Разработка инструментальной программной системы для создания компьютерных систем программного управления технологическими машинами

• Автор: Кудымов, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ .

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН КАК ОБЪЕКТОВ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. Основные определения

1.2. Системы ЧГ1У металлорежущими станками.

1.3. Контроллеры движения как важнейшая составная часть компьютерных систем управления технологическими машинами.

1.4. Системы программного управления дискретными технологическими машинами

1.5. Сос тав технологической машины как объекта программного управления

1.6. ереход к математической модели обобщенной технологической машины.

2. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ИПС ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ.
2.1. Анализ существующих 8САГАсистем.
2.2. Обоснование непригодности типичных 8САГАсистем для создания компьютерных систем программного управления технологическими машинами
2.3. Обоснование практической значимости создания ИПС
2.4. Функции и архитектура ИПС.
3. РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО ЯЗЫКА ИПС.
3.1. Основные принципы построения входного языка ИПС.
3.2. ИПС основные лексические и синтаксические
определения
3.2.1 Лексические определения
3.2.2. Синтаксические определения
3.2.3. Структура программы.
3.3. Реализация входного языка ИПС.
4. АЛГОРИТМЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОЗВЕННЫМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ С ПОМОЩЬЮ ИПС.
4.1. Идеология управления многозвенными исполнительными механизмами, заложенная в ИПС
4.2. Инструменты универсального входного языка ИПС для управления исполнительными механизмами.
4.3. Способы натурального параметрического задания
траектории.
4.3.1. Натуральное параметрическое задание линейных участков траектории
4.3.2. Проблема нахождения натурального параметрического задания траектории в общем
случае 7
4.3.3. Нахождение приближенного натурального параметрического задания траектории для сплайна
5го порядка.
5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИПС
5.1. Программная реализация ИПС
5.2. Структура программы проекта, последовательность се выполнения и организация системного такта
5.3. Настройка системы на конкретный объект управления.
щ 5.4. Система управления V v .0,
реализованная с помощью ИПС
5.5. Результаты испытаний графического интерфейса,
созданного с помощью ИПС.
5.6. Выявленные практические преимущества И 1
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Процесс создания специализированной компьютерной системы управления включает в себя разработку специальных аппаратных средств (дополнений к базовому персональному компьютеру) и разработку специального программного обеспечения. Motion Controller) и различные устройства сопряжения с управляемыми объектами: сетевые платы, платы цифрового и аналогового ввода-вывода и т. Для разработки специального программного обеспечения применяются инструментальные программные системы (ИПС) - SCADA-с ноте мы (Supervisory Control And Data Acquisition - централизованное управление и сбор данных). Однако известные SCADA-системы (Citect компании Ci Technologies; InTouch компании Wonderwarc; Genesis компании Iconics; Trace Mode компании AdAstra; LabVicw компании National Instrument п другие) ориентированы не на создание систем программного управления, а на создание АСУ, работающих по алгоритмам, заложенных в них разработчиками. SCADA-сисіеміл являются, в основном, средством разработки сложных распределенных АСУ, реализуемых в качестве локальной компьютерной сети и управляющих не отдельными технологическими машинами, а целыми технологическими системами, цехами и предприятиями. АСУ, созданные при помощи SCADA-систем, не имеют встроенных простых средств создания управляющих программ оператором, не умеющим работать со SCADA-системой, поэтому мало пригодны в качестве инструмента для разработки специальных компьютерных систем программного управления отдельными технологическими машинами. Нахождение оптимальных решений перечисленных проблем является задачей, актуальной с научной точки зрения. Создание И ПС. Основной целью работы является повышение эффективности создания компьютерных систем программного управления технологическими машинами на основе разработки инструментальной программной системы, позволяющей создавать системы управления с высоким качеством и в краткие сроки. Выполнение перечисленных задач связано с решением следующих акзуальных научных проблем, в которых содержится научная новизна работы. Для разработки универсальной ИПС, позволяющей создавать системы программного управления разнородными технологическими машинами, необходима математическая модель обобщенной программно управляемой технологической машины как объекта управления. С ее помощью может быть разработан единый системный подход к построению компьютерных систем программного управления технологическими машинами, ииварпамзиый к служебному назначению машины. Практическое использование разработанной ИПС требует разработки метода создания компьютерных систем программною управления технологическими машинами с помощью ИПС. Основная часи» диссертации разбита на няі ь глав. В первой главе проведен анализ гехнологических машин различного назначения и компьютерных систем управления ими. Выявлены общие признаки программно управляемых технологических машин, в результате чего составлена модель обобщенной технологической машины как объекта управления. Во второй главе рассмотрены существующие инструментальные программные системы, известные иод собирательным названием 8СА1)А-систем. Выявлены основные недостатки известных БСАОА-систем, с точки зрения их применимости для систем программного управления технологическими машинами. В третьей главе определяются требования к универсальному языку проектирования интерфейса и управления технологическими машинами. Сформирована его лексика и синтаксис. В четвертой главе рассмотрены вопросы программною управления с помощью ИИС исполнительными механизмами, входящими в состав технологических машин. Особое внимание уделено задаче планирования траектории движения инструмента, представленной как совокупность геометрической формы траектории и закона движения (закона изменения скорости) по ней, которые должны задаваться пользователем независимо друг от друга. Питая глава посвящена вопросам программной реализации и практического применения ИИС. Приведены примеры созданных с помощью ИИС программных систем для компькяерпых систем управления вакуумно-плазменными установками для упрочнения режущего инструмента и деталей машин. ИПС.