СТА 2/2010

В табл. 1 сведены основные, с точки зрения проектирования автоматизиро ванной системы, характеристики рас смотренных ОС. Есть ещё одна характеристика, кото рая в значительной степени влияет на выбор ОС, – это эффективность ис пользования ресурсов. При её опреде лении необходимо учитывать время переключения задач, минимальную конфигурацию системы для соответ ствующей ОС, время реакции на сис темное событие (семафор), время вхо да и выхода из прерывания. Как прави ло, ОС реального времени испытыва ются на разном оборудовании, которое вносит погрешность в анализируемые данные, поэтому точно оценить каж дую систему не получится. Однако, оз накомившись с исследованиями (ис следование Dedicated System Experts Windows CE 6.0 Embedded на Intel PentiumMMX 200 МГц, документ EVA 2.9 TST CE x86 62; исследование Dedicated System Experts QNX на PowerPC MPMC7410 333 МГц, доку мент EVA 2.9 TST QNX PPC 01 I01) и официальной документацией (http://www.on time.com/rtkernel 32.htm), можно прийти к выводу, что у Windows Embedded сравнительно низ кая эффективность, у QNX средняя, а у On Time RTOS 32 самая высокая эф фективность использования ресурсов среди рассматриваемых систем. Рассмотрев все три системы, можно сделать вывод: для проектирования ЧПУ, особенно на первом этапе, лучше всего подходит On Time RTOS 32. Вот основные качества этой ОС, повлияв шие в нашем случае на её выбор: ● поддержаны современные накопите ли и каналы передачи данных; ● низкие накладные расходы при вы зове системных функций; ● невысокая, по сравнению с осталь ными ОС, стоимость; ● поддержка любого промышленного контроллера. Р АЗДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧИ НА БЛОКИ , ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ С ПРИМЕРАМИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ОС Основой для реализации системы ЧПУ на базе On Time RTOS 32 может служить любой промышленный про цессор. Процесс адаптирования опера ционной системы к конкретному про цессору сводится к настройке физичес кого канала отладчика (номер и ско рость последовательного порта или ад рес и порт для TCP/IP соединения). Для работы с ОС, как, впрочем, и для разработки ЧПУ, потребуется среда разработки программ. Это может быть Microsoft Visual Studio либо Borland Developer Studio, так как On Time RTOS 32 поддерживает Win32 компи ляторы от Borland и Microsoft (по дан ным официального сайта On Time Informatik). Теперь все инструменты подготовле ны, можно приступать к проектирова нию системы. Рассмотрим работу абстрактной сис темы ЧПУ, обращая внимание (в текс те выделено курсивом) на входные и выходные данные проектируемой сис темы. Данные поступают или из техно логической программы (работа в автома тическом режиме), или от оператора через нажатие клавиш на пульте управ ления станком (ручной режим). Эти данные преобразуются в перемещения исполнительных механизмов и рабочего органа станка, данные о текущем по ложении которого принимаются СЧПУ от датчиков обратной связи. Алгоритмы управления электрооборудо ванием станка работают постоянно и обеспечивают нормальную работу сис темы. Например, постоянно отслежива ются входные сигналы аварийных конце вых переключателей, которые срабаты вают при выходе рабочего органа за пределы рабочей зоны. В этом случае работа останавливается, выдаётся сооб щение об ошибке. Работа СЧПУ опреде ляется также набором настраиваемых параметров. Теперь запишем входные и выходные данные и кратко рассмотрим каждый из этих наборов данных. Входные данные: ● технологическая программа в кодах языка ISO 6983; ● датчики положения координатных осей; ● клавиатура; ● сигналы от электрооборудования станка; ● алгоритм управления сигналами электроавтоматики; ● набор параметров, адаптирующих ЧПУ к конкретному станку. Выходные данные СЧПУ: ● сигналы управления электрообору дованием станка; ● сигналы управления приводами осей подач; ● информация, отображаемая на пуль те оператора. Технологическая программа пред ставляет собой текстовый файл и опре деляет алгоритм движения рабочего ор гана станка, а также порядок выполне ния технологических команд. Для разбо ра программы нам потребуется интерп ретатор. Далее задание на перемещение нужно преобразовать в скорость движе ния рабочего органа станка – это типич ный входной сигнал большинства при водов. Для этого нужно в соответствии с заданным максимальным ускорением рабочего органа станка рассчитать ско ростную характеристику движения. Дан ной задачей занимается интерполятор. Для контроля позиции рабочего ор гана станка и организации обратной связи используется модуль регулятора положения. Как правило, в системах ЧПУ регулирование проводится с пос тоянным системным тактом, так как при этом значительно упрощаются за коны регулирования и легче избежать самовозбуждения системы. Обычно используется пропорционально интег рально дифференциальный регулятор положения (ПИД регулятор). Для всего периферийного оборудо вания нам понадобятся драйверы. Для обработки данных с пульта опе ратора и индикации выводимой ин формации нужно предусмотреть мо дуль интерфейса пользователя. Нужно помнить, что каждый ста нок – сложный механизм, который имеет множество характеристик, а чем механизм сложнее, тем меньше вероят ность найти ещё один, в точности его повторяющий. Поэтому любая удобная система, спроектированная для конк ретного станка, будет применяться только на этом станке (да и то в лучшем случае). Такая судьба проекта нас не устраивает, поэтому при проектирова нии будем ориентироваться на группу станков, а значит, придётся дать поль зователю возможность адаптировать систему к конкретному станку при помощи определённого набора пара метров. Для того чтобы ЧПУ можно было адаптировать не только к разным стан кам одной серии, но и к любому станку фрезерной или токарной группы, нуж но учитывать, что в разных сериях станков используются разные электри ческие схемы, наборы сигналов и алго ритмы управления электрооборудова нием. Следовательно, нам необходима возможность задавать этот алгоритм и менять его по мере необходимости. Блок, решающий эту задачу, называет 66 СТА 2/2010 РАЗ РА БОТ КИ / МАШИНОС Т РОЕ НИЕ www.cta.ru © СТА-ПРЕСС