Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Классификация систем управленияSimens ОС РВСтандарта, функция„ ,* > 0 \ ~Функции пользователя(compile cycles)activeEvent 1Стандарт», функцияФункцияпользователя 131СвязываниеДанныеСвязывание 1Связывание 2passiveФункцияпользователя 2СистемныеданныеСвязывание 3 'Стандарт, фуйкц йя••ДСгандартн. функция-с - „ * * " " ( п ^.;active"~С\ Event n L*1Функцияпользователя mДанныепользователяX"HV&\Рис. 10. Механизм поддержания открытой архитектурыв системе ЧПУ фирмы SiemensЗаключениеВ спектре архитектурных решений наиболее уверенные позиции занимает концепция PCNC, при этом по мере роста вычислительной мощностипроцессоров все чаще предпочтение отдают однокомпьютерному варианту.В качестве операционной системы стандартом де-факто стала Windows NTс расширением реального времени [4].
Программируемые контроллеры реализуют программным путем в рамках единой вычислительной среды дляядра ЧПУ, а терминал системы ЧПУ используют для программированияэлектроавтоматики.Периферия систем ЧПУ становится сетевой, причем все чаще единаясеть используется как для приводов подачи, так и для системы управленияэлектроавтоматикой. Наиболее значительная тенденция состоит в развитии идей открытой архитектуры [5], предоставляющей конечному пользователю широкие возможности для реализации собственных функций.32В.Л.
Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управления1.2. Интеграция на основе открытого управленияи стандарта ОРСПервоначально интерфейсный стандарт ОРС был разработандля единообразия связи различных логических устройств, источников данных и периферийных сетей (Fieldbus) с клиентскими приложениями. Успех внедрения стандарта привел к расширениюсферы его применения, и в эту сферу попали устройства ЧПУ,системы SCADA, терминальные системы интегрированной технологической среды.
Поскольку стандарт ОРС оказался в области интересов разработчиков систем ЧПУ, далее рассмотреныпроблемы открытого управления на основе этого стандарта.Еще недавно казалось, что проблема открытого управления в гетерогенных интегрированных системах решена на основе стандартов архитектурыоткрытых систем ISO-OSI и концепции MAP (Manufacturing AutomationProtocol) [7,8]. Однако практика построения интегрированных систем показала, что реализация MAP дорога, громоздка и не охватывает всех иерархических уровней интеграции, например нижних уровней для устройств типапрограммируемых контроллеров, следящих приводов и др.
Система MAPскорее ориентирована на однородную архитектуру, тогда как современныерешения все чаще строят на базе клиент-серверной организации, в которойзаметную роль играют системы типа SCADA (Supervisory Control and DataAcquisition). В этой связи в последнее время формируется комплекс новыхидей, которые переносят акцент с открытой архитектуры локальных систем(эта проблема во многом уже решена) на открытое управление в распределенных системах. В этом плане все возрастающий интерес приобретает промышленный стандарт ОРС, который является составной частью СОМ-технологий фирмы Microsoft. В дальнейшем рассмотрен круг вопросов, относящихся к построению открытых интегрированных систем управления.1.2.1. Представление об открытом управленииОбратимся прежде к канонической архитектуре ISO-OSI (рис. 11, а).Стандартное приложение MMS (Manufacturing Message Specification, ISO1090), работающее на прикладном уровне ISO-OSI, превращает распределенную систему управления в совокупность взаимодействующих виртуальных устройств VMD (Virtual Manufacturing Device).
Однако переусложненный стек протоколов VMD (все остальные уровни ISO-OSI) заставляетобратиться к более простым сетям TCP/IP и искать возможность их сосуществования с MMS.На рис. 11, б показано решение, использующее RFC 1006 (RemoteFunction Call) в качестве эмулятора ISO-OSI услуг над протоколами TCP/IP.Глава 1. Классификация систем управления7а: ISO 9506MMS приложение7a : ISO MMS7Ь: ISO ACSE7b: ISO ACSE6 : ISO 8822/236 : ISO 8822/23337:MMSобразныйпротоколнадсокетамиS: ISO 8326/27 сS: ISO 8326/27 спредварит, соединен. предварит, соединен.4 : ISO 8072/73Уровень адаптированк RFC 1006MMS с клиентсерверныйвзаимодействиемна основе PDUASNI-BERперекодированиеВызов удаленныхпроцедур RPCОбъектно-ориентированный MMS.ASNI-IDLперекодированиеМетод удаленного.вызова черезобъектную шинуTCP/IP уровниTCP/IP уровниTCP/IP уровни(или другие)Уровни 1 & 2Уровни 18.2Уровни 1 & 2Уровни 1 & 2б),)г)3 : ISO 8348/73ТС P/IP уровни1 1 2 : ISO8802.4Token Busа)Рис.
11. Каноническая модель ISO-OSI и ее эволюцияНа рис. 11, в система MMS-услуг выстроена непосредственно над сокетами TCP/IP. Переходный вариант показан на рис. 11, г, где использованасистема RPC (Remote Procedure Call), а сравнительно более устойчивыйвариант - на рис. 11 ,д, для которого протоколы TCP/IP в принципе необязательны. Открытое управление предполагает максимальное использование стандартов, не только сетевых, но и на уровне каждой отдельной системы управления.Структура системы ЧПУ на рис.
12 представлена с позиций использования существующих стандартов. Роль интерфейсных стандартов исключительно велика, поскольку именно они создают основу для построенияоткрытых распределенных систем управления. В особенности хотелось быобратить внимание на эффективность интерфейсов на основе объектноориентированного подхода и таких Microsoft-технологий, как COM/DCOM/OLE/OPC [9]. Пример системы ЧПУ с объектно-ориентированными интерфейсами приведен на рис.
13.Стандарт ОРС представляет собой технологию OLE для управлениятехнологическими процессами [10,11]. Это стандартный метод для доступа к периферийным устройствам, системам SCADA или другим промышленным приложениям реального времени. ОРС является спецификацией,или набором правил и процедур, разработанных с той целью, чтобы разнообразные приложения могли поддерживать диалог между собой. Цель стандарта — обеспечить совместную работу и взаимозаменяемость промышленных устройств от разных производителей. Имея утвержденный в стандарте набор интерфейсов, конечный пользователь может организоватьвзаимодействие и обмен данными между любыми распределенными компонентами системы.34В.Л. Сосонкин, Г.М.
Мартинов. Системы числового программного управленияТерминальная задачаСтандарты информационного обмена сЧеловеко- Приложения внешними устройствами: DXF, IGES; STEPПараметрыАР 203, 214,213,224; ISO 10303-41, ASCII;конечногоконфигурации машинныйинтерфейс пользователя СОМДОСОМЛЖЕ/ОРС; CORBA, DDE, netстанкаDDE, Wn-SocketscoBMecTHMbiu интерфейсСетевойконтроллер :TCP/IP,OSI/Ethemet,MMS(NC.PLC)API-функции ЧПУЛогическая задача : Управление следящимиКанал ЧПУIEC 6133-3,приводами; SERCOS-JEC 1491,(интерпретация,RS-267-CCAN, RS 274Одлясп лай новаядля управлениявходных сигналовингерполЯ1*<я)приводамиуправляющей программыДиспетчерзадач ЧПУПамять:регистры,памятьуправляющихпрограммКоммуникация на уровне аппаратуры: BUS I/F.VME, ISA, EISA, PCIСтандарты ввода-вывода дискретных сигналов:Контроллер RS 232, RS 485, SERCOS, ISA Seldbus, IEC 6133-3,следящих ISO 4336, OBIOS (эбъектно-ориентированнаяприводов система входов-выходов), OPC-SP95,1EEE P145-1,2;DIM 1245, Profibus, Interbus, DeviceNetСледящий приводСетьПриводРис.
12. Стандарты в современной системе ЧПУSCADA( | OPCXML&DCOM-кпиентРис. 13. Пример системы ЧПУ с объектно-ориентированными интерфейсамиГлава 1. Классификация систем управления35Следует заметить, что в узлах современной гетерогенной системы находятся различные по назначению устройства (ЧПУ и др.), но построенные на аппаратуре персонального компьютера и на базе операционной системы Windows NT (в ближайшей перспективе это относится даже к программируемым контроллерам). Указанное обстоятельство существенноупрощает внедрение стандарта ОРС.На рис. 13 система ЧПУ (с совокупностью ОРС-серверов) поставляетданные, а ОРС-клиенты эти данные потребляют.
К клиентам относятся устройства с программным обеспечением более высокого уровня, напримерсистемы SCADA. Такие системы в интегрированных системах могут бытьпотребителями данных ЧПУ, осуществляющими доступ к ним DA (DataAccess). ОРС-клиент предварительно запрашивает, может ли он работать снужным ему интерфейсом ОРС-сервера. В одной из версий DA-механизмуведомления клиента сведен к стандартному механизму COM/DCOM, чтои показано на рис. 13.Еще одна разновидность ОРС-сервера- это доступ к периферийной шине(Fieldbus) устройства ЧПУ.
В системе ЧПУ с операционной системойWindows устанавливается Fieldbus-адаптер, и ОРС-сервер будет работать ссетью Fieldbus через драйвер адаптера. Таким образом, ОРС-клиент типа.NET получает доступ к данным сети Fieldbus через ОРС-сервер типа. NET.С появлением стандарта ОРС построение открытых распределенныхсистем управления становится достаточно простым еще и по той причине,что разработка ОРС-серверов и ОРС-клиентов поддержана сегодня многочисленными инструментальными средствами. С точки зрения SCADA-систем, ОРС-серверы, расположенные на компьютерах всего производственного предприятия, могут стандартным способом поставлять данные в программы визуализации, базы данных и др. Таким образом, разрушается самопонятие гетерогенной системы.На рис.
14 ОРС-интерфейсы системы ЧПУ представлены в явном виде.В качестве клиентов показаны системы MES (Manufacturing ExecutionSystems), ERP (Enterprise Resource Planning), MRP (Manufacturing resourcePlanning). Система MES отвечает за управление производственными ресурсами, планирование и контроль последовательности технологическихопераций, например в рамках гибкого производственного модуля или гибкой производственной системы. Система ERP занимается планированиемресурсов предприятия, а система MRP - планированием ресурсов производства в рамках подразделения предприятия.36В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
