WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Так же в работе исполнительной части Soft PLC, существует такое понятие, как сохраняемые переменные. Это переменные, зарождаемые в результате циклов работы программно реализованного контроллера, которые можно сохранять. Их число в принципе ограничено лишь возможностями исполнительной системы.

Методика проектирования систем управления электроавтоматикой.

На основе анализа общей структуры систем управления электроавтоматикой станков с ЧПУ, анализа программно реализованных контроллеров и систем построенных на клиент-серверной архитектуре, проведенного в предыдущих главах в работе была разработана методика проектирования Soft PLC отвечающего за управление логической задачей ЧПУ (см. Рис. 10).

Рис. 10. Методика построения систем управления электроавтоматикой.

Данная методика включает в себя 3 этапа:

Конфигурирование и разработка клиентского приложения;

Конфигурирование и разработка серверного приложения;

Формирование единой среды Soft PLC.

Клиентская часть Soft PLC полностью собирается из готовых компонент, которые объединяются в единое целое в соответствии с пожеланиями заказчика. Поэтому мы имеем гибкую как по функциональности, так и по цене линейку продуктов.

При формировании серверного приложения используется как готовый набор компонент, так и реализуются компоненты специфические для каждого вида оборудования. К таким компонентам относиться ядро серверного приложения. Его структура будет зависеть от количества и вида объектов управления. Для каждого специфического объекта управления необходимо реализовать свой класс управления в общей структуре проекта.

На конечном этапе, после формирования ядра серверного приложения, нам необходимо совместить его с другими компонентами серверной части.

Третий этап включает в себя формирование единой управляющей среды программно реализованного контроллера. В ходе третьего этапа необходимо выделить так называемые «быстрые» и «медленные» циклы управления объектами электроавтоматики. Это необходимо для того, что бы распределить нагрузку на вычислительную часть системы. Медленные процессы могут обрабатываться в «фоновом» режиме, они не требуют моментальной реакции, а «быстрые» процессы должны быть обработаны в режиме реального времени.

Следующим шагом является определение правил интерпретации кадров управляющей программы. Этот шаг необходим при управлении специальным оборудованием, для программирования которого используют, помимо S, M, T функций, дополнительные. Правила интерпретации дополнительных функций описываются на данном шаге.

На заключительном этапе производят совмещение клиентской и серверной частей, определяют правила их общего взаимодействия, а так же взаимодействия с внешними приложениями.

Четвертая глава посвящена программной реализации серверной части программно реализованного логического контроллера. В ходе работы было создано программное обеспечение моделирующее работу контроллера управляющего станком серии ARTI – 431, предназначенного для нанесения изображений в объеме прозрачных изотропных материалов (стекло, хрусталь…).

Структура ядра виртуального контроллера Soft PLC.

В основе технологии создания программного обеспечения электроавтоматики лежат обычные для объектно-ориентированного программирования понятия класса и объекта. При этом класс описывает тип оборудования, а объект – конкретный экземпляр. Таким образом, при объявлении класса, согласно принципу инкапсуляции, создаются шаблоны структур данных и методы, которые будут работать с этими данными.

При появлении нового типа оборудования, благодаря механизму наследования, разработчик не нуждается в том, чтобы заново разрабатывать новый класс: достаточно выбрать наиболее близкий и реализовать отличия в новом классе. Тем самым обеспечивается простота модификаций, сокращаются затраты времени на разработку, снижается общая стоимость разработки.

Программная реализация виртуального контроллера представляет собой некоторую систему с DLL-интерфейсом, работающую в отдельном RTпроцессе реального времени (Real Time). Система имеет единственный экспортируемый класс ServerMainClass, содержащий набор базовых функций управления и общедоступные экземпляры входных и выходных данных.

Остальные механизмы системы защищены от совместного доступа и не контролируются пользователем.

Объекты представляют собой экземпляры классов, описывающих электроавтоматику системы ЧПУ. В рамках модульной архитектуры виртуального контроллера каждый отдельный класс отвечает за свой объект управления на станке (см. Рис. 11).

class System Serv erMainClass - Door: bool - End_switch_X: bool RegisterClass - End_switch_Y: bool - Fan: bool + ReadREgister(long, long) : long - Freq: bool + WriteInRegister(long, long) : void 1 - Permit: bool - Ready: bool - STROB: bool - Temperature: bool - X_dir: bool - X_pulse: bool ResourceList - Y_dir: bool - Y_pulse: bool - ResourceCollection: List - Z_pulse: bool + GetResourceByGUID(string) : Resource - Initialize() : void + GetResourceByName(int) : Resource + Start() : void + GetResourceByName(string) : Resource + Stop() : void + ReadFromResource(Resource) : long - SystemTest() : void + WriteToResource(long, Resource) : void 0..n 0..n Resource + GUID: string + ID: int TimerList + Name: string - TimerList: List - resource: object + GetTimerByGUID(string) : Timer + GetTimerByID(int) : Timer Timer - frequency: long - GUID: string - startTime: long 0..n - stopTime: long Parser - timeSlice: long + Parse() : boolean - OnTimeSlice() : void + Start() : void + Stop() : long Рис. 11. Диаграмма классов серверного приложения Soft PLC.

Анализ работы ядра серверного приложения виртуального контроллера с применением формализма автоматных графов Для описания процессов происходящих в ядре виртуального контроллера в ходе работы был использован формализмом иерархических графов, который удобен для графического описания циклов, в том числе и с помощью инструментальных средств визуального программирования.  На Рис. 12 приведен первичный граф (автомат) со всеми сложными состояниями, в том числе СТАТУС_НЕРЕГ_РЕЖ (режим нерегулярных ситуаций), СТАТУС_РАБОТА_ПОСТ_ЧАСТ (режим работы с постоянной частотой), СТАТУС_ РАБОТА_ПЕРЕМ_ЧАСТ (режим работы с переменной частотой). Первичный автомат инициируется узлом-условием (клавишей) начального пуска НАЧ_ПУСК, а после этого управляет режимными переходами. Узлы-условия РАБ_ПЕРЕМ_ЧАСТ и РАБ_ПОСТ_ЧАСТ соответствуют активизации соответствующих режимных управляющих элементов панели оператора.

Рис. 12. Граф первичного автомата.

Обоснование эффективности практического применения программно – реализованного контроллера типа Soft PLC для управления электроавтоматикой станка с ЧПУ.

На основе упрощенного расчета экономического эффекта, при применении программно реализованного контроллера Soft PLC в системе ЧПУ, показано, что при стоимости данного программного обеспечения значительно дешевле, чем аппаратного ПЛК, срок окупаемости создаваемого продукта и другие экономические показатели эффективности инновации являются вполне приемлемыми и могут быть приняты при разработке бизнес плана внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1. Решена задача повышения эффективности функционирования электроавтоматики станков с ЧПУ типа PCNC на основе создания регулярных моделей архитектуры программно-реализованных контроллеров SoftPLC, встраиваемых в общую программно-аппаратную систему управления станком. Реализация предлагаемых решений имеет существенное значение для создания современных конкурентоспособных отечественных систем ЧПУ станками и комплексами.

2. Определена зависимость повышения качества управления электроавтоматикой станка типа PCNC от функционального построения программно-реализованных контроллеров SoftPLC в виде компонентной клиент-серверной структуры.

3. Предложена модель и методика проектирования системы управления электроавтоматикой станков на основе разработки архитектуры программнореализованных контроллеров SoftPLC, как клиент-серверного приложения, в котором клиентское приложение включает в себя среду прикладного программирования, модуль визуализации и конфигуратор системы, а серверное приложение представляет собой управляющий цикл по реализации клиентского приложения.

4. Предложена модель ядра серверного приложения виртуального контроллера с применением формализма автоматных графов и программная реализация серверной части контроллера SoftPLC, в виде открытой системы, с применением объектно-ориентированного подхода, что повышает гибкость и инвариантность в контексте расширения приложений.

5. Разработанное серверное приложение программно-реализованного контроллера SoftPLC, как модель управления, было апробировано на примере управления электроавтоматикой станка с ЧПУ типа ARTI-431PCNC, и при этом была доказана практическая целесообразность применения разработанных в диссертации положений в реальной промышленной среде.

6. Показано, на основе расчета экономического эффекта от применения программно-реализованного контроллера SoftPLC в системе ЧПУ станком, что при меньшей стоимости созданного программного обеспечения, по сравнению с традиционной аппаратной реализацией контроллера, срок окупаемости программного продукта и индекс доходности показывают преимущество предлагаемых в диссертации решений.

7. Результаты данной работы могут быть рекомендованы для использования на предприятиях занимающихся разработкой систем ЧПУ типа PCNC, а так же в учебном процессе для подготовки инженерных кадров по специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Шемелин В.К., Нежметдинов Р.А. Повышение качества архитектурных решения систем ЧПУ на основе программно реализованного контроллера типа Soft PLC. // Автоматизация и современные технологии, №6, 2008, стр. 33-35, Машиностроение, Москва. (ISSN 0869-4931) 2. Нежметдинов Р.А. Инструментальные средства программирования программируемых логических контроллеров (ПЛК) на основе комплекса CoDeSys”. // Автоматизация и управление в машиностроении, №23, 2005г., МГТУ «Станкин».

3. Нежметдинов Р.А. Повышение эффективности реализации логической задачи ЧПУ за счет применения контроллера, реализованного программно по типу Soft PLC. // Труды международной научнотехнической конференции «Информационные средства и технологии», МЭИ, 2007г., т.3, с. 152-155.

4. Нежметдинов Р.А. Повышение качества архитектурных решений программно реализованного контроллера типа Soft PLC за счет применения клиент - серверной технологии. // Труды международной научно-технической конференции «Информационные средства и технологии», Москва, МЭИ, 2008 г., т.3., с. 263-268.

5. Нежметдинов Р.А. Применение программно реализованного контроллера типа Soft PLC для управления электроавтоматикой станков с ЧПУ PCNC. // Вестник МГТУ Станкин, №1(5)2009, стр. 128131.

6. Шемелин В.К, Нежметдинов Р.А. Программная реализация логической задачи числового программного управления (ЧПУ) на основе контроллера типа Soft PLC. // Объединенный научный журнал, №10(216), Москва, 2008, стр. 46 – 48 (ISSN 1729-3707)

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»