Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Одноплатный ЧПУ-компьютер РМАС(процессор Motorola 56300) решает геометрическую и логическую задачи[2, 3], выполняя функции интерполятора, контроллера управления приводами (подачи и шпинделя), программно-реализованного контроллера электроавтоматики.Turbo РМАС для управления до32 осей и 64 программэлектроавтоматикиИнтерфейсные платы |для подключения ~|"датчиков обратной |связи, "0м и предельных |конечников|\>Macro-станцияГп_4 осеваяТп л а т аПроцессор I/I'^управления i'Ll4 оси|£48(144) V 4•-[~Г ППлатыI'л а т ы, 144 входов- I~д~PWMD1лл.- [] PWM UWh. LimLffik. Lim- П PWM LlL_Home L j k HomeСП CZ1 CDHZ]ОсЫ Ось2 ОсьЗ Ось4Цифровой приводQUAD AMPLIFIERОсь1Ось 2ОсьЗОсь 4\\\ттПлаты оптоизолированных)24 входов- |выходов jРис. 5. Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-3 фирмы DeltaTau:PWM - Pulse Width Modulation, широтно-импулъсная модуляция;Lim (Limit) - ограничители; Ноте — нулевая точкаГлава 1.
Классификация систем управления25Интерполятор обеспечивает все виды интерполяции (включая сплайновую), разгоны и торможения, опережающий просмотр кадров Look Ahead,циклическое формирование управляющих воздействий с периодом 440 мкс(в этом же периоде в фоновом режиме работает и контроллер электроавтоматики).Контроллер приводов способен управлять 32 координатными осями,сгруппированными в 16 координатных систем; он принимает сигналыпозиционных датчиков обратной связи, замыкает позиционные контуры,выполняет функции ПИД-регулятора, имитирует в цифровом виде сигналы обратной связи по скорости, вырабатывает (в цифровом виде) широтно-импульсный сигнал для приводов подачи и сигнал ±10В для привода главного движения.
Программно-реализованный контроллер электроавтоматики поддерживает параллельное управление 64 цикламиэлектроавтоматики.Выходные сигналы (для управления приводами и электроавтоматикой)поступают в кольцевой оптоволоконный канал (со скоростью передачи данных 125 Мбит/с) для дистанционного управления своими объектами.
Принимающим устройством служит интеллектуальный периферийный терминал Macro-станция (Motion and Control Ring Optical). Допустимо включение в кольцо нескольких таких терминалов. Терминал замыкает скоростныеконтуры восьми приводов и принимает сигналы ограничителей рабочейзоны и датчиков нулевых точек координатных систем (в блоках ACS), формирует сигналы управления двигателями любого типа (асинхронными,постоянного тока и др.) с помощью блока Quad Amplifier (для управлениячетырьмя двигателями общей мощностью до 25 кВт). Другая функция периферийного терминала - управление электроавтоматикой через модулиоптоизолированных входов-выходов.Набор модулей фирмы DeltaTau (PMAC и Macro) ориентирован напостроение собственных систем ЧПУ у конечных пользователей, надолю которых остается разработка терминальной задачи, и интерпретатора в среде промышленного персонального компьютера. Однако самимодули являются для конечного пользователя «черными ящиками» иих архитектура закрыта.1.1.4.
Системы PCNC-4Система ЧПУ фирмы Beckhoff (Германия) демонстрирует яркий пример чисто однокомьютерной архитектуры PCNC, в рамках которой все задачи управления (геометрическая, логическая, терминальная) решены чисто программным путем, без какой-либо дополнительной аппаратной поддержки (рис. 6).26В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияПромышленый компьютерA ISDN,*, МодемVisual BasicДоступУдаленныйкомпьютерВизуализацияДанныеУдаленнаядиагностикаIIj Подготовка программ 111VisualДоступBasic1z 2Ethernet j §I8сВизуализацияДанные1[ADSXTwinCATTwinCATКонтроллеравтоматики(клиент)ЧПУклиентADS1JTwinCATTwinCATTwinCAT<онтроллеравтоматики(сервер)ЧПУсерверСистемныйменеджер111iОтображение входов-выходовТерминал входов-выходов электроавтоматикиТерминал следящихприводовПериферийная Lightbus шинаРис.
6. Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-4 фирмы BeckhoffВнешний интерфейс выстроен на базе любой стандартной (по выбору)периферийной шины Fieldbus, в частности на базе шины Lightbus фирмыBeckhoff. Эта шина выполнена в виде кольцевого канала для передачи сигналов управления автономными следящими приводами, а также сигналовэлектроавтоматики. Выход к объектам осуществляется с помощью периферийных терминалов ввода-вывода.
Операционная среда представляетсобой комбинацию Windows NT для поддержания процессов машинного времени и системы TwinCat (Total Windows Control and Automation Technology).Глава 1. Классификация систем управления27Операционная система TwinCat фирмы Beckhoff интегрирована в WindowsNT, добавляет ей функции реального времени, не изменяя самой WindowsNT. Перемещение данных и доступ к прикладным функциям API программных модулей осуществляется через программную шину ADS (AutomationDevice Specification).Системный менеджер, являющийся подсистемой TwinCat, служит центром системной конфигурации, поддерживающим синхронное или асинхронное взаимодействие всех процессов, а также ввод-вывод сигналовуправления.
На прикладном уровне в потоках управления работают программные модули ЧПУ и программируемые контроллеры, имеющие клиентскую (для подготовки данных) и серверную (для работы в реальномвремени) части. ЧПУ-клиент интерпретирует кадры управляющей программы в стандарте DIN 66025, а ЧПУ-сервер выполняет интерполяциюв группах приводов - по три координаты в группе. Группы формируютсясистемным менеджером. Для безэквидистантных программ можно обойтись без интерпретации, которую заменяет компилятор клиента контроллера автоматики. Одновременно работают до четырех контроллеров (виртуальных процессоров, выполненных в стандарте IEC 1131-3), каждыйиз которых решает четыре задачи, имеющих свой приоритет и свое время цикла.Система ЧПУ фирмы Power Automation (Германия) построена на основе промышленного персонального компьютера с PCI-шиной (рис.
7), операционной системой Windows NT и ядром реального времени (собственной разработки). Операционная система Windows NT поддерживает работу интерфейса оператора, в том числе системы программирования ЧПУ иконтроллера электроавтоматики, встроенную САМ-систему (опирающуюся на базы данных инструментов, материалов и технологических циклов), приложения конечного пользователя. Ядро реального времени синхронизирует задачи ЧПУ с электроавтоматикой, диспетчеризует работуинтерпретатора, интерполятора и модуля управления следящими приводами.
Одновременно могут работать до восьми каналов ЧПУ и два программно-реализованных контроллера электроавтоматики с разными приоритетами.Система имеет открытую архитектуру, которая допускает расширение функций ядра ЧПУ за счет специальных функций пользователя(compile cycles - терминология Power Automation) (рис. 8; см. такжеописание системы Siemens), и исключительно мощное сетевое окружение (рис. 9), как внешнее (Ethernet-TCP/IP, Novell), так и периферийное(восемь оптоволоконных SERCOS-колец для 64 следящих приводов,InterBus-S, Profibus DP, CAN-Bus, ASI-BUS). Кроме того, предусмотрены собственная периферийная SUPERBUS-шина для удаленных вхо-В.Л.
Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числовг-28Промышленный компьютер1—ПамятьWINDOWS NTФайловаяИнтерфейс+ РВсистема к<ПроцессорКоммуникацииЯдроЧПУ(Разделяемая пам»PCI - SERCOS картаСтандартная SERCOS-шинаСпециальная шина SUPСтандартныйаналоговыйинтерфейс±10ВРис. 7. Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-4 фирмы г~.РВ - ядро реального временидов-выходов электроавтоматики, а также удаленные входы-д.дарта фирмы OMRON (Япония) на PCI-шине. На Ьигскл:могут быть установлены четыре интерфейсных платы для vi32 аналоговыми приводами.Фирма Siemens не раскрывает особенностей своей архите*этом плане можно лишь строить догадки. Однако обращает на c t .ние механизм поддержания открытой архитектуры, который аоси...идентичен такому же механизму фирмы Power Automation. В этой CL29Глава 1.
Классификация систем управленияФункцияпользователяЯдро1Интер. 1Ядро 2Интер. 2_—LJ—IФункцияпользователяФункцияпользователяОбластьЧПУФункцияпользователяЯдропОбластькомпьютераИнтер. пLJДвухпортовая обменная памятьEvent (событие)Рис 8. Схема расширенияфункций ядра ЧПУ в системе фирмыPowerAutomation:Ядро - модули ядра ЧПУ; Интер. - модули интерполяции;Позиц.
-модули связи со следящими приводами подачи;Автом. -модулиуправления электроавтоматикойпо-видимому, можно предположить и идентичность архитектур Siemens иPower Automation.При разработке новой модели системы ЧПУ фирма Siemens сделалаакцент на открытую для конечного пользователя архитектуру со стороныкак интерфейса оператора, так и ядра системы (рис. 10). Интерфейс оператора работает в операционной системе Windows NT, поэтому включение винтерфейс windows-приложений проблемы не составляет. Однако возможнаи сравнительно глубокая реконфигурация интерфейса с помощью оригинальной инструментальной системы ProTooI.Для расширения функций ядра предложена схема, в соответствии с которой в процессы ядра включены своеобразные точки останова «breakout-points», называемые «events» (события). События инициируют фраг-30В.Л.
Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияПрограммированиеконтроллераПроцессвизуализацииФункцииЧПУОперационная система Windows NT4 SERCOS-карты по2 кольца в карте,8 осей в кольцеИнтерфейсы периферийных шин:• Inter Bus-S- CAN-BUSProf i bus• ASI-BUSМодульвходоввыходовPCI-OMRON шина,входы-выходы:• цифровые• аналоговыеКомпьютер спромышленнойзащитойОсЫМ...ось «32(аналоговые)Рис. 9. Сетевое окружение системы ЧПУ фирмы Power Automationменты пользовательского кода на Visual C++, называемого здесь «compilecycles» (скомпилированные циклы).
Скомпилированные циклы имеют унифицированный интерфейс OPI (OEM Program Interface), что обеспечиваетим стандартный доступ к системным данным и функциям посредствоммеханизма связывания «binding». С другой стороны, скомпилированныециклы могут использовать и собственные данные. Такой подход обеспечивает полную совместимость расширенного программного обеспечениясистемы ЧПУ.Для сравнения обратимся вновь к архитектуре системы ЧПУ фирмыPower Automation. Даже беглое сопоставление и одинаковая терминология указывают на то, что в обоих случаях использованы одинаковые механизмы внедрения функций конечного пользователя, т.е. одинаковый подход к реализации открытой архитектуры.Глава 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
