Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 16
Текст из файла (страница 16)
После окончания замены исполнительные органы остаются в безопасном положении, а шпиндельостается выключенным.Глава 2. Общие принципы построения систем ЧПУили по событию. Существуют предложения, согласно которым задачи разнесены по своим потокам.Особенности управления электроавтоматикой станков по типу SoftPLCзаключаются в том, что задачи SoftPLC квазипараллельны задачам ЧПУ ивыполняются в одной и той же исполнительной среде. Еще одна особенность состоите том, что циклы управления электроавтоматикой вызываются из управляющей программы. Программирование этих циклов, повидимому, требует своей объектно-ориентированной поддержки.2.4.
Построение межмодульнойкоммуникационной средыРассмотрен принцип построения коммуникационной среды систем ЧПУ, при котором коммуникационная среда берет на себяпроблему интеграции всех модулей системы управления и проблему межмодульной коммуникации. Компонентный СОМ-подход иизвестные принципы системной интеграции использованы приразработке отдельных модулей системы ЧПУ ина уровне ее макропроектирования, т.е. проблема межмодульной коммуникациирешается так же, как и проблема системной интеграции.
Компонентный СОМ-подход поддерживает распределенную систему функционирования, когда модули системы ЧПУ могут работать в разных потоках (threads) и разных системах, а такжевыступать в качестве СОМ-серверов (компонентов) и СОМ-клиентов.Традиционно коммуникационную среду системы ЧПУ трактуют какнекоторый набор интерфейсных API-функций (Application Program Interfacefunctions, функции прикладного интерфейса) для обмена данными с ядромсистемы ЧПУ, при этом общее число API-функций может достигать нескольких сот.
При таком подходе, однако, любое изменение в архитектуресистемы требует немалых усилий разработчиков. Таким образом, существующая ситуация состоит в том, что API задает некоторый общий интерфейс подключения модулей в системе ЧПУ, но не поддерживает их интеграцию. Решение проблемы следует искать в использовании продвинутыхтехнологий фирмы Microsoft.Посмотрим, как выглядит интерфейс Win32 API, обеспечивающий доступ к операционной системе Windows NT (рис. 47, а).Непосредственный доступ осуществляется с помощью Win 32 API-функций. Более высокий уровень сервиса для доступа к операционной системе обеспечивается с помощью классов библиотеки MFC, что уменьшаетвремя разработки приложений.
На базе объектов выстраивают СОМ88В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияCOM-OLE-уровеньСОМ-уровеньОбъектно-ориентированный уровеньAPI-уровеньОС Windows NTПрикладной модульо)б)Рис. 47. Модели прикладного интерфейса: а - интерфейс Win 32 API, обеспечивающий доступ к операционной системе Windows NT; б — интерфейс прикладных программ, обеспечивающий доступ к коммуникационной среде(Component Object Model) и OLE (Object Linking and Embedding) механизмы третьего уровня, которые предполагают соответствующую структуруинтерфейсов прикладных программ [31,32].Подход, предлагаемый для построения коммуникационной среды системы ЧПУ, заключается в том, что используется аналогичная трехуровневая модель (рис.
47, б). При этом коммуникационная среда берет на себяпроблему интеграции модулей системы PCNC и проблему межмодульнойкоммуникации. Компонентный СОМ-подход и известные принципы системной интеграции могут быть использованы не только при разработкеотдельных модулей системы ЧПУ, но и на уровне ее макропроектирования. Последнее означает, что проблема межмодульной коммуникации решается так же, как и проблема системной интеграции. Модули, реализованные в виде компонентов, можно отключать и изменять без перекомпиляции программного обеспечения и без перекомпоновки системы ЧПУ, приэтом меняется поведение системы, но не ее архитектура.
КомпонентныйСОМ-подход поддерживает распределенную систему функционирования:модули системы ЧПУ могут работать в разных потоках (threads) и разныхсистемах и выступать в качестве СОМ-серверов (компонентов) и СОМклиентов.2.4.1. Базовые функции коммуникационной средыВведем понятие объектно-ориентированной магистрали как средствамежмодульной коммуникации и источника необходимых межмодульныхуслуг.Магистраль является программным (виртуальным) каналом для обмена данными между подключенными к каналу модулями. Объектно-ориентированная магистраль предполагает наличие в ее программном обеспечении набора объектов, решающих задачи подключения модулей, транс-Глава 2.
Общие принципы построения систем ЧПУ89В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управления90портировки данных и др. [33]. На рис. 48 выделены четыре типа функцийобъектно-ориентированной магистрали: запроса данных, управления, отображения, вспомогательные.Функции запроса данных предполагают, что в системе PCNC существуют данные разных типов и потребность в них различна. Например, данныео количестве и именах используемых на станке координатных осей требуются один раз в момент инициализации системы. Данные о текущем состоянии выполняемого процесса нужны постоянно, чтобы принимать корректные решения. Существуют и другие варианты запросов на получениеданных. Поэтому объектно-ориентированная магистраль предусматривает пять их видов: синхронный, асинхронный, синхронный по событию,асинхронный по событию, асинхронный циклический запрос. Группы запрашиваемых данных примерно совпадают с группами API-функций.Функции управления можно разбить на три группы:• управления каналом, открывающие и закрывающие канал;• процессов, контролирующие ход их выполнения, включая запуск иостанов;• управления состояниями, которые будут рассмотрены ниже.Если запрос связан с процессом получения данных из модуля-источника (сервера) через внутреннюю структуру коммуникационной среды, топроцесс переноса и обработки этих данных в модуль-клиент относится кгруппе функций отображения данных.На рис.
49 выделены фазы обмена данными через магистраль. В фазезапроса данных определяется сервер данных. Данными могут быть: текущие координаты, величина подачи, список активных G-функций (G-вектор) и т.д. В этой же фазе устанавливаются тип запроса и приемник данных (клиент).Запрос данных•••Истснник данных (сервер данных)Сессия запросаПри ем ни к да нн ых (клиент).Отображение данных••Тип отображенияФормат отображения.Рис.
49. Две фазы обмена даннымичерез объектно-ориентированную магистральВ фазе отображения определяются тип и формат отображения. Форматотображения предполагает, что одни и те же данные могут быть представлены, например, в виде пиктограмм, текста или чисел.Объектно-ориентированная магистраль предусматривает три типа отображений, каждый из которых поддерживается собственным механизмом.В зависимости от способа вывода данных отображения разделены на несколько групп:Глава 2.
Общие принципы построения систем ЧПУ91• визуализация в галерее управляющих элементов (control elements,терминология Microsoft), которая строится на базе стандартных Windowsэлементов;• визуализация в галерее ActiveX-элементов (терминология Microsoft),которая строится на базе OLE-элементов Windows, расширяющих стандартный набор Windows-элементов [34];• визуализация в среде «документа-представления» (терминологияMicrosoft) при создании пользовательских приложений на базе стандартного механизма MFC;• визуализация с целью управления ходом процесса в системе PCNC;• статистическое накопление данных для сохранения, например, в базеданных или их последующего анализа.Вспомогательные функции составляют единый механизм конвертирования и форматирования данных, обработки ошибок, формирования исключений (exceptions) для всех модулей, подключенных к объектно-ориентированной магистрали.2.4.2.
Клиент-серверные транзакции при запросе данныхВзаимодействие модулей системы PCNC носит клиент-серверный характер [22]. Транзакции (сессии) между модулем-клиентом, запрашивающим услугу, и модулем-сервером, оказывающим услугу, обобщены по ихназначению на рис. 50.Посылка информации, нетребующей ответаПосылка запроса,требующего ответаРис. 50. Клиент-серверные отношения в системе PCNC92В.Л. Сосонкин, Г.М.
Мартинов. Системы числового программного управленияКоманда направляется серверу для выполнения некоторого действия,например запуска управляющей программы. Такая команда не предполагает ответа со стороны сервера. Другой вариант: запрос направляется серверу с целью получения некоторых данных, например значений текущих координат.Такой запрос предполагает ответ со стороны сервера.
На рис. 51 показаны базовые транзакции: синхронная, асинхронная и по событию. В рамках синхронной сессии (рис. 51, а) клиент направляет запрос серверу иприостанавливает работу в точке запроса. При готовности сервер отвечает, после чего клиент продолжает работу. В рамках асинхронной сессии(рис. 51,6) клиент направляет запрос серверу и продолжает свою работу.Ответ сервера обрабатывается специальной callback функцией (аналогичной функции обработки прерывания) клиента.
Событием в системе PCNCслужит всякое изменение данных, например изменение состояния процесса.В рамках асинхронной сессии по событию (рис. 51, в) клиент направляет запрос серверу и продолжает свою работу. Сервер отвечает лишь после того, как произойдет событие, т.е. изменятся запрашиваемые данные.Ответ обрабатывается callback функцией клиента.Синхронную сессию по событию (рис.
51, г) используют только дляотладки системы PCNC. В этом случае клиент направляет запрос серверуи приостанавливается в точке запроса. Клиент продолжит свою работу втом случае, если произойдет событие и сервер ответит клиенту.На основе базовых транзакций может быть реализован циклическийопрос данных, например постоянный опрос текущих значений координатдля вывода их на экран (рис. 52). Первоначально приходит текущее значение координат в рамках асинхронного запроса, после чего инициируетсяасинхронный запрос по событию. Когда данные изменятся, сервер ответити ответ будет обработан callback функцией. Callback функция осуществиточередной асинхронный запрос по событию. Таким образом, опрос данных становится циклическим - клиент будет получать ответ от серверавсякий раз после изменения данных.Организация транзакций в системе PCNC на основе предложенных сессий позволяет оптимизировать трафик коммуникационной среды и экономично использовать ресурсы для выполнения других задач.Определение схемы отображения отслеживаемых данных.
Во второй фазе обмена данными через коммуникационную среду в фазе отображения (см. выше) предлагается использовать три схемы (рис. 53):• «один к одному», когда один сервер отображает значения своих данных в одном клиенте;• «один к многим», когда один сервер отображает значения своих данных в нескольких клиентах;Глава 2. Общие принципы построения систем ЧПУ939пц° ь§18.о mm88IпI8-1IОI1"а!S§"818-!i« I§^а.II94В.Л. Сосонкин, Г.М.
Мартинов. Системы числового программного управленияCall backфункцияСерверКлиентАсинхронный запросОтветВызов обработчикагАсинхронный запроспо событиюОтветВызов обработчикаПрерывание запросаРис. 52. Диаграмма циклического опроса данныхб)а)КлиентСерверКлиентСерверв)КлиентСерверКлиентСерверГJ {СерверлРис.53. Основные схемы отображения данных: а - «один кодному»; б - «один к многим»; в - «многие к одному»* «многие к одному», когда несколько серверов отображают значениясвоих данных в одном клиенте.Глава 2. Общие принципы построения систем ЧПУ95Другие схемы, как, например, «многие к многим», представляют собой комбинацию указанных ранее.Формализация процедуры обмена данными позволила выбрать основные классы коммуникации в терминах объектов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
