Введение к работе
Актуальность темы. 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.
Для соответствия СЧПУ современным требованиям, таким как универсальность, адаптируемость, способность быстрого интегрирования со станком, возможность функционального расширения, необходима открытость архитектуры СЧПУ со стандартизованными интерфейсами между составляющими модулями. Открытая архитектура позволяет использовать отдельные компоненты различных систем и от разных производителей посредством применения интерфейса, реализованного в компоненте для взаимодействий с другими модулями. Такой подход допускает возможность независимого развития отдельных модулей СЧПУ, что актуально при использовании программных и электронных компонентов с высокой динамикой развития, цикл обновления которых сокращается.
Открытая архитектура должна поддерживаться не только аппаратными модулями СЧПУ, но и программным обеспечением (ПО). ПО СЧПУ должно представлять собой набор взаимодействующих программных компонентов, а при стандартизации их интерфейсов станет возможным поддержка и развитие базовых компонентов ПО отдельными фирмами-производителями. Поскольку сегодня рынка базовых компонентов ПО СЧПУ не существует, то очередным шагом в этом направлении должно стать создание многокомпонентного ПО для СЧПУ с открытой архитектурой.
Современное развитие СЧПУ и ПО дает возможность построить многостаночные обрабатывающие комплексы, управляемые одной СЧПУ. Станкостроительные выставки последних лет (в Японии в 1999 г., в Чикаго 2000 г.) показали актуальность построения таких комплексов. В диссертации подробно рассмотрены вопросы создания базового ПО для управления группой станков одной СЧПУ, что позволит повысить эффективность ее использования. В результате проведенных исследований разработано ПО «MSHAK CNC» для СЧПУ серии MSH, которой оснащен сдвоенный вертикальный токарный станок модели 450VT.
Цели работы:
-
Исследование функциональной модели базового ПО СЧПУ с открытой архитектурой.
-
Разработка структуры ПО СЧПУ на основе технологии многокомпонентного программирования для поддержки программным обеспечением идеологии открытой архитектуры.
-
Создание базового ПО на основе принципов объектного построения для реализации управления несколькими станками одновременно одной СЧПУ.
-
Разработка базового ПО СЧПУ с открытой архитектурой для станков токарной и фрезерной групп.
Методика исследования. В работе использован компонентный метод построения ПО СЧПУ с открытой архитектурой для управления группой станков. Теоретические исследования проводились на базе специальных разработок в теории управления методом моделирования и теории принятия решений.
В ходе экспериментальных исследований методом имитационного моделирования на программной модели отрабатывалось взаимодействие управляющей системы с интерфейсом станка. С этой целью были созданы
->
специальные стенды, имитирующие работу основных узлов станка. Исследования проводились на СЧПУ, построенных на базе персонального компьютера (PC) и контроллера управления движением рабочих узлов станка.
Научная новизна. Предложен . и обоснован принцип объектно-ориентированного построения ПО СЧПУ с открытой архитектурой для реализации программного управления несколькими разными металлорежущими станками одновременно с помощью одной СЧПУ.
Предложена и экспериментально проверена единая программная инфраструктура как для управления одним станком, так и несколькими разными станками одновременно одной СЧПУ.
Разработана методика перераспределения задач СЧПУ с открытой архитектурой по составляющим компонентам в целях получения возможности построения максимально открытого ПО.
Предложено использование технологии многокомпонентного программирования для построения базового ПО СЧПУ, что в дальнейшем может служить основой стандартизации интерфейсов профаммных компонентов СЧПУ с открытой архитектурой;
Практическая ценность. Создано базовое ПО «MSHAK CNC» с открытой архитектурой для управления станками токарной и фрезерной фупп.
Разработана универсальная система управления одновременно несколькими станками одной СЧПУ MSH MULTY, оснащенной ПО «MSHAK CNC».
Методика функционального расширения базового ПО «MSHAK CNC» использована для создания профаммных подсистем, например, CAD/CAM-система для токарных станков или профамма фафического отображения траектории инструмента в процессе обработки детали.
Разработаны специальные профаммно-инструментальные средства для диагностики состояния оборудования СЧПУ сери MSH.
Реализация работы. Программным обеспечением «MSHAK CNC» оснащены системы ЧПУ серии MSH производства АОЗТ «MSHAK» (г. Ереван), предназначенные для станков токарной и фрезерной групп. Разработана техническая документация для сопровождения ПО «MSHAK CNC».
Апробация работы н публикации. Основные положения работы докладывались и обсуждались в 1998-2000 гг. на аспирантских семинарах в ОАО «ЭНИМС». По теме диссертации опубликовано 3 статьи.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из 4 глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и блок-схем, 11 таблиц, список литературы из 100 наименований.