Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.

340

Серверы Novell NetWare использются в ачестве файл-серве-

ров для хранения данных, архивов и т. п., а таже для автомати-

зации онтроля, правления, эсплатации и сопровождения

про раммно о обеспечения.

Серверы МАИС выполняют фнции по обработе данных,

полчаемых через ТИС в соответствии с определенными ал орит-

мами (статистиа, онтроль наршений техноло ии, чет расхо-

дов энер оресрсов и сырья, ведение протоолов наблюдений

метроло ичесих харатеристи системы и т. п.).

Сервер Windows NT использется а сервер приложений под

Windows.

Техничесие средства. Система онтроля и правления враща-

ющимися печами реализована на базе IBM PC совместимых ап-

паратных средств и стандартной сетевой аппаратры Ethernet,

Arcnet.

Учитывая жестие словия эсплатации (высоая запылен-

ность), онтроллеры смонтированы в шаф со степенью защиты

IP55 серии technopac II electronic фирмы Schroff .

В онтроллерах использются следющие модли и платы:

— процессорные платы 5066 фирмы Octagon Systems;

— ниверсальные модли ввода-вывода UNIO96-1 фирмы

Fastwel;

— платы дисретно о ввода TBI-24/0 и дисретно о вывода

TBI-0/24 фирмы Fastwel;

— модли УСО дисретно о ввода 70G-IAC5A и дисретно о

вывода 70G-ОАС5А фирмы Grayhill;

— модли анало ово о ввода с альваничесой изоляцией

ADC32G фирмы «Рис»;

— модли анало ово о вывода АО16-С8 фирмы Fastwel;

— источнии питания фирмы Artesyn Technologies;

— обордование для создания резервированных систем: раз-

ветвители, оммтаторы, модли онтроля работы процес-

соров (арбитры) и т. д. — разработи фирмы «Лидер».

Общее оличество входных/выходных си налов составляет

поряда 300, а общее оличество параметров системы, влючая

расчетные, лабораторные и специальные, — поряда 1000.

Посоль система выполняет ответственные правляющие

фнции,  ее техничесим средствам предъявляются очень жес-

тие требования по надежности. Требемые поазатели надеж-

ности дости аются с помощью резервирования основных омпо-

нентов системы (рис. 8.10).

Имеется два идентичных омплета процессорных плат и

модлей УСО (основной и резервный онтроллеры), аждый из

341

оторых смонтирован в отдельном рейте со своим блоом пита-

ния. Все входные си налы через разветвитель подлючаются 

обоим омплетам УСО. Выходные си налы подлючаются  про-

раммно правляемом оммтатор. Основной и резервный он-

троллеры работают синхронно и параллельно: производится

ввод и обработа си налов с объета, выполняются расчеты,

формирются правляющие воздействия, но си налы на испол-

нительные механизмы проходят тольо с основно о онтролле-

ра. Работоспособность онтроллеров проверяется специальным

модлем-арбитром. В слчае выхода из строя основно о онтрол-

лера (пропадание питания, «зависание» про раммы или др ое

событие, повлешее превышение времени отлиа) производит-

ся переоммтация выходных цепей на резервный онтроллер,

оторый полчает статс основно о. То есть деление на основной

и резервный онтроллеры в достаточной степени словно.

Таим образом в системе онтроля и правления вращающи-

мися печами реализовано « орячее» резервирование с «бездар-

ным» подхватом всех фнций. Анало ичный подход реализован

и на др их техноло ичесих объетах ОАО «Комбинат Ма не-

зит», де внедрена система МАИС и пристствют правляющие

фнции.

Преимщества использования резервирования достаточно

очевидны. Кроме высоой живчести системы, обеспечивается

таже добство эсплатации и ремонта, ведь замен и добавле-

ние модлей, подлючение новых точе, переоммтацию си на-

лов можно производить без останови системы. Таое решение

позволяет при проетировании новых объетов автоматизации

смело заладывать «бесщитовой» вариант системы правления,

о да поазывающие и ре истрирющие приборы ислючаются

полностью, а оличество ор анов рчно о правления сводится 

минимм. Ясно, что апитальные затраты и последющие эс-

Îñíîâíîé

êîíòðîëëåð

Àðáèòð

Ðåçåðâíûé

êîíòðîëëåð

ÊîììóòàòîðÐàçâåòâèòåëü

Èñïîëíèòåëüíûå

ìåõàíèçìû

Äàò÷èêè

Рис. 8.10. Стртра резервированноо онтроллера

342

платационные расходы в этом слчае сщественно меньше. Что

асается стоимости, то, а поазывает наш опыт, дорожание,

связанное с выбором резервированной системы вместо нерезер-

вированной, составляет не более 20—25% от общей стоимости

проета.

Прораммное обеспечение. В ачестве инстрментальных про-

раммных средств при реализации системы использовалась сис-

тема МАИС, разработанная НТЦ «Лидер» ( . Озерс).

Это полностью отечественная разработа, читывающая спе-

цифи приборно о пара и исполнительных механизмов рос-

сийсих предприятий. Разработчии мо т адаптировать про-

раммные средства  особенностям онретно о предприятия и

онретной техноло ии. В процессе внедрения и отлади систе-

мы онтроля и правления вращающимися печами были внесены

дополнения в базовое про раммное обеспечение специально для

решения нестандартных задач, связанных, в частности, с реали-

зацией ре лятора теплово о режима:

— встроенные про раммные адаптивные фильтры нижних

частот до десято о поряда влючительно для обработи

анало овых входных си налов;

— набор омпонентов для создания про раммных адаптив-

ных фильтров нижних частот до сото о поряда влючи-

тельно;

— возможность выполнения вычислений в формате с двой-

ной точностью;

— возможность построения ре ляторов любо о ровня

сложности и с любыми заонами ре лирования, в том

числе с использованием распределенной сетевой модели

вычислений;

— возможность внесения изменений в правляющие ал о-

ритмы в режиме on-line через ТИС с немедленной провер-

ой резльтата без переза рзи онтроллера, а значит, и

без влияния на ход техноло ичесо о процесса;

— возможность дистанционно о онтроля и тестирования

работы АСУТП в целом, а таже любо о из элементов, в

том числе и аналов ввода-вывода УСО.

Управляющие ал оритмы, ал оритмы обработи данных (ста-

тистиа), четные задачи и т. д., а таже ал оритмы фнциони-

рования собственно ре лятора теплово о режима реализованы

средствами техноло ичесо о языа TL и оформлены в виде про-

рамм, оторые мо т выполняться а в онтроллерах, та и на

вычислительных платформах. Эти про раммы мо т работать по

вызов оператора, циличеси с заданным периодом, по настп-

343

лению события в ходе техноло ичесою процесса в реальном

масштабе времени, в мно озадачном режиме с использованием

приоритетов.

Следет отметить особенности системы МАИС:

— использется широо распространенная IBM PC совмес-

тимая архитетра на нижнем и верхнем ровнях системы,

а таже стандартная сетевая аппаратра (Arcnet, Ethernet);

— работает в стандартных сетях Novell и Microsoft;

— система построена на архитетре «лиент—сервер»;

— простота настройи на онретный техноло ичесий объ-

ет, малые срои внедрения;

— наличие развито о техноло ичесо о языа про раммиро-

вания;

— про раммирование верхне о и нижне о ровней АСУТП

ведется в рамах едино о проета;

— все фнции, связанные с правлением техноло ичесими

объетами, реализются на нижнем ровне системы (в онт-

роллерах), и их выполнение не зависит от работоспособ-

ности стройств верхне о ровня;

— возможность создания систем с полным резервированием

информационных и правляющих фнций;

— орретирова информационно о обеспечения и правля-

ющих ал оритмов осществляется без останови онтрол-

леров;

— возможность администрирования всех омпонентов сис-

темы по сети;

— наличие распределенной сетевой модели вычислений;

— отрытый формат представления данных в архиве;

— эспорт данных в различные распространенные форматы

БД, что позволяет передавать данные в орпоративню

систем ровня предприятия.

Залючение. В настоящее время ре лятор работает стойчиво

при любых изменениях параметров материалов на входе печи,

обеспечивая заданное ачество пороша на ее выходе с маси-

мально возможной для теще о режима производительностью.

В ходе техноло ичесо о процесса дается оптимизировать

температр зоны обжи а в диапазоне 1840...1940 °С, причем это

делается без применения ислородно о дтья, а тольо за счет ре-

шения мно офаторной задачи правления реально работающим

промышленным тепловым а ре атом.

По резльтатам проведенных исследований в течение опреде-

ленно о промежта времени средний расход топлива соратился

на 7% при повышении производительности печи на 3,5% и одно-

342

платационные расходы в этом слчае сщественно меньше. Что

асается стоимости, то, а поазывает наш опыт, дорожание,

связанное с выбором резервированной системы вместо нерезер-

вированной, составляет не более 20—25% от общей стоимости

проета.

Прораммное обеспечение. В ачестве инстрментальных про-

раммных средств при реализации системы использовалась сис-

тема МАИС, разработанная НТЦ «Лидер» ( . Озерс).

Это полностью отечественная разработа, читывающая спе-

цифи приборно о пара и исполнительных механизмов рос-

сийсих предприятий. Разработчии мо т адаптировать про-

раммные средства  особенностям онретно о предприятия и

онретной техноло ии. В процессе внедрения и отлади систе-

мы онтроля и правления вращающимися печами были внесены

дополнения в базовое про раммное обеспечение специально для

решения нестандартных задач, связанных, в частности, с реали-

зацией ре лятора теплово о режима:

— встроенные про раммные адаптивные фильтры нижних

частот до десято о поряда влючительно для обработи

анало овых входных си налов;

— набор омпонентов для создания про раммных адаптив-

ных фильтров нижних частот до сото о поряда влючи-

тельно;

— возможность выполнения вычислений в формате с двой-

ной точностью;

— возможность построения ре ляторов любо о ровня

сложности и с любыми заонами ре лирования, в том

числе с использованием распределенной сетевой модели

вычислений;

— возможность внесения изменений в правляющие ал о-

ритмы в режиме on-line через ТИС с немедленной провер-

ой резльтата без переза рзи онтроллера, а значит, и

без влияния на ход техноло ичесо о процесса;

— возможность дистанционно о онтроля и тестирования

работы АСУТП в целом, а таже любо о из элементов, в

том числе и аналов ввода-вывода УСО.

Управляющие ал оритмы, ал оритмы обработи данных (ста-

тистиа), четные задачи и т. д., а таже ал оритмы фнциони-

рования собственно ре лятора теплово о режима реализованы

средствами техноло ичесо о языа TL и оформлены в виде про-

рамм, оторые мо т выполняться а в онтроллерах, та и на

вычислительных платформах. Эти про раммы мо т работать по

вызов оператора, циличеси с заданным периодом, по настп-

343

лению события в ходе техноло ичесою процесса в реальном

масштабе времени, в мно озадачном режиме с использованием

приоритетов.

Следет отметить особенности системы МАИС:

— использется широо распространенная IBM PC совмес-

тимая архитетра на нижнем и верхнем ровнях системы,

а таже стандартная сетевая аппаратра (Arcnet, Ethernet);

— работает в стандартных сетях Novell и Microsoft;

— система построена на архитетре «лиент—сервер»;

— простота настройи на онретный техноло ичесий объ-

ет, малые срои внедрения;

— наличие развито о техноло ичесо о языа про раммиро-

вания;

— про раммирование верхне о и нижне о ровней АСУТП

ведется в рамах едино о проета;

— все фнции, связанные с правлением техноло ичесими

объетами, реализются на нижнем ровне системы (в онт-

роллерах), и их выполнение не зависит от работоспособ-

ности стройств верхне о ровня;

— возможность создания систем с полным резервированием

информационных и правляющих фнций;

— орретирова информационно о обеспечения и правля-

ющих ал оритмов осществляется без останови онтрол-

леров;

— возможность администрирования всех омпонентов сис-

темы по сети;

— наличие распределенной сетевой модели вычислений;

— отрытый формат представления данных в архиве;

— эспорт данных в различные распространенные форматы

БД, что позволяет передавать данные в орпоративню

систем ровня предприятия.

Залючение. В настоящее время ре лятор работает стойчиво

при любых изменениях параметров материалов на входе печи,

обеспечивая заданное ачество пороша на ее выходе с маси-

мально возможной для теще о режима производительностью.

В ходе техноло ичесо о процесса дается оптимизировать

температр зоны обжи а в диапазоне 1840...1940 °С, причем это

делается без применения ислородно о дтья, а тольо за счет ре-

шения мно офаторной задачи правления реально работающим

промышленным тепловым а ре атом.

По резльтатам проведенных исследований в течение опреде-

ленно о промежта времени средний расход топлива соратился

на 7% при повышении производительности печи на 3,5% и одно-

344

временном снижении пылевыноса на 3,8%, что в онечном счете

позволило снизить сро опаемости про раммно-техничесо о

омплеса на базе МАИС для системы правления 3 печами до

6 месяцев.

Проводимые в течение 8 лет исследования по разработе и

настройе РТР, защищенные патентом «Способ правления про-

цессом обжи а сырьево о материала во вращающейся печи» RU

2139482 С1 от 12.03.98, мо т быть использованы в ачестве базы

для построения ре ляторов теплово о режима на вращающихся

печах др их типов, а таже в ачестве основы для построения

ре ляторов хода техноло ичесо о процесса на др их объетах.

8.2.8. Система числовоо прораммноо правления

технолоичесим обордованием NC-2000

В ачестве примера современных АСУТП рассмотрим систе-

м числово о про раммно о правления NC-2000, предназначен-

ню для правления сложным и высоопроизводительным обо-

рдованием. Описываемая система является частью замнтой

техноло ичесой цепочи современно о ибо о автоматизиро-

ванно о производства, построенно о на основе инте рированных

информационных связей, поддерживаемых аппаратно. Она час-

твет в информационной сети оперативно-техноло ичесо о на-

значения цеха и завода, выполняя свои фнции без частия че-

ловеа.

Идея ибоо производства. По мере развития общества пот-

ребности человеа нелонно растт. Добиваясь определенно о

ровня бла осостояния, челове стремится  новым вершинам —

таова е о природа. В то же время, находя пти довлетворения

своих потребностей, челове вынжден становиться производи-

телем материальных бла . А став производителем, вынжден пос-

тоянно работать над совершенствованием техноло ии производс-

тва, повышая е о эффетивность и лчшая ачество продции.

На се одняшний день нито из нас не мыслит себе жизнь без до-

машней и офисной технии, посды, паови и т. д., имеющих

современный дизайн. А это — пластмассовые и металличесие

орпса, состоящие из массы сложных поверхностей, оторые

подчас невозможно даже отобразить на чертеже.

Уровень современной техноло ии позволяет создавать  па-

мяти омпьютера трехмерные модели деталей сложной формооб-

разющей оснасти штампов и пресс-форм и из отавливать их на

станах с числовым про раммным правлением (ЧПУ) в слови-

ях единично о производства. При этом процесс под отови п-

345

равляющих про рамм для стана с ЧПУ выполняется автомати-

чеси на основе трехмерной модели изделия. Сложная деталь из-

отавливается «с листа», без создания опытных образцов.

Естественно, что при наличии на предприятии потоа индивид-

альных заазов остро встает проблема ор анизации и планирова-

ния производства, решаемая таже при помощи современных ав-

томатизированных систем.

Идея ибо о автоматизированно о производства не является

новой, но при современном ровне развития омпьютерных тех-

ноло ий и сетевых решений приобретает особое значение. В то

же время задача создания тао о производства достаточно слож-

на. Она выдви ает повышенные требования а  про раммном

обеспечению инженерно о орпса, та и  системам правления

обордованием.

Современные требования  системам ЧПУ. Наш вз ляд на сис-

тем ЧПУ металлообрабатывающе о обордования за последние

10—15 лет претерпел ардинальные изменения. Ранее единствен-

ной тенденцией развития станов с ЧПУ была тенденция превра-

щения их в обрабатывающие центры. При этом стани оснаща-

лись ма азинами, рассчитанными на большое оличество инс-

трментов. Для встраивания стана в автоматичесю линию он

омплетовался быстросменными столами-сптниами и их на-

опителями. Про раммирование осществлялось врчню.

С появлением мощных (и особенно персональных) омпью-

теров стало возможным создавать правляющие про раммы (УП)

для станов с ЧПУ автоматичеси, соратив до минимма оли-

чество рчно о трда. Это позволило разрабатывать УП для обра-

боти сложных трехмерных поверхностей, использемых чаще

все о в формообразющих деталях оснасти штампов и пресс-

форм. При этом требования, предъявляемые  станам с ЧПУ,

изменились. Произошло это в основном бла одаря величению

размера и стртрным изменениям УП, а таже сщественном

величению доли основно о времени обработи при соответств-

ющем меньшении доли вспомо ательно о времени. УП обра-

боти одной поверхности теперь дости ает несольих ме абай-

тов (а ино да и десятов ме абайтов) и состоит из множества «о-

ротих адров» — про раммных блоов, описывающих оротие

перемещения инстрмента (чем выше точность обработи, тем

ороче эти перемещения, та а их длина определяет точность

аппросимации). Обработа при этом ведется преимщественно

одним инстрментом мно о часов подряд, а стано теряет же

ставшее привычным оснащение: ма азины, столы-сптнии и т. д.

Размеется, речь здесь идет о стане, предназначенном для из о-

344

временном снижении пылевыноса на 3,8%, что в онечном счете

позволило снизить сро опаемости про раммно-техничесо о

омплеса на базе МАИС для системы правления 3 печами до

6 месяцев.

Проводимые в течение 8 лет исследования по разработе и

настройе РТР, защищенные патентом «Способ правления про-

цессом обжи а сырьево о материала во вращающейся печи» RU

2139482 С1 от 12.03.98, мо т быть использованы в ачестве базы

для построения ре ляторов теплово о режима на вращающихся

печах др их типов, а таже в ачестве основы для построения

ре ляторов хода техноло ичесо о процесса на др их объетах.

8.2.8. Система числовоо прораммноо правления

технолоичесим обордованием NC-2000

В ачестве примера современных АСУТП рассмотрим систе-

м числово о про раммно о правления NC-2000, предназначен-

ню для правления сложным и высоопроизводительным обо-

рдованием. Описываемая система является частью замнтой

техноло ичесой цепочи современно о ибо о автоматизиро-

ванно о производства, построенно о на основе инте рированных

информационных связей, поддерживаемых аппаратно. Она час-

твет в информационной сети оперативно-техноло ичесо о на-

значения цеха и завода, выполняя свои фнции без частия че-

ловеа.

Идея ибоо производства. По мере развития общества пот-

ребности человеа нелонно растт. Добиваясь определенно о

ровня бла осостояния, челове стремится  новым вершинам —

таова е о природа. В то же время, находя пти довлетворения

своих потребностей, челове вынжден становиться производи-

телем материальных бла . А став производителем, вынжден пос-

тоянно работать над совершенствованием техноло ии производс-

тва, повышая е о эффетивность и лчшая ачество продции.

На се одняшний день нито из нас не мыслит себе жизнь без до-

машней и офисной технии, посды, паови и т. д., имеющих

современный дизайн. А это — пластмассовые и металличесие

орпса, состоящие из массы сложных поверхностей, оторые

подчас невозможно даже отобразить на чертеже.

Уровень современной техноло ии позволяет создавать  па-

мяти омпьютера трехмерные модели деталей сложной формооб-

разющей оснасти штампов и пресс-форм и из отавливать их на

станах с числовым про раммным правлением (ЧПУ) в слови-

ях единично о производства. При этом процесс под отови п-

345

равляющих про рамм для стана с ЧПУ выполняется автомати-

чеси на основе трехмерной модели изделия. Сложная деталь из-

отавливается «с листа», без создания опытных образцов.

Естественно, что при наличии на предприятии потоа индивид-

альных заазов остро встает проблема ор анизации и планирова-

ния производства, решаемая таже при помощи современных ав-

томатизированных систем.

Идея ибо о автоматизированно о производства не является

новой, но при современном ровне развития омпьютерных тех-

ноло ий и сетевых решений приобретает особое значение. В то

же время задача создания тао о производства достаточно слож-

на. Она выдви ает повышенные требования а  про раммном

обеспечению инженерно о орпса, та и  системам правления

обордованием.

Современные требования  системам ЧПУ. Наш вз ляд на сис-

тем ЧПУ металлообрабатывающе о обордования за последние

10—15 лет претерпел ардинальные изменения. Ранее единствен-

ной тенденцией развития станов с ЧПУ была тенденция превра-

щения их в обрабатывающие центры. При этом стани оснаща-

лись ма азинами, рассчитанными на большое оличество инс-

трментов. Для встраивания стана в автоматичесю линию он

омплетовался быстросменными столами-сптниами и их на-

опителями. Про раммирование осществлялось врчню.

С появлением мощных (и особенно персональных) омпью-

теров стало возможным создавать правляющие про раммы (УП)

для станов с ЧПУ автоматичеси, соратив до минимма оли-

чество рчно о трда. Это позволило разрабатывать УП для обра-

боти сложных трехмерных поверхностей, использемых чаще

все о в формообразющих деталях оснасти штампов и пресс-

форм. При этом требования, предъявляемые  станам с ЧПУ,

изменились. Произошло это в основном бла одаря величению

размера и стртрным изменениям УП, а таже сщественном

величению доли основно о времени обработи при соответств-

ющем меньшении доли вспомо ательно о времени. УП обра-

боти одной поверхности теперь дости ает несольих ме абай-

тов (а ино да и десятов ме абайтов) и состоит из множества «о-

ротих адров» — про раммных блоов, описывающих оротие

перемещения инстрмента (чем выше точность обработи, тем

ороче эти перемещения, та а их длина определяет точность

аппросимации). Обработа при этом ведется преимщественно

одним инстрментом мно о часов подряд, а стано теряет же

ставшее привычным оснащение: ма азины, столы-сптнии и т. д.

Размеется, речь здесь идет о стане, предназначенном для из о-

346

товления сложной формообразющей оснасти. Количество п-

равляемых оординат при том возросло до пяти. Но вместе с

этим значительно выросли требования  системе ЧПУ. Учитывая

имеющийся на данный момент пратичесий опыт, можно са-

зать, что современная система ЧПУ, предназначенная для слож-

ной трехмерной обработи, должна обеспечивать следющее.

1. Возможность ввода (приема с внешне о носителя или через

сеть) правляющих про рамм нео раниченно о размера, их ре-

датирования и исполнения а едино о цело о.

2. С целью меньшения основно о времени обработи:

— опережающая (по отношению  исполнению) расшифров-

а адров УП;

— возможность отработи движения без снижения до нля

сорости в онце перемещения, описанно о в аждом от-

дельном адре (при соблюдении словия отстствия пре-

вышения масимальных сорений по осям); это позволя-

ет отрабатывать сложню траеторию, описываемю в УП

и состоящю из множества «оротих адров», на соро-

сти, близой  заданной сорости подачи;

— определение предельных сорений по правляемым осям

с четом динамичесих харатеристи стана;

— возможность перехода с одной траетории обработи на

др ю на рабочей подаче без торможений и раз онов

по трехмерной петле, рассчитанной системой САМ (com-

puter-aided manufacturing); для это о требется инте рация

с САМ-системой или с САМ-сервером через сеть;

— возможность работы на повышенных соростях рабочих

подач (до 60 м/мин); с этой целью помимо достаточной

для перерытия требемо о диапазона ре лирования раз-

рядности ЦАП необходимо, чтобы время арантированной

реации системы правления движением было относи-

тельно малым (ооло 200 мс).

3. С целью снижения времени переналади:

— достп  файлам и ресрсам онстрторсо о и техноло-

ичесо о бюро через стандартню сеть, влючая подде-

рж стандартных (в том числе распределенных) баз дан-

ных;

— встроенная фнция трехмерной орреции траетории

движения инстрмента на величин е о радиса;

— возможность инте рации с САМ-сервером для выполне-

ния полноценной орреции УП по резльтатам предыд-

щих операций (в том числе трехмерной орреции трае-

тории движения инстрмента на величин е о радиса);

347

— привяза набора УП, подпро рамм, орреторов, парамет-

ров системы и слжебной информации  онретном из-

делию (проет);

— возможность параллельно с процессом обработи выпол-

нять редатирование или эмляцию работы др ой УП,

ввод УП с дисеты (в том числе с использованием мно о-

томных архивов), достп  сети, влючая обращение 

САМ-сервер;

— возможность автоматизированно о измерения (или поис-

а) баз за отови (детали), онтроля размеров детали и

инстрмента.

4. С целью величения оэффициента за рзи обордования

в словиях единично о и мелосерийно о производства:

— озможность работы совместно с системой правления вер-

хне о ровня на основе стандартных сетевых техноло ий;

— возможность информационной поддержи систем плани-

рования и диспетчеризации на ровне цеха или часта.

5. С целью повышения надежности системы:

— повышение ресрса злов ЧПУ за счет применения отла-

женных серийных модлей (плат);

— применение вместо традиционных реле высоонадежных

твердотельных силовых модлей (с альваничесой изоля-

цией прочностью не менее 1500 В) и оптоэлетронных дат-

чиов положения.

6. С целью величения ремонтопри одности и меньшения

времени поиса неисправностей:

— на лядное представление си налов элетроавтоматии в

соответствии с элетричесой схемой стана и приведен-

ными в техничесом описании ал оритмами работы;

— наличие подсистемы диа ностии и выдачи сообщений

оператор;

— возможность непосредственно о правления исполнитель-

ными стройствами;

— онфи рирование ЧПУ из стандартных злов, из оторых

таже мо т быть построены системы правления др им

обордованием завода и с использованием по возможнос-

ти стандартно о базово о про раммно о обеспечения.

7. С целью обеспечения ибости системы:

— возможность постоянной доработи системы ЧПУ в соот-

ветствии с непрерывно растщими требованиями совре-

менно о производства;

— возможность быстрой адаптации  любом техноло ичес-

ом обордованию (в том числе не металлорежщем);

346

товления сложной формообразющей оснасти. Количество п-

равляемых оординат при том возросло до пяти. Но вместе с

этим значительно выросли требования  системе ЧПУ. Учитывая

имеющийся на данный момент пратичесий опыт, можно са-

зать, что современная система ЧПУ, предназначенная для слож-

ной трехмерной обработи, должна обеспечивать следющее.

1. Возможность ввода (приема с внешне о носителя или через

сеть) правляющих про рамм нео раниченно о размера, их ре-

датирования и исполнения а едино о цело о.

2. С целью меньшения основно о времени обработи:

— опережающая (по отношению  исполнению) расшифров-

а адров УП;

— возможность отработи движения без снижения до нля

сорости в онце перемещения, описанно о в аждом от-

дельном адре (при соблюдении словия отстствия пре-

вышения масимальных сорений по осям); это позволя-

ет отрабатывать сложню траеторию, описываемю в УП

и состоящю из множества «оротих адров», на соро-

сти, близой  заданной сорости подачи;

— определение предельных сорений по правляемым осям

с четом динамичесих харатеристи стана;

— возможность перехода с одной траетории обработи на

др ю на рабочей подаче без торможений и раз онов

по трехмерной петле, рассчитанной системой САМ (com-

puter-aided manufacturing); для это о требется инте рация

с САМ-системой или с САМ-сервером через сеть;

— возможность работы на повышенных соростях рабочих

подач (до 60 м/мин); с этой целью помимо достаточной

для перерытия требемо о диапазона ре лирования раз-

рядности ЦАП необходимо, чтобы время арантированной

реации системы правления движением было относи-

тельно малым (ооло 200 мс).

3. С целью снижения времени переналади:

— достп  файлам и ресрсам онстрторсо о и техноло-

ичесо о бюро через стандартню сеть, влючая подде-

рж стандартных (в том числе распределенных) баз дан-

ных;

— встроенная фнция трехмерной орреции траетории

движения инстрмента на величин е о радиса;

— возможность инте рации с САМ-сервером для выполне-

ния полноценной орреции УП по резльтатам предыд-

щих операций (в том числе трехмерной орреции трае-

тории движения инстрмента на величин е о радиса);

347

— привяза набора УП, подпро рамм, орреторов, парамет-

ров системы и слжебной информации  онретном из-

делию (проет);

— возможность параллельно с процессом обработи выпол-

нять редатирование или эмляцию работы др ой УП,

ввод УП с дисеты (в том числе с использованием мно о-

томных архивов), достп  сети, влючая обращение 

САМ-сервер;

— возможность автоматизированно о измерения (или поис-

а) баз за отови (детали), онтроля размеров детали и

инстрмента.

4. С целью величения оэффициента за рзи обордования

в словиях единично о и мелосерийно о производства:

— озможность работы совместно с системой правления вер-

хне о ровня на основе стандартных сетевых техноло ий;

— возможность информационной поддержи систем плани-

рования и диспетчеризации на ровне цеха или часта.

5. С целью повышения надежности системы:

— повышение ресрса злов ЧПУ за счет применения отла-

женных серийных модлей (плат);

— применение вместо традиционных реле высоонадежных

твердотельных силовых модлей (с альваничесой изоля-

цией прочностью не менее 1500 В) и оптоэлетронных дат-

чиов положения.

6. С целью величения ремонтопри одности и меньшения

времени поиса неисправностей:

— на лядное представление си налов элетроавтоматии в

соответствии с элетричесой схемой стана и приведен-

ными в техничесом описании ал оритмами работы;

— наличие подсистемы диа ностии и выдачи сообщений

оператор;

— возможность непосредственно о правления исполнитель-

ными стройствами;

— онфи рирование ЧПУ из стандартных злов, из оторых

таже мо т быть построены системы правления др им

обордованием завода и с использованием по возможнос-

ти стандартно о базово о про раммно о обеспечения.

7. С целью обеспечения ибости системы:

— возможность постоянной доработи системы ЧПУ в соот-

ветствии с непрерывно растщими требованиями совре-

менно о производства;

— возможность быстрой адаптации  любом техноло ичес-

ом обордованию (в том числе не металлорежщем);

348

— возможность инте рации со сложными автономными сис-

темами (например, с системами техничесо о зрения);

— возможность выполнения необходимых измерений и об-

мера детали-прототипа с целью создания трехмерной ма-

тематичесой модели или построения УП для опирова-

ния;

— наличие ибой архитетры системы, реализемой в зави-

симости от поставленной задачи;

— надежная поддержа фирмой-разработчиом и обновле-

ние версий базово о про раммно о обеспечения.

Особенности системы NC-2000. В резльтате мно олетней ра-

боты над созданием систем правления техноло ичесим обор-

дованием современно о производства НПП «Модель» разработа-

ло систем ЧПУ NC-2000. Данная система правления в значи-

тельной степени отвечает приведённом набор требований.

Система ЧПУ NC-2000 впервые была продемонстрирована в

Мосве на выставе «Передовые техноло ии автоматизации —

2001» в деабре 2001 ода.

Систем NС-2000 создавали а систем ново о пооления,

воплощая в ней весь имеющийся опыт. Констртивно система

построена на основе отлаженных стандартных серийно выпса-

емых базовых злов и плат, производимых фирмами Advantech,

Fastwel, Grayhill и Omron. Использование стандартных злов поз-

волило решить сраз несольо важных задач. Первая из них —

сщественное соращение сроов разработи системы при одно-

временном снижении трдозатрат. Вторая — повышенная надеж-

ность омплетющих, та а их серийно выпсают хорошо за-

реомендовавшие себя на мировом рыне фирмы. Третья — ни-

версальность и достпность применяемых омплетющих: они

поставляются на российсий рыно в массовом поряде, на их

основе мо т быть построены самые разнообразные системы п-

равления, влючая большие распределенные системы АСУТП,

при сохранении однородности ремонтной базы.

Основной особенностью системы NC-2000 является принцип

ее построения. Это распределенная система с ибой архитетрой.

Варианты архитетры системы NC-2000 поазаны на рис. 8.11,

а примерная стртра производственно о часта с ее использо-

ванием — на рис. 8.12. Ка видно из риснов, ядром системы

является базовая станция, построенная в онстртиве про-

мышленной рабочей станции фирмы Advantech. Базовая стан-

ция правляет всей системой на ровне оманд, обеспечивает

пользовательсий интерфейс, сетевые возможности, а таже от-

вечает за взаимодействие с автономными внешними стройс-

349

твами (таими, например, а система техничесо о зрения) и

системами верхне о ровня. Работает станция под правлением

Windows-NT.

Бло (онтроллер) адаптивно о правления выполняет фн-

цию ре лирови параметров техноло ичесо о процесса или

подстройи параметров обордования в реальном масштабе вре-

мени. В зависимости от сложности процесса адаптивно о прав-

ления, ровня требований  надежности и точности правления,

ÁÀÓ

Áëîê

Ê èñïîëíèòåëüíûì

óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

Ê èñïîëíèòåëüíûì

óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

Ê èñïîëíèòåëüíûì óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

ÁÀÓ

Áëîê

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

ÁÀÓ

Áëîê

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì ñî

âñòðîåííûì

ìîäóëåì

ýëåêòðî-

àâòîìàòèêè

Êîíòðîëëåð

ýëåêòðî-

àâòîìàòèêè

Ðàáî÷àÿ ñòàíöèÿ

ñî âñòðîåííûì ìîäóëåì

ýëåêòðîàâòîìàòèêè

Ê ñåðâåðó Ê ñåðâåðó

Ê ñåðâåðó

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì

Ðàáî÷àÿ ñòàíöèÿ

Рис. 8.11. Варианты архитетры системы NC-2000

348

— возможность инте рации со сложными автономными сис-

темами (например, с системами техничесо о зрения);

— возможность выполнения необходимых измерений и об-

мера детали-прототипа с целью создания трехмерной ма-

тематичесой модели или построения УП для опирова-

ния;

— наличие ибой архитетры системы, реализемой в зави-

симости от поставленной задачи;

— надежная поддержа фирмой-разработчиом и обновле-

ние версий базово о про раммно о обеспечения.

Особенности системы NC-2000. В резльтате мно олетней ра-

боты над созданием систем правления техноло ичесим обор-

дованием современно о производства НПП «Модель» разработа-

ло систем ЧПУ NC-2000. Данная система правления в значи-

тельной степени отвечает приведённом набор требований.

Система ЧПУ NC-2000 впервые была продемонстрирована в

Мосве на выставе «Передовые техноло ии автоматизации —

2001» в деабре 2001 ода.

Систем NС-2000 создавали а систем ново о пооления,

воплощая в ней весь имеющийся опыт. Констртивно система

построена на основе отлаженных стандартных серийно выпса-

емых базовых злов и плат, производимых фирмами Advantech,

Fastwel, Grayhill и Omron. Использование стандартных злов поз-

волило решить сраз несольо важных задач. Первая из них —

сщественное соращение сроов разработи системы при одно-

временном снижении трдозатрат. Вторая — повышенная надеж-

ность омплетющих, та а их серийно выпсают хорошо за-

реомендовавшие себя на мировом рыне фирмы. Третья — ни-

версальность и достпность применяемых омплетющих: они

поставляются на российсий рыно в массовом поряде, на их

основе мо т быть построены самые разнообразные системы п-

равления, влючая большие распределенные системы АСУТП,

при сохранении однородности ремонтной базы.

Основной особенностью системы NC-2000 является принцип

ее построения. Это распределенная система с ибой архитетрой.

Варианты архитетры системы NC-2000 поазаны на рис. 8.11,

а примерная стртра производственно о часта с ее использо-

ванием — на рис. 8.12. Ка видно из риснов, ядром системы

является базовая станция, построенная в онстртиве про-

мышленной рабочей станции фирмы Advantech. Базовая стан-

ция правляет всей системой на ровне оманд, обеспечивает

пользовательсий интерфейс, сетевые возможности, а таже от-

вечает за взаимодействие с автономными внешними стройс-

349

твами (таими, например, а система техничесо о зрения) и

системами верхне о ровня. Работает станция под правлением

Windows-NT.

Бло (онтроллер) адаптивно о правления выполняет фн-

цию ре лирови параметров техноло ичесо о процесса или

подстройи параметров обордования в реальном масштабе вре-

мени. В зависимости от сложности процесса адаптивно о прав-

ления, ровня требований  надежности и точности правления,

ÁÀÓ

Áëîê

Ê èñïîëíèòåëüíûì

óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

Ê èñïîëíèòåëüíûì

óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

Ê èñïîëíèòåëüíûì óñòðîéñòâàì è äàò÷èêàì

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

ÁÀÓ

Áëîê

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

ÁÀÓ

Áëîê

(êîíòðîëëåð)

àäàïòèâíîãî

óïðàâëåíèÿ

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì ñî

âñòðîåííûì

ìîäóëåì

ýëåêòðî-

àâòîìàòèêè

Êîíòðîëëåð

ýëåêòðî-

àâòîìàòèêè

Ðàáî÷àÿ ñòàíöèÿ

ñî âñòðîåííûì ìîäóëåì

ýëåêòðîàâòîìàòèêè

Ê ñåðâåðó Ê ñåðâåðó

Ê ñåðâåðó

Êîíòðîëëåð

óïðàâëåíèÿ

äâèæåíèåì

Ðàáî÷àÿ ñòàíöèÿ

Рис. 8.11. Варианты архитетры системы NC-2000

350

временных харатеристи цепи обратной связи эта фнция мо-

жет быть реализована на специально выделенном онтроллере ли-

бо быть дополнительной фнцией базовой станции или любо о

онтроллера, например онтроллера правления движением.

На нижнем ровне NC-2000 расположены онтроллеры, от-

вечающие за правление техноло ичесой машиной в режиме

жесто о реально о времени. Это онтроллеры правления дви-

жением, онтроллеры элетроавтоматии, адаптивно о правле-

ния и т. д. Все онтроллеры объединены межд собой и с базовой

станцией в единю сеть и имеют индивидальный сетевой адрес.

Каждый онтроллер полчает задание от базовой станции, вы-

полняет е о и посылает базовой станции информацию о ходе вы-

полнения задания.

Данная архитетра системы позволяет полчить наивысшю

сорость ее реации на внешнее воздействие, сохранив обширные

сетевые, рафичесие и вычислительные возможности. Время от-

работи одно о цила правления движением NC-2000 не более

200 мс, при этом один онтроллер может правлять одновремен-

но 32 осями. Гарантированное время реации онтроллеров систе-

мы может дости ать 50 мс. Количество онтроллеров в системе

NC-2000 в основном определяется сетевыми возможностями.

Èñïîëíèòåëüíûå óñòðîéñòâà è äàò÷èêè

Êîíòðîëëåð 1

Êîíòðîëëåð Êîíòðîëëåð

Êîíòðîëëåð 2 Êîíòðîëëåð n

Àâòîíîìíîå

âíåøíåå

óñòðîéñòâî

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

òåõíîëîãà 1

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

òåõíîëîãà n

Àâòîìàòèçèðîâàííîå

ðàáî÷åå ìåñòî

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

öåõîâîãî äèñïåò÷åðà

Ñåòü ïðåäïðèÿòèÿ (ÃÑÐ/IP)

Ñåðâåð

...

... ...

...

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

Ðàáî÷àÿ

ñòàíöèÿ

Рис. 8.12. Пример производственноо часта с использованием NC-2000

351

Траетория движения инстрмента по обрабатываемой повер-

хности представляет собой сочно-ломаню линию, приближа-

ющюся  теоретичесом онтр поверхности с заданной точ-

ностью.

В обычных системах ЧПУ, чтобы перейти на следющий от-

резо этой линии, зел стана должен сначала остановиться, да-

бы ислючить «перебе » онечной точи отреза и не наршить

точность обработи. Поэтом стано постоянно работает в режи-

ме раз она/торможения и при малой длине отрезов (не более 10

мм для достижения точности трехмерной поверхности IT8) не

спевает выходить на заданню сорость подачи, что сществен-

но снижает е о реальню производительность. Чтобы преодолеть

таю ситацию, нжно заменить полное торможение торможе-

нием до неоторой величины сорости, при оторой отлонение

реальной траетории от запланированной не превышает заданно-

о допса, а для это о требется информация о последющих пе-

ремещениях инстрмента. Поэтом онтроллер правления дви-

жением NC-2000 принимает  исполнению от базовой станции

пает бферизованных адров, про раммно описывающих отде-

льные последовательные отрези запланированной траетории

движения инстрмента, просматривает е о и на основе полчен-

ной информации производит расчет тещей сорости подачи и

правляет приводами. Число бферизованных адров УП — не

менее 100 (задается в параметрах системы). Расчет частов раз-

она/торможения производится из словия отстствия превыше-

ния масимально о сорения в системе стана. Раз он/тормо-

жение может выполняться а по S-ривой, та и по линейном

заон. В резльтате при реализации правляющей про раммой

сложной траетории, представленной множеством «оротих

адров», полно о торможения в онце отдельно о адра (переме-

щения, отреза траетории) не происходит и сорость движения

инстрмента относительно за отови стремится  заданном зна-

чению подачи. В процессе отработи траетории онтроллер п-

равления движением постоянно посылает базовой станции ин-

формацию о реальном положении злов стана.

В момент за рзи и начала работы системы базовая станция

станавливает связь со всеми онтроллерами, входящими в он-

фи рацию системы. В слчае наршения сетево о обмена онт-

роллеры переходят в автономный режим работы. Базовая стан-

ция пытается восстановить с ними связь. После то о а связь

бдет восстановлена, работа системы продолжится с точи оста-

нова. В системе предсмотрена возможность аварийной переза -

рзи базовой станции, по оончании оторой станция автома-