Сосонкин В.Л. 2005 Системы числового программного управления (841803), страница 4
Текст из файла (страница 4)
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. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
