Терминальная задача управления

Терминальная задача имеет особое значение, так как определяет функциональные возможности управления. Наиболее важными разделами терминальной задачи управления служат интерпретатор диалога оператора в Windows-интерфейсе, редактор управляющих программ, редактор-отладчик УП.

Современные системы управления используют архитектуру персонального компьютера и располагают широкими возможностями организации человеко-машинного интерфейса в операционной среде Windows. Наиболее сложной является подсистема интерпретации диалога. Функциями диалога являются:

 

• 
  получение текущей информации о процессе управления;
• 
  тестирование системы и объекта;
• 
  редактирование и моделирование УП;
• 
  ручной ввод и управление отработкой данных;
• 
  ввод программы и автоматическое управление;
• 
  управление наладочными операциями.

Оператор системы управления задает переходы между состояниями с помощью аппаратной и функциональной клавиатуры. Нажатие на клавиши переводит систему в новый режим работы или открывает диалоговое окно. Клавиши могут быть в трех состояниях:

 

• 
  готовности (доступны оператору);
• 
  работы (нажатое состояние);
• 
  блокировки (недоступны для воздействия).

Кроме этого интерпретатор диалога выполняет контроль действий оператора.

В рамках инструментальной системы визуального проектирования задание вводят непосредственно в виде иерархического графа.
^

Диагностическая задача управления

Как правило системы ЧПУ располагают отдельным режимом диагностики, который реализован в виде программно-аппаратного комплекса и ориентирован на тестирование и глубокое исследование логической и геометрической задач управления. Наиболее совершенные системы диагностики считывают измеряемые сигналы, определяют их конфигурацию, запоминают результаты измерений, выполняют операции над измеренными сигналами.

В первую очередь следует диагностировать логическую и геометрическую задачи управления. Для диагностики логической задачи управления служит логический анализатор, а для диагностики геометрической задачи предназначен осциллограф. Для доступа оператора к результатам измерений предназначен виртуальный прибор диагностики, который предлагает средства интерактивного конфигурирования и визуализации измерений. Концепция виртуальных приборов позволяет использовать разработанные средства диагностики в различных приложениях. Такие диагностические системы могут быть применены в любых устройствах ЧПУ.
^

Программируемые контроллеры

Контроллер – это специализированный аппарат, дооснащенный терминалом в виде персонального компьютера. Возрастание мощности и уровня сервиса персонального компьютера позволяет объединить терминал, программатор и собственно контроллер в рамках единой компьютерной системы с дополнительным модулем ввода-вывода сигналов электроавтоматики.

Существует прообраз, который называют системой ^ РСС (Personal Computer Controller – персональный программируемый контроллер). Развитие РСС идет в следующих направлениях:

 

• 
  использование однокомпьютерного варианта с системой Windows;
• 
  увеличение числа функций интерфейса оператора за счет многорежимного управлении и применения встроенных инструментальных систем программирования;
• 
  поддержание в реальном времени динамических графических моделей управляемого объекта;
• 
  применение визуального программирования электроавтоматики (например по типу графического языка HighGraph фирмы Siemens).

Основная задача контроллера состоит в одновременном выполнении нескольких команд и параллельной обработке внешних сигналов. Каждый процесс контроллера, который нуждается в выделении отдельного потока, выполняется в рамках основного процесса. Процессорное время, выделяемое операционной системой основному процессору, должно быть разделено между потоками. Процессорное время выделяется потокам отдельными квантами. В каждом кванте может реализовываться только один поток. Все потоки разделены на группы по приоритетам – чем меньше время реакции на внешнее воздействие, тем выше приоритет потока, обслуживающего задачу. Более высокий приоритет потока означает более высокую частоту выделения квантов времени.

Контроллер состоит из отдельных модулей. Взаимодействие модулей осуществляется следующим образом. В результате интерпретации УП формируется промежуточный IPD -код, который содержит траекторную информацию об относительных перемещениях инструмента и детали, а также информацию о вспомогательных М -командах. Модуль интерполятора читает IPD -код, отделяя те данные, которые относятся к командам контроллера. Выделенная команда направляется соответствующему модулю, внутри которого есть все необходимое для выполнения команды. Допускается параллельное выполнение нескольких команд. В каждом кванте времени идет анализ на наличие признаков сбоев или особо важных сигналов, которые поступают при воздействии оператора на внешние органы управления. После отработки внутреннего алгоритма контроллер передает интерполятору информацию о своем состоянии с помощью специального модуля, предназначенного для обмена информации между системой ЧПУ и контроллером.

Сегодня появляется реальная возможность программной реализации управления электроавтоматикой станков в рамках общего программного обеспечения систем ЧПУ без привлечения дополнительной аппаратуры и системного программного обеспечения программируемых контроллеров, которые являются неотъемлемой частью любой современной системы ЧПУ.

Подобные программные системы получили название виртуальных контроллеров. Этот подход позволяет:

- снизить стоимость системы управления;

- упростить программное обеспечение;

- уменьшить вероятность ошибок системного программирования;

- улучшить возможности отладки УП;

- повысить гибкость электроавтоматики;

- использовать коммерческие библиотеки данных.

2.6. Системы типа РСNC

В последние годы доминирующие позиции заняла концепция открытых систем ЧПУ, построенных на базе персонального компьютера РСNC. Первые системы этого типа относились к двухкомпьютерной архитектуре, они и сегодня широко распространены. Позднее появились системы, ядро которых реализовано на отдельной плате, устанавливаемой в корпусе промышленного персонального компьютера. По мере повышения мощности микропроцессоров все большее распространение получает однокомпьютерный вариант системы.

Системы РСNC -1 построены по принципу многопроцессорных CNC -систем, т.е. с ЧПУ-процессором, процессором программируемого контроллера автоматики и графическим процессором. Также системы могут быть оснащены терминальным промышленным компьютером с операционной системой Windows. Вычислительная мощность системы очень высока, поэтому имеется широкий набор возможностей, например возможна девятикоординатная интерполяция, пятикоординатная коррекция инструмента, одновременная работа по двум различным управляющим программам.

Двухкомпьютерные системы РСNC -2 имеют структуру в виде следующего набора модулей: терминальный компьютер, ЧПУ-компьютер, панель оператора, монитор, программируемый контроллер, приводы подач, главный привод.

Система построена на основе двух высокопроизводительных компьютеров и обладает мощным набором функций. Терминальный компьютер имеет операционную систему Windows. Характер связи операционных средств обоих компьютеров такова, что позволяет удаленное размещение терминала и работу нескольких терминалов с одним ЧПУ-компьютером. В свою очередь ЧПУ-компьютер предполагает многоканальную работу более чем с одной управляющей программой.

Система РСNC -3 построена по двухкомпьютерному варианту. При этом ЧПУ-компьютер выполнен в виде отдельной платы, устанавливаемой на терминальном персональном компьютере. Терминальный компьютер выполняет классические функции терминальной задачи и функции интерпретатора управляющих программ. Одноплатный ЧПУ-компьютер решает геометрическую и логическую задачи, выполняет функции интерполятора, контроллера управления приводами, программно-реализованного контроллера электроавтоматики.

Система РСNC -4 имеет чисто однокомпьютерную архитектуру, в рамках которой все задачи управления решены программным путем без какой-либо дополнительной аппаратной поддержки. Пример Siemens.
^