Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017)

Материал из 0x1.tv
Перейти к: навигация, поиск
Докладчик
Антон Мидюков.jpg
Антон Мидюков

Промышленность нуждается в средствах автоматизированного проектирования (CAD), как механических устройств (MCAD), так и электронных устройств (EDA), средствах технологической подготовки производства изделий (CAM), и наконец числовом программном управлением (ЧПУ) для станков, чтобы эти изделия изготовить.

Также необходимо ПО для автоматизации систем управления технологических процессов, состоящее из систем верхнего уровня — диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) и нижнего уровня — программируемые логические контроллеры (PLC).

Использование свободного ПО в промышленности позволит уйти от привязки к поставщику и в целом повысить уровень безопасности предприятий. В этом докладе будет рассказано о том, какое свободное ПО есть для решения выше обозначенных задач.

В конце доклада участникам конференции будет предложен демонстрационный Live с ПО, упомянутым в докладе.

Видео

on youtube

Посмотрели доклад? Понравился? Напишите комментарий! Не согласны? Тем более напишите.

Презентация

Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017).pdf

Thesis

Часть 1 — От чертежа к готовому изделию

Этапы создания нового изделия:

  1. Проектирование 2-мерной или 3-мерной модели.
  2. Моделирование изготовления, его оптимизация и отладка.
  3. Изготовление на станке ЧПУ или 3D принтере.

Каждому этапу соответствует свой класс программного обеспечения:

CAD
(англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования (САПР). CAD программы

разделяются на:

MCAD
(англ. Mechanical Computer-Aided Design) — механическое проектирование, которые в свою очередь предназначаются для 2D или 3D проектирования.
EDA
(англ. electronic design automation) — проектирование электронных устройств.
CAM
(англ. Computer-aided manufacturing) — средства моделирования и отладки изготовления изделия.
CNC
(англ. computer numerical control) — числовое программное управление (ЧПУ) станком или 3D принтером.

Для всех этапов создания изделия существует свободное программное обеспечение.

LibreCAD — САПР для 2-мерного черчения и проектирования, создана на основе Qcad.

Inkscape — векторный графический редактор, который также может использоваться для создания 2D моделей. Есть плагин gcodetools для генерации g-code.

FreeCAD — параметрический САПР, использующий подход верстаков. Инструменты сгруппированы в верстаки в соответствии с задачами, к которым они относятся.

Meshlab — система редактирования 3D моделей, полученных в результате 3D-сканирования. Используется также для упрощения 3D моделей.

Проектирование электронных устройств:

Qucs — программа моделирования электрических цепей

KiCAD — САПР электронных устройств для всех этапов проектирования электронного устройства от электронной схемы до создания gerb-файла и 3D модели готовой печатной платы.

За этапом проектирования следует этап моделирования, оптимизации и отладки процесса изготовления изделия.

FlatCAM — система моделирования изготовления печатной платы, позволяющая генерировать и отлаживать g-code для гравировального станка.

PyCAM — система моделирования изготовления 3D деталей, поддерживается 3-оси.

CAMotics (бывший OpenSCAM) — симулятор g-code. Может использоваться как для симуляции изготовления 3D деталей, так и гравировки. Планируется добавить симуляцию 4 и 5 оси, что в будущем позволит использовать его для моделирования изготовления изделий на современных много-осевых станках.

Для 3D-принтеров вторым этапом является разделение 3D-модели на слои при помощи программ-слайсеров. На выбор есть Slic3r и Cura.

Заключительным этапом является отправка и исполнение g-code на станках ЧПУ и 3D-принтерах.

LinuxCNC (EMC2) — программное обеспечение для создания ЧПУ на базе компьютера. Поддерживается до 9 осей, есть возможность управления как шаговыми двигателями так сервоприводами, может быть использована для ЧПУ любого уровня сложности. Требует пропатченное ядро Linux и модуль RTAI (Real Time Application Interface).

Для 3D-принтеров заключительным этапом является отправка g-code в 3D-принтер при помощи программы printrun.

Часть 2 — Автоматизация производства снизу вверх

Автоматизированные системы управления технологическим процессами (АСУ ТП) состоят из верхнего и нижнего уровня. Верхний уровень — SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных. Нижний уровень — ПЛК (программируемые логические контроллеры) и полевые устройства.

Для программирования ПЛК, отладки программы на компьютере, а также создания программных ПЛК существует открытый проект Beremiz. Beremiz — это интегрированная среда разработки для ПЛК с открытым исходным кодом, которая полностью соответствует стандарту МЭК-61131-3, позволяющая также создавать HMI (англ. Human-machine interface — человеко-машинный интерфейс).

Beremiz используется в качестве среды разработки и исполнения на ПЛК серии СМ1820М ПАО «ИНЭУМ им.И.С. Брука» на базе отечественных микропроцессоров «Эльбрус» и SPARC, а также линеек, основанных на микропроцессорах ARM и x86. Поддерживается ряд протоколов связи с системами верхнего уровня: Modbus TCP/RTU, IEC 104 и собственный протокол SM1820 TCP Protocol. Гибкая структура среды разработки и исполнения позволяет оперативно дорабатывать необходимые коммуникационные протоколы.[1]

Также beremiz используется в ПЛК следующих компаний:

  • Smarteh (Slovenia/Tolmin)
  • ООО НПК «Нуклерон» (Россия/Пермь)
  • АО «Нефтеавтоматика» (Россия/Уфа)
  • НТЦ «Арго» (Россия/Иваново)
  • ООО «НГП Информ» (Россия/Уфа)[2]

Верхний уровень АСУ ТП представлен проектом OpenSCADA, который отличается модульной архитектурой, и практически неограниченными возможностями по масштабированию. На демонстрационном Live представлены два демо-проекта:

  • Динамическая модель технологического процесса парового котла.
  • Динамическая модель технологического процесса АГЛКС.

Таким образом, на сегодняшний день существует свободное ПО для большинства потребностей промышленности за исключением CAM-систем для многоосевых станков.

Примечания и ссылки

  1. Система программирования Beremiz. [1]
  2. Beremiz Products. [2]
Свободное ПО для промышленности (Антон Мидюков, OSSDEVCONF-2017)!.jpg

Plays:201   Comments:1