Преимущества и недостатки различных видов программоносителей

Программоносители – материальные носители для станков с ЧПУ. Разделяют на вешние и внутренние.

Внешние программоносители – это перфокарта, перфоленты, магнитные носители, стримеры, магнитные диски, электронные касеты, лазерные диски, DNC-терминалы USB-флешка.

Перфокарты; Стандартная перфокарта выполнена в форме прямоугольника размером 187*82 мм из плотного картона толщиной 0,18 мм. Срезанный угол перфокарты определяет начало записи информации. Перфокарты имеют невысокую стоимость, их легко исправить, но они громоздки в использовании при кодировании большого объема непрерывной информации. В настоящее время перфокарты используются сравнительно редко.

Перфоленты. В системах программного управления различным оборудованием с ЧПУ перфоленты до сих пор находят достаточно широкое применение. Их изготовляют из бумаги толщиной 0,1 мм и шириной 17,5; 22,5 и 25,4 мм. Информация на перфолентах записывается пробивкой кодовых отверстий диаметром 1,83 мм с расстоянием между строками (2,54 ± 0,05) мм. Кроме информационных дорожек на ленту наносится транспортная дорожка пробивкой отверстий меньшего диаметра. Стандартную перфоленту шириной 17,5 мм используют для записи информации на пяти дорожках (ныне это крайне редкий способ кодирования, который сохранился лишь в очень старых автоматизированных системах, например, для управления газорезными автоматами). Ленту шириной 22,5 мм применяют для записи информации на шести или семи дорожках, а лента шириной 25,4 мм позволяет перфорировать восемь дорожек. Ленты шириной 25,4 мм наиболее распространены в настоящее время. Малая стоимость, удобство хранения, простота исправления, сравнительно высокая скорость записи и считывания, высокая надежность сохранения записанной информации, простота индексации (номер программы, номер рулона записывается обычной шариковой ручкой или карандашом), и, главное, полная индифферентность к воздействию любых электромагнитных полей — пока обеспечивают достаточно широкое применение бумажных перфолент в системах ЧПУ.

+Информация на перфолентах записывается с помощью специальных устройств – перфораторов различных типов. В общем случае перфоратор представляет собой набор матриц и пуансонов, срабатывающих под действием электромагнитов, а также устройство для кодирования информации и выдачи управляющих сигналов. При нажатии на пульте клавиши, соответствующей определённому знаку, подаются сигналы на электромагниты пуансонов, которые пробивают соответствующие отверстия.

Магнитные носители имеют большую ёмкость, позволяют многократно использовать для записи и перезаписи информации, достаточно надёжны в эксплуатации. Наибольшее применение для станков с ЧПУ получила магнитная лента шириной 35 мм. Лента выдерживает высокие скорости протягивания и перемотки (до 200 мм/с) и позволяет осуществлять многоканальную запись с числом дорожек до 15. Информация записывается и считывается с помощью блока магнитных головок. Блок имеет столько головок, сколько дорожек записывается на ленте. Совершенствование методов магнитной записи и использование при записи программ машинных кодов вместо унитарного позволило использовать в качестве программоносителя стандартную магнитофонную компакт кассету.

Стримеры. Для создания копий информации, размещенной на жестких дисках компьютера, используются стримеры — устройства для записи информации на кассеты (картриджи) с магнитной лентой. +Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных. Разные стримеры отличаются по емкости (от 20 Мбайт до 40 Гбайт), исполнению (внутреннему или внешнему), интерфейсу, скорости чтения-записи данных (от 100 Кбайт/с до 5 Мбайт/с и более), надежности записи на ленту и т.д. Имеются стримеры самого разного назначения — от недорогих моделей, рассчитанных на потребности индивидуальных пользователей, до очень быстрых и надежных стримеров с автоматической сменой кассет, используемых для резервирования десятков и сотен Гбайт данных.

Магнитные диски (МД) — как носители (накопители) информации получили в настоящее время наиболее широкое распространение. Они являются обязательными (внешними) элементами ЭВМ, играя роль программоносителей для УП, внешними хранителями различных системных программ, электронных библиотек различных данных и др.

Главные преимущества накопителей на магнитных дисках (НМД): относительно небольшое время обращения при большом объеме хранимой информации; простота смены и хранения носителей; относительно невысокая стоимость носителя, возможность быстрой записи и перезаписи информации и т.п. Накопители на гибких магнитных дисках, или дискетах, являются сложными высокоточными устройствами. К общим недостаткам магнитных носителей можно отнести невозможность визуального контроля записанной информации и подверженность их воздействию мощных магнитных полей, что может привести к размагничиванию носителя, а также более высокая стоимость по сравнению с бумажными перфолентами.

Электронные кассеты используется в современных системах числового программного управления. Кассета представляет собой малогабаритный автономный блок памяти, собранный на интегральных микросхемах. Кассета обладает достаточно большой ёмкостью для хранения информации, может подвергаться многократной перезаписи и храниться отдельно от станка. Запись в электронную кассету внешней памяти осуществляется непосредственно в устройстве программного управления станком после отладки и корректировки программы. В современном машиностроении широко используется вычислительная техника, в частности, системы автоматического проектирования, конструирования. Проектирование деталей, обработку которых планируется вести на станках с ЧПУ, осуществляется с применением различных автоматизированных систем. В связи с этим особую актуальность приобретает задача переноса управляющих программ из персонального компьютера в системы УЧПУ. Объем таких программ, в зависимости от сложности деталей, может достигать от сотен килобайт до нескольких мегабайт. Программа чистовой обработки пресс-формы 100 мм на 100 мм с точностью 0.1мм будет иметь миллион кадров и не менее 8Мб длины. Разбивать такую программу на куски – неблагодарное занятие, время ввода в память УЧПУ становится сопоставимо с временем отработки. Но в ЧПУ диска нет, есть только память, да и та редко бывает больше 32К.

Лазерные диски являются наиболее современными внешними электронными носителями информации. Запись информации на CD (обычно, в двоичной или другой системе счисления) и считывание выполняется лазерным лучом в специальных устройствах, которые монтируются в ЭВМ. Естественно, для осуществления указанных процедур ЭВМ должна иметь соответствующую программу. Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе, но только один раз. Особым преимуществом CD относительно магнитных дисков (дискет) является их большая емкость — около 650 Мбайт. Большая скорость считывания информации с CD, высокая точность воспроизведения, записанного практически без потерь качества при многократном считывании, удобство хранения делают CD наиболее перспективным программоносителем СЧПУ уже в ближайшем будущем. Тормозящие факторы широкого внедрения: сравнительно высокая стоимость самого носителя, сравнительно медленная скорость записи информации, а особенно — высокая стоимость систем записи и перезаписи информации на CD.

DNC-терминал – один из разработанных программоносителей емкостью до нескольких мегабайт. Это устройство на основе микроконтроллера с энергонезависимой памятью позволяет хранить достаточный объем технологической и информации даже при отключенном питании, а малые габариты позволяют носить его в кармане. Для введения информации в устройство DNC-терминал подключается к соответствующему выходному каналу ЭВМ, а для передачи информации в ЧПУ - к соответствующему входу системы. DNC-терминал, эти устройства могут быть записаны и тысячи раз переписаны или специальной программой через LPT порт компьютера, или через эмулятор перфоратора, подключенный к ЧПУ. DNC-терминал - это миниатюрное электронное устройство, предназначенное для ввода вывода управляющих программ (УП) в ЧПУ станков, исключающее из обращения перфоленту, устройства ввода-вывода перфолент и не требующее прокладки дорогостоящих электрических коммуникаций для передачи УП между ПЭВМ и УЧПУ станков. DNC-терминал имеет энергонезависимую память 8 МБ, что эквивалентно 20 км перфоленты. Время хранения УП - не ограничено. Количество циклов перезаписи информации составляет 10⁶. DNC-терминал может работать практически с любыми типами УЧПУ (отечественными и импортными), один DNC-терминал может обслуживать несколько станков. Оптимально использовать один DNC-терминал на группу из 5-10 станков.

Управляющая программа может передаваться в память СЧПУ непосредственно от ПК по каналу связи. Система передачи предназначена для двустороннего обмена УП, а также другой технологической и тестовой информацией между IBM PC и станками с ЧПУ, удаленными на расстояние до 1 км. Возможно подключение к 1 компьютеру до 16 станков с различными типами устройств ЧПУ. При таком подключении компьютер может быть использован как для отработки длинных программ, так и для ввода-вывода информации из компьютера в память УЧПУ и из УЧПУ в компьютер. Все действия выполняются от станка, рабочему нет необходимости иметь доступ к компьютеру. Система позволяет всем подключенным УЧПУ обращаться к компьютеру одновременно, не мешая друг другу.

Внутренние программоносители – это штекерные панели и коммутаторы, панели с переключателями или кнопками, электронно-лучевые трубки, винчестеры (или жёсткие диски).

Основным внутренним накопителем является винчестеры, обеспечивающие быстрый доступ к данным, высокие скорости чтения и записи данных.