Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Нежметдинов Рамиль Амирович. Повышение эффективности функционирования электроавтоматики станков с ЧПУ на основе реализации регулярных моделей архитектуры программно реализованных контроллеров типа SoftPLC : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Нежметдинов Рамиль Амирович; [Место защиты: Моск. гос. технол. ун-т "Станкин"].- Москва, 2009.- 159 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2856

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список сокращений 4

Введение 7

Глава 1. Современное состояние проблемы повышения качества
управления электроавтоматикой систем ЧПУ типа PCNC на основе
применения программируемых контроллеров 13

  1. Этапы развития Программируемых Логических Контроллеров 13

  2. Современные тенденции в построении программируемых контроллеров, в контексте задачи повышения эффективности процесса управления электроавтоматикой станков с ЧПУ 18

  3. Постановка задачи исследования 42

Глава 2. Методы и средства повышения качества управления
электроавтоматикой станков с ЧПУ типа PCNC на основе построения
программно реализованных контроллеров, встраиваемых в общую аппаратно
-программную систему ЧПУ 44

  1. Общее представление об архитектуре программно реализованного логического контроллера 46

  2. Реализация логической задачи ЧПУ на основе ПЛК 48

  3. Реализация логической задачи ЧПУ на основе программно реализованного контроллера 49

  4. Методы и средства встраивания программно реализованных контроллеров в общую аппаратно-программную структуру PCNC 55

  5. Выводы по главе 69

Глава 3. Архитектурная модель контроллеров типа Soft PLC на основе
технологии клиент-сервер 71

3.1. Моделирование клиентского приложения Soft PLC 71

  1. Моделирование архитектуры серверного приложения Soft PLC 97

  2. Компоненты и исполнительная часть серверного приложения Soft PLC. 100

  3. Методика проектирования системы управления электроавтоматикой станков 111

  4. Выводы по главе 114

Глава 4. Разработка серверной части программно — реализованного
контроллера типа Soft PLC, как средства повышения эффективности работы
системы электроавтоматики станка с ЧПУ 115

  1. Описание технологического оборудования для иллюстрации работы программно реализованного контроллера типа Soft PLC 115

  2. Построение ядра сервисного приложения программно-реализованного контроллера Soft PLC с применением формализма автоматных графов 118

  3. Обоснование эффективности практического применения программно - реализованного контроллера типа Soft PLC для управления электроавтоматикой станка с ЧПУ 131

4.4. Выводы по главе 4 140

Основные результаты диссертационной работы 142

Список литературы 144

Приложение №1 149

Список сокращений.

Русские сокращения

АСУ - Автоматизированные Системы Управления

АСУ ТП - Автоматизированные Системы Управления

Технологическими Процессами
ВТ - Вычислительная Техника

КСУ - Компьютерные Системы Управления

ОС - Операционная Система

ОС РВ - Операционная Система Реального Времени

ПК - Персональный Компьютер

ГОЖ - Программируемый Логический Контроллер

ПО - Программное Обеспечение

СУ - Система Управления

ЧПУ - Числовое Программное Управление

ЭВМ - Электронная Вычислительная Машина

Английские сокращения

CAN - Controller Area Network (сеть контроллеров)

CFC - Continuous Function Chart (диаграммный язык

программирования контроллеров)
CNC - Computerized Numerical Control (компьютеризированное

числовое управление)

COM - Component Object Model (компонентная объектная модель)

CPM - Corporate Performance Management (система управления

эффективностью деятельности)
DCOM - Distributed СОМ (распределенный COM)
EIA - Electronics Industries Association (ассоциация предприятий

электронной промышленности)
ERP - Enterprise Research Planning (система планирования

ресурсов)

FBD - Function Block Diagram (диаграмма функциональных

блоков)

HMI - Human Machine Interface (человеко-машинный интерфейс)

IEC (МЭК) - International Electrotechnical Commission (Международная

Электротехническая Комиссия)
IL - Instruction List (лист инструкций)

ІРЛ(ВНД) - Internal Rate of Return (внутренняя норма доходности)
IT - Information Technologies (информационные технологии)

LD - Ladder Diagram (лестничная диаграмма)

MMI - Man Machine Interface (человеко-машинный интерфейс)

NPV (ЧДД) - Net Present Value (чистый дисконтированный доход)
OLE - Object Linking and Embedding (технология связывания и

внедрения объектов в протокол)
ОРС - OLE for Process Control (OLE для управления процессами)

РАС - Programmable Automation Controllers (программируемые

контроллеры автоматизации)
РВР - Payback Period (срок окупаемости)

PCNC - Personal Computer Numerical Control (числовое управление

на основе персонального компьютера)
PI - Profitability Index (индекс доходности)

PLC - Programmable Logical Controller (программируемые

логические контроллеры)
POU - Program Organization Unit (компоненты организации

программ)

RTX - Real Time Extension (расширение реального времени)

SCAD А - Supervisory Control and Data Acquisition (диспетчерское управление и сбор данных)

SFC - Sequential Function Chart (язык графических диаграмм)

SQL - Structured Query Language (структурированный язык

запросов)

ST - Structured Text (структурированный текст - язык

программирования ПЛК)
TIA - Telecommunications Industry Association (ассоциация

предприятий телекоммуникационной промышленности)
TIC - Target Independent Code (платформонезависимый код)

XML - extensible Markup Language (структурированный язык

разметки)

Введение к работе:

Актуальность работы

В настоящее время появляется реальная возможность программной реализации управления электроавтоматикой станков в рамках общего программного обеспечения систем ЧПУ без привлечения дополнительной аппаратуры и системного программного обеспечения программируемых контроллеров, которые являются неотъемлемой частью практически любой современной системы ЧПУ.

Наибольший эффект подобная идея дает в системах ЧПУ типа PCNC, где программное обеспечение виртуального программно реализованного контроллера работает в одной операционной среде с программным обеспечением ЧПУ. В этой связи возникает необходимость построения хорошо организованного и обозримого математического обеспечения виртуального контроллера на основе объектно-ориентированного подхода.

Проектирование и использование программно реализованных контроллеров предполагает использование современных методов анализа и построения архитектуры программных приложений, а так же применение высокоэффективных инструментов создания, тестирования и внедрения программного обеспечения, что способствует повышению уровня надежности и производительности системы. Цель работы

Повышение эффективности функционирования систем

электроавтоматики станков с ЧПУ типа PCNC на основе применения программно реализованных контроллеров, встраиваемых в общую программную платформу станка с ЧПУ.

Объектом и предметом исследования в данной работе является разработка новых эффективных форм управления электроавтоматикой станков с ЧПУ типа PCNC на основе методов и средств построения программно-реализованного контроллера SoftPLC, как клиент-серверного приложения, с использованием моделей автоматных графов и объектно-ориентированного подхода.

Задачи исследования. Для достижения сформулированной цели в работе были поставлены следующие задачи:

  1. На основе анализа существующих методов и способов повышения эффективности функционирования систем электроавтоматики станков с ЧПУ типа PCNC, на основе применения программно реализованных контроллеров, обосновать критерии выбора структуры и функции контроллера SoftPLC, встраиваемого в общую программно-аппаратную структуру системы управления станком.

  2. Определить зависимость повышения качества процесса управления электроавтоматикой станков с ЧПУ типа PCNC станком от архитектуры и функций реализации программно-реализованных

контроллеров SoftPLC, как компонентного клиент-серверного

приложения.

3. Разработать модели и методику проектирования системы управления
электроавтоматикой станков на основе разработки архитектуры
программно-реализованных контроллеров SoftPLC, как клиент-
серверного приложения, в котором клиентское приложение включает в
себя среду прикладного программирования, модуль визуализации и
конфигуратор системы, а серверное приложение представляет собой
управляющий цикл по реализации клиентского приложения.

4. С целью повышения гибкости и инвариантности в контексте
расширения приложений контроллера, разработать модель ядра
серверного приложения виртуального контроллера с применением
формализма автоматных графов и представить программную
реализацию серверной части программно-реализованного
контроллера SoftPLC, как открытую систему, с применением
объектно-ориентированного подхода.

5. Показать практическую и экономическую целесообразность
применения разработанных в диссертации положений в реальной
промышленной среде в виде серверного приложения программно-
реализованного контроллера SoftPLC, для управления
электроавтоматикой конкретного станка с ЧПУ типа PCNC.

Научная новизна. Новыми научными результатами, полученными в работе, являются:

принцип организации структуры управления электроавтоматикой станков с ЧПУ типа PCNC, на основе модификации традиционной системы управления, как аппаратно реализованного контроллера, в структуру программно реализованного контроллера типа Soft PLC, встраиваемого в общую программную систему станка с ЧПУ, что повышает надежность работы и снижает стоимость реализации управления электроавтоматикой станка;

модель проектирования системы управления электроавтоматикой станков на основе разработки архитектуры программно-реализованных контроллеров SoftPLC, как клиент-серверного приложения и модель ядра серверного приложения виртуального контроллера с применением формализма автоматных графов, что повышает гибкость и инвариантность в контексте расширения приложений;

методика построения функций программно-реализованного

контроллера Soft PLC, на основе реализации регулярных автоматных моделей в среде компонентной клиент-серверной структуры, как средство повышения гибкости структуры управления и реализации функций новых приложений.

Методы исследований.

При решении задач, поставленных в работе, были использованы следующие методы: теории автоматического управления, аппарат объектно-ориентированного подхода при разработке приложений, методы автоматных графов, методы построения распределенных приложений.

Практическая значимость

Полученные в диссертации результаты, в виде программно-реализованного контроллера SoftPLC, позволяют снизить стоимость системы управления станком с ЧПУ типа PCNC при одновременном получении ряда преимуществ, в том числе: упрощение общего программного обеспечения, уменьшение ошибок системного программирования, возможность отладки управляющих программ электроавтоматики в рамках самой системы ЧПУ, гибкость конфигурирования электроавтоматики, возможность использования различных коммерческих библиотек.

Реализация работы

Разработанные в работе модели, методика проектирования и реализации программно реализованных контроллеров типа Soft PLC, как системы управления электроавтоматикой, построенной на основе технологии клиент-сервер, реализация ядра серверного приложения Soft PLC могут быть рекомендованы для использования на предприятиях занимающихся разработкой систем ЧПУ, а также используются в учебном процессе по подготовке специалистов по специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы публиковались и докладывались на заседаниях кафедры «Компьютерные Системы управления» МГТУ «Станкин», на Международном форуме информатизации МФИ-2007// Труды международной научно-технической конференции «Информационные средства и технологии». 16-18 октября 2007 г., в 3-х т.т. ТЗ. - М.:МЭИ, 2007, стр.152-155; на Международном форуме информатизации МФИ-2008// Труды международной научно-технической конференции «Информационные средства и технологии». 21 -23 октября 2008 г., в 3-х т.т. ТЗ. - М.:МЭИ, 2008, стр.263-268;

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, изложенных на 120 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков и 6 таблиц, список использованной литературы из 78 наименований и приложение на 10 страницах. Общий объем работы - 130 страниц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net