a) Vật mang tin
Sau khi viết xong chương trình gia cơng, cần phải ghi chương trình lên vật mang tin. Trên các máy NC và CNC người ta sử dụng các vật mang tin sau:
- Bìa đục lỗ. - Băng đục lỗ. - Băng từ. - Đĩa từ.
Ngồi ra thơng tin điều khiển cĩ thể cĩ thể truy nhập trực tiếp từ bàn phím và kết nối máy tính qua cổng RS 232C.
Trong những năm đầu của sự phát triển NC, các chương trình được ghi (mã hố) trên bìa hoặc băng đục lỗ. Đầu đọc trên máy NC cĩ nhiệm vụ đưa băng vào hệ thống điều khiển và đọc thơng tin trên đĩ. Các đầu đọc cĩ thể là loại cơ-điện, quang học, khí nén... Định dạng (kích thước và các lỗ) của băng được EIA đề xuất và được ANSI, Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Standards Organization - ISO) phát triển. Mỗi hàng lỗ trên băng cĩ 8 lỗ tạo thành 8 kênh (Chanel) thơng tin.
Nguyên lý hoạt động của đầu đọc kiểu quang điện như sau: ở những vị trí cĩ lỗ ánh sáng chiếu vào (bit = 1) tế bào quang điện phát sinh ra một xung điện, cịn ở vị trí khơng cĩ lỗ (bít = 0) thì xung điện khơng phát sinh. Trên đầu đọc loại này cĩ 8 tế bào quang điện bố trí thành một dãy theo chiều ngang của băng đục lỗ.
98 b) Hệ thống mã ASCII cho băng đục lỗ
Băng đục lỗ thường sử dụng hai hệ thống mã: EIA và ASCII. Cả hai hệ thống mã này đều dùng một loại băng đục lỗ 8 kênh và hệ thống số BCD. Hệ thống mã EIA ra đời trước, cịn mã ASCII được sử dụng rộng rãi hơn cả.
Bảng 3-3
Bảng mã các chữ số, chữ cái địa chỉ, và ký tự đặc biệt
Kênh Ký tự Ý nghĩa P(8) 7 6 5 4 C* 3 2 1 0 0 0 0 0 + 0 0 0 NULL Bỏ một dịng 0 0 0 0 1 + 0 1 0 LF Kết thúc câu lệnh 1 0 1 0 0 + 1 0 1 % Bắt đầu chương trình 0 0 1 0 1 + 0 0 0 ( Bắt đầu 1 ghi chú 1 0 1 0 1 + 0 0 1 ) Kết thúc 1 ghi chú 0 0 1 0 1 + 0 1 1 + Dấu cộng 0 0 1 0 1 + 1 0 1 - Dấu trừ 1 0 1 0 1 + 1 1 1 / Bỏ qua câu lệnh 0 0 1 1 0 + 0 0 0 0 Các chữ số 1 0 1 1 0 + 0 0 1 1 1 0 1 1 0 + 0 1 0 2 0 0 1 1 0 + 0 1 1 3 1 0 1 1 0 + 1 0 0 4 0 0 1 1 0 + 1 0 1 5 0 0 1 1 0 + 1 1 0 6 1 0 1 1 0 + 1 1 1 7 1 0 1 1 1 + 0 0 0 8 0 0 1 1 1 + 0 0 1 9
0 0 1 1 1 + 0 1 0 : Khối chính (đầu tiên) 0 1 0 0 0 + 0 0 1 A Các chữ cái địa chỉ 0 1 0 0 0 + 0 1 0 B 1 1 0 0 0 + 0 1 1 C 0 1 0 0 0 + 1 0 0 D 1 1 0 0 0 + 1 0 1 E 1 1 0 0 0 + 1 1 0 F 0 1 0 0 0 + 1 1 1 G 0 1 0 0 1 + 0 0 0 H 1 1 0 0 1 + 0 0 1 I 1 1 0 0 1 + 0 1 0 J 0 1 0 0 1 + 0 1 1 K
99 Kênh Ký tự Ý nghĩa P(8) 7 6 5 4 C* 3 2 1 1 1 0 0 1 + 1 0 0 L 0 1 0 0 1 + 1 0 1 M 0 1 0 0 1 + 1 1 0 N 1 1 0 0 1 + 1 1 1 O 0 1 0 1 0 + 0 0 0 P 1 1 0 1 0 + 0 0 1 Q 1 1 0 1 0 + 0 1 0 R 0 1 0 1 0 + 0 1 1 S 1 1 0 1 0 + 1 0 0 T 0 1 0 1 0 + 1 0 1 U 0 1 0 1 0 + 1 1 0 V 1 1 0 1 0 + 1 1 1 W 1 1 0 1 1 + 0 0 0 X 0 1 0 1 1 + 0 0 1 Y 0 1 0 1 1 + 0 1 0 Z 1 1 1 1 1 + 1 1 1 Kết thúc chương trình
Ghi chú: C* - Kênh dẫn động cho băng đục lỗ
Viện tiêu chuẩn quốc gia (Mỹ) đề xuất hệ thống mã hố thơng tin cho các lĩnh vực khác nhau như điện thoại, điện tín, máy tính và các ngành cơng nghiệp khác. Một số nguyên tắc chung của bộ mã này cĩ thể phát biểu như sau:
- Bít kiểm tra tính chẵn: Kênh thứ 8.
- Các chữ số từ 1 đến 9: Sử dụng 4 kênh 1 - 4. Tất cả các chữ số cịn được bổ sung thêm 2 kênh 5, 6. Ví dụ chữ số 2 được mã hố sẽ cĩ các lỗ trên kênh 8, 6, 5, 2, chữ số 5 cĩ các lỗ 6, 5, 3, 1 (kênh 8 khơng cĩ lỗ kiểm tra vì số lỗ là số chẵn).
- Các chữ cái (A-Z): Các chữ cái được mã hố trên các kênh 1 - 5 luơn luơn bổ sung thêm kênh 7. Ví dụ chữ B được mã hố cĩ các lỗ ở kênh 7 và kênh 2, tương tự chữ S cĩ các lỗ trên các kênh 7, 5, 2 và 1.
Mã ASCI phù hợp hồn tồn với mã của ISO và khơng cĩ phân biệt trong sử dụng (bảng 3-3).
c) Mã NC
Một chương trình gia cơng (điều khiển) NC chứa đựng tất cả các thơng tin cần thiết để thực hiện một hay nhiều bước cơng nghệ gia cơng xác định trên một máy CNC. Chương trình gồm: dấu hiệu “bắt đầu chương trình”; sau đĩ là trình tự các câu lệnh. Kết thúc chương trình bằng một chức năng phụ.
Trước dấu hiệu “bắt đầu chương trình” cĩ thể cĩ một đoạn văn bản (text) bất kỳ để giải thích chương trình. Đoạn này chỉ khơng được phép chứa dấu hiệu “bắt đầu
100
chương trình”. Hệ điều khiển khơng hiểu được tất cả những thơng tin đứng trước dấu hiệu “bắt đầu chương trình”. Cũng như vậy, hệ điều khiển bỏ qua khơng đọc mọi điều lưu ý thuộc chương trình, nằm giữa dấu hiệu “bắt đầu chú ý” và dấu hiệu “kết thúc các chú ý”.
Cấu trúc của một chương trình gia cơng điều khiển CNC cũng được tiêu chuẩn hố (ở Đức theo DIN 66025). Các câu lệnh (block) được lập từ các từ máy NC (WORD), ký tự và chữ cái địa chỉ. Cĩ 3 loại ký tự được sử dụng khi lập trình NC: chữ số, chữ cái và các ký tự đặc biệt (symbol). Mỗi một ký tự được thể hiện bằng 8 bit, hình thức đơn giản của thơng tin.
d) Bit
Bit mơ tả tượng trưng một trong hai trạng thái cĩ thể, ví dụ “ON” hoặc “OFF”, “1” hoặc “0”, “cao” hoặc “thấp”... Trên băng đục lỗ, bit thể hiện bằng cĩ (1) hoặc khơng cĩ lỗ (0) trong hàng.
e) Ký tự
Tập hợp 8 bit thành một dãy trên băng đục lỗ biểu thị một số, một chữ cái hoặc biểu tượng, gọi chung là ký tự. Ví dụ ký tự A thể hiện như sau: 01000001.
f) Chữ cái địa chỉ (Adresse)
Các chữ cái in hoa được dùng để bắt đầu một từ máy NC và xác định ý nghĩa của con số kế tiếp. Những chữ cái địa chỉ theo tiêu chuẩn EIA, ISO và DIN 66025 (Đức) thể hiện trong bảng 3-3. Thí dụ dưới đây cho thấy G, Z và F là các chữ cái địa chỉ.
g) Từ máy NC
Mỗi từ máy hàm chứa một thơng tin về kỹ thuật lập trình, về hình học hoặc về cơng nghệ. Từ máyđược thiết lập thơng qua phối hợp các con số và địa chỉ, cho phép lượng hố chính xác các chức năng yêu cầu.
Ví dụ: X420: Chuyển động trên trục X đến điểm cĩ tọa độ X = 420 mm.
Các từ máy xác định một cách tương thích với kiểu định dạng trên từng máy. Trong phương thức viết liên tục kiểu thơng dụng, mỗi từ máy NC bao gồm một chữ cái địa chỉ và một con số viết liền sau đĩ gọi là dữ liệu. Ngồi ra, các thơng tin khác đưa vào hệ thống NC cho việc gia cơng phơi cũng được gọi là dữ liệu. Các từ máy NC cách nhau bằng một dấu cách. Hệ điều khiển nhận biết dạng của từ máy NC nhờ chữ cái địa chỉ. Dữ liệu được hệ điều khiển hiểu là số dương nếu nĩ khơng cĩ dấu âm đứng trước. Thí dụ 01, 0, 2000 là dữ liệu trong dịng lệnh dưới đây:
101
Tạo định dạng (format) là tạo lập các lệnh điều hành thuộc phần cứng (hardware) trong đĩ thơng tin điều hành đã được mã hố. Số lượng các con số cần dùng để biểu diễn dữ liệu phụ thuộc vào từng kiểu của hệ thống điều khiển số. Thơng thường các dữ liệu được viết như chúng ta đã biết và dùng hàng ngày. Tuy nhiên cĩ thể dùng định dạng 4x4 (theo hệ inch) hoặc 5x3 (theo hệ mét). Thí dụ theo định dạng 4x4 thì từ máy X50000 cĩ dữ liệu 5.0 inch; nếu viết X5000 thì dữ liệu là 5.0 mm.
Trong phương thức viết địa chỉ kiểu “Tab”, mỗi từ máy đều được viết vào phía trước chữ cái địa chỉ một dấu Tab. Khoảng cách giữa các từ máy bằng 1 Tab. Cách viết này cĩ ưu điểm khi phân tách chương trình thành danh mục chương trình sẽ đưa ra được một diễn đạt tổng quan, bởi vì tất cả mọi từ máy cĩ cùng địa chỉ đều đứng dưới nhau theo một cột. Nhược điểm là chương trình sẽ chiếm dụng nhiều chỗ trên vật mang tin (trên băng đục lỗ), hay chiếm nhiều bộ nhớ của máy CNC.
Các từ máy được xếp vào câu lệnh theo một trình tự chặt chẽ (máy NC), nhưng cũng cĩ thể khơng cần theo trật tự nào (máy CNC).
Hầu hết các chữ cái và biểu tượng được ấn định một chức năng NC. Các chức năng NC được phân thành 8 nhĩm sau:
- Số thứ tự (N).
- Các chức năng chuẩn bị (G).
- Các địa chỉ toạ độ hình học (X, Y và Z).
- Các địa chỉ toạ độ tâm của cung và đường trịn (I, J và K). - Chức năng tốc độ trục chính (S).
- Chức năng dao (T).
- Chức năng tốc độ chạy dao (F). - Các chức năng bổ trợ (M). Ví dụ về các từ máy NC: N10 - Câu lệnh thứ 10.
G01 - Nội suy tuyến tính, dịch chuyển thẳng. X1.0 - Toạ độ X bằng 1.
F10.0 - Tốc độ chạy dao bằng 10. T1, T01, T0103, T0100 Dao số 1. M06 - Lệnh thay đổi tự động dao cắt.
h) Câu lệnh (block)
Câu lệnh là một tập hợp các từ máy NC tạo thành một đơn vị của chương trình gia cơng và được hệ thống điều khiển xử lý (thực hiện) riêng biệt trong một bước cơng
102
nghệ. Câu lệnh cĩ thể đơn giản (gồm một từ máy NC), hoặc phức hợp (gồm nhiều từ máy NC). Ví dụ:
N05 G90 G80 G17 Câu lệnh cĩ 4 từ máy. N10 M06 T01 Câu lệnh cĩ 3 từ máy. N15 G01 X2.0 Y1.5 F7.5 Câu lệnh cĩ 5 từ máy. N20 Số thứ tự của câu lệnh
G01 Dịch chuyển chạy dao thẳng. Xx, Yy Toạ độ điểm mà dao phải đến
Ff Vận tốc chuyển động (lượng chạy dao).
i) Số thứ tự câu lệnh
Số thứ tự được sử dụng để tìm kiếm hoặc gọi tới vị trí một dịng lệnh nào đĩ, hoặc để tìm một vị trí mà chúng ta muốn sửa chữa chương trình dễ dàng. Số thứ tự được thể hiện bằng một số gồm 5 chữ số theo sau ký tự “N”. Số thứ tự được thể hiện cho từng dịng lệnh và tăng với gia số bất kỳ, khơng nhất thiết là 1. Ví dụ sau đây số thứ tự tăng dần với gia số là 5:
N05 G90 G80 G17 N10 M06 T01
N15 G01 X2.0 Y1.5 F7.5
Trên các máy CNC hiện đại, số tứ tự cịn dùng để chỉ định một phần chương trình, sử dụng một dao cắt xác định. Ví dụ: O0001 G91 G28 Z0 T9001 M06 N1;--- Số thứ tự G90 G00 G54 X90.0 Y105.0 G91 G28 Z0 M05 M01; M06; N2;--- Số thứ tự G90 G00 G54 X0 Y0; M30; Chú ý:
1. Nếu số chữ số thứ tự lớn hơn 5, thì 5 chữ số từ vị trí cĩ giá trị nhỏ nhất
được nhận là số thứ tự.
103
3. Nếu một dung lượng chương trình quá dài và vượt quá sức chứa của bộ nhớ
thì đặt số thứ tự vào vị trí bắt đầu của mỗi nguyên cơng (hay bước), hoặc khơng sử dụng số thứ tự, điều này sẽ giúp tiết kiệm bộ nhớ.