01 марта 2016г.
В настоящее время широкое распространение получили токарно-фрезерные обрабатывающие центры. Эти станки позволяют выполнять различные виды обработки деталей с минимальным числом переустановов, что повышает точность получаемых изделий. При этом наблюдается тенденция разработки станкозаводами Гаммы новых станков вместо единичных моделей. Это обусловлено стремлением удовлетворить потребности широкого круга потребителей и занять больший сегмент рынка [1].
Модели, входящие в Гамму, отличаются не только по типоразмеру и габаритам обрабатываемых деталей, но и составом вспомогательного оборудования. Его качественный и количественный рост расширяет
функциональные возможности металлорежущего оборудования, но при этом повышается сложность алгоритмов управления и их программной реализации.
В целях сокращения временных затрат вместо разработки уникальной систем управления электроавтоматикой для каждой модели целесообразнее осуществить разработку унифицированной (в виде отдельных модулей – параметризованных функциональных блоков для каждого мехатронного узла) на основе интегрированного в систему ЧПУ контроллера SoftPLC и последующую ее адаптацию к каждой модели Гаммы [2]. Программно-реализованный контроллер обеспечивает независимость прикладного ПОот аппаратной платформы и программной системы исполнения, а также позволяет варьировать состав аппаратных модулей ввода/вывода сигналов электроавтоматики индивидуально для каждой модели Гаммы [3].
Ключевым критерием соответствия предлагаемого решения требованиям, предъявляемым к современным системам управления, является быстродействие. Оценка временных затрат по сравнению с другими косвенными показателями (трудоемкость, простота программирования и другие) является наиболееважной характеристикой и демонстрирует возможность практического применения предлагаемого способа аппаратно-независимого управления.
Программно-реализованный контроллер, интегрированный в систему ЧПУ, обрабатывает данные, полученные не из физической памяти модулей ввода, а с их копией, хранимой в разделяемой памяти ядра системы управления. Поэтому необходимо обеспечить, чтобы период цикла обновления данных в разделяемой памяти был меньше периода цикла отработки программы электроавтоматики.Обновление данных в разделяемой памяти выполняет программно-реализованный мастер сети, интегрированный в драйвер коммуникации. За время одного полного цикла контроллера должно выполняется несколько циклов работы драйвера.
Для оценки быстродействия на испытательном стенде (Рис.1)проведем эксперимент, заключающийся в измерении времени между записью сигнала в область выходов и его чтением в области входов(для разного набора модулей ввода/вывода, а, соответственно, и объема передаваемых данных).
Полученная величина характеризует быстродействие обмена данными между физической памятью устройств и ее логическим одномоментным отображением в разделяемой памяти.
По результатам измерений построим график зависимости среднего времени выполнения ТСР от объема передаваемых данных V (Рисунок 2).
Зависимость времени передачи данных от объема передаваемых данных близка к линейной. Для аппроксимации точечных значений экспериментальных данных и определения коэффициентов «k» и «b» уравнения прямой
воспользуемся методом наименьших квадратов. Коэффициенты «k» и«b» рассчитываются
по следующим формулам:
Отсюда, уравнение прямой зависимости времени обновления данных от объема передаваемых данных имеет вид:
Тср = 0,001927 ∗ V + 1,350837 (4)
Суммарный объем
входных/выходных
данных программы электроавтоматики токарно-фрезерного обрабатывающего
центра модели СА650 составляет 211 байт (145 байт входных данных и 66 байт выходных данных). Теоретическое время цикла синхронизации данных программы электроавтоматики между разделяемой памятью в программном обеспечении ядра системы ЧПУ и физической памятью модулей ввода/вывода в соответствие с эмпирически полученной формулой (4):
Тср = 0,001927 * 211 + 1,350837 ≈ 1,76 (мс).
Т.е., период обновления данных в разделяемой памяти меньше периода рабочего цикла программно- реализованного контроллера (ТПЛК = 5мс) в 2,84 раза, что обеспечивает актуальность данных с измерительных датчиков, характеризующих состояние объекта управления.
Таким образом, разработанная с использованием контроллера SoftPLC унифицированная система управления электроавтоматикой может быть адаптирована для всех моделей станков, входящих в Гамму технологического оборудования, а экспериментальная оценка ее быстродействия подтверждает соответствие предложенного решения предъявляемым требованиям к современным системам управления.
Список литературы
1.
Григорьев С.Н., Мартинов Г.М. Проблемы, тенденции и перспективы развития систем числового программного управления технологических систем и комплексов // Автоматизация в промышленности. 2013, № 5,c.4-7.
2.
Мартинов Г.М., Нежметдинов Р.А. Модульный подход к построению специализированной системы ЧПУ для обрабатывающих центров наклонной компоновки // СТИН, 2014. №11. с.28-32
3. Нежметдинов Р.А., Кулиев А.У., Николушкин А.Ю., Червоннова Н.Ю. Управление электроавтоматикой токарный и токарно-фрезерных станков на базе Soft PLC // Автоматизация в промышленности, №4, 2014. с. 49-51.
