- •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)
1.3. Интеграция на основе комплекса производственных стандартов step (Standard for the Exchange of Product model data)
Стандарт STEP используют для создания информационной модели изделия, работающей на всех этапах его жизненного цикла. Этап перехода от системы автоматизированного программирования САМ к системе ЧПУ называют STEP-NC. От окончательного международного согласования этого этапа ожидают перехода к кардинально более совершенной системе программирования ЧПУ и изменений в самой архитектуре систем ЧПУ. Среди возможных видов интеграции в автоматизированных производствах в последнее время привлекают те, которые построены на единой информационной модели изделия в рамках его жизненного цикла: от компьютерного проектирования (CAD) и компьютерного планирования (САРР) к автоматизированной подготовке управляющих программ (САМ) и изготовлению на станках с ЧПУ (NC). Подобная модель определена в рамках комплекса стандартов STEP [12, 13]. Слабым звеном в последовательных переходах по этапам жизненного цикла является переход CAM-NC, уверенное представление о котором не сложилось до сих пор. В дальнейшем сделан акцент именно на этом переходе, что потребовало, однако, введения общих представлений о комплексе стандартов STEP.
1.3.1. Обзор комплекса производственных стандартов step
Речь далее пойдет о той части стандартов STEP, которая определена для области обработки резанием на станках с ЧПУ. В жизненном цикле изделия предусмотрены фазы: STEP-проектирования (CAD, Computer-Aided Design), макропланирования технологического процесса (САРР, Computer-Aided Process Planning), а также те способы микропланирования (САМ, Computer-Aided Manufacturing) и изготовления (NC, Numerical Control), которые существуют сегодня вне STEP. Функции STEP ориентированного микропланирования и STEP ориентированного изготовления станут доступными в ближайшем будущем.
Фаза проектирования предполагает генерацию и сохранение STEP-данных для последующего производства изделий. В рамках фазы разработаны несколько вариантов прикладных протоколов (АР, Application Protocol), определенных в качестве международных стандартов, наилучшим из которых служит протокол АР224. На уровне этой фазы формируется некоторый полный набор информации для планирования технологических маршрутов в очередной фазе. Полнота означает определение данных в терминах ЗБ-геометрии (прямые, дуги и т.д.), но и в таких технологических терминах, как карманы, канавки, отверстия, скругления и др. Полнота означает также определение размеров и допусков, ассоциированных с ЗБ-образом, генерацию такой существенной информации, как материал, шероховатость, специальные технические требования (например, скругление острых кромок).
Все спецификации представляют собой не просто текст в виде примечаний, но являются частью модели, причем под протоколом АР224 понимают и модель, и транслятор, генерирующий производственные данные для отдельных деталей и сборок в формате АР224. В составе транслятора имеется система управления базой данных(СУБД). В фазе проектирования создают проект, выполненный в CAD-системе, или используют уже существующий проект, транслированный в АР224.
В следующей фазе макропланирования используют производственные данные конструкторского проекта и обрабатывают их соответственно новым задачам. Представление данных в формате АР224 существенно повышает эффективность планирования; окончательный же результат макропланирования будет представлен в формате АР213 в форме технологического маршрута для станков с ЧПУ. Формат АР213 принадлежит комплексу STEP, но пока еще не является международным стандартом, хотя имеет мощную международную поддержку. Пока же в основном STEP служит только входом в систему макропланирования, в то время как выход организован в формате используемой САРР-системы.
Один из существующих вариантов САРР-системы разработан в виде машины знаний, как интеллектуальное приложение для CAD-системы. Информация об изделии, о цеховых ресурсах, специфические сведения о построении технологических маршрутов и практическом опыте объединены вместе с целью построения планов обработки, используемых для самого широкого спектра деталей.
План обработки содержит схему маршрутизации (распределение шагов маршрута по станкам), спецификацию материалов, обобщающую маршрутную информацию, требования к инструментальному обеспечению, нормы времени для каждого шага, инструкции оператору. Приспособления и инструменты выбираются, заказываются или изготавливаются.
В процессе макропланирования оценивают стоимость обработки. Система принимает информацию в форматах STEP АР224 (оптимальный вариант), STEP АР203 (более ранний вариант прикладного протокола проектирования), IGES (Initial Graphics Exchange) и информацию чертежа. Модель цеховых ресурсов включает наличные материалы и инструменты, описания станков, оценки времени обработки, технологические возможности. Пользователю доступна твердотельная модель обрабатываемого изделия. В его распоряжении имеется множество экранов с информацией об изделии, цеховых ресурсах и плане обработки.
Стратегия очередной фазы - микропланирования - состоит в том, чтобы принять информацию в формате АР213 на основе формата АР224, но это станет возможным, когда формат АР213 будет завершен и выстроен в качестве стабильной модели и стандартного входа в САМ-системы. САМ-система выполнит микропланирование в формате АР238 на основе стандарта STEP-NC для каждого станка из тех, которые определены маршрутом операций.
В любом случае выход STEP-ориентированного макроплана используют в качестве входа в систему микропланирования. Микроплан ориентирован на шаги операций, поддержанные числовым программным управлением; он содержит чертежи установок и управляющие программы для станков с ЧПУ. САМ-системы проектируют траектории инструментов и постпроцессируют их, чтобы обеспечить совместимость с конкретной системой ЧПУ. Кроме того, разрабатываются схемы установок и коррекции инструментов, а также подробные инструкции оператору.
Фаза изготовления деталей станет гораздо более совершенной после завершения и внедрения стандарта АР238 (STEP-NC). Однако для прямого использования инструкций STEP АР238 должны быть разработаны системы ЧПУ очередного поколения, такие, которые понимают формат STEP-NC вместо языка ISO-7bit (ISO 6983, DIN 66025).