用于运行数控生产系统的方法及其生产系统技术方案

本发明专利技术涉及一种数控生产系统、特别是机床(2)，其与数字控制器(4)连接。在数字控制器(4)中设有具有连续程序集的控制程序。数字控制器(4)包括前瞻模块(24)，其为至少一个运动轴(16)在运动之前由多个连续控制程序集(31)确定运动轮廓(50)，该运动轮廓包括对于连续的时钟时间点的、用于针对至少一个运动轴(16)的路程时间运动的引导参量。控制程序包括至少一个由条件控制的程序分支(32、40)，该程序分支具有多个后续的待选控制程序段(34、36、38)，该程序分支确定：根据条件进一步执行待选控制程序段(34、36、38)中的哪一个。在进一步的运动之前，前瞻模块(24)为每个待选控制程序段(34、36、38)计算待选运动轮廓(52、54、56)、将其存储、并且将其在由条件限定的程序分支(32、40)处准备好，以便执行进一步的运动。

The method and production system for running NC production system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行数控生产系统的方法及其生产系统
本专利技术涉及一种用于运行数控生产系统、特别是机床的方法，生产系统与数字控制器连接。-其中，在数字控制器中设有具有连续控制程序集的控制程序，-其中，数字控制器包括前瞻模块，-其中，前瞻模块自身为至少一个运动轴在运动之前由多个连续控制程序集确定运动轮廓，该运动轮廓包括对于连续的时钟时间点的、用于针对至少一个运动轴的路程时间运动的引导参量，并且-其中，该控制程序包括至少一个由条件控制的程序分支，该程序分支具有多个后续的待选控制程序段，该程序分支确定：根据条件进一步执行待选控制程序段中的哪一个。本专利技术还涉及一种具有数字控制器的生产系统。
技术介绍
为了限定数控生产系统(例如香烟填充系统或移动单个精细产品的系统)、特别是机床的运动，存在限定控制可行方案范围的编程语言，参见用于CNC(计算机数控)控制器的标准DIN(ISO)66025。用这种编程语言创建的控制程序包括：连续的程序集，其表示到包括相应的边界条件的目标点的运动；以及不限定运动的程序集，其例如是进给预设、使用的坐标系的说明、规模类型的说明等。这些集的相应源文本(也称为G代码)对于所有控制器制造商都是有约束力的，但是可以通过制造商特定的周期或功能补充或扩展源文本。目前，这些编程语言以及它们的控制专用的扩展也提供对控制指令进行编程的、仅在特定条件下执行的可行方案，控制指令呈由条件限定的程序分支的形式，例如是“switch/case”，“if/then”等。分支根据一个或多个条件来确定：执行两个或多个后续的待选控制程序段中的哪一个。对生产系统、特别是机床的控制通常设计为实时控制，以便能够对相关参数变化做出快速反应。与机床有关的相关参数变化的实例是工具的磨损程度、在加工之前确定的工件质量、机床对环境(例如温度)的适应、对机床机构的机械组件的垂度的补偿、缺失的钻孔等。实时控制的典型实现方案是在控制器中计算一种未来情况。术语“前瞻”(Look-Ahead)也用于此目的。在此，在实际动作(例如工件加工的轴运动)之前或预备阶段(preparation)，动作所需的所有信息被完全确定。然后可以实时地或在处理时间立即并且直接使用该信息。例如，在机床中，通过子程序的多个指令确定：机床执行的运动应到哪里，以及能够以什么动力执行该运动。控制器对未来计算的实现程度取决于控制器本身，例如取决于提供的内存的大小、可用性能、以及最终是否需要在实时与未来之间进行强制同步。当进一步的动作取决于生产系统或待生产的产品的一个或多个当前状态时，必须进行强制同步。由条件限定的程序分支在非实时软件技术中在程序运行或程序执行时不造成问题，但由条件限定的程序分支在实时的情况中产生问题，即根据程序分支的条件可能出现未来动作的多种、但至少两种可能的变化。在当今具有实时影响力的控制器中，仅计算直到由条件限定的程序分支的下一个后续条件的决定时间点的未来。在条件出现的时间点并因此在确定了另外的控制程序分支之后，在实时与未来之间进行强制同步。这种强制同步的缺点是，只有在决定要执行哪个分支或哪个程序段以进行进一步的处理或采取进一步的行动时，才计算多个可能的待选分支或程序段之一的未来。对用于处理的确定的程序段的未来的计算导致处理的延迟。尤其当在程序中要处理多个程序分支时，每个程序分支的程序处理时间都会增加，最终这通常会造成不容忽视的延迟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，即使在用于运行生产系统的控制程序包括至少一个由条件限定的程序分支时，也给出一种用于时间优化地运行前述类型的数控生产系统的方法。本专利技术的目的还在于，给出一种具有数字控制器的生产系统，其设计用于执行这种运行方法。首先阐述的目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。然后，开头部分提到的、用于运行数控生产系统的方法的特征在于，在进一步的运动之前，前瞻模块为每个待选控制程序段计算待选运动轮廓、将该待选运动轮廓存储、并且将该待选运动轮廓在由条件限定的程序分支处准备好，以便执行进一步的运动。因此，本专利技术在于“并行”地预先计算在程序运行的“不久的未来”中所有可能的运动轮廓。换句话说，本专利技术涉及引入“多程序运行技术”，即一种对在由条件限定的程序分支之后可能的运动轮廓的并行计算。这些运动轮廓在查询或条件出现的时间点被提供用于进一步的运动。但是，根据条件，只有符合条件的运动轮廓才会被最终激活，以用于生产系统的进一步的动作。其余的运动轮廓被舍弃。通过预先计算所有可能的程序分支的运动轮廓或者在由条件限定的程序分支之后源自所有可能的待选控制程序段的运动轮廓，在程序运行中不需要进行强制同步。因此，消除了在控制程序的进一步处理中由强制同步引起的延迟。该方法的有利设计方案由权利要求2至6的特征给出。根据权利要求2，待选控制程序段中的至少一个包括另外的由条件限定的程序分支，前瞻模块为一个待选部分程序段预先计算直至另外的由条件限定的程序分支为止的待选运动轮廓、将该待选运动轮廓存储、并且将该待选运动轮廓在由条件限定的分支处准备好，以便执行进一步的运动。由于在多个由条件限定的程序分支的情况中在控制程序中可行的运动轮廓在未来会极大地倍增，因此根据本专利技术的权利要求2的设计方案在相应的控制程序段中仅计算直至下一个由条件限定的程序分支为止的运动轮廓。一旦该控制程序段由于当前的条件刚好被实际处理，则由跟随另外的由条件限定的分支的待选控制程序段确定、存储并提供运动轮廓。根据权利要求3，能够预设控制程序集的最大数量，由前瞻模块考虑该最大数量，以便确定运动轮廓。通常，不必预先确定整个运动轮廓。控制器具有足够的自由计算能力，以在处理控制程序期间逐步地在未来进一步确定运动轮廓。通常由变量的值控制条件。根据权利要求5，变量考虑到生产系统中的工作设备的质量标准。尤其当工作设备因其使用而磨损时，通常记录磨损程度。如果达到磨损极限，则借助程序控制进行更换。这例如适用于机床中的铣削或钻孔工具。根据权利要求6，变量考虑到生产系统中的状态。对此，一个实例是对马达温度的监控。第二个所述目的通过权利要求7的特征实现。然后提出，生产系统配备有数字控制器，该生产系统设计用于执行上述方法。附图说明结合实施例的以下描述，本专利技术的上述特性、特征和优点及其实现方式和方法变得更明白易懂，实施例结合附图详细阐述。在此以示意图示出：图1以框图示出了具有机床控制器的机床的基本结构，图2示出了具有由条件限定的程序分支的控制程序的程序流程图的局部，图3示出了具有由条件限定的程序分支和后续的待选控制程序段的控制程序的局部，并且图4示出了在由条件限定的程序分支之后的由前瞻模块并行计算的多个待选运动轮廓。具体实施方式作为生产机器的实例，图1中的框图示出了机床2，该机床与数字机床控制器4相互作用，以将工件5从坯件5A加工为成品5B。用户或操作员通过输入/输出单元6访问机床控制器4，该输入/输出单元也被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行数控生产系统、特别是机床(2)的方法，所述生产系统与数字控制器(4)连接，/n-其中，在所述数字控制器(4)中设有具有连续控制程序集的控制程序，/n-其中，所述数字控制器(4)包括前瞻模块(24)，/n-其中，所述前瞻模块(24)自身为至少一个运动轴(16)在运动之前由多个连续控制程序集(31)确定运动轮廓(50)，所述运动轮廓包括对于连续的时钟时间点的、用于针对所述至少一个运动轴(16)的路程时间运动的引导参量，并且/n-其中，所述控制程序包括至少一个由条件控制的程序分支(32、40)，所述程序分支具有多个后续的待选控制程序段(34、36、38)，所述程序分支确定：根据所述条件进一步执行所述待选控制程序段(34、36、38)中的哪一个，/n其特征在于，/n在进一步的运动之前，所述前瞻模块(24)为每个所述待选控制程序段(34、36、38)计算待选运动轮廓(52、54、56)、将所述待选运动轮廓存储、并且将所述待选运动轮廓在由条件限定的所述程序分支(32、40)处准备好，以便执行所述进一步的运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171102 EP 17199665.51.一种用于运行数控生产系统、特别是机床(2)的方法，所述生产系统与数字控制器(4)连接，
-其中，在所述数字控制器(4)中设有具有连续控制程序集的控制程序，
-其中，所述数字控制器(4)包括前瞻模块(24)，
-其中，所述前瞻模块(24)自身为至少一个运动轴(16)在运动之前由多个连续控制程序集(31)确定运动轮廓(50)，所述运动轮廓包括对于连续的时钟时间点的、用于针对所述至少一个运动轴(16)的路程时间运动的引导参量，并且
-其中，所述控制程序包括至少一个由条件控制的程序分支(32、40)，所述程序分支具有多个后续的待选控制程序段(34、36、38)，所述程序分支确定：根据所述条件进一步执行所述待选控制程序段(34、36、38)中的哪一个，
其特征在于，
在进一步的运动之前，所述前瞻模块(24)为每个所述待选控制程序段(34、36、38)计算待选运动轮廓(52、54、56)、将所述待选运动轮廓存储、并且将所述待选运动轮廓在由条件限定的所述程序分支(32、40)处准备好，以便执行所述进一步的运动。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·皮茨，拉尔夫·施皮尔曼，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE