- •Устройства программного управления
- •Глава 1. Классификация систем управления 17
- •Глава 2. Общие принципы построения систем чпу 55
- •Глава 3. Задачи управления 121
- •Глава 4. Технологии разработки программного обеспечения систем управления 178
- •Глава 5. Документы пользователя систем чпу 231
- •Глава 1.
- •1.1. Современный мировой уровень архитектурных решений в области чпу
- •1.1.1. Системы cnc и pcnc-1
- •1.1.2. Системы pcnc-2
- •1.1.3. Система pcnc-3
- •1.1.4. Системы pcnc-4
- •1.2. Интеграция на основе открытого управления и стандарта орс
- •1.2.1. Представление об открытом управлении
- •1 .2.2. Системы scada
- •1.2.3. Стандарт орс
- •1.3. Интеграция на основе комплекса производственных стандартов step (Standard for the Exchange of Product model data)
- •1.3.1. Обзор комплекса производственных стандартов step
- •1.3.2. Step-nc
- •1.3.3. Использование в интерфейсе систем чпу языков express и xml
- •Глава 2. Общие принципы построения систем чпу
- •2.1. Архитектура систем pcnc
- •2.1.1. Признаки нового поколения систем чпу
- •2.1.2. Модульная архитектура систем чпу на прикладном уровне
- •2.1.3. Открытая архитектура систем управления
- •2.1.4. Виртуальная модель pc-подсистемы чпу
- •2.2. Проблема реального времени в системах управления
- •2.2.1. Постановка задачи
- •2.2.2. Реальное время в системе управления
- •2.2.3. Базовые понятия операционной системы реального времени
- •2.2.4. Использование в системах управления операционной системы Windows nt
- •2.2.5. Стратегия диспетчеризации на базе расширения rtx (Real Time extension)
- •2.2.6. Принцип разбиения потоков (threads)
- •2.3. Проблемы управления электроавтоматикой
- •2.3.1. Классификация систем управления электроавтоматикой
- •2.3.2. Система понятий, используемых при организации системы управления
- •2.3.3. Структура проекта системы управления электроавтоматикой (клиентская часть)
- •2.3.4. Альтернативные структуры проекта в клиентской части
- •2 Рис. 45. Диаграмма периодической работы .3.6. Объектный подход при управлении электроавтоматикой
- •2.3.7. Особенности управления электроавтоматикой станков с чпу
- •2.4. Построение межмодульной коммуникационной среды
- •2.4.1. Базовые функции коммуникационной среды
- •2.4.2. Клиент-серверные транзакции при запросе данных
- •2.4.3. Виртуальная структура объектно-ориентированной магистрали
- •2.4.4. Организация коммуникационной среды в виде открытой модульной системы
- •2.5. Принципы построения удаленных терминалов чпу
- •2.5.1. Удаленный терминал в системе управления
- •2.5.2. Информационные технологии, используемые при создании удаленного терминала
- •2.5.3. Библиотеки классов Java, используемые при создании апплетов
- •2.5.4. Инструментарий разработки удаленного терминала
- •2 .5.5. Специфика удаленного терминала системы управления
- •2.6. Особенности архитектуры систем чпу, поддерживающих стандарт iso 14649 step-nc
- •2.6.1. Традиционное программирование станков с чпу и стандарт step-nc
- •2.6.2. Язык express
- •2.6.3. Процессы и ресурсы в step-nc
- •2.6.4. Смешанная архитектура
- •3.1. Реализация геометрической задачи
- •3.1.1. Интерпретатор управляющих программ
- •3 .1.2. Интерполятор
- •3.2. Реализация логической задачи управления
- •3.2.1. Формализм описания циклов электроавтоматики
- •3.2.2. Инструментальная поддержка визуального программирования циклов электроавтоматики
- •3.3. Управление электроавтоматикой станков с чпу по типу виртуальных контроллеров SoftPlc
- •3.3.1. Объектно-ориентированный подход при организации математического обеспечения виртуальных контроллеров
- •3.3.2. Архитектура виртуального контроллера
- •3.3.3. Программная реализация виртуального контроллера
- •3.4. Реализация терминальной задачи
- •3.4.1. Интерпретатор диалога оператора в Windows-интерфейсе
- •3.4.2. Специфика построения редактора управляющих программ в коде iso-7bit (в составе терминальной задачи)
- •3.4.3. Редактор-отладчик управляющих программ на языке высокого уровня (в составе терминальной задачи)
- •3.5. Реализация диагностической задачи управления
- •3.5.1. Понятийный аппарат диагностического процесса
- •3.5.2. Структура подсистемы диагностики
- •3.5.3. Реализация логического анализатора
- •3.5.4. Реализация осциллографа
- •Глава 4.
- •4.1. Технология объектно-ориентированного программирования
- •4.1.1. Сравнение технологий программирования
- •4.1.2. Базовые понятия объектно-ориентированного подхода
- •4.1.3. Методические рекомендации по выбору объектов в системе управления
- •4.1.4. Структура программного обеспечения системы управления
- •4 .1.5. Инструментальная поддержка объектно-ориентированного проектирования и формализм Буча
- •4.2. Специфика объектно-ориентированного программирования
- •4.2.1. Элементы абстрактной модели системы pcnc
- •4.2.2. Объектно-ориентированная модель модуля системы pcnc
- •4.2.3. Объектно-ориентированная модель отображения данных
- •4 Рис. 122. Диаграмма объектов, реализующих механизм отображения за границами потока .3. Методологические аспекты построения открытых систем чпу
- •4.3.1. Понятийный аппарат открытых систем чпу
- •4.3.2. Представление о системе pcnc как об открытой системе управления
- •4.3.3. Построение систем чпу по типу открытого языкового процессора
- •4.3.4. Стандартные средства поддержания открытой архитектуры
- •4.3.5. Использование стандартных инструментальных средств поддержания открытой архитектуры
- •4.3.7. Формирование окружения разработки
- •4.4. Технология компонентной организации программного обеспечения
- •4.4.1. Базовые понятия
- •4.4.2. Иллюстрация компонентного подхода на примере контроллера привода подачи
- •4.4.3. Классификация сом-интерфейсов и сом-серверов
- •4.4.4. Область использования сом
- •4.4.5. Инструментальная поддержка компонентного проектирования
- •4.4.6. Пример реализации atl сом-сервера
- •Глава 5.
- •5.1. Структура руководства по программированию
- •5.1.1. Фазовое пространство технологической машины
- •5.1.2. Повышение языкового уровня управляющих программ
- •5.1.3. Функциональные возможности системы управления, отражаемые в версии управляющей программы
- •5.2. Конфигурация систем чпу
- •5.2.1. Представление параметров конфигурации в системе чпу
- •5.3.2. Координатные оси и координатные системы
- •5.3.3. Траектории движения (типы интерполяции)
- •5.3.4. Группирование координатных осей (g581, g580)
- •5.3.5. Управление шпинделем
- •5.4. Методика разработки управляющей программы чпу соответственно стандарту iso 14649 step-nc
- •5.4.1. Инструментальная система xml Spy
- •5.4.2. Схемы управляющей программы в стандарте step-nc
Глава 1.
Классификация систем управления
Если сравнивать системы ЧПУ лишь по их внешним «паспортным» характеристикам, то трудно объяснить их функциональное разнообразие и их 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, которая привела 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 внимание на один из перспективных вариантов, использующих стандарт ОРС. С другой стороны, единственным вариантом интеграции в рамках технологической среды предприятия и полного жизненного цикла производства является внедрение стандарта STEP.
1.1. Современный мировой уровень архитектурных решений в области чпу
Представлен и проиллюстрирован анализ архитектуры систем ЧПУ. Приведена классификация, указывающая на сосуществование на рынке ЧПУ пяти архитектурных вариантов. Показано, что в 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. 1. Классические системы CNC (первый вариант) до сих пор выпускаются лишь фирмами с богатой традицией производства высококачественной собственной микроэлектронной аппаратуры. Но и эти фирмы под давлением
к
Таблица 1. Классификация архитектурных решений систем ЧПУ
|
CNC |
PCNC-1 |
PCNC-2 |
PCNC-3 |
PCNC-4 |
||
|
|
|
|
|
Интерфейс опера- |
||
Персональный компьютер |
|
Интерфейс оператора |
|
тора. Ядро ЧПУ. Программно-реализованный |
|||
|
|
|
|
|
контроллер электроавтоматики. |
||
|
|
|
|
Ядро ЧПУ. |
|
||
Встроенный |
|
|
|
Программно- |
|
||
одноплатный |
|
|
|
реализованный контрол- |
|
||
компьютер |
|
|
|
лер электроавтоматики. |
|
||
Интерфейс |
|
Коммуникационный интерфейс |
|
|
|||
|
|
|
Ядро ЧПУ. |
|
|
||
|
|
|
Программ- |
|
|
||
Второй |
|
|
но-реализованный |
|
|
||
компьютер |
|
|
контроллер электроавтоматики |
|
|
||
|
Интерфейс |
Ядро |
|
|
|
||
|
оператора. |
ЧПУ. |
|
|
|
||
Специаль- |
Ядро ЧПУ. |
Одно- |
|
|
|
||
ный процес- |
Внешний |
платный |
|
|
|
||
сорный |
контрол- |
контрол- |
|
|
|
||
модуль |
лер электроавтоматики. |
лер электроавтоматики |
|
|
|
||
Интерфейс |
Управление приводами и электроавтоматикой |
Периферийные шины следящих приводов и электроавтоматики |
|||||
Объекты управления |
Локальные объекты |
Сетевые объекты |
|||||
онечных пользователей, желающих иметь гибкий интерфейс оператора, предлагают модификацию с персональным компьютером в качестве терминала (второй вариант). По многим причинам [1] первые системы типа PCNC относились к двухкомпьютерной архитектуре (третий вариант); они и сегодня очень популярны и наиболее широко распространены. Несколько позднее появились системы PCNC, ядро которых реализовано на отдельной плате, устанавливаемой в корпусе промышленного персонального компьютера (четвертый вариант). Наконец, по мере повышения мощности микропроцессоров все большее распространение получает однокомпьютерный вариант системы PCNC (пятый). Все варианты отражают суммарный опыт разработчиков систем ЧПУ и перспективные тенденции. В этой связи их рассмотрение достаточно поучительно, в особенности для тех, кто занимается разработкой новых моделей у нас в стране.