Информационные технологии в машиностроении
Применение информационных технологий при разработкевысокомоментного линейного привода с цифровым программным управлением
Содержание
Введение
Глава 1. Компьютерные технологии, применяемые вмашиностроении на этапах разработки нового изделия
1.1 Разработка структурной схемы процесса разработки сиспользованием современных компьютерных технологий
1.2 Математический расчет динамических и точностных характеристик
1.3 Разработка конструкторской документации
1.3.1 Программы, используемые для геометрическогомоделирования машиностроительного объекта
1.3.2 Программы, предназначенные для построенияэлектрических и функциональных схем
1.4 Компьрютерные технологии,применяемые при разработке блока управления
1.5 Разработка управляющей программы
Глава 2. Современные компьютерные технологии припроектировании высокомоментного линейного привода с цифровым программнымуправлением
2.1 Построение структурной схемы процесса разработкивысокомоментного линейного привода с цифровым программным управлением сприменением современных компьютерных технологий
2.2 Математический расчет динамических и точностныххарактеристик высокомоментного линейного привода с цифровым программнымуправлением
2.3 Разработка комплекта конструкторской документации длявысокомоментного линейного привода с цифровым программным управлением
2.3.1 Геометрическое моделирование высокомоментноголинейного привода с цифровым программным управлением
2.3.2 Разработка электрическойсхемы высокомоментного линейного привода с цифровым программным управлением
2.4 Разработка блока управления для высокомоментноголинейного привода с цифровым программным управлением
2.5 Разработка управляющей программы для высокомоментноголинейного привода с цифровым программным управлением
Заключение
Список использованных источников
Введение
С каждым годом все большеобластей нашей жизни не возможно представить без информационных и компьютерныхтехнологий. Компьютеризация и автоматизация процессов производства являетсязалогом создания надежной, конкурентно-способной продукции
В настоящее время компьютерныетехнологии (КТ) занимают одно из ведущих положений в процессе разработки,производства, и внедрения нового, а также модернизации уже используемогопромышленного оборудования.
Автоматизация и компьютеризацияэтапов существенно облегчает и ускоряет процесс разработки, поскольку внастоящее время значительно сократился период времени от возникновения новойидеи до внедрения готового изделия. В то время как структуры и форма изделийусложняется с каждым годом, повышаются требования к точности изготовления. Решениюэтих задач способствует существующее в настоящее время большое количествоприкладных программ, используемых различными специалистами на этапахпроектирования, изготовления, испытания, внедрения и последующей эксплуатации промышленныхизделий.
Специализированные пакетыпрограмм облегчают работу специалистов, ускоряют процесс появления новогоизделия. Позволяют на этапе разработки внести необходимые корректировки,промоделировать поведение, еще до изготовления изделия.
Программные пакеты, используемыев процессе испытаний и дальнейшей эксплуатации готового изделия, позволяютупростить эти процессы, снизить число привлекаемых специалистов, ускоритьпроцесс устранения неисправностей, повысить надежность и, следовательно, "срок жизни". Все это сохраняет временные и финансовые ресурсы, повышаеткачество готовой продукции.
На этапах производства новойпродукции, в частности координатных систем, необходимо решить следующиеосновные задачи:
разработать структурную схему процессаразработки;
произвести математический расчетдинамических и точностных характеристик;
разработать комплектконструкторской документации;
разработать систему управления;
разработать прикладноепрограммное обеспечение.
Для решения такого рода задач наразных этапах разработки специалисты различного профиля используют всоответствующие компьютерные технологии причем, в большинстве случаев, приходитсяприменять наряду с универсальными САПР типа Visio, AutoCAD, узкоспециализированные программные средства типа Xilinx, Altera, разработанные подконкретные устройства фирмой производителем, что, как показала практика, даетбольший эффект.
Глава 1.Компьютерные технологии, применяемые в машиностроении на этапах разработкинового изделия
Применение компьютерныхтехнологий при разработке и внедрении нового изделия в машиностроении позволяетпрактически полностью автоматизировать процесс разработки, что значительносокращает время разработки и облегчает задачи разработчиков.1.1 Разработкаструктурной схемы процесса разработки с использованием современных компьютерныхтехнологий
Начальным этапом разработки илипроектирования изделия машиностроения, как и других областей, являетсяпостроение структурной схемы или алгоритма выполнения поставленной задачи. Современныепрограммные обеспечения значительно упрощают задачу разработчика, ускоряютпроцесс разработки, делает его более наглядным. Из большого многообразия нынесуществующего программного обеспечения, которое можно использовать для этихцелей, разработчик имеет возможность выбрать наиболее ему подходящий, взависимости от поставленной задачи. Среди таких программ:
Visio;
Splan.
Visio представляет собойинструментарий для построения бизнес-диаграмм, временных шкал, алгоритмов, схеми блок-схем.
Visio имеет следующие достоинства:
Предлагает гибкую платформу стысячами фигур для использования в разных областях. Благодаря технологииSmartShapes любой пользователь может изменить существующую или создать новуюфигуру в соответствии со своими личными потребностями. [10,11]
Работу пользователя облегчаютотличные средства помощи, сопровождающие его на всех этапах создания диаграмм. Во-первых,имеется контекстно-чувствительная подсказка. Также пользователю показываетсяподробное описание объекта, если он на несколько секунд остановит над этимобъектом указатель мыши.
Любая из тысяч фигур Visio можетбыть изменена в соответствии с корпоративными или отраслевыми стандартами. Имеетсявозможность рисовать и программировать новые фигуры, сохраняя их в трафаретах ишаблонах для последующего использования в диаграммах.
Visio поддерживает возможностьсоздания «интеллектуальных» фигур. Создавая формулы в табличном окнеShapeSheet., можно связывать фигуры с данными или иным образомизменять их поведение. В фигурах, изображающих сетевое оборудование,предусмотрены свойства для указания производителя и другой информации (готовыефигуры уже включают примеры таких данных).
Имеется возможность использованияуже готовых фигур. Независимо от области специализации можно всегда найти вVisio подходящую для себя схему. Можно создавать блок-схемы, организационныедиаграммы, временные шкалы, планы размещения офисного оборудования и т.д. Схемымогут создаваться даже по данным, хранящимся в файлах Microsoft Excel,Microsoft Access и Microsoft Project. Можно легко создавать и модифицироватьсхемы Visio непосредственно внутри других программ Office.
Splan — программа, наряду свозможность построения электрических и функциональных схем, удобна припостроении алгоритмов и структурных схем. Поскольку имеет все необходимые дляэтих целей возможности.
Главным ее достоинством являетсяпростой, доступный разработчику разного уровня интерфейс, что особо актуальнопри условии отсутствия времени для освоения более сложного программногообеспечения.
Так же Splan содержит приличную и сравнительно компактную (около 250 КБ) библиотекуготовых условно-графических изображений радиоэлементов и символов, а такженабор рамок и штампов чертёжных форматов А4, А3, А2, А1 и бланки перечнейэлементов, соответствующих русским ГОСТам и употребляемых при черченииэлектрических и функциональных схем. Библиотеку можно редактировать и пополнять.Программа немного похожа на условно бесплатный QuickPic. Она создаёт болееэкономичные по размерам файлы с чертежами схем, а также умеет экспортировать ихв графические файлы с расширением bmp, автоматически проставлять нумерацию иноминалы (марку) элементов (радиодеталей) и в соответствии с этими даннымиформировать спецификацию (список элементов) и импортировать её в форматредактора Word (*. rtf). На основе готовых рамок и штампов позволяетподготавливать схемы (чертежи) соответствующие русским ГОСТам, печатать их имасштабировать без искажения. Максимальный размер листа 999мм х 999мм. Имеетсярежим авто сохранения, примеры чертежей схем, линейки. Программа не требуетинсталляции. [1]
По сравнению с Visio, Splan более простая для освоения программа, доступнаспециалисту любого уровня подготовки, имеет русский интерфейс, не требуетинсталляции. Таким образом, если время на освоение программного продукта иресурсы компьютера ограничены, а структурная схема или алгоритм достаточнопросты, предпочтение стоит отдать программе Splan.1.2 Математическийрасчет динамических и точностных характеристик
Усложнение систем и объектовмашиностроительного комплекса влечет за собой более сложные и трудоемкиерасчеты конструктивных параметров изделий, точностных и динамическиххарактеристик объектов. Появление современных компьютерных технологийпозволяющих быстро и эффективно выполнить математические расчеты, решитьсложные уравнения и даже промоделировать процессы значительно упростило иоблегчило задачу разработчиков. Для решения такого рода задач можно применять:
MATLAB;
Mathematica;
MatCAD;
Excel.
Mathematica- система символьнойматематики для ПК. Центральное место в системах класса Mathematica занимаетмашинно-независимое ядро математических операций — Kernel. Для ориентациисистемы на конкретную машинную платформу служит программный интерфейсныйпроцессор Front End.
После загрузки интерфейсногопроцессора появляется скромная панель главного меню системы и пустое окноредактирования документов. В нем можно начинать вычисления
Характерной особенностьюявляется объединение исходные данных, описания алгоритмов решения задач,программ и результатов решения в самой разнообразной форме (математическиеформулы, числа, векторы, матрицы, графики). [8].
Основными достоинствами системыявляются:
Возможность не только выполнениясложных численных расчетов с выводом их результатов в самом изысканномграфическом виде, но и проведение особо трудоемких аналитических вычислений ипреобразований.
Средства Mathematica позволяютготовить документы в стиле Notebook на самом высоком полиграфическом уровневоспроизведения текстов, математических формул и графиков.
Так же в новых версияхMathematica появилась возможность подготовки документов в виде, непосредственнопригодном для их отправки по сети Интернет.
Отличительной особенностьюявляется не типичная по сравнению с аналогичными пакетами оболочка Mathematica.
Основное достоинство системыMATLAB в наличии огромного числа операторов и функций, которые решают множествопрактических задач, для чего ранее приходилось готовить достаточно сложныепрограммы. Например, это функции обращения или транспонирования матриц,вычисления значений производной или интеграла и т.д. и т.п. Число таких функцийс учетом пакетов расширения системы уже достигает многих тысяч и непрерывноувеличивается. [8]
Характерной особенностью системыMATLAB является то, что она имеет входной язык, напоминающий Бейсик (с примесьюФортрана и Паскаля). Запись программ в системе традиционна и потому привычнадля большинства пользователей компьютеров. К тому же система дает возможностьредактировать программы с помощью любого привычного для пользователя текстовогоредактора. Имеет она и собственный редактор с отладчиком.
Язык системы MATLAB в частипрограммирования математических вычислений намного богаче любого универсальногоязыка программирования высокого уровня. Он реализует почти все известныесредства программирования, в том числе объектно-ориентированное и визуальноепрограммирование.
Преимуществом системы поравнению с аналогичными является, входящая в состав MATLAB программа Simulink,которая дает возможность имитировать реальные системы и устройства, задавая ихмоделями, составленными из функциональных блоков. Simulink имеет обширную ирасширяемую пользователями библиотеку блоков и простые средства задания иизменения их параметров. [6] 1.3 Разработка конструкторскойдокументации
Геометрическое моделированиемашиностроительного объекта- первый этап разработки конструкторскойдокументации. На этапе проектирования он, как правило, занимает большую частьвремени. Производители программных обеспечений, зная трудоемкость и важностьданного процесса, в связи с тем, что с каждым годом технологические иконструкционные параметры разрабатываемых изделий все более усложняются,постоянно усовершенствуют, создают новые, расширяют функциональные возможностиуже существующих программных продуктов, всячески облегчая задачу разработчиков.В том случае, если устройство содержит не только механическую часть, в комплектдокументации будут включены электрические и функциональные схемы электрическойили электронной части, чертежи печатных плат.
Конструкторскую документацию вэлектронном виде, по сравнению с документацией выполненной вручную на бумаге,легче тиражировать, удобнее и эффективнее вносить изменения, посколькусовременные графические пакеты дают возможность сквозного проектирования.1.3.1 Программы,используемые для геометрического моделирования машиностроительного объекта
Среди программных средств,которые наиболее часто применяются для геометрического моделированиямашиностроительного объекта можно выделить:
AutoCAD;
Solid Works.
AutoCAD-программный пакет для подготовки конструкторской документации, разработанныйфирмой AutoDesk. [7]
Любые задачи автоматизации всоответствии с конкретными нуждами и уникальными требованиями могут решатьсяпользователем, применяя средства AutoCAD гибко иэффективно.
Разные ветви семейства продуктовAutoCAD обеспечивают продуктивное их использование врешении проектных и графических задач любой сложности, пользователем сразличным опытом, при оправданных в каждом конкретном случае финансовыхзатратах.
AutoCADимеет следующие достоинства:
Данный пакет позволяетпользователю создавать различные виды конструкторской документации с помощьюразличных геометрических примитивов: линий, окружностей, дуг, точек разноговида, прямоугольников, многоугольников и т.д. AutoCADпредставляет также возможности автоматической штриховки области любой формы изаливки любой области.
Пакет предоставляет широкиевозможности по расстановке размерных и осевых линий, меток, характеризующихточность и способы обработки поверхностей. Эти линии привязываются кконкретному объекту и при изменении его параметров автоматическипересчитываются.
Позволяет создавать и трехмерныеизображения, часто используемые при проектировании инженерных или архитектурныхобъектов. При построении трехмерных моделей можно использовать различные видыформообразования поверхностей.
Имеет гибкий механизм обменасоздаваемыми изображениями с другими рабочими станциями обработки их как собственнымисредствами, так и с помощью других программ.
Характерной особенностьюявляется возможность сохранять созданные документы боле, чем в 10 векторныхграфических форматах, что делает его эффективным и удобным не только в областисоздания конструкторской документации. [8]
Solid Works-Система твёрдотельного параметрического моделирования разработана американскойкомпанией Solid Works Corporation.Система конструирования среднего класса, базирующаяся на параметрическом геометрическомядре ParaSolid. SolidWorks максимально использует все преимущества операционныхсистем Windows 95/98 и NT. [9]
Solid Works имеет следующие достоинства:
Предоставляет пользователюполный набор функций геометрических построений и операций редактирования, содержитвысокоэффективные средства твердотельного моделирования, основанные напостепенном добавлении или вычитании базовых конструктивных тел.
Кроме создания твёрдых тел, вSolidWorks существует возможность построения различных поверхностей, которыемогут быть использованы как для вспомогательных построений, так и самостоятельно.
Предоставляет возможности созданиятвердотельных моделей стандартных деталей на основе управляющих таблиц стипоразмерами будущих элементов библиотеки, а также средства организации их виерархически упорядоченную структуру с общим интерфейсом.
Средства SolidWorks позволяютобъединять в одной сборке сотни разнотипных деталей и подсборок, строитьнеобходимые сборочные единицы, не выходя в режим создания деталей. Встроенныесредства оформления чертежа, позволяют отслеживать ассоциативную связь междумоделью и ее чертежом. Характерной чертой Solid Worksявляется то, что после создания твердотельной модели существует возможностьавтоматического получения рабочих чертежей детали или сборки с изображениями основныхвидов, проекций, простановкой основных размеров и обозначений. Для оформления вполном соответствии с ЕСКД рабочие чертежи передаются в чертёжно-графическийредактор КОМПАС 5. Процесс построения чертежа упрощается за счет автоматическогоформирования сложных разрезов и выносок. 1.3.2 Программы,предназначенные для построения электрических и функциональных схем
При построении электрических ифункциональных схем можно использовать такие средства как:
P-CAD;
Splan.
Система P-CAD предназначена дляпроектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных ирадиоэлектронных устройств. В состав P-GAD входят четыре основных модуля P-CADSchematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд другихвспомогательных программ, которые позволяют создавать, удалять, редактироватькомпоненты схем и плат, принципиальные схемы и макеты печатных плат. [4]
P-CAD Schematic и P-CAD PCB — соответственнографические редакторы принципиальных электрических схем и ПП.
Особенностями системы являются:
Редакторы, которые имеют системывсплывающих меню в стиле Windows, а наиболее часто применяемым командамназначены пиктограммы. В поставляемых вместе с системой библиотеках зарубежныхцифровыхИМС имеются три варианта графики: Normal — нормальный (встандарте США), DeMorgan — обозначение логических функций, IEEE — в стандартеИнститута инженеров по электротехнике (наиболее близкий к российским стандартам).[8]
Редактор P-CAD PCB можетзапускаться автономно и позволяет разместить модули на выбранноммонтажно-коммутационном поле и проводить ручную, полуавтоматическую иавтоматическую трассировку проводников. Если P-CAD PCB вызывается из редактораP-CAD Schematic, то автоматическисоставляется список соединений схемы ина поле ПП переносятся изображения корпусов компонентов с указанием линийэлектрических соединений между их выводами. Затем вычерчивается контур ПП, нанем размещаются компоненты и, наконец, производится трассировка проводников.
Система P-CAD имеет следующиедостоинства:
Библиотеки (*. lib) в системеP-CAD содержат не только информацию о рисунке символа компонента наэлектрической схеме и посадочном месте компонента на печатной плате, но итекстовую информацию о внутренней структуре и функциях отдельных составляющихкомпонента.
Символ компонента и егопосадочное место можно записывать не только в библиотеку, но и в отдельныефайлы с расширениями *. sym и *. pat соответственно.
Система P-CAD позволяетпроверять, удовлетворяет ли разработанная плата конструкторско-технологическимтребованиям.
Характерной чертой системыявляется то, что каждый компонент состоит из одной или нескольких (одинаковыхили различных) логических секций (вентилей), которые упаковываются в одинкорпус. Компоненты с разными именами могут иметь одну и ту же графику корпусаили символа. Корпусы и символы в этом случае должны находиться в одной и той жебиблиотеке.
Так же P-CAD, как и другиеграфические пакеты, позволяет получить чертежи в процессе разработкиэлектронного устройства. Для этого предназначены модули PCPRINTи PCPLOTS.1.4 Компьютерныетехнологии, применяемые при разработке блока управления
Реализация управляющего модуляможет быть различной, в зависимости от области применения, сложности выполняемойфункции и ряда других причин. Построить его можно, используя микропроцессор,микроконтроллер, жесткую логику или программируемую логическую интегральнуюсхему (ПЛИС). И именно ПЛИС в последнее время отдают предпочтение разработчики,благодаря ряду преимуществ. Что касается микроконтроллеров, то при организациифункции управления, т.е. при программировании его на выполнение заданногоалгоритма управления используют, как правило, стандартные широко известныеязыки программирования (обычно СИ).
Разработка блока управлениязачастую требует применения специализированного программного обеспечения,поскольку в настоящее время, как правило, в комплекте с управляющим модулемпроизводители поставляют и программное обеспечение (ПО) к нему. ПроизводителиПЛИС дают возможность конструкторам настраивать управляющий модульнепосредственно на месте разработки, используя адаптированное ПО. Как правило,выпускается универсальное устройство с довольно большими возможностями, аразработчик с помощью прилагаемого ПО настраивает необходимый алгоритм управленияиз имеющимися в его распоряжении встроенных функций. Такая процедура даетвозможность гибкой настройки и перенастройки управляющего модуля в зависимостиот области применения, что заметно ускоряет и облегчает задачу разработчика.
К таким производителям, вчастности, относятся наиболее крупные Xilinx и Altera.
Фирма Altera предлагает САПРMAX+PLUS II и Quartus II. Каждый САПР поддерживает все этапы проектирования: Вводпроекта, Компиляция, Верификация и Программирование. Каждый САПР имеет Tutorial(Самоучитель), который устанавливается при инсталляции пакета. Tutorial состоитиз занятий, в ходе которых проходится весь цикл проектирования от ввода проектадо программирования микросхем. При инсталляции также устанавливаются файлы,описывающие проект так, что в ходе изучения Tutorial можно пропускать отдельныезанятия и использовать готовые файлы. Например, можно пропустить «Вводпроекта» и перейти к «Компиляции» проекта, используя готовыефайлы. [2]
САПР MAX+PLUS II является болеепростым в освоении по сравнению с Quartus II. Он поддерживает семейства MAX,FLEX и ACEX, которые содержат микросхемы с 5В питанием и количествомфункциональных преобразователей от 32 до 4992 и имеет меньшее количествонастроек. Этот САПР фирма Altera не развивает и рекомендует переходить наQuartus II.
САПР Quartus II являетсяосновным. Фирма Altera активно его развивает. Он поддерживает все новыесемейства микросхем и обладает особенностями, которых нет в MAX+PLUS II. Запрограммироватьмодуль можно с помощью языка описания аппаратуры ALTERA HDL.
Для проектирования устройств с применениемПЛИС фирма Xilinx выпустила специализированноепрограммное обеспечение XILINX ISE. Базовая версия (с ограниченным количествомподдерживаемых МС с объемом вентилей до 300 тысяч и некоторыми другимиограничения) бесплатно доступна для широкого использования. Для реализацииболее сложных задач фирма предлагает лицензионное ПО.
САПР XILINX ISE WebPACK представляет собой комплекс программных средств,позволяющих разработчику эффективно и с минимальными по времени затратами посравнению с классическим подходом к проектированию с использованием жесткойлогики, спроектировать устройство.
Достоинством является то, что:
Проект можно описыватьнесколькими способами. Один из способов описания проекта, схемотехнический.
При его использовании ввод схемыосуществляется с помощью графического редактора ECS. САПРXILINX ISEимеет встроенный графический редактор описания схем с помощью диаграммсостояний- StateCAD. [3]
САПР XILINX ISE разрабатывался с ориентацией наработу с языками высокого уровня. Ввод HDL описанияосуществляется в главном окне оболочки Project Navigator.
Если разработчик не использовалв своей работе языки высокого уровня, то для более быстрого освоения в САПРимеется набор шаблонов Language Template. В нем даны примеры описания конструкций основныхфункциональных элементов.
Основным преимуществом САПР XILINX по сравнению с Altera являетсяналичие встроенных трассировочных матриц, что значительно увеличивает ресурсы.
1.5 Разработкауправляющей программы
Разработка управляющей программытребует от разработчика определенных навыков владения языками программирования.Причем при разработке управляющей программы или прикладного программного обеспеченияприходится учитывать на каком компьютере оно будет в дальнейшем установлено. Еслипланируется серийный выпуск, то соответственно таких данных быть не может, и вэтих случаях используют среду разработки, которую можно пропускать безизменений на различных аппаратных средствах, в том случае если придется вноситькакие либо изменения в зависимости от условий эксплуатации и т.д.
Достоинствами являются:
Язык «C» универсальныйязык программирования. Он тесно связан с операционной системой «UNIX»,так как был развит на этой системе и так как «UNIX» и ее программноеобеспечение написано на «C».
Сам язык «C» не связанс какой-либо одной операционной системой или машиной. [8]
В языке «C» отсутствуютоперации, имеющие дело непосредственно с составными объектами, такими какстроки символов, множества, списки или с массивами, рассматриваемыми как целое.
Язык «C» предлагаеттолько простые, последовательные конструкции потоков управления: проверки,циклы, группирование и подпрограммы, но не мультипрограммирование, параллельныеоперации, синхронизацию или сопрограммы.
Характерными особенностямиявляются:
Поскольку язык «C» — этоязык относительно «низкого уровня», то «C» имеет дело собъектами того же вида, что и большинство ЭВМ, а именно, с символами, числами иадресами. Они могут объединяться и пересылаться посредством обычныхарифметических и логических операций, осуществляемых реальными ЭВМ.
В «C» нет никакогоаналога операциям PL/1, оперирующим с целыми массивами и строками.
Сам по себе «C» необеспечивает никаких возможностей ввода-вывода: здесь нет операторов READ илиWRITE и никаких встроенных методов доступа к файлам.
Несмотря на то, что «C»соответствует возможностям многих ЭВМ, он не зависит от какой-либо конкретнойархитектуры машины и в силу этого без особых усилий позволяет писать «переносимые»программы, т.е. программы, которые можно пропускать без изменений на различныхаппаратных средствах. За исключением программ, которые неизбежно оказываются внекоторой степени машинно-зависимыми, таких как компилятор, ассемблер иотладчик. [8]
Среда Delphi — это сложныймеханизм, обеспечивающий высокоэффективную работу программиста. Визуально онареализуется несколькими одновременно раскрытыми на экране окнами:
Дизайнер Форм (Form Designer),
Окно Редактора Исходного Текста(Editor Window),
Палитра Компонент (Component Palette),
Инспектор Объектов (Object Inspector),
Справочник (On-linehelp).
Особенностями системы являются:
Окна могут перемещаться поэкрану, частично или полностью перекрывая друг друга, однако расположение иразмеры окон никак не влияют на их функциональность. [8]
Среда Delphi включает в себямного компонентов, приложений. Существуют три версии поставки Delphi — Standart(Стандартная), Professional (Профессиональная), Enterprise (Корпоративная).
Delphi использует структурныйобъектно-ориентированный язык (Object Pascal). Delphi полностью поддерживаетпередовые программные концепции, включая инкапсуляцию, наследование,полиморфизм и управление событиями.
Достоинствами системы являются:
Встроенный компилятор, обеспечивающийвысокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре«клиент-сервер».
Возможность выбора в процессепостроения приложения из палитры компонент готовых компонент и просмотра еще докомпиляции результатов своей работы — после подключения к источнику данных ихможно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлятьих в том или ином виде.
Среда Delphi включает в себяполный набор визуальных инструментов для скоростной разработки приложений (RAD- rapid application development), поддерживающей разработку пользовательскогоинтерфейса и подключение к корпоративным базам данных. VCL — библиотекавизуальных компонент, включает в себя стандартные объекты построенияпользовательского интерфейса, объекты управления данными, графические объекты,объекты мультимедиа, диалоги и объекты управления файлами, управление DDE и OLE.Визуальные компоненты Delphi открыты для надстройки и переписывания. Библиотекаобъектов включает в себя стандартные объекты построения пользовательского интерфейса,объекты управления данными, графические объекты, объекты мультимедиа, диалоги иобъекты управления файлами, управление DDE и OLE.
Сводная таблица описанных ранеекомпьютерных технологий, применяемых на этапах разработки объектамашиностроительного профиля, приведена в Приложении А.
Глава 2.Современные компьютерные технологии при проектировании высокомоментноголинейного привода с цифровым программным управлением
Привод линейный синхронныйпредставляет собой комплектный привод прямого действия на базеоднокоординатного синхронного линейного двигателя на опорах качения с линейнымиподшипниками. Управление приводом осуществляется от унифицированного блокауправления, входящего в состав привода.
Высокомоментный линейный приводс цифровым программным управлением предназначен для использования воборудовании, применяемом при нарезке металла, раскрое ткани и других областях,в которых требуется перемещение вдоль одной или нескольких координат снекоторой заданной скоростью и точностью. Привод включает линейный двигатель спостоянными магнитами из редкоземельных металлов и блок управления, содержащиймодуль память и микропроцессор. Блок управления осуществляет связь привода суправляющей ЭВМ, отслеживает отработку заданных параметров функционирования,осуществляет контроль за точностью отработки координаты.
Привод ПЛС представляет собойбезжелезную конструкцию синхронного линейного двигателя, т.е. пиковая тягадвигателя ограничена только возможностями блока управления и максимальнодопустимой рассеиваемой мощностью подвижной катушки. Отсутствие в магнитнойцепи двигателя железных элементом с насыщением обеспечивает отсутствиезубцового эффекта при перемещении катушки.
Индуктор перемещаетсяотносительно статора свободно за счет конструктивного зазора. Магнитный зазормежду подвижной и неподвижной частями составляет несколько десятых долеймиллиметра. Индуктор опирается на линейные направляющие, закрепленные накорпусе. Расположенная на катушке двухфазная обмотка при питании каждой фазысоответственно синусоидальным и косинусоидальным током обеспечивает бегущуюволну электромагнитного поля. Взаимодействие этого поля с полем расположенныхна статоре постоянных магнитов и создает тяговое усилие при перемещениииндуктора относительно неподвижного статора. Формирование синусоидальных икосинусоидальных токов, также как и регулировка амплитуд этих токов дляполучения требуемой мгновенной тяги в соответствии с алгоритмами управленияобеспечивается блоком управления.
Использование относительно недорогихпокупных комплектующих и несложных в изготовлении деталей обеспечивает приводувысокие технико-экономические показатели по сравнению с заметно болеедорогостоящими приводами импортного производства и обеспечивает хорошиепредпосылки для его широкого использования в широкой номенклатуре координатныхсистем устройств промышленной автоматизации.
При разработке такогоустройства, используя современные компьютерные технологии, необходимо решитьследующие задачи:
разработать структурную схемупроцесса разработки, задача будет решена, используя программу SPlan;
произвести математический расчетдинамических и точностных характеристик, задача будет решена, используя пакетMathematica 5.0;
разработать комплектконструкторской документации, задача будет решена, используя пакеты AutoCAD и SPlan;
разработать систему управления,задача будет решена, используя специализированное программное обеспечение Xilinx;
разработать прикладноепрограммное обеспечение, задача будет решена, используя язык программированияСИ.
2.1 Построениеструктурной схемы процесса разработки высокомоментного линейного привода сцифровым программным управлением с применением современных компьютерныхтехнологий
Как уже ранее говорилось дляпостроения структурной схемы процесса выполнения задачи можно применятьразличные программные средства. Для построения обобщенного алгоритмапроектирования и изготовления высокомоментного линейного привода с цифровымпрограммным управлением (ПЛС) применяли программу SPlan,как наиболее простую и не требующую длительного времени для освоения. Общий видпрограммы представлен на Рис.2.2
/>
Рисунок 2.2 — Общий видпрограммы SPlan.
Для построения структурной схемыпроцесса разработки и изготовления ПЛС в SPlanсуществует библиотека стандартных, геометрических фигур (прямоугольник, круг,многогранник, линия), при построении удобно применять сетку и привязку к ней Опции/Привязка к сетке. Размер сетки устанавливается в окне Опции/Размеры сетки. Используя библиотеку геометрических фигур исоединительные стрелки из библиотеки Символы в выпадающем меню слевой стороны основного окна, строим обобщенную структурную схему разработки иизготовления ПЛС.
ab />Для введения в блокинеобходимого текста имеется соответствующая опция обозначенная ab| или если необходимо ввести большой текст.
Первым этапом установили размерсетки равный 1 мм и привязку к ней. Используя опцию Прямоугольник,на панели инструментов, строим предполагаемое количество блоков и соединяем ихстрелками из библиотеки Символы и линиями опции Линия.Рис.2.3
/>
Рис 2.3 — Построение структурнойсхема процесса разработки и изготовления ПЛС.
Применяя описанную ранее опцию ab|, вписываем в блоки необходимый текст, задавая в окнеразмер шрифта 35.
Таким образом, структурная схемапроцесса разработки и изготовления ПЛС будет иметь вид Рис.2.4