Рисунок 2.2. Вкладка с ошибками

Далее следующая информация с ПК оператора поступает в базу данных на сервер:

- активность станка в данный момент времени (запущен / не запущен);

- номер выполняемой программы (каждой детали соответствует одна или несколько определенных программ);

- время работы станка по программе: оставшееся и пройденное;

- ошибки, связанные с различными неисправностями оборудования (например, низкий уровень масла/СОЖ, отсутствие подготовки паллеты для срабатывания механизма ее смены, налет шпинделя на наконечник одной из осей обработки).

В качестве примера на рисунке 2.3 приведена таблица с данными.



Рисунок 2.3. Таблица с данными о мониторинге

С сервера на ПК начальника цеха посредством запроса на выборку поступает следующая информация в виде таблицы базы данных мониторинга:

- активность станка в данный момент времени (запущен / не запущен);

- номер выполняемой программы.

С ПК начальника цеха по электронной почте на ПК оператора передаются задания на смену для операторов и наладчиков.

На ПК механика цеха с сервера также посредством запроса на выборку передается информация:

- активность станка в данный момент времени (запущен / не запущен);

- ошибки, связанные с различными неисправностями оборудования (например, низкий уровень масла/СОЖ, отсутствие подготовки паллеты для срабатывания механизма ее смены, налет шпинделя на наконечник одной из осей обработки).

С ПК механика цеха на сервер будут передаваться различные программы для тестирования и отладки станков, их техническая документация.

В планово-диспетчерское бюро с сервера посредством запроса на выборку передаются данные в виде таблицы базы данных мониторинга:

- номер выполняемой программы (каждой детали соответствует одна или несколько определенных программ);

- активность станка в данный момент времени (запущен / не запущен);

- время работы станка по программе: оставшееся и пройденное.

2.5 Блок-схема алгоритма управления информационными потоками участка

Блок-схема алгоритма управления информационными потоками участка представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. Блок-схема алгоритмов управления информационными потоками участка

2.6 Состав и характеристики программного обеспечения

Выбор сетевой операционной системы для сервера

Для разрабатываемой системы был сделан выбор в пользу Windows Server 2016. Данная операционная система имеет новые возможности:

- повышенная безопасность и снижение риска благодаря нескольким уровням встроенных средств защиты;

- повышенная доступность и сокращение объема используемых ресурсов благодаря технологии Nano Sever;

- гибкая разработка и управление благодаря контейнерам Windows Server и Hyper-V;

- программно-определяемые сетевые возможности для автоматизации, сравнимой с облачной.

Кроме этих возможностей Windows Server 2016 поддерживает до 24 ТБ на физический сервер, в то время как Windows Server 2012 - до 4 ТБ. Также имеется поддержка памяти виртуальной машины - до 12 ТБ на виртуальную машину. Полностью поддерживаются микросегментация, балансировщик нагрузки программного обеспечения, дедупликация данных, мониторинг работоспособности хранилища в отличие от Windows Server 2012 (ограниченная поддержка).

Выбор операционной системы для рабочих станций

Был сделан выбор пользу Windows 10 Enterprise, поскольку данная версия активно используется крупнейшими корпорациями и компаниями, т.к. работает с поддержкой сложных функций:

- Direct Access - возможность удаленного доступа без использования VPN;

- BranchCache - опция, благодаря которой процесс обновления и загрузки намного быстрее и легче;

- Credential Guard и Device Guard - эти приложения увеличивают безопасность компьютера в разы.

Windows 10 Enterprise обеспечивает защиту от современных угроз безопасности, предоставляет пользователям высочайший уровень производительности, а также дает возможность использовать новаторские устройства для бизнеса. Windows 10 Enterprise с долгосрочным обслуживанием предоставляет пользователям доступ к долгосрочному обслуживанию в качестве варианта развертывания для их жизненно важных устройств и сред.

Windows 10 Enterprise разработана для удовлетворения потребностей предприятий крупного и среднего размера. Данная цель достигается благодаря предоставлению ИТ-специалистам следующих возможностей:

- Повышенная защита против современных угроз безопасности.

- Гибкие возможности развертывания, обновления и технической поддержки.

- Комплексный контроль устройств и приложений и управление ими.

Система Windows 10 версии 1607 (ее также называют Windows 10 Anniversary Update) предусматривает новые функции безопасности, которые подойдут как предприятиям в целом, так и отдельным конечным пользователям, упрощенные варианты развертывания для небольших организаций, а также улучшения в работе Cortana и Microsoft Edge.

Выбор системы управления базами данных

В качестве системы управления базами данных была выбрана Oracle Database 11g Enterprise Edition (корпоративная редакция), т.к. этот продукт ориентирован на организации крупного масштаба, для которого имеется целый набор опций, архитектурно и функционально расширяющих возможности сервера.

СУБД Oracle Database 11g в корпоративной редакции Enterprise Edition идеально подходит для предприятий, которым нужно поддерживать масштабную обработку транзакций, а также приложения с интенсивной обработкой запросов и хранением больших объемов данных. Эта СУБД обеспечивает признанный уровень масштабируемости в любых аппаратных конфигурациях и может использоваться для управления самыми крупными объемами информации, сочетая эти возможности с высочайшим в отрасли уровнем защищенности данных. Пакет Oracle Database 11g Enterprise Edition предлагает уникальные средства обеспечения доступности, которые защитят информацию заказчика от дорогостоящих человеческих ошибок, снизят простои, связанные с регламентным обслуживанием, а средства самообслуживания СУБД помогут снизить эксплуатационные затраты. Являясь первой СУБД, ориентированной на работу в рамках архитектуры Grid Computing, платформа Oracle Database 11g Enterprise Edition может использоваться для значительного снижения расходов на инфраструктуру путем внедрения разделяемых пулов из недорогих, стандартизованных аппаратных компонентов.

Версии СУБД Oracle Database 11g Enterprise Edition доступны для всех поддерживаемых компанией Oracle операционных систем, включая Windows, Linux и Unix, а также поддерживаются на всех аппаратных конфигурациях, от однопроцессорных компьютеров доя сложнейших симметрично-многопроцессорных сред SMP. Дополнительный компонент Oracle Real Application Cluster обеспечивает поддержку кластерных и Grid-сред.

Преимущества:

- рассчитана на организации любого масштаба;

- предназначена для обслуживания баз данных объемом до 8 экзабайт;

- минимальное кол-во лицензий 25 пользователей на процессор, максимальное кол-во процессоров неограничено;

- поддерживается на любых платформах;

- контролирует все данные клиента;

- интегрирует всю информацию на предприятии;

- обеспечивает работу всех приложений на предприятии;

- обеспечивает постоянную доступность информации;

- проверенная система обеспечения безопасности;

- быстрая установка, удобное администрирование;

- изначальная ориентация на сетевые вычисления на базе архитектуры Grid.

Е-mail - сервер

В качестве e-mail - сервера используется Microsoft Exchange Server 2016.

Microsoft Exchange Server 2016 позволяет достичь новых уровней надежности и производительности, предоставляя возможности, которые упрощают администрирование, помогают защитить передаваемую информацию и радуют пользователей, предоставляя им большую мобильность.

Некоторые из новых возможностей:

1) Совместная работа: Exchange 2016 включает в себя новый подход к вложениям, что упрощает совместное использование документов и устраняет трудности, связанные с контролем версионности документов. В Outlook 2016 и Outlook Web App теперь есть возможность прикрепить документ в виде ссылки на SharePoint 2016 (в настоящее время в режиме просмотра) или OneDrive for Business.

2) Outlook Web App: разработчики значительно улучшили веб-версию Outlook, чтобы обеспечить пользователям более комфортную работу с веб-приложением на различных устройствах. Добавили новые инструменты, такие как: Sweep, Pin, Undo, ветки сообщений, новый режим отображения папки Входящие в одну строку, улучшенный HTML рендеринг, новые темы, смайлики и многое другое.

3) Поиск: мгновенный поиск обеспечивает более точные и полные результаты. Outlook 2016 оптимизирован для использования мощностей Exchange 2016, чтобы осуществлять быстрый поиск среди старой и новой почты. Поиск также стал более интеллектуальным благодаря подсказкам, настройкам параметров поиска и возможностям поиска событий в календаре.

4) Расширяемость: улучшена модель надстроек / расширений для десктопной и веб-версии Outlook, которая позволяет разработчикам создавать компоненты прямо в окружении Outlook. Надстройки теперь могут интегрироваться с компонентами пользовательского интерфейса в новых направлениях: в выделенном тексте в теле сообщения или встречи, на расположенной справа панели задач при составлении и чтении сообщения или встречи, с помощью кнопки или выпадающего меню с опциями в панели инструментов Outlook.

5) eDiscovery: Exchange 2016 имеет обновленный компонент eDiscovery, который стал более быстрым и масштабируемым. Надежность повышена за счет использования новой поисковой архитектуры, которая работает асинхронно и распределяет нагрузку между несколькими серверами с лучшей отказоустойчивостью. Теперь появилась возможность поиска, удержания и экспорта данных из общих папок.

6) Упрощенная архитектура: архитектура Exchange 2016 отражает путь внедрения Exchange в Office 365 и является эволюционной и усовершенствованной версией Exchange 2013. Комбинирование ролей сервера почтовых ящиков и клиентского доступа облегчает планирование, масштабирование и развёртывание Exchange в гибридной среде.

7) Высокая доступность: улучшена система автоматического восстановления, в частности, обнаружение расхождений базы. Стабильность и производительность, характеризовавшие Office 365, были настолько полезны, что так же были внедрены в накопительные обновления Exchange 2013, таким образом все эти характеристики уже включены в Exchange 2016.

3. Реализация

3.1 План размещения оборудования участка и схемы подключений средств автоматизации

План размещения оборудования участка и схемы подключений приведены в приложении 4. На первом этаже осуществлена прокладка витой пары от станков и ПК оператора до серверной путем использования ленточных сварных металлических лотков. На втором этаже прокладка осуществлена также с помощью металлических перфорированных лотков, расположенных над навесным потолком.

На всех этажах используется экранированная витая пара 1000Base-TX FTP cat 6. Рассчитаем длину кабеля только для первого этажа, т.к. сегмент сети на втором этаже уже внедрен. Учтем количество кабеля с учетом провиса 5% и высоты консолей - 2,5 м. Прибавим к длине каждой витой пары, выходящей от станков и ПК компьютера к коммутатору 5 м и 5% провиса от общей длины. Также учтем длину кабеля от сервера участка №3 и маршрутизатора до коммутатора. В итоге получаем 126 м.

3.2 Компоновка рабочего места оператора участка

Рабочее место оператора станков с ЧПУ помимо ПК будет оснащено приемным столом с инструментальными ящиками, небольшими стеллажами-подставками, решеткой под ноги, предохраняющей обувь и ноги рабочего от стружки и холодного пола.

Приемный стол служит для хранения измерительного и слесарно-монтажного инструмента, технической документации, защитных очков и определенных средств ухода за станком (совка, щетки-сметки).

Стул будет отрегулирован так, чтобы его высота удобна для расположения оператора. Высота стула будет отрегулирована так, чтобы ступни оператора опирались на пол, а зазор между передней частью стула и икрами составлял 5 сантиметров.

Монитор будет расположен на столе таким образом, чтобы соблюдалась дистанция от глаз до монитора - 70 см. Сама позиция монитора будет на уровне глаз оператора.

Также для лучшего освещения рабочего места на приемном столе будет установлена настольная лампа с регулируемым плафоном.

В основе современных методов организации производства лежит принцип бесперебойной работы оборудования в течение смены. Этого можно достичь если оператор не будет отвлекаться от выполнения своих функций. Для этого будет организованно-своевременная, без участия оператора доставка к станку следующих элементов: настроенный на размер инструмент, оправки, техническая документация, программоносители, масло для смазывания гидроусилителей, охлаждающая жидкость.

4. Внедрение

4.1 Рекомендации по внедрению проекта

В качестве рекомендаций по внедрению проекта стоит внимательно отнестись к прокладке экранированной витой пары от станков и ПК оператора к коммутатору в серверной. При осуществлении монтажа кабеля FTP Cat6 необходимо выдерживать минимально допустимый радиус изгиба. Для данного кабеля он составляет 8 внешних диаметров самого кабеля. Также нужно следить за целостностью экрана, проходящего по всей длине кабеля. Растяжение или изгиб кабеля может привести к повреждению экрана, что, в свою очередь, негативно скажется на устойчивости к электромагнитным помехам, создаваемым производственным оборудованием в цехе.

Следует избегать подключения ЧПУ к общей заводской сети. Поэтому целесообразнее использовать маршрутизатор для отделения подсети, включая ЧПУ, от других сетей. Этот момент регламентируется в руководстве по подключению к ПК через технологию FOCAS2/Ethernet. В данной дипломной работе данное обстоятельство было учтено.

Также рабочим, осуществляющим прокладку кабеля и подключение станков, необходимо выполнять основные меры безопасности при нахождении рядом с такими объектами. Все операции по подключению рекомендуется выполнять, когда цикл управляющей программы на станке с ЧПУ окончен и станок выключен.

4.2 Настройка функции встроенной сети Ethernet на станках

Для того чтобы настроить сеть между станком и компьютером, необходимо воспользоваться функцией FOCAS2/Ethernet. Эта функция позволяет подключить до пяти клиентов FOCAS2/Ethernet к одному станку с ЧПУ. Далее будет описана процедура работы на экране установки FOCAS2/Ethernet непосредственно на самом станке с ЧПУ.

1. Для начала следует нажать функциональную клавишу вывода на дисплей окна программы.

2. В результате совершенного действия появятся дисплейные клавиши «EMBED» и «PCMCIA LAN».

3. Для отображения экрана установки Ethernet необходимо нажать дисплейную клавишу «EMBED».

4. Далее следует нажать клавиши «COMMON» и «FOCAS2» и ввести параметры для появившихся элементов.

5. Следующим шагом будет установка параметров на общем экране, а именно IP-адреса, маски, IP-маршрутизатора. На рисунке 4.1 изображен общий экран.

Рисунок 4.1. Общий экран

6. При нажатии кнопки «FOCAS2» требуется указать номер TCP-порта, который будет использоваться с функцией FOCAS2/Ethernet. Действительный диапазон ввода - с 5001 по 65535.

7. Если параметры «порт UDP и интервал времени» не используются, то рекомендуется выставить 0, как показано на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Экран FOCAS 2

4.3 Настройка функции передачи файлов FTP на станках

1. Для начала нужно нажать функциональную клавишу для отображения на экране окна программы.

2. Появится дисплейная клавиша «EMBED», которую также необходимо нажать.

3. Далее нужно пройти установки Ethernet для порта встроенной сети Ethernet.

4. Далее, нажимая дисплейные клавиши «COMMON» и «FTP TRANS», необходимо ввести параметры для появившихся элементов.

5. После нажатия клавиши «FTP TRANS» нужно будет:

- установить IP-адрес хост-компьютера;

- задать номер порта, который должен будет использоваться с FTP. Как правило, указывается «21»;

- задать имя пользователя для регистрации в хост-компьютере с FTP;

- установить пароль для имени пользователя;

- указать рабочую папку для использования при регистрации в хост-компьютере.

Экраны передачи файлов FTP представлены на рисунках 4.3 и 4.4.

Рисунок 4.3. Экран передачи файлов FTP (страница 1)

Рисунок 4.4. Экран передачи файлов FTP (страница 2)

При необходимости можно изменить хост-компьютер, предназначенный для подключения для функции передачи файлов FTP.

Для этого необходимо:

1. Нажать дисплейную клавишу «OPRT»;

2. Далее нажать кнопку «HOST SELECT», после чего будут доступны клавиши «CONNECT 1», «CONNECT 2», «CONNECT 3».

3. В зависимости от хост-компьютера, который необходимо подключить, следует нажать «CONNECT 1», «CONNECT 2» или «CONNECT 3». Подключаемое соединение 1, 2 или 3 выделится в поле заголовка экрана. Компьютер, который соответствует выделенному подключаемому соединению выберется в качестве рассматриваемого компьютера для подключения, как показано на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5. Выбор соединения 1

4.4 Настройка функции DNS/DHCP на станках

Для того чтобы настроить эти функции необходимо:

1. Активировать функцию DNS вместе с ссылкой на соответствующие параметры ЧПУ;

2. Далее необходимо настроить сервер DNS-компьютера.

3. Подключить хост-компьютер, на котором работает сервер DNS, перезагрузить ЧПУ, а затем нажать функциональную клавишу для вызова на экран окна программы.

4. Следующим шагом необходимо будет осуществить нажатие на дисплейные клавиши «EMBED» и «COMMON» в указанном порядке. Появится общий экран.

5. Далее следует ввести IP-адрес сервера DNS в соответствующее поле IP-адреса DNS.

6. После нажатия кнопки «COMMON», нужно нажать любую клавишу перемотки страниц для вызова необходимого общего экрана установки данных сервера. Далее следует задать IP-адрес DNS. На рисунке 4.6 показан общий экран с параметрами для настройки DNS.

Рисунок 4.6. Общий экран

Можно задать до двух IP-адресов DNS. ЧПУ производит поиск сервера DNS с помощью IP-адресов DNS 1 и 2 в указанном порядке.

Для того, чтобы настроить DHCP на станках с ЧПУ необходимо проделать следующие действия:

1. Активировать функцию DHCP с ссылкой на соответствующие параметры ЧПУ.

2. Настроить сервер DHCP хост-компьютера.

3. Подключить хост-компьютер, на котором работает сервер DHCP, перезагрузить ЧПУ, затем нажать функциональную клавишу вызова на экран окна программы.

4. Далее следует нажать дисплейные клавиши «EMBED» и «COMMON» в указанном порядке. Появится общий экран.

5. Если функция DHCP была активирована на станке, и сервер DHCP подключен, то сервер DHCP автоматически задаст следующие элементы:

- IP-адрес;

- маска подсети;

- IP-адрес маршрутизатора;

- IP-адрес DNS;

- домен.

Если сервер не может быть подключен, то отображается ошибка «DHCP ERROR» в каждом поле.

6. Если функция DNS была активирована, и если сервера DHCP и DNS работают вместе, нужно ввести имя хоста.

На рисунке 4.7 изображены экраны, когда DHCP сервер успешно подключен.

Рисунок 4.7. DHCP сервер подключен

Если сервер DHCP не может быть подключен, то экран отображается в соответствии с рисунком 4.8.



Рисунок 4.8. Ошибка подключения DHCP сервера

Если имя хоста не задано, то ЧПУ автоматически присвоит имя хоста в формате «ЧПУ-<MAC-адрес>».

Заключение

В данной дипломной работе было выполнено исследование участка №3 цеха №103 Вологодского оптико-механического завода. В целях повышения уровня гибкости производства требовалось разработать автоматизированную систему управления участком с использованием современных информационных технологий. Был выполнен анализ систем-прототипов и разработана схема информационных потоков участка №3. Разработана структурная схема системы и выполнен выбор соответствующего активного оборудования и среды передачи данных. Разработана компоновка рабочего места оператора участка и рекомендации по монтажу и настройке оборудования.

Разработанная система позволяет оператору следить за работой станков удаленно и своевременно осуществлять замену заготовок, мгновенно реагировать на полученные сигналы об ошибках оборудования. Также данная система позволяет получать данные мониторинга начальнику цеха, механику, технологу и администратору сети. Реализована возможность выдачи сменного задания через электронную почту, а также получения оператором необходимых документов: технологических паспортов, чертежей, технологических процессов, инструкций по эксплуатации, программ для тестирования и отладки в электронном виде на своем рабочем месте.

Разработанная система позволяет повысить эффективность работы станков за счет мониторинга состояния и оперативного реагирования на сбои и простои оборудования.

Список использованных источников

1. Ковальчук, Е.Р. Основы автоматизации машиностроительного производства. / Е.Р. Ковальчук, М.Г. Косов, В.Г. Митрофанов [и др.]. - Москва: Высшая школа, 1999. - 312 с.

2. Барбашов, Ф.А. Фрезерное дело. - Москва: Высшая школа, 1975. - 216 с.

3. Капустин, Н.М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе [и др.]. - Москва: Высшая школа, 2004. - 415 с.

4. Олифер, В.Г. Компьютерные сети, принципы, технологии, протоколы. / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - Санкт-Петербург: Питер, 2016. - 992 с.

5. Гурьянихин, В.Ф. Автоматизированная подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ. / В.Ф Гурьянихин, М.Н. Булыгина. - Ульяновск: УлГТУ, 2001. - 88 с.

6. Кошкин, В.Л. Аппаратные системы числового программного управления. / В.Л. Кошкин. - Москва: Машиностроение, 1989. - 248 с.

7. Фурунжиев, Р.И. Микропроцессорная техника в автоматике. / Р.И. Фурунжиев, Н.И. Бохан. - Минск: Ураджай, 1991. - 325 с.

8. Шишмарев, В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления. / В.Ю. Шишмарев. - Москва: Академия, 2011. - 304 с.

9. Сосонкин, В.Л. Системы числового программного управления / В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. - Москва: Логос, 2005. - 293 с.

10. Аверченков, В.И. Инновационные центры высоких технологий в машиностроении. / В.И. Аверченков, А.В. Аверченков, В.А. Беспалов [и др.]. - Москва: Флинта, 2011.

11. Гжиров, Р.И. Автоматизированное программирование обработки на станках с ЧПУ. / Р.И. Гжиров, Я.З. Обольский, П.П. Серебреницкий. - Санкт-Петербург: Лениздат, 1986. - 176 с.

Размещено на Allbest.ru