Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для поддержания разработки систем с•) gВ.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияоткрытой архитектурой предложены стандартные и оригинальные инструментальные средства. Компонентный подход проиллюстрирован напримере контроллера привода.
Очерчена рекомендуемая область компонентного проектирования и рекомендованы полезные инструментальные средства.Пятая глава посвящена обзору функциональных возможностей современных систем ЧПУ, которые прямым или косвенным образом отображены в различных документах пользователя. Так, приведена структура руководства по программированию с описанием фазового пространства технологической машины и общим представлением относительно версий кодаISO-7bit. Раскрыто понятие конфигурации системы ЧПУ, суть которогосостоит в настройке системы на конкретный объект управления с помощью глобальных переменных, называемых машинными параметрами.
Изложена современная методика программирования систем ЧПУ с наиболееполным набором G-функций. Наконец, описана методика разработки управляющей программы ЧПУ соответственно стандарту ISO 14649 STEP-NC.Глава 1.Классификация систем управленияЕсли сравнивать системы ЧПУ лишь по их внешним «паспортным» характеристикам, то трудно объяснить их функциональное разнообразие иих несовместимость при попытках интеграции различного уровня в пределах одного и того же предприятия. Для понимания причин несовместимости необходимо обратиться к внутренней организации и структуре систем ЧПУ, и здесь полезной оказывается классификация архитектурных решений.
Эта классификация позволяет проследить эволюцию ЧПУ, котораяпривела к построению систем управления на базе персонального компьютера. Выбор архитектурного решения определяет возможность (или невозможность) интеграции систем ЧПУ. Говоря об интеграции систем управления на программно-аппаратном уровне, следует обратить вниманиена один из перспективных вариантов, использующих стандарт ОРС. Сдругой стороны, единственным вариантом интеграции в рамках технологической среды предприятия и полного жизненного цикла производстваявляется внедрение стандарта STEP.1.1. Современный мировой уровеньархитектурных решений в области ЧПУПредставлен и проиллюстрирован анализ архитектуры системЧПУ.
Приведена классификация, указывающая на сосуществование на рынке ЧПУ пяти архитектурных вариантов. Показано, чтов спектре архитектурных решений наиболее уверенные позиции занимает концепция PCNC. Самая значительная тенденция состоит в развитии и реализации идей открытой архитектуры ЧПУ,которая предоставляет конечному пользователю широкие возможности для внедрения в систему ЧПУ собственных функций.Классифицированные архитектурные варианты сведены в табл.
I.Классические системы CNC (первый вариант) до сих пор выпускаютсялишь фирмами с богатой традицией производства высококачественной собственной микроэлектронной аппаратуры. Но и эти фирмы под давлениемВ.П. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управления18Таблица I. Классификация архитектурных решений систем ЧПУPCNC-3PCNC-4Интерфейс оператора. Ядро ЧПУ.Программнореализованныйконтроллер электроавтоматики.Персональный компьютерЯдро ЧПУ.Программнореализованный контроллер электроавтоматики.Ядро ЧПУ.Программно-реализованныйВторойкомпьютерконтроллерэлектроавтоматикиИнтерфейсоператора.Специаль- Ядро ЧПУ.ный процес- Внешнийсорныйконтролмодульлер электроавтоматики.ЯдроЧПУ.Одноплатныйконтроллер электроавтоматикиИнтерфейсУправление приводами и электроавтоматикойОбъектыуправленияЛокальные объектыПериферийные шины следящих приводов иэлектроавтоматикиСетевые объектыконечных пользователей, желающих иметь гибкий интерфейс оператора,предлагают модификацию с персональным компьютером в качестве терминала (второй вариант).
По многим причинам [1] первые системы типаPCNC относились к двухкомпьютерной архитектуре (третий вариант); онии сегодня очень популярны и наиболее широко распространены. Несколько позднее появились системы PCNC, ядро которых реализовано на отдельной плате, устанавливаемой в корпусе промышленного персональногокомпьютера (четвертый вариант). Наконец, по мере повышения мощностимикропроцессоров все большее распространение получает однокомпью-19Глава 1. Классификация систем управлениятерный вариант системы PCNC (пятый). Все варианты отражают суммарный опыт разработчиков систем ЧПУ и перспективные тенденции. В этойсвязи их рассмотрение достаточно поучительно, в особенности для тех,кто занимается разработкой новых моделей у нас в стране.1.1.1.
Системы CNC и PCNC-1Семейство систем фирмы NUM (Франция, в составе концерна Schneider,Германия) построено по принципу многопроцессорных CNC-систем, т.е. сЧПУ-процессором, процессором программируемого контроллера автоматики и графическим процессором (рис. 1). Система NUM может быть оснащена пассивным терминалом или промышленным компьютером с операционной системой Windows 98.
Семейство представлено компактными, а так-УправляющаяпрограммаСтаночныепараметрыФазаподготовкиФаза исполненияФазауправленияРис. 1. Архитектура системы ЧПУ класса CNC фирмы NUM20В.П. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияИнтерфейс приводовподачиРис 2. Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-1 фирмы Allen-Bradleyже и модульными версиями, которые различаются числом координат (и возможностью формировать независимые каналы ЧПУ из координатных групп),использованием традиционных аналоговых или автономных цифровых следящих приводов, подключенных к оптоволоконной сети, а также числомвходов-выходов электроавтоматики и использованием удаленных (сетевых)входов-выходов.Вычислительная мощность систем NUM исключительно высока, и этимобъясняется широкий набор их функциональных возможностей. Так, предусмотрены сплайновый и полиномиальный (до пятого порядка) алгоритмы интерполяции, пяти-девятикоординатная интерполяция, пятикоординатная коррекция инструмента, одновременная работа по двум различнымуправляющим программам, ЗБ-графика и др.
В системах с терминальнымкомпьютером возможна адаптация интерфейса оператора к запросам конечных пользователей, диалоговое программирование с помощью инструментальных систем PROGRAMMILL и PROGRAMJTURN.Фирма Allen Bradley в составе концерна Rockwell (США) выпускаетширокое семейство систем ЧПУ: от традиционной CNC (модель 9/440) досистем CNC с персональным компьютером в качестве терминала (модель9/260(290)) и систем класса PCNC (модель 9/РС). Последняя модель (рис. 2)выполнена по вполне классической схеме: специализированный промышленный компьютер с Windows NT операционной системой и возможностью разрабатывать пользовательские приложения на Visual Basic (функции прикладного интерфейса API опубликованы); PCI - одноплатный ЧПУ-3Глава 1.
Классификация систем управления21компьютер, выполняющий все функции ядра, включая программно-реализованный контроллер электроавтоматики.Программирование и редактирование контроллера осуществляются через общий для всей системы терминал. Программируемый контроллер имеет собственную сеть (и сетевую плату).1.1.2. Системы PCNC-2К этому классу принадлежат системы фирм ANDRON и BoschRexroth(Германия). Система ЧПУ фирмы ANDRON относится к полному двухкомпьютерному варианту.
Ее структура представлена на рис. 3 в виде наборамодулей: терминального компьютера, ЧПУ-компьютера, панели оператораи монитора, удаленных входов-выходов программируемого контроллера,одной или нескольких групп цифровых (SERCOS) приводов подачи и главного привода. Аппаратура системы практически полностью состоит из покупных компонентов и плат.
В силу этого обстоятельства фирма ANDRONне скрывает деталей аппаратной реализации, и эта реализация весьма представительна для двухкомпьютерных версий систем ЧПУ других фирм.В состав терминального компьютера входят: материнская плата сCeleron-процессором и интегрированными контроллерами SCSI, VGA, TFT,IDE; многофункциональная интерфейсная плата MFA с памятью CMOSROM (связь с внешним модемом; транспьютерный контроллер коммуникационного канала, связывающего терминальный и ЧПУ-компьютеры).
Всеплаты установлены на пассивной ISA-шине, при этом предусмотрена установка дополнительных (по заказу) резервных плат: внутреннего модема, сетевой платы, SCSI-платы. Для специальных задач возможна установка PCI-плат.В состав ЧПУ-компьютера входят: материнская плата с Celeron-процессором; плата МЮ (Main Input-Output) поддержки как коммуникационного интерфейса с терминальным компьютером (со скоростью 10 Мбит/с),так и интерфейса маховичка ручного перемещения; плата программируемого контроллера с интерфейсом InterBus-S (с циклом 4 мс для 1024 входов-выходов); одна или несколько плат SERCOS-интерфейса (с микросхемой SERCON410-В). Все платы установлены на пассивной ISA-шине. Каждый SERCOS-интерфейс обслуживает (с периодичностью 0,5 мс) однугруппу из трех автономных приводов подачи и одного привода шпинделя.Приводы одной группы включены в кольцевую оптоволоконную сеть.В платформе системы ЧПУ фирмы ANDRON аппаратный уровень расположен под операционной системой Windows NT в терминальном компьютере и оригинальной операционной системой реального времени в ЧПУкомпьютере.
На прикладном уровне терминальный компьютер открыт дляразнообразных приложений и специальных диалогов конечного пользова-'SOCOHKUH, I.M. Мартинов. Системы числового программного управления> оператораКлавиатура, VGA, флоппиТерминальныйкомпьютер••мпьютер1.%8иДвигатель, датчико<?л• Uоо.> ог т\ТЦифровой привод с SERCOS- интерфейсом..ивктура системы ЧПУ класса PCNC-2 фирмы ANDRONjpbie можно назвать САМ-приложениями. Для построения САМ.ений предусмотрен инструментальный язык ANLOG-C, обеспечи.и доступ к функциям ядра в ЧПУ-компьютере.^ма ЧПУ (Typ3.osa) фирмы BoschRexroth построена на основевысокопроизводительных компьютеров (классический двухкомпь1ый вариант) и обладает исключительно мощным набором функi,r.v.
4). Терминальный компьютер имеет операционную системуows NT, а ЧПУ-компьютер - операционную систему UNIX. Связь..рационных сред осуществляется с помощью протоколов TCP/IP, что^опускает удаленное размещение терминала и работу нескольких терми-Глава 1. Классификация систем управленияUЛокальная сетьU23ЦРис. 4. Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-2 фирмыBoschRexroth:ОС- операционная система; ОС РВ - операционная система реального времениналов с одним ЧПУ-компьютером. В свою очередь ЧПУ-компьютер предполагает многоканальную работу более чем с одной управляющей программой.
Прикладное математическое обеспечение терминального компьютера и прикладное математическое обеспечение ядра в ЧПУ-компьютере окружены оболочкой из нескольких сот интерфейсных API-функций(Application Programming Interface), которые предоставляют конечнымпользователям возможность разрабатывать собственные приложения ирасширения. В оболочку терминального компьютера включена мощнаяDLL-библиотека NCS (Numerical Control System) классов объектов, «покрывающая» API-функции, делающая разработку дополнительных приложений более простой и комфортной.
В остальном состав прикладногоматематического обеспечения традиционен; впрочем, можно отметить хорошо проработанный программно-реализованный контроллер электроавтоматики и несколько очень интересных приложений. Среди них отладчик высокоуровневых управляющих программ, логический анализатор для удаленного контроля программируемых контролеров, осциллограф для анализа динамики следящего привода, в том числе и с помощьюрассчитываемых здесь же частотных характеристик.1.1.3.
Система PCNC-3Типичным представителем систем этого класса является система фирмы DeltaTau (Великобритания). Она относится к двухкомпьютерному ва-24в .Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управлениярианту, но такому, при котором ЧПУ-компьютер выполнен в виде отдельной платы РМАС (Programmable Multi-Axes Controller), устанавливаемойна ISA (или РС1)-шине терминального персонального компьютера (рис. 5).Терминальный компьютер с Windows NT операционной системой выполняет классические функции терминальной задачи и функции интерпретатора управляющих программ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
