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 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.

1.1.1. Системы cnc и pcnc-1

С емейство систем фирмы NUM (Франция, в составе концерна Schneider, Германия) построено по принципу многопроцессорных CNC-систем, т.е. с ЧПУ-процессором, процессором программируемого контроллера автома­тики и графическим процессором (рис. I). Система NUM может быть осна­щена пассивным терминалом или промышленным компьютером с операци­онной системой Windows 98. Семейство представлено компактными, а так­

же и модульными версиями, которые различаются числом координат (и воз­можностью формировать независимые каналы ЧПУ из координатных групп), использованием традиционных аналоговых или автономных цифровых сле­дящих приводов, подключенных к оптоволоконной сети, а также числом входов-выходов электроавтоматики и использованием удаленных (сетевых) входов-выходов.

Вычислительная мощность систем NUM исключительно высока, и этим объясняется широкий набор их функциональных возможностей. Так, пре­дусмотрены сплайновый и полиномиальный (до пятого порядка) алгорит­мы интерполяции, пяти-девятикоординатная интерполяция, пятикоорди-натная коррекция инструмента, одновременная работа по двум различным управляющим программам, ЗЭ-графика и др. В системах с терминальным компьютером возможна адаптация интерфейса оператора к запросам ко­нечных пользователей, диалоговое программирование с помощью инстру­ментальных систем PROGRAMMILL и PROGRAMTURN.

Фирма Allen Bradley в составе концерна Rockwell (США) выпускает широкое семейство систем ЧПУ: от традиционной CNC (модель 9/440) до систем CNC с персональным компьютером в качестве терминала (модель 9/260(290)) и систем класса PCNC (модель 9/РС). Последняя модель (рис. 2) выполнена по вполне классической схеме: специализированный промыш­ленный компьютер с Windows NT операционной системой и возможно­стью разрабатывать пользовательские приложения на Visual Basic (функ­ции прикладного интерфейса API опубликованы); PCI - одноплатный ЧПУ-3 компьютер, выполняющий все функции ядра, включая программно-реа­лизованный контроллер электроавтоматики.

Программирование и редактирование контроллера осуществляются че­рез общий для всей системы терминал. Программируемый контроллер име­ет собственную сеть (и сетевую плату).