Z E S Z Y T Y N A U K O W E PO L IT E C H N IK I ŚLASK1FJ Seria: A U T O M A T Y K A z. 1 15
________1994 N r kol. 1251
B olesław F A B ISIA K , M arek ZA SA D A Politechnika Szczecińska
T E L E T R A N S M IS JA D A N Y C H T E C H N O L O G IC Z N Y C H W K O M P U T E R O W O Z IN T E G R O W A N Y C H SY S T E M A C H P R O D U K C Y JN Y C H
Streszczenie: W referacie przedstaw iono techniczno-inform atyczne aspekty transm isji danych technologicznych w elastycznych system ach produkcyjnych, m etody transm isji danych produkcyjnych z w ykorzystaniem sieci kom puterow ych E thernet, T oken R ing o ra z m odem ów i sieci telefonicznej. O m ów iono m ożliw ości w ykorzystania różnych typów p ro to k o łó w kom unikacyjnych. Podano przykład rozw iązania system u transm isji danych technologicznych w dośw iadczalnym gnieździe m ontażow ym .
T E L E T R A N S M IS IO N O F M A N U FA C T U R IN G DATA
IN C O M P U T E R IN T E G R A T E D M A N U FA C T U R IN G SY ST E M S
Sum m ary: This paper presents technical and inform ational aspects o f m anufacturing data transm ission using local area netw orks: E thernet, T oken R ing as well as using m odem s and standard telecom m unication lines. T he possibilities o f using different kinds o f com m unication protocols and an exam ple o f m anufacturing data transm ition system in assembly w ork cell is presented.
F E R T IG U N G S D A T E N Ü B E R T R A G U N G
IN R E C H N E R IN T E G R IE R T E N FE R T IG U N G SSY ST E M E N
Zusam enfassung: D ieser B eitrag stellt inform ations-technische A spekte von Fertigungsdatenübertragung in flexible Fertigungssystem m en, M ethoden der Ü bertragung der Fertigungsdaten über lokale R echnernetze E thernet, T oken Ring sow ie auch üb er T elefonnetze via K om m unikations-M odem s vor. Die B enutzungm öglichkeiten von unterschiedlichen K om m unikationsprotokollen sind angegeben. Ein Beispiel für ein Fertigungsdatenübertragungssystem in M ontageanlage ist dargestellt w orden.
1. W p row ad zen ie
Z apew nienie spraw nej wym iany danych w obrębie stacji i gniazd obróbkow ych o raz ich in fo rm atyczno-techniczne sprzężenie z system am i planow ania, technicznego przygotow ania i zarządzania p ro d u k cją je st jednym z w arunków integracji dyskretnych procesów p ro d u k
cyjnych w jednolite, spraw nie działające systemy.
174 B. Fabisiak. M. Zasada
P rzedstaw iane w referacie prace skupiają się w okół problem atyki zw iązanej z kom uni
kacją gniazd obróbkow ych z nadrzędnym i system am i planow ania i sterow ania produkcją, ja k rów nież z kom unikacją w obrębie gniazda obróbkow ego (sprzężenia pom iędzy kom puteram i gniazd obróbkow ych, kom unikacja poprzez łącza D N C z urządzeniam i technologicznym i),
2. In form acyjn o-tech n iczn c aspekty łącz realizujących transm isję danych tech n ologiczn ych w elastycznych system ach produkcyjnych
Ł ącza realizujące transm isję danych w elastycznych system ach produkcyjnych pow inny zapew nić n iezaw o d n ą teletransm isję danych technologicznych, w szczególności:
- łączność pom iędzy gniazdam i obróbkow ym i a systemam i nadrzędnym i, planow ania, przygotow ania i sterow ania produkcją,
- przepływ danych technologicznych w obrębie gniazd obróbkow ych.
W ym aga to przystosow ania procesu produkcji do operow ania na danych cyfrow ych, p o p rzez zastosow anie w systemach produkcyjnych:
- ko m p u tero w eg o w spom agania procesu przygotow ania produkcji,
- u rządzeń technologicznych sterow anych num erycznie (obrabiarki, roboty, urządzenia transportow e, kontrolne, m agazynujące itp.),
- urządzeń realizujących od strony inform atycznej teletransmisję, - fizycznego stw orzenia łączy realizujących transm isję danych.
W arunkiem stosow ania m etod teletransmisji danych w system ach produkcyjnych jest konieczność przedstaw ienia danych w postaci cyfrowej. W arunek ten spełniają np.
num eryczne program y sterujące dla urządzeń technologicznych SN , zbiory baz danych technologicznych, rysunki i dokum enty tw orzone w system ach C A D /C A M . C zęść d o k u m en tó w technologicznych tw orzonych m etodam i tradycyjnym i w ym aga przed ich przesłaniem digitalizacji [10],
3. M eto d y tran sm isji danych technologicznych
Transm isja danych technologicznych w elastycznych system ach produkcyjnych m oże przebiegać:
a) w obszarze gniazd obróbkow ych z wykorzystaniem :
- lokalnej sieci kom puterow ej, w zakresie w ew nętrznej kom unikacji pom iędzy kom puteram i w chodzącym i w skład gniazda obróbkow ego,
Teletransm isja danych tech n ologiczn ych 175
- kablow ych łączy szeregow ych, w zakresie kom unikacji D N C pom iędzy kom puteram i gniazda obróbkow ego a urządzeniam i technologicznym i gniazda o raz w zakresie kom unikacji CNC,
- łączy szeregow ych typu IR (podczerw ień), w zakresie synchronizacji pracy u rządzeń technologicznych gniazda,
b) w obszarze zew nętrznej kom unikacji pom iędzy gniazdem obróbkow ym a systemam i planow ania, przygotow ania i sterow ania produkcją z w ykorzystaniem :
- lokalnych sieci kom puterow ych, z m ożliw ością wyjścia na sieci rozległe, - m od em ów , po przez ogólnie dostępną sieć telekom unikacyjną.
4. W yk orzystan ie protokołów kom unikacyjnych
O becnie teleinform atyka oddaje do dyspozycji użytkow ników w iele p ro to k o łó w kom uni
kacyjnych. N iek tó re z nich m o g ą być zastosow ane do transmisji plików technologicznych.
B iorąc pod u w ag ę zew n ętrzn ą kom unikację pom iędzy gniazdem obróbkow ym a systemami planow ania, przygotow ania i sterow ania produkcją na uw agę zasługują:
- M A P (M anufacturing A utom ation Protocol) - projektow any dla potrzeb autom atyza
cji produkcji, z aplikacjam i F T A M ( File transfer, Acces and M anagem ent), C A S E (C om m on A pplication Service E lem ents) oraz M M FS (M anufacturing M essage F orm at Standards),
- T O P (T echnical and O ffice Protocol) - projektow any do relizacji biurow ych zadań technicznych i projektow ych z zaaw ansow aną grafiką,
- T C P /IP (T rapism ision C ontrol P rotocol/Internet Protocol) - stosow any do łączenia przem ysłow ych i publicznych sieci kom puterow ych, z aplikacjam i FT P (File T ransfer P rotocol), T elnet ( w irtualny terminal sieciow y) oraz SM TP (Sim ple Mail T ransfer Protocol), w ykorzystyw any przy połączeniach,np. p o przez sieć IN T ER N ET ,
- IPX (In tern etw o rk Packet Exchange) - stosow any jak o p rotokół w lokalnych sieciach kom puterow ych,np. N ovell,
- D A E (D istributed A utom ation Edition) - platform a do inform atyczno-technicznej integracji system ów produkcyjnych,
- K erm it, X -m odem - protokoły w ykorzystyw ane przy łączności m odem ow ej.
B iorąc pod uw agę w n ę trz n ą kom unikację w gniazdach obróbkow ych realizow aną w ram ach łączy z urządzeniam i technologicznym i w trybie D N C , do dyspozycji są aktualnie procedury L SV /2 (L o w Speed V ersion 2 - bazująca na norm ie D IN 66019) oraz procedura 3964.
176 B . Fabisiak. M . Zasada
5. Przykład rozw iązania system u transm isji danych w gnieździe obróbkow ym
P rzy k ład o w e łącza zrealizow ano w ram ach przeprow adzonych p rac dośw iadczalnych na U niw ersytecie T echnicznym w H am burgu-H arburgu (A W A )[3], zapew niając transm isję da
nych technologicznych d o /z gniazda obróbkow ego o raz w ew nętrzną transm isję danych w ob
rębie gniazda. R ozw iązanie zastosow anego system u transmisji danych technologicznych w dośw iadczalnym gnieździe m ontażow ym przedstaw iono na rys. 1.
K om putery w ch o d zące w skład gniazda połączono lokalną siecią T oken Ring, z w yjściem na zew n ętrzn ą sieć E T H E R N E T . K om unikację w ew nątrz gniazda zrealizow ano w oparciu o system D A E. W ym ianę danych pom iędzy gniazdem obróbkow ym a system em nadrzędnym o p arto na m odelu T C P/IP w ykorzystując protokół FTP. K om unikację przebiegającą p o p rzez łącza D N C oparto na procedurze LSV /2.
W ykorzystując u tw orzone łącza m ożna zrealizow ać m.in.:
- w ym ianę plików pom iędzy kom puterem sterującym pracą gniazda obró b k o w eg o a system em zarządzania i sterow ania p rodukcją po przez zew n ętrzn ą sieć E T H E R N E T (pliki zaw ierać m o g ą np. program y obróbki do sterow ania urządzeń technologicznych SN, polecenia produkcyjne sterujące pracą gniazda, dane o aktualnym statusie urządzeń technologicznych podległych kom puterow i gniazda i inne dane technologiczne),
- kom unikację w ew nątrz gniazda obróbkow ego, pom iędzy kom puteram i w chodzącym i w skład gniazda p o p rzez w ew nętrzną sieć T O K E N RIN G,
- kom unikację D N C z urządzeniam i technologicznym i sterow anym i num erycznie w chodzącym i w skład gniazda p o przez łącza szeregow e.
6. T ran sm isja d an ych technologicznych poprzez sieci telefoniczne za pośred n ictw em m odem ów
O drębnym zagadnieniem jest m ożliw ość w ykorzystania do celów transmisji danych w system ach produkcyjnych m odem ów i istniejącej sieci telefonicznej. Ł ączn o ść m o d em o w ą m ożna w ykorzystać m. in. do:
1. w ym iany plików:
- te k s to w y c h ,
- rysunkow ych (typu D W G , DXF, IG ES, PC X , TIFF, B M P, itp.), - d o k u m en tó w technologicznych zaw ierających tekst i grafikę, - baz danych technologicznych (np. typu DBF),
- arkuszy kalkulkulacyjnych itp.
Teletransm isja danych tech nolotticzn vch ..._______________________________________________1 7 7
S y i t a m p l a n o w a n i a , p r z y g o t o w a n i a I z a r z ą d z a n i a p r o d u k c j ą
K o m p u t e r k o m u n i k a c y j n y
( I B M P S / 2 )
Rys. 1 K onfiguracja urządzeń i przepływ informacji w dośw iadczalnym gm eździe m ontażow ym
Fig. 1. H ard w are configuration and inform ation flow in an axperim ental assem bly w o rk cell
178 B. Pabisiak. M. Zasada
2. przesyłania dokum entacji technologicznej techniką telefax'u (rys.2b).
3. transm isji p ro g ram ó w sterujących obrabiarkam i sterow anym i num erycznie (O SN ), robotam i przem ysłow ym i i innym i urządzeniam i technologicznym i
4 . w ykorzystania zaso b ó w kom puterow ych (dane, program y, bazy, rysunki, dokum entacja) znajdujących się na odległych kom puterach.
a)
■ E h
Modem
o o o o o o o o o o
j«g a m
Komputer
IlnU tdeforiczna Modem
OOOOOOOOOO I---^
Komputer
b)
31— G
Komputer
Modem
OOOOOOOOOO
linia telefoniczna
» « □ i
Telefax
Rys. 2. K onfiguracja sprzętu do transmisji danych technologicznych z w ykorzystaniem m odem ów i telefaksów : a) połączenie kom puterów za pośrednictw em m odem ów , b) połączenie kom putera poprzez m odem z telefaksem
Fig. 2. H ard w are configuration for m anufacturing data transm ission using m odem s and telefaxes: a) com puter connection using m odem s, b) com puter connection using m odem w ith telefax
W ażnym zastosow aniem łączności z w ykorzystaniem m odem ów i sieci telefonicznych w system ach produkcyjnych je st m ożliw ość dostępu do rozległych sieci kom puterow ych (rys.3). P o czta elektroniczna, zdalny dostęp do odległych kom puterów , m ożliw ości wym iany inform acji z innymi użytkow nikam i ,to niektóre usługi realizow ane za pośrednictw em tych sieci. In n ą interesującą funkcją w iększości m odem ów telefonicznych je st m ożliw ość wysy
łania i odbioru telefaksów w sposób bardziej zaaw ansow any technicznie niż przy użyciu u rzą
dzeń tradycyjnych (np. m ożliw ość nadaw ania do grupy adesatów o w yznaczonej godzinie i odbioru faxów "w tle" przy nie zakłóconej pracy kom putera), przesyłanie dokum entacji bez potrzeby jej w ydruku i skanow ania [10]. W ram ach prac badaw czych prow ad zo n y ch w Insty
tucie T echnologii M echanicznej Politechniki Szczecińskiej p rzetestow ano ró żn o ro d n e m ożliw ości konfiguracyjne, które przedstaw iono na rys. 4.
Teletransm isja danych tech n ologiczn ych 1 2 3 .
Rys. 3. K onfiguracja sprzętu do transmisji danych technologicznych z w ykorzystaniem m odem ów i sieci rozległych W AN
Fig. 3. H ard w are configuration for m anufactury data transmission using m odem s and W ide A rea N etw o rk s - W AN
Rys. 4. M ożliw ości konfiguracji sprzętu do transmisji danych technologicznych z w ykorzystaniem ogólnie dostępnej sieci telekom unikacyjnej
Fig. 4. Proposition o f nardw are configuration for m anufacturing data transm isión using standard telecom unication lines
180 B . Fabisiak. M. Zasada
7. P od su m ow an ie
Z astosow anie lokalnych sieci kom puterow ych do transmisji danych produkcyjnych pom iędzy gniazdam i obróbkow ym i i systemam i nadrzędnym i jest rozw iązaniem zdecydow anie bardziej spraw nym i zaaw ansow anym technicznie, w ym aga jed n ak znacznych nakładów finansow ych na instalację sieci kom puterow ej. Jest to rozw iązanie g o d n e polecenia w now o tw orzonych system ach produkcyjnych.
Transm isja danych produkcyjnych w ew nątrz gniazda obróbkow ego u w aru n k o w an a jest m ożliw ościam i u k ład ó w sterow ania num erycznego urządzeń technologicznych. W iększość produkow anych obecnie u kładów sterow ania pozw ala na w ykorzystanie w tym celu asynchronicznych łączy szeregow ych.
O parcie transmisji danych pom iędzy gniazdam i obróbkow ym i i system am i nadrzędnym i na kom unikacji m odem ow ej jest rozw iązaniem tanim i szybkim w realizacji, charakteryzującym się jed n ak gorszym i param etram i transmisji w porów naniu do transmisji realizow anej p o przez sieci kom puterow e. N ie w yklucza to m ożliw ości w ykorzystania transm isji m odem ow ej w system ach produkcjnych, zw łaszcza w przypadku gniazd z urządzeniam i technologicznym i w yposażonym i w układy sterow ania CNC.
L IT E R A T U R A
[ 1] Fabisiak B.: U ntersuchung von D N C -Schnittsteilen fuer FFS-System e im H inblick a u f D atenuebertragungssicherheit. Im age-B rochure der A W A T U H H , T echnische U niversität H am burg-H arburg, H am burg 1991, s. 37-40.
[2] Fabisiak B.: Inform ationstechnische K opplung zwischen W ekstattsteuerungsystem , Z ellenrechner und F ertigungskom ponenten mit Hilfe von DAE. K urzbericht, AW A, T echnische U niversität H am burg-H arburg, H am burg 1992.
[3] Fabisiak B., L ó p ez E., Rail K., W ollnack J.: Integration einer Fertigungszelle in einer erw eiterten D A E -U m gebung. K onzeptbeschreibung. T echnische U niversität
H am burg-H arburg, H am burg Juni 1992.
[4] Fabisiak B., L ó p ez E.: Realisierung der Inform ationstechnischen K opplung zw ischen W erkstattsteuerungssystem , Z ellenrechner und F ertigungskom ponenten mit H ilfe von D A E (D istributed A utom ation E dition), T echnische U niversität H am burg-H arburg, 1992.
[5] Fabisiak B., Rail K., Berczyński S.: K oncepcja kom putera gniazda o b ró b k o w eg o jak o inform acyjno-technicznego integratora gniazd obróbkow ych z system am i planow ania i zarządzania pro d u k cją w ram ach elastycznych system ów produkcyjnych. K onf. "P odsta
w y projektow ania procesów i system ów produkcyjnych", Politechnika K rakow ska 1993.
[6] G erlach D., Rail K., Fabisiak B.: Integration einer Fertigungszelle in den C IM -Prozess.
Fabrik 2000, T echnologie Inform ation M anagem ent, 10'92, V erlag T echnik G m bH , B erlin/M ünchen 1992, s. 463-465.
[7] Rail K., W olinack J., Fabisiak B., L ópez E.: Integration einer Fertigungszelle in einer erw eiterten D A E -U m gebung. D okum entation eines Studienprojektes des A rbeitsbereiches Fertigungstechnik II an der Technischen U niversität H am burg-H arburg in Z usam m en
arbeit mit der IB M D eutschland, IBM D eutschland GmbH, M ünchen A ugust 1992.
[8] T ö n s d o rf H .K ., M artens R., M enzel E.: D N C -Entw icklung, K onzepte, F unktionen, T endenzen..V D I-Z eitschrift 131/1989, V D I-V erlag, D üsseldorf Septem ber 1989.
[9] Z asada M ., Fabisiak B.: K om puterow e w spom aganie technologicznego w spom agania produkcji. P race naukow e Instytutu Technologii M echanicznej PS, M ateriały na konferencję Sekcji P odstaw Technologii K om itetu B udow y M aszyn Polskiej Akadem ii N auk, Politechnika Szczecińska, Szczecin 24 czerw ca 1993, s. 87-100.
[ 10] Z asada M ., Fabisiak B .: W ykorzystanie łączności m odem ow ej w technicznym p rzygotow aniu produkcji. S praw ozdanie ze statutow ej pracy naukow o-badaw czej 1TM PS, Politechnika Szczecińska, Szczecin, styczeń 1993.
[11] M ałecki J.: W stęp do telekom unikacji. W ydaw nictw o Lynx-SFT, W arszaw a 1993.
[12] P iotrow ski J.: P rzew odnik po sieciach rozległych. W ydaw n. H E L IO N , G liw ice 1993 [13] Z y d o ro w icz T.: PC i sieci kom puterow e. W ydaw nictw o PLJ, W arszaw a 1993.
Teletransm isja danych tech n ologiczn ych ..._______________________________________________ i ą i
R ecenzent: Prof. dr hab. A ndrzej G rzyw ak W płynęło do Redakcji do 30.04 1994 r.
A b s tr a c t
D ata transm ission in m anufacturing systems dem ands prepareing o f m anufacturing process op erate w ith digital data. It means, that w e must use in our m anufacturing process:
a) co m p u ter aided design o f production systems (CA D, C A PP, C A P-N C ) b) num erically controlled m achines and devices (m achine tools, robots), c) co m p u ter teletransm ission devices,
d) physical data connections for digital data transmission.
It is possible to transm it m anufacturing data betw een upper production design system s and low er p roduction w ork cells using local area netw orks: E thernet, T oken R ing and m odem s and standard telecom m unication lines. T he possibilities o f using different kinds o f com m unication protocols (M A P, T O P, DAE, T C P /IP , IPX, FTP, K erm it and others) and an exam ple o f m anutacturing data transm ission system in assembly w o rk cell presented in this paper T o transm it m anufacturing data betw een w ork cell com puter and num eric control!
m achine tools and robots, asynchonous serial lines with L SV /2 protocol, are used.
