Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование программного обеспечения системы ЧПУ с открытой архитектурой для одновременного управления группой металлорежущих станков

Диссертация: Разработка и исследование программного обеспечения системы ЧПУ с открытой архитектурой для одновременного управления группой металлорежущих станков
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Современные СЧПУ позволяют управлять обрабатывающими центрами (ОЦ) состоящими из нескольких станков одной системой ЧПУ. Актуальность построения таких обрабатывающих центров подтвердил выставка станкостроения в Чикаго (2000 г.), на которой в частности были представлены вертикальные двухшпиндельные ОЦ моделей VSC 250 DUO и VSC 400 DUO компании EMAG (Германия). Благодаря модульному принципу… Читать ещё >

Разработка и исследование программного обеспечения системы ЧПУ с открытой архитектурой для одновременного управления группой металлорежущих станков (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ ЧПУ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ
    • 1. 1. Архитектура СЧПУ
    • 1. 2. Базовое ПО СЧПУ «РМАС NC»
    • 1. 3. Выводы
  • ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ПО СЧПУ С ОТКРЫТОЙ И УНИВЕРСАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
    • 2. 1. СЧПУ с открытой архитектурой серии MSH
    • 2. 2. Основы архитектуры ПО СЧПУ
      • 2. 2. 1. Геометрическая задача
      • 2. 2. 2. Логическая задача управления электроавтоматикой станка
      • 2. 2. 3. Терминальная задача
    • 2. 3. Основные положения технологии разработки ПО СЧПУ с открытой архитектурой
      • 2. 3. 1. Подход к разработке больших программных систем
      • 2. 3. 2. Подход к разработке многокомпонентного ПО
      • 2. 3. 3. Структура ПО для управления группой металлорежущих станков
    • 2. 4. Объекты базового ПО
    • 2. 5. Выводы
  • ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ПО СЧПУ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ С ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
    • 3. 1. Реализация графической подсистемы и режима диалога оператор — СЧПУ
    • 3. 2. Диагностика оборудования
    • 3. 3. Реализация параметрического языка УП
    • 3. 4. Выводы
  • ГЛАВА 4. ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЧПУ СЕРИИ «MSH» НА СТАНКЕ МОДЕЛИ 450VT С ПО «MSHAK CNC»
    • 4. 1. Структура
  • СЧПУ МБН 1ULTY
    • 4. 2. Работа оператора ПО СЧПУ
    • 4. 3. Выводы
  • ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В практике создания металлорежущих станков всё большую роль играют станки с ЧПУ. В большинстве развитых стран годовой выпуск станков с ЧПУ превышает 50%. В Японии эта цифра составляет более 85%. Важнейшим узлом таких станков является система ЧПУ (СЧПУ), функционирование которой определяет эффективность работы оборудования [27, 28].

В последнее время получает развитие новое направление в автоматизации заводского производства: в автоматическом управлении металлорежущими станками происходит массовый переход к открытым и модульным решениям [57].

Для достижения соответствия систем ЧПУ современным требованиям: универсальность, адаптируемость, способность быстрого интегрирование со станком, функциональная расширяемость — необходима открытость архитектуры СЧПУ со стандартизованными интерфейсами между составляющими модулями (архитектурой СЧПУ называют состав, назначения и порядок взаимодействия программно аппаратных средств, привлекаемых для решения задач ЧПУ).

В процессе функциональной адаптации и расширения СЧПУ составляющие модули системы не должны изменятся, а модули, обеспечивающие новые возможности, должны динамично интегрироваться с базовой системой. Открытая архитектура позволяет использовать отдельные компоненты СЧПУ от разных систем и от разных производителей посредством применения описанного интерфейса реализованного в компоненте для взаимодействий с другими модулями.

Необходимое требование при разработке компонентов долгосрочная поддержка уже разработанных и внедренных интерфейсов. Развитие отдельного компонента с использованием новых функциональных возможностей происходит посредством расширения интерфейса, который должен обеспечить бесконфликтную совместимость со старым интерфейсом. Это важно для продолжения использования компонента в системах, поддерживающих старый интерфейс. Такой подход допускает возможность независимого развития отдельных модулей системы, что актуально при использовании программных и электронных компонентов с высокой динамикой развития, цикл обновления которых сокращаться. Поэтому становится целесообразным такое архитектурное решение СЧПУ станком, при котором возможна замена компонентов во время перепроектирования или модернизации без дополнительных затруднений и затрат. Эти требования имеют решающее значение при выборе идеологии построения СЧПУ. Открытую архитектуру построения должны поддерживать как программное обеспечение (ПО), так и аппаратные компоненты СЧПУ.

Данная диссертационная работа посвящена проблемам разработки ПО СЧПУ металлорежущими станками с открытой архитектурой. При разработке.

ПО в таком случае следует учитывать необходимость его соответствия требованиям, предъявляемым к системе с открытой архитектурой. По традиционным технологиям разработки ПО [39] программный продукт приходится создавать почти всегда с нуля, и разработчики ПО вынуждены заново решать задачи, уже много раз решенные ранее. В результате новые программные продукты создавались крайне медленно, функциональное развитие ПО было затруднительно. Классические технологии разработки ПО не позволяют создавать программные продукты, которые могли бы в полной мере поддерживаться и расширятся третьими фирмами [60, 61, 66, 68]. Все эти ограничения препятствует разработке ПО с открытой архитектурой. В данной работе предлагается применение многокомпонентной технологии программирования при разработке ПО СЧПУ с открытой архитектурой для металлорежущих станков.

Поскольку ПО взаимодействует почти со всеми аппаратными компонентами СЧПУ, то оно должно разрабатываться с учетом сохранения независимости от построения разных аппаратных компонентов, чтобы свести к минимуму изменения в программах при их замене, так как пересмотр программного кода влечет за собой большие, часто не предусмотренные, экономические и временные издержки.

Целевой продукт с открытой архитектурой в нашем случае может быть получен путем системной интеграции, т. е. стыковки системных модулей.

Исследование проводились на СЧПУ серии MSH, изготовляемой АОЗТ «MSHAK» (г. Ереван). Результатом исследований, выполняемых в рамках диссертационной работы, явилась система ПО MSHAK CNC.

Современные СЧПУ позволяют управлять обрабатывающими центрами (ОЦ) состоящими из нескольких станков одной системой ЧПУ. Актуальность построения таких обрабатывающих центров подтвердил выставка станкостроения в Чикаго (2000 г.), на которой в частности были представлены вертикальные двухшпиндельные ОЦ моделей VSC 250 DUO и VSC 400 DUO компании EMAG (Германия). Благодаря модульному принципу построения станочные модули указанных ОЦ можно использовать отдельно для обработки разных заготовок и совместно для последовательного выполнения различных технологических операций обработки одной и той же заготовки.

Примером многостаночного-ОЦ отечественного производства может служить сдвоенный вертикальный токарный станок модели 450VT производства ОАО «Стерлитамак МТБ».

Благодаря предложенным в диссертации подходам получена система, позволяющая от одного СЧПУ серии MSH управлять одновременно несколькими разными станками, каждый из которых может работать по своей управляющей программе (УП). Разработанным в рамках диссертационной работы программным обеспечением модели «MSHAK 7.

СЫС" был оснащен система СЧПУ МЗН МИЬТУ, которая была применена для управления станком модели 450УТ.

ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Растущие требования потребителей к функциональным возможностям СЧПУ неизбежно приводит к усложнению их программного обеспечения. Жестокая конкуренция на рынке требует от разработчиков нахождения путей для снижения себестоимости СЧПУ и их ПО. Оптимизация разработки многофункционального программного продукта является актуальной задачей, стоящей перед разработчиками ПО СЧПУ.

В результате исследований и разработки ПО СЧПУ с открытой архитектурой можно делать следующие выводы.

1. Перспективность построения СЧПУ с открытой архитектурой определяется тем, что различные аппаратные составляющие, изготовляемые разными фирмами, широко используются в разных областях техники в качестве компонентов. Эти обстоятельство способствует их унификации и оптимизации при использовании.

2. Базовое ПО для поддержки идеологии открытой архитектуры СЧПУ должно представлять собой набор взаимодействующих программных компонентов, что при дальнейшей стандартизации их интерфейсов будет способствовать созданию рынка компонентов ПО для указанных систем.

3. Архитектура разработанного ПО построена с такой глубиной объектно-ориентированной декомпозиции, что позволяет путем динамичного создания и связывания соответствующих программных компонентов одновременно управлять группой станков (до 8) от одной СЧПУ. Эти возможности были использованы при оснащения сдвоенного вертикально токарного станка модели 450YT системой ЧПУ MSH MULTY с ПО «MSHAK CNC».

4. Программное обеспечение «MSHAK CNC» предоставляет единую инфраструктуру управления как одним станком, так и многостаночным обрабатывающим центром без ограничений возможностей СЧПУ. Это поднимает эффективность использования ПО.

5. При создании ПО СЧПУ с открытой архитектурой, начиная со стадии постановки задач, необходимо применять технологическую модель многокомпонентного программирования COM (Component Object Model), поскольку эта модель встроена в Windows и не требует использование дополнительных программных инфраструктур для создания открытого ПО.

6. В базовое ПО СЧПУ с открытой архитектурой не должны быть включены задачи, решаемый в реальном масштабе времени. Для реализации этих задач (интерполяция, цифровой привод) рекомендуется применять отдельные аппаратно-программные средства, которые оптимизированы и унифицированы для решения именно такого рода задач в различных областях техники.

7. Базовое ПО СЧПУ с открытой архитектурой должно решать терминальную задачу полностью и часть геометрической задачи до интерполяции траектории координатных перемещений.

8. Реализация основных объектов разработанного базового ПО модели «М8НАК С1ЫС» обеспечивает полноценное управление станками токарной и фрезерной групп. Базовые объекты наделены свойствами параметрической настойки для управления конкретным типам оборудования.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Д., Вашневич С. Н. Решение траекторных задач в микропроцессорных системах ЧПУ/ Под ред. В. В. Смолова. Л.: Машиностроение, 1985. — 106 с.
  2. . М., Мартынов В. В. Задачи ЧПУ. Саратов: 1998. — 76 с.
  3. Ю.Л. Автоматизация анализа технологических процессов при решении задач оптимизации. Минск: Ин-т техн. кибернетики, 1985. -96с.
  4. Р.И., Обольский Я. З., Серебреницкий П. П. Автоматизированное программирование обработки на станках с ЧПУ. Л.: Лениздат, 1986. -176 с.
  5. Р.И., Серебреницкий П. П. Программирование обработки на станках с ЧПУ. Л.: Машиностроение, 1990. — 588 с.
  6. Гибкие производственные комплексы/ Под ред. П. Н. Белянина, В. А. Лещенко. -М.: Машиностроение, 1984. 384 с,
  7. Гибкие производственные системы. Технологическая подготовка производства. Общие положения: РД 50−619 86 — М.: Изд-во стандартов, 1987.-64 с.
  8. Грачев Л. Н, Гиндин Д. Е. Автоматизированные участки для токарной размерной обработки деталей. М.: Машиностроение, 1981. — 240 с.
  9. JI.H., Косовский В. Л. Конструкция и наладка станков спрограммным управлением и роботизированных комплексов. М: Выш. шк. 1986.-286 с.
  10. Ш. Грачев Л. Н., Сахаров М. Г., Антипов В. И. Автоматическое управление точностью обработки на токарных станках с ЧПУ. М.: НИИмаш, 1982. -64 с.
  11. В.М., Григорян А. К. Программируемая электроавтоматика систем ЧПУ «Электроника НЦ 80−31″. М.: ЭНИМС, 1983. — 118 с.
  12. И.Т., Елисеев В. Г., Маслов A.A. Устройство числового программного управления. -М.: Машиностроение, 1986. 296 с.
  13. А.Л. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1986. — 246 с,
  14. Диалоговое проектирование технологических процессов/ Под ред. С. И. Булатова. М: Машиностроение, 1983. — 254 с.
  15. Г. Б. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1983. 304 с.
  16. Н. П., Хомяков К. С. Конструкция периферийных устройств ЭВМ,— М.: Радио и связь, 1984. 256 с.
  17. Работа оператора на станках с программным управлением. М.: Высш. шк., 1981.- 136 с.
  18. В.Кошкин В. Л. Аппаратные системы числового программного управления.-М.: Машиностроение, 1989. 246 с.
  19. В. JI. и др. Программное управление станками и промышленными роботами М: Высш. шк., 1986. — 286 с.
  20. Концепция однокомпьютерной системы ЧПУ типа PCNC/7 Информатика-Машиностроение. 1999.-^4(26). — С. 7−15.
  21. В. Г. Технологические основы гибких автоматических производств. Л.: Машиностроение, 1985. — 320 с.
  22. Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. -320 с.
  23. Р. Б. Наладка станков с программным управлением. М.: Машиностроение, 1983. — 254 с.
  24. Металлорежущие станки / Н. С. Колев, Л. В Красниченко, Н. С. Никулин и др. М.: Машиностроение, 1980. — 600 с.
  25. Микропроцессорная техника в металлорежущих станках с ЧПУ: Сб. науч. трудов/ Под ред. В. А. Кудинова,-В.А. Ратмирова. М.:ЭНИМС, 1983. -128 с.
  26. Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработкой/ Под ред.
  27. В.Г. Колосова. Л.: Машиностроение, 1984. — 224 с.
  28. С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2-х т. Т.1 Л.: Машиностроение, 1983. — 408 с.
  29. С.П. Групповая технология машиностроительного производства. В 2-х т. Т.2 Л.: Машиностроение. 1983.-376 с.
  30. MSHAK CNC: Руководство пользователя. Ереван, 2000. — 120 с.
  31. MSHAK CNC: Руководство интегратора. Ереван, 2000. — 120 с.
  32. ЗЕНевельсон И. С. Автоматическое управление точностью обработки на металлорежущих станках. Л.: Машиностроение, 1982. — 184 с.
  33. Некоторые принципы разработки систем ЧПУ нового поколения.// СТИН-2000. -Л/9.- С. 24−29.
  34. Обработка корпусных деталей крупными сериями намногоинструментальных станках с ЧПУ./ Под ред. М. Е. Юхвида. М.: ЭНИМС, 1982.-25 с.
  35. Определение экономической эффективности металлорежущих станков с ЧПУ. М.: НИИмаш. 1984. — 104 с. 35.0сипова С. С. Методы программирования на сверлильных и расточных станках с программным управлением. М.: Машиностроение, 1976. -120 с.
  36. Ф.С., Травин А. И. Работы на станках с числовым программным управлением. Д.: Лениздат, 1984. — 278 с.
  37. Параметрическое программирование для станков с ЧПУ. М.: ЭНИМС, 1986.-29 с.
  38. H.H. Арифметика вычисления машин в упражнениях и задачах. -Минск: Университетское Изд-во, 1984.-221 с.
  39. Программное обеспечение системы ЧПУ. М.: ЭНИМС, 1983. — 228 с.
  40. Программное управление станками/ Под ред. В. Л. Сосонкина. М.: Машиностроение, 1981. 398с.
  41. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. В 3-х т. -Т 2. Расчет и проектирование узлов и элементов станков / Под общ. ред. А. С. Проникова. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана- Машиностроение, 1995.-320 с.
  42. Пуш В. Э. и др. Автоматические станочные системы. М.: Машиностроение, 1978. -318 с.
  43. В. А. Основы программного управления станками. М.: НИИмаш, 1983, — 50 с.
  44. В. А., Чубуков А. С. Математическое обеспечение систем ЧПУ шлифовальными станками. М.: НИИМаш, 1983. — 64 с.
  45. Ю.М., Сосонкин В. Л. Управление гибкими производственными системами. -М.: Машиностроение, 1988. 352 с.
  46. В. Л. Микропроцессорные системы числового программного управления станками. М.: Машиностроение, 1985. — 288 с.
  47. Станки с числовым программным управлением/ В. А. Лещенко,
  48. Н. А. Богданов, И. В. Вайнштейн и др. 2-е изд. — М.: Машиностроение, 1988.-568 с.
  49. В. К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984. 120 с.
  50. Технология обработки на станках с программным управлением/
  51. М. А. Эстерзон и др. М.: НИИмаш, 1974. — 150 с.
  52. ЗО.Техтран система программирования оборудования с ЧПУ/
  53. А. А. Лиферов и др. JL: Машиностроение, 1987. — 110 с.
  54. Типовые комплексно-автоматизированные участки типа АСВ из оборудования с ЧПУ с применением ЭВМ. М.: НИИмаш, 1983. — 41 с.
  55. Ю.Л. Комплексное проектирование инструментальной оснастки. М. Машиностроение, 1987 — 344 с.
  56. Ю. С. Обработка на станках с ЧПУ. М.: НИИмаш, 1982. — 38 с.
  57. Ю. С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. М.: НИИмаш, 1982.-38 с.
  58. A Compiler Generator / W. М. McKeeman, J.J. Horning PRENTICE-HALL., Englewood Cliffs, N. J., 1980 — 527 p.
  59. CAD/CAM computer-aided design and manufacturing / Mikell P. Groover, Emory W. Zimmers, Jr. Rrentice Hall of India, 1998. — 485 p.
  60. Computer numerical control: From programming to networking / S.C. Jonatahan Lin Delmar Publishers Inc. 1994. — 860 p.
  61. Computer Numerical Control: Concepts and Programming / Seames Inc. 1993. -435 p.
  62. Fundamentals of Computer Numerical Control /' Luggen Inc. 1993. 560 p. 60. Instant CORBA / Robert Orfali, Dan Harkey, Jen Edwards. — John Wiley &
  63. Sons, Inc. 1997.-318 p. 61. Instant COM. / Robert Orfali John Wiley & Sons. Inc. 1997. — 310 p. 62. Linux Core Kernel Commentary. / Scott Maxwell — CoriolisOpen Press. 2000. -500 p.
  64. Microsoft COM Specification Reference. Available from Microsoft FTP site.
  65. Microsoft System Journal Q&A. — 1996, April. — 89 — 101 p.
  66. Microsoft Windows Resource Kit / Microsoft corporation Microsoft Press, 1996.-620 p
  67. Lion’s Commentary on Unix / John Lions CoriolisOpen Press, 1985. — 400 p 67. OLE Automation Programming Reference. — Redmond, WA: Microsoft Press, 1996.-300 p.
  68. Open systems for new engines // AMD&C Europe, 2000 — N2.
  69. Understanding ActiveX and OLE / David Chappell Microsoft Press — 1996. -320 p.
  70. ЗЕС 0Л0*ГАЗ"^ с УЧПУяптт, 23ПП0Явыпускатсао л1. ЭВМзав. Мвыпуска
  71. Ш’В»: Чернен в. Л., Шарыю£ А.Р., Д31С0?. А .¡--х.1. СЬаКК к. ян 1 .А •1. ШМхЮ ^кшИ'ЬЛIзаказчику следуьддую недоел ь -¿-уп I'. еташ-.у доку:-:?.птацк.к- г срок до 15.12.91).:
  72. ООиСЛеЧКТЬ НсДоСТаКи-И ТсХНПЧеСКОК ДОКуНОНКаЩ. еН ИI: .<.:.-¦-:.-НЫс- электронный ¿-ЗЛЫ И ОЛиК., .РуЬОКОДСТЪО ПОЛЬЗОКаТОЛК К а1Я: СаН1лг. ото обеспечения контроллера РхлАС к какростанцп^'
  73. Уточнить на запасный части по электр0а? т01.:а
  74. ТККи И ЭЛсКТ^оНПке Д10СТс: К"1ЯБК0к С 00ОиУД0гаН1^и, Н 000C-.o4i.Tb П. ОСТаКК--13. лСЗТИыцЖ"даГ1Ь ^конендащ^ по замены!* частяк: .для дальнейшей эксшхуатацьи. элиглу. оойо худоьаш-я.
  75. Организовать до 01.02.2000. счет, чы- изготовленных деталей с указание-.-: пн^ориаш-. при устанокленнои от:.:л, от--, о закако ~кструг.ек
  76. Х.о. паспорта к технические Дсяшыо п,. эл. двигатели улраиляепых частотой•
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!