8.8. Программирование для станков с чпу

Исходными данными для составления программ для станков с ЧПУ в АСТПП являются результаты конструкторского проектирования, поступающие из CAD. Но возможно программирование и при наличии в качестве исходных данных лишь чертежа детали и параметров технологического процесса.

При программировании определяют и кодируют геометрию заготовки, траектории движения подвижных органов станка и параметры обработки. Для этих целей используют специализированные языки, примером которых может служить язык APT (Automatically Programmed Tools), относящийся к языкам высокого уровня. Полученный исходный код на языке APT преобразуется в программу перемещений инструмента, управления подачей и т.п., представляемую в виде аппаратно независимого файла CLData (Cutter Location Data). Файл CLData поступает в постпроцессор, который переводит программу в вид, требуемый для конкретного типа станка.

В языке APT имеются следующие группы команд:

• идентифицирующие — для указания названия обрабатываемой детали и типа используемого постпроцессора;

• геометрические — для указания геометрических особенностей детали;

• управляющие перемещениями режущего инструмента;

• управляющие режимами обработки (определяющие скорость подачи, скорость вращения шпинделя, включение охлаждения и т.п.);

• дополнительные (например, выбор инструмента).

Примеры команд APT:

• P5 = POINT/0.0. 2.5. 0.4 — задание точки P5 с координатами X=0, Y=2,5, Z=0,4.

• GOTO/P7 — перемещение в точку P7.

• FEDRAT/6.0 — задание скорости подачи 6 дюйм/мин.

8.9. Системы scada

Функции систем SCADA:

• сбор первичной информации от датчиков;

• хранение, обработка и визуализация данных;

• регистрация аварийных сигналов, выдача сообщений о неисправностях и аварийных ситуациях;

• связь с корпоративной информационной сетью;

• формирование отчетов;

• автоматизированная разработка прикладного программного обеспечения (ПО).

SCADA-системы состоят из терминальных компонентов, диспетчерских пунктов и каналов связи. Различаются SCADA-системы типами поддерживаемых контроллеров и способами связи с ними, операционной средой, типами алармов, числом трендов (тенденций в состоянии контролируемого процесса) и способом их вывода, особенностями человеко-машинного интерфейса (HMI) и др.

Алармы фиксируются при выходе значений контролируемых параметров или скоростей их изменения за границы допустимых диапазонов.

Число одновременно выводимых трендов может быть различным, их визуализация возможна в реальном времени или с предварительной буферизацией. Предусматриваются возможности интерактивной работы операторов.

Одной из широко известных SCADA-систем является система Citect австралийской компании Ci Technology, работающая в среде Windows. Это масштабируемая клиент-серверная система со встроенным резервированием для повышения надежности. Состоит из пяти подсистем: ввода-вывода, визуализации, оповещения (алармов), трендов, отчетов. Подсистемы могут быть распределены по разным узлам сети. Используется оригинальный язык программирования Cicode.

Отечественная SCADA-система Trace Mode для крупных АСУТП в различных отраслях промышленности и в городских службах создана компанией AdAstra. Система состоит из инструментальной части и исполнительных модулей. Предусмотрены управление технологическими процессами, разработка АРМ руководителей цехов и участков, диспетчеров и операторов. Возможно использование операционных систем QNX, OS9, Windоws.

Другой пример популярной SCADA-системы — BridgeVIEW (другое название LabVIEW SCADA) компании National Instruments. Ядро системы управляет базой данных, взаимодействует с серверами устройств, реагирует на алармы. Подсистема HMI предназначена для интерфейса с пользователями и для исполнения задаваемых ими программ. При настройке системы на конкретное приложение пользователь конфигурирует входные и выходные каналы, указывая для них такие величины, как частота опроса, диапазоны значений сигнала и т.п., и создает программу работы приложения. Программирование ведется на графическом языке блок-диаграмм.

С развитием сетевой инфраструктуры появляется возможность более тесной интеграции АСУП и АСУТП, ранее развивавшихся автономно. Использование информации непосредственно от технологических процессов позволяет более рационально планировать производство и управлять предприятием. Интеграция выражается в использовании на этих уровнях общих программных средств, баз данных, связей с Internet на основе развития РС совместимых контроллеров и сетей Industrial Ethernet, и т.п.

К операционным системам реального времени предъявляется ряд специфических требований, основными из них являются требования высокой скорости реакции на запросы внешних устройств, устойчивости системы (то есть способности работы без зависаний) и экономного использования имеющихся в наличии системных ресурсов.

В SCADA-системах в основном применяют операционные системы UNIX или Windows XP.

Возможности операционных систем Windows оказывается возможным использовать в системах реального времени, дополнив их, например, средой RTX компании VenturCom.

К операционным системам реального времени, используемым в ВКС, относятся многозадачная, многопользовательская, UNIX-совместимая система LynxOS; популярная ОС для встраиваемых приложений OS-9; модульная и легко модифицируемая система QNX; система планирования и управления задачами VxWorks, которая вместе с инструментальной системой Tornado является кросс-системой для разработки прикладного ПО, и др.

Для разработки ПО реального времени используют пакеты типа Component Integrator. К числу известных комплексов Component Integrator относятся FIX, Factory Suite 2000, ISaGRAF и др. Назначение прикладного ПО — анализ производства, воздействие на него в реальном времени.

Комплекс Factory Suite 2000 компании WonderWare, используемый при проектировании систем промышленной автоматизации от АСУТП до АСУП, включает в себя следующие подсистемы:

• InTouch 7.0 — SCADA-система — для создания распределенных приложений, визуализации процессов управления;

• InControl — для управления контроллерами;

• InTrack — управление производством (контроль материально-технических запасов, незавершенного производства, загрузки оборудования). В частности, подсистема InTrack интегрирован в известную систему планирования ресурсов предприятия iBaan;

• InBatch — для управления процессами непрерывного производства;

• IndustrialSQL Server — для хранения статистики, истории производственного процесса, данных о ситуациях;

• Scout — удаленный доступ к данным о технологическом процессе.

Одной из развитых инструментальных сред разработки приложений реального времени является система Tornado, разработанная для мультизадачной операционной системы VxWorks фирмой Wind River. Разработка приложений ведется на инструментальном компьютере, которым могут быть ПЭВМ или рабочие станции Sun, HP, IBM, DEC. ОС В базовую конфигурацию Tornado входят компиляторы С/С++, отладчики, симулятор целевой машины, командный интерпретатор, браузер объектов целевой системы, средства управления проектом и др. Для разработки ПО для встраиваемых сигнальных процессоров Tornado применяют вместе со специальной ОС WISP. Инструментальная среда Tornado Prototyper и симулятор ОС VxWorks, работающий под Windows, могут быть получены бесплатно по Internet, что позволяет провести предварительную разработку прикладной программы, а уже затем закупать полную версию кросс-системы.

Инструментальную среду ISaGRAF используют для разработки прикладного ПО программируемых контроллеров PLC. Среда реализует методологию граф-схем FlowChart и пять языков программирования по стандарту МЭК 61131-3 (IEC 1131-3). Это графические языки функциональных схем SFC, блоковых диаграмм FBD, диаграмм релейной логики LD и текстовые языки паскалеподобный ST и низкоуровневый язык инструкций IL.