СТРУКТУРА УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СБОРА И АНАЛИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДАННЫХ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Используя выражение

А

Е = — 3

где Е - показатель качества операции ТО ЛА, А - плановое время выполнения операции ТО, 3 - время выполнения дополнительных работ операции, и данные временной диаграммы (рис. 3) определим показатель качества

Е1 Е 2

операции восстановления работоспособности и

ti этал.

С Сг

гидроупора из состояния ^ и

Е i = ti

t этал. где = 0,04 час.

11. доп. 11. п. . 11.

11. контр.

доп.

+ . -изд. + 11-дос. +

11-д.м.. . 11.1

-д.м.. + 1 1. р. +

0,41 (час.)

¿1этал. 0,04

Е1 _ 11доп. _ 0,41

: 0,1

12. доп.

12. п.

12. изд. +12- дос. +12- д.м..

12 ко™. +12.р. + tcho. + W = о/88 (Час.)

12э

0,04

Е 2 12доп. 0,88

: 0,05

Если принять

Еэ

1 за 100%, то, соответ-

Е1

ственно, показатели качества выполнения операции

Е 2

10%,

: 5%.

Графическая зависимость показателя качества ' от величины общих затрат выполнения операции восстановления работоспособности гидроупора вертолёта Ми-8 представлена на рисунке 4.

На основании полученной оценки показателей эффективности выполненной операции ТО ЛА принимается решение о корректировки технологического процесса ТО с целью выполнения требования регулярности полётов, снижения продолжительности обслуживания при заданном уровне безопасности полёта.

Рисунок 4. График изменения показателя качества Е от общих затрат выполнения операции восстановления

работоспособности гидроупора вертолёта Ми-8 при ОТО

2.

Список литературы Деркач О.Я. Формирование систем технического обслуживания самолетов при их создании. - М.: Машиностроение, 1993. - 224 с. Технологические указания по выполнению регламентных работ на вертолёте Ми-8. Оперативные

виды технического обслуживания. - М.: Воздушный транспорт, 1981. - 200 с.

3. Чекрыжев Н.В. Разработка методов и моделей повышения эффективности технического обслуживания летательных аппаратов и их систем // Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. специальность 05.07.07. Самара, 2014. - 177 с.

СТРУКТУРА УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ _СБОРА И АНАЛИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Федонин Олег Николаевич Петрешин Дмитрий Иванович

доктора технических наук, профессоры, Брянский Государственный Технический Университет, г. Брянск

Карпушкин Владимир Александрович

Аспирант, Брянский Государственный Технический Университет, г. Брянск

THE STRUCTURE CONTROLLER IN THE AUTOMATED SYSTEM OF COLLECTION AND ANALYSIS OF PRODUCTION DATA Oleg Fedonin, Doctor of technical sciences, professor of Bryansk state technical University, Bryansk Dmitriy Petreshin, Doctor of technical sciences, professor of Bryansk state technical University, Bryansk

Vladimir Karpushkin, Graduate of Bryansk state technical University, Bryansk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается структура автоматизированной системы сбора и анализа производственных данных с металлорежущих станков с ЧПУ и структура устройства сопряжения. Особое внимание уделяется предлагаемому способу организации обмена информацией между устройством сопряжения и сервером в автоматизированной системе.

Ключевые слова: микроконтроллер; устройство сопряжения; сервер; автоматизированная система; протокол TCP/IP; ARP; ICMP; API; TCP; IP.

ABSTRACT

The article discusses the structure automated system for the collection and analysis of production data with CNC machine tools and the structure controller. Special attention is given to the proposed method the organization of information exchange between the controller and the server in the automated system.

Keywords: microcontroller; controller; server; automated system; protocol TCP/IP; ARP; ICMP; API; TCP; IP.

«Автоматизированная система сбора и анализа производственных данных с металлорежущих станков позволяет осуществлять мониторинг работы оборудования в реальном времени, выполнять анализ и классификацию причин простоя оборудования, информировать цеховые службы предприятия о простое оборудования, выполнять администрирование технологических программ на станках с ЧПУ, вести журнал технического обслуживания (ТО), который предназначен для напоминания о необходимости ТО, создавать отчеты о его работе и причинах

простоя. Таким образом, использование автоматизированной системы должно обеспечивать повышение эффективности организации планирования производства и функционирования станков с ЧПУ» [1, с. 107].

Предлагается следующая структура автоматизированной системы сбора и анализа производственных данных (рис. 1.). В состав системы входит: определенное количество (п) станков с ЧПУ и устройств сопряжения (УС), сетевой(ые) коммутатор(ы), сервер.

Рис. 1. Структура автоматизированной системы сбора и анализа производственных данных с металлорежущих

станков с ЧПУ

«Предлагаемое УС осуществляет сбор информации с УЧПУ, датчиков, установленных на станке, производит первичную обработку полученной информации о работе металлорежущего станка с УЧПУ и состоянии его элементов, и передает ее на ПЭВМ (сервер). В случае отсутствия сетевого соединения информация сохраняется в карте памяти, как только соединение восстанавливается, записанная информация с карты передается на ПЭВМ, а после успешной передачи стирается с карты памяти. Устройство сопряжения (рис. 2) содержит: блок оптронной развязки (БОР), модуль часов реального времени (ЧРВ), модуль контроля режущего инструмента (КРИ), микроконтроллер (МК), модуль Ethernet (МЕ), преобразователь интерфейсов TTL/RS232 (П), модуль карты памяти.

Блок оптронной развязки предназначен для подключения к дискретным входным и выходным каналам УЧПУ металлорежущего станка. Для получения информации о текущем времени (год, месяц, число, время) в УС используется модуль часов реального времени, подключаемый к микроконтроллеру УС. Модуль контроля режущего инструмента, предназначен для контроля состояния режущего инструмента в процессе механической обработки деталей машин.

Микроконтроллер, используемый в УС, предназначен для управления работой подключаемых к нему модулей, а также получаемой и передаваемой информацией. Модуль Ethernet, используется для передачи информации, полученной от микроконтроллера через сетевой коммутатор в ПЭВМ. Преобразователь интерфейсов TTL/RS232, предназначен для преобразования сигналов последовательного порта RS-232 в сигналы, используемые в цифровых схемах на базе ТТЛ технологий. При отсутствии подключения к сети или ПЭВМ информация, поступающая от микроконтроллера, записывается на карту памяти, для этого используется модуль карты памяти. Вход 1 служит для подключения к дискретным выходным каналам УЧПУ, выход 2 служит для подключения к дискретным входным каналам УЧПУ. Для подключения датчиков тока в УС используется вход 3. Вход 4 предназначен для подключения считывателя Rfid метки. Выход 5 предназначен для подключения УС к ПЭВМ или сетевому коммутатору, а выход 6 предназначен для подключения к конвертеру RS232/CAN, который в свою очередь подключается к счетчику электроэнергии.

Рис. 2. Структура устройства сопряжения

Микроконтроллер получает информацию о состоянии металлорежущего станка с ЧПУ (например, станок выключен, станок включен, работа по управляющей программе, количество выполненных деталей, авария электрической части и пр.). Данная информация формируется в УЧПУ программой логики станка. Информация от УЧПУ в микроконтроллер передается через вход блока оптрон-ной развязки. После поступления информации микроконтроллер производит ее первичную обработку и при активном сетевом подключение при помощи модуля Ethernet передает информацию через сетевой коммутатор, на ПЭВМ. Данная информация может быть обработана на ПЭВМ с помощью специального программного обеспечения и предоставлена в форме удобной для пользователя: графиков, диаграмм и таблиц. Если же сетевое подключение отсутствует, информация записывается на карту памяти с помощью модуля карты памяти. В том случае, когда необходимо оповестить оператора, о событии, которое произошло на станке, например, износ или поломка режущего инструмента, устройство сопряжения с помощью микроконтроллера отправляет соответствующий сигнал в УЧПУ станка через блок оптронной развязки и выход, подключенный к дискретному входу УЧПУ станка.

Модуль часов реального времени предназначен для фиксации времени, когда произошло то или иное событие, например, станок, выключили или включили и т.д.

Модуль контроля режущего инструмента в устройстве сопряжения предназначен для предотвращения

некачественной механической обработки деталей по причине изношенного режущего инструмента или его поломки в процессе обработки. Для осуществления, выше сказанного к входу 3 данного модуля подключаются датчики тока (основанные на эффекте Холла), которые устанавливаются в питающих проводах привода подач и привода главного движения станка. Он включает в себя: анало-гово-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения, микроконтроллер, блок индикации, жидкокристаллический индикатор.

К микроконтроллеру устройства сопряжения можно подключить следующие дополнительные устройства: счетчик электроэнергии и Rfid считыватель. Счетчик электроэнергии используется для учета энергозатрат станка. Он подключается с помощью конвертера RS232-/CAN, который подключается к выходу 6 преобразователя интерфейсов TTL/RS232. Считыватель Rfid метки используется для фиксации сотрудников, которые работали на станке (оператор, ремонтный персонал и т.д.). Он подключается к входу 4» [2, с 126].

Рассмотрим модуль Ethernet подробней. Основой данного модуля является микросхема ENC28J60. Микросхема ENC28J60 взаимодействует с МК УС по интерфейсу SPI (Serial Peripheral Interface, последовательный периферийный интерфейс). Она включает протокол приема/передачи данных, MAC адрес, и протокол физического уровня в одной микросхеме (рис. 3).

Ethernet кабель

Рис. 3. Структурная схема подключения ENC28J60.

Особенности микросхемы ENC28J60: соответствует мость с 10/100/1000 Base - T сетями; встроенный MAC ад-спецификации стандарта IEEE 802.3; полная совмести- рес; поддерживается полу и дуплексный режим передачи

данных; программируемая автоматическая ретрансляция

на столкновения; программируемое заполнение и генерирование контрольной суммы; программируемый автоматический отказ от ошибочных пакетов; интерфейс SPI с тактовой частотой до 20 МГц [3].

УС производит первичную обработку информации и записывает ее в буфер данных в памяти МК. Как только буфер заполняется, данные передаются по каналу

Ethernet по протоколу TCP/IP через сетевой коммутатор на ПЭВМ. Под Ethernet УС подразумевается конкретный стандарт IEEE 802.3i. В этом стандарте физический уровень — это 10BASE-T, 10 Мбит/с по витой паре. В УС реализован следующий стек протоколов TCP/IP, который содержит в себе стек из протоколов: TCP, ICMP, IP, ARP, Ethernet (рис. 4).

Приложение

1

TCP

ICMP у

1

IP >

ARP /

1

Ethernet \f

1

ENC28J60

/

Прикладной уровень

Транспортный уровень

Сетевой уровень

Канальный уровень

Физический уровень

Рис. 4. Стек протоколов реализованных в УС.

Грамотно реализованный стек протоколов TCP/IP позволит быстро обнаруживать потери связи УС с сервером или выход его из строя.

Список использованной литературы 1. Петрешин, Д.И. Модуль контроля режущего инструмента в автоматизированной системе сбора и анализа производственных данных с металлорежущих станков с ЧПУ/ Д.И. Петрешин, О.Н. Федонин, В.А. Карпушкин // Современные проблемы горнометаллургического комплекса. Наука и производство: материалы XI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием 3

- 5 декабря 2014 г. / редкол.: Г.С. Подгородецкий Ю. И. Еременко, Е. В. Ильичева, Л. Н. Крахт, А. А. Кожухов, А.В. Макаров, Ю.В. Вертакова. - Старый Оскол, 2014. - Том 2. - 365 с.

2. Петрешин, Д.И. Устройство сопряжения для автоматизированной системы сбора и анализа производственных данных/ Д.И. Петрешин, О.Н. Федонин, В.А. Карпушкин/ Вестник Брянского государственного технического университета. - 2014. №4 (44). - 125-128 с.

2. ENC28J60 Data Sheet: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://lib.chipdip.ru/205/ DOC000205306.pdf - Загл. с экрана.