bị nhớ đệm bị tràn, cần điều chỉnh lưu lượng Một cách tổng quát, điều chỉnh lưu lượng có cách khác bản, qua phần cứng hay phần mềm Điều chỉnh lưu lượng nhờ chương trình phần mềm, cịn gọi Xon/Xoff dùng đặc tính Xon Xoff Xon mô tả ký tự ASCII 17 99 ký tự ASCII 19 dùng cho Xoff Khi nhớ đệm đầy, Xoff thơng tin cho máy tính dừng gởi liệu, cịn có chỗ cho nhiều liệu hơn, ký tự Xon thông tin để máy tính tiếp tục gởi liệu Kiểu điều chỉnh lưu lượng nầy có thuận tiện khơng địi hỏi thêm dây, ký tự gởi qua kênh SD/RD Tuy nhiên với đường nối dành cho ký tự địi hỏi 10 bit làm chậm liên lạc H5.5: Sơ đồ khối chương trình máy tính điều khiển truyền liệu DNC Điều chỉnh lưu lượng qua phần cứng gọi điều chỉnh lưu lượng RS/CS( Request to Send / Clear to Send ) Cách nầy dùng dây dây cáp nối tiếp mà khơng truyền thêm ký tự dịng liệu Như điều chỉnh lưu lượng phần cứng không làm chậm thời gian truyền kiểu Xon-Xoff Khi máy tính muốn gởi liệu, kích hoạt dây Request to Send Nếu nhớ đệm có chỗ cho liệu, trả lời cách kích hoạt dây Clear to Send máy tính bắt đầu gởi liệu Nếu nhớ đệm khơng có chỗ, khơng gởi bít Clear to Send 100 5.2 Các vấn đề truyền liệu Q trình mơ tả đơn giản điền đầy nhớ đệm không bảo đảm liệu truyền theo lệnh hay dịng chương trình Trong mơi trường có nhiều người dùng, có khả xảy trường hợp nhớ đệm chưa kịp điền đủ liệu, truyền dịng lệnh khơng đủ chương trình gây cố Ví dụ lệnh sau chương trình: G00X10.0Y10.0Z10.0 khơng nạp đầy đủ nhớ đệm: G00X10.0Y10.0Z1 chưa có liệu bổ sung, hậu máy vận hành chiều sâu cắt Z=1mm, sai biệt đến 9mm so với thực tế yêu cầu ! Để khắc phục, cần tạo cho chương trình muốn truyền trở thành q trình khơng hốn đổi cách đặt mức ưu tiên thích hợp cách thực nghi thức cho phép truyền liệu theo dịng lệnh đầy đủ, có nghĩa ví dụ trên, phải truyền đến nhớ đệm đầy đủ lệnh : G00X10.0Y10.0Z10.0 Các câu hỏi Chương 5: Giải thích cách truyền nối tiếp ký tự qua cổng RS232C Cho biết phương pháp thông thường truyền file từ máy tính bên ngồi đến máy CNC Giải thích lưu đồ chương trình truyền file từ máy tính bên ngồi đến máy cơng cụ Cho biết tham số cần thiết lập thực truyền liệu cổng giao diện nối tiếp RS232C 101 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn đắc Lộc, Tăng Huy : Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1996 [2] Tạ Liêm : Máy công cụ CNC, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1999 [3] Tạ Liêm : Hệ thống điều khiển số cho Máy công cụ, Nhà xuất Khoa họcKỹ thuật, Hà Nội 1999 [4] Trần văn Địch : Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS & sản xuất tích hợp CIM, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2001 [5] Nguyễn tiến Đào, Nguyễn tiến Dũng : Công nghệ khí ứng dụng CAD/CAM/CNC, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1999 [6] Đoàn thị Minh Trinh : Công nghệ CAD/CAM, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, thành phố Hồ chí Minh, 1998 [7] Emco PC Mill 155, Machine description & Software description, Hallein, Austria, 2000 [8] G.W Vickers, M.H Ly, R.G Oetter : Numerically Controlled Machine Tools, Ellis Horwood Limited, London, 1990 [9] Huge Jack, Integration and Automation of Manufacturing Systems, Copyright 1993-2001, Huge Jack [10] Nguyễn anh Tuấn, Phạm Đắp : Thiết kế máy công cụ, tập II Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1984 [11] Bùi quý Lực : Hệ thống điều khiển số công nghiệp, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [12] Hung V.Vu, Ramin S.Esfandiari : Dynamic Systems, Mc Graw Hill Inc 1998 102 Bảng phụ lục chức thực dịch chuyển vận hành máy PCMill 155 • Các chức đường dịch chuyển G ( Bảng 2.1a) • Các chức vận hành máy M (Bảng 2.1b) Chức chuẩn bị G Bảng 2.1a G00 Chạy dao nhanh đến tọa độ lập trình G01 Nội suy đường thẳng ( hệ tọa độ Cartesean) G02 Nội suy đường tròn theo chiều kim đồng hồ G03 Nội suy đường tròn ngược chiều kim đồng hồ G04 Thời gian dừng cho gia công lỗ (dụng cụ quay, không tiến dao) G05 Không dùng G09 Dừng xác G10 Nội suy chạy dao nhanh (tọa độ cực) G11 Nội suy đường thẳng (tọa độ cực) G12 Nội suy đường tròn theo chiều kim đồng hồ (tọa độ cực) G13 Nội suy đường tròn ngược chiều kim đồng hồ (tọa độ cực) G14 Không dùng G17 Chọn mặt phẳng gia công XY G18 Chọn mặt phẳng gia công XZ G19 Chọn mặt phẳng gia công YZ G32 Không dùng G33 Cắt ren với bước ren không đổi G40 Hủy hiệu chỉnh dụng cụ (theo bán kính) G41 Hiệu chỉnh bán kính dụng cụ, dao bên trái đường bao gia công G42 Hiệu chỉnh bán kính dụng cụ, dao bên phải đường bao gia cơng * G48 Đường dịch chuyển dụng cụ khỏi chi tiết giống bắt đầu tiến vào G50* Hủy biến đổi tỉ xích G51* Biến đổi tỉ xích G53 Hủy xê dịch điểm chuẩn chọn G54 Xê dịch điểm chuẩn chi tiết G55 Xê dịch điểm chuẩn chi tiết G56 Xê dịch điểm chuẩn chi tiết G57 Xê dịch điểm chuẩn chi tiết 103 G58 Xê dịch điểm chuẩn bên chi tiết (nhóm 1) G59 Xê dịch điểm chuẩn bên chi tiết (nhóm 2) G60* Chế độ dừng xác G62* Hủy chế độ dừng xác * G64 Hủy chế độ dừng xác G70 Đơn vị lập trình hệ Anh (inch) G71 Đơn vị lập trình hệ Mét (mm) G80 Hủy chu trình gia cơng ( phay, gia cơng lỗ ) G81-G89 Các chu trình gia cơng lỗ G90 Lập trình theo kích thước tuyệt đối G91 Lập trình theo kích thước tương đối G92-G93 Khơng dùng G94 Chạy dao tính theo mm /ph G95 Chạy dao tính theo mm /vịng G96-G99 Không dùng 104 ... Interfaced )- nối máy tính, thường qua cổng nối tiếp RS- 232 RS-422 Hot ng vi tc t (2400 ữ9600) baud ã Mạng ( Networked )- nối mạng giúp cho việc chia xẻ files sở liệu Các đặc tính chung: ∗ IEEE- 488 nối... hỏi Chương 4: Giải thích đoạn chương trình APT Giải thích lưu đồ chương trình xử lý CIM ? 93 Chương Truyền liệu đến Máy công cụ ĐKS 5.1 Truyền liệu đến máy công cụ ĐKS Việc truyền lưu trữ chương. .. Systems, Copyright 199 3-2 001, Huge Jack [10] Nguyễn anh Tuấn, Phạm Đắp : Thiết kế máy công cụ, tập II Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1 984 [11] Bùi quý Lực : Hệ thống điều khiển số công nghiệp, Nhà