Лаборатория 3D-моделирования и прототипирования для школы

Система управления должна обеспечивать одновременную работу по не менее 6 каналам управления станком с пакетом телеметрии на каждую координату станка. Управление каждой осью должно осуществляться в микрошаговом режиме, от драйверов управления шаговыми приводами.
Телеметрия, присылаемая контроллером, должна включать в себя следующие пакеты информации:
– состояние счетчиков координат, не менее 6шт;
– состояние цифровых дискретных выходов, не менее 10шт;
– состояние конечных выключателей (начального и крайнего положения), не менее 6 пар;
– состояние блокировок (запрет движения, авария), не менее 2шт;
– состояние привода (в движении/остановлен), наличие;
– направление движения (положительное/отрицательное), наличие;
– длина пакета телеметрии, не менее 46 байт;
– частота опроса запросов телеметрии, не менее 10Гц;
Интерфейс системы управления так же включает в себя панель мониторинга параметров аппаратуры управления приводами (АУП) (отображение информации с изменением данных с периодом не менее 250мс), по следующим параметрам:
– значение счетчиков координат по каждому приводу, не менее 6шт;
– состояние блокировок по каждому приводу (запрет движения/движение разрешено), не менее 6шт;
– состояние каждого привода (движении/остановлен), не менее 6шт;
– состояние конечных выключателей привода (ограничивающий конечный выключатель/нулевой конечный выключатель), не менее 6 пар;
– указатели направления движения привода, не менее 6шт.
Значения координат отображают положение привода с  частотой изменения данных, не менее 250мс.
Траектория движения инструмента отображается с  частотой изменения данных, не менее 250мс.
АУП должно включать в себя одно устройство, имеющее свой уникальный идентификатор. При получении по каналу связи пакета данных должен  проверяться идентификатор устройства. При несоответствии данного идентификатора установленному значению пакет данных должен игнорироваться. Данные посылаются в виде непрерывного пакета (между байтами нет дополнительных временных интервалов). Протокол обмена данными между аппаратурой управления приводами и программой мониторинга параметров (ПМП) АУП должен соответствовать следующему виду:
– порядок обмена информацией по каналу USB (virtual COM-port);
– режим обмена,  асинхронный;
– скорость обмена, не менее 19200 бод/с.
– информационная посылка состоит из 10 бит: стартовый бит, 1шт;
– информационный бит (младший бит вперёд), 8 шт;
– стоповый бит, 1шт.
– инициатором обмена всегда является ПМП;
– АУП по отношению к ПМП является ведомым устройством и постоянно находится в состоянии приема информации;
– структура протокола приёма данных из АУП:
Передача (ПМП): <Query><ID><Command><CRC>
приём (АУП): <ID><NOF><Data><CRC>
– структура протокола передачи команды в АУП:
передача (ПМП):  <Query><ID><Command><Data><CRC>
приём (АУП): <ID><NOF><Data><CRC>.
Где переменные обозначают следующее:
<Query> - байт начала пакета данных;
<ID> - идентификатор устройства;
<Command> - командная посылка, определяющая характер последующих действий;
<NOF> - количество передаваемых байт данных;
<Data> - непосредственно передаваемые данные;
<CRC> - контрольная сумма пакета.
Протокол управления приводами (P-01h) должен иметь следующие характеристики:
<Query> = 0xE7h,
<ID> = 0x81h (нормальный режим),
<ID> = 0x18h (отладочный режим),
<Command> = 0x55h.
Порядок представления данных в поле <Data> должен соответствовать виду:
ПоложениеПР1*, УправлениеПР1, СкоростьПР1,
ПоложениеПР2*, УправлениеПР2, СкоростьПР2,
ПоложениеПР3*, УправлениеПР3, СкоростьПР3,
ПоложениеПР4*, УправлениеПР4, СкоростьПР4,
ПоложениеПР5*, УправлениеПР5, СкоростьПР5,
ПоложениеПР6*, УправлениеПР6, СкоростьПР6,
Требуемое состояние внешнего выхода1-8,
Требуемое состояние внешнего выхода9-16,
Требуемое  состояние внешнего выхода17-24,
Требуемое  состояние внешнего выхода25-32,
Резерв, Резерв, Резерв.
Протокол получение информации о состоянии АУП (P-02h) должен иметь следующие характеристикам:
<Query> = 0xE7h,
<ID> = 0x81h,
<Command> = 0xAAh.
Порядок представления данных в поле <Data> должен соответствовать виду:
ПоложениеПР1*, СостояниеАУП1, СкоростьПР1, РезервПР1,
ПоложениеПР2*, СостояниеАУП2, СкоростьПР2, РезервПР2,
ПоложениеПР3*, СостояниеАУП3, СкоростьПР3, РезервПР3,
ПоложениеПР4*, СостояниеАУП4, СкоростьПР4, РезервПР4,
ПоложениеПР5*, СостояниеАУП5, СкоростьПР5, РезервПР5,
ПоложениеПР6*, СостояниеАУП6, СкоростьПР6, РезервПР6,
Текущее состояние внешнего выхода1-8,
Текущее состояние внешнего выхода9-16,
Текущее состояние внешнего выхода17-24,
Текущее состояние внешнего выхода25-32,
Резерв, Резерв.

Программное обеспечения для управления фрезерным станком STEPPER MILL V2.0 (или эквивалент) должно включать в себя пакет компьютерных имитаторов виртуальных станков с ЧПУ, систем ЧПУ на десять (не менее) компьютерных рабочих мест.
Автоматизированное место оператора-наладчика фрезерных станков с ЧПУ (далее АМ) должно быть предназначено для подготовки профессиональных кадров, для всех уровней подготовки (системы начального, среднего и высшего образования) специалистов профессионального образования по техническим специальностям (таким как технология машиностроения, операторы станков с ЧПУ, станочник широкого профиля, автоматизация машиностроения).
АМ должно включать в себя пакет программных компьютерных имитаторов виртуальных станков с ЧПУ, систем ЧПУ с линейной, круговой и сплайновой интерполяцией на десять (не менее) компьютерных рабочих мест. АМ должно имитировать написанные программы для станков с ЧПУ, диагностировать правильность написания управляющей программы, назначения режимов резания по различным критериям (подача, припуск, допустимая шероховатость заготовки, стойкость инструмента). АМ должно позволять выполнять наладку и программирование виртуального станка (токарного и фрезерного), изготавливать виртуальные детали по созданной управляющей программе. В случае ошибок должно выдаваться сообщение с указанием причин. Также в АМ должна быть реализованы возможность работы по основным критериям с пультами систем ЧПУ известных производителей посредством имитации на экране ЭВМ пультов систем ЧПУ (для примера, таких как Siemens, FANUC, HAAS, Heidenhain).
ПО должно включать в себя пакет программных компьютерных имитаторов виртуального фрезерного станка с ЧПУ, систем ЧПУ с линейной, круговой и сплайновой интерполяцией, систему технологического диагностирования управляющей программы. При этом интерполяция должна быть реализована по всем осям и обеспечивать работу как в плоскостях (по выбору) детали, так и трехмерную обработку заготовок (движение по трехмерной сложной траектории в автоматическом режиме).
ПО должно позволять интерпретировать код управляющей программы, написанный в G-code по ИСО - 7 бит, для управления механизмами станка (приводами суппортов и двигателем главного движения).
ПО должно иметь интуитивный интерфейс, левую часть которого (50 процентов изображения на экране ЭВМ)должно  занимать трехмерное виртуальное отображение процесса обработки заготовки, в правой части экрана должны отображаться шкалы (с индикацией в миллиметрах) положения рабочих узлов станка в пространстве.
ПО должно позволять выполнять наладку и программирование виртуального фрезерного станка, изготавливать виртуальные детали по созданной управляющей программе и затем запускать станок на изготовление реальных деталей. При этом виртуальный имитатор должен изменять изображение в соответствии с движениями инструмента и заготовки на реальном станке по заданной управляющей программе.
В случае ошибок должно выдаваться сообщение с указанием причин. Также в ПО должна быть реализована возможность работы по основным критериям с пультами систем ЧПУ четырех известных производителей, посредством имитации на экране ЭВМ пультов систем ЧПУ, таких как Heidenhain, Siemens, FANUC, HAAS.
ПО должно позволять: выполнять выбор пульта управления систем ЧПУ различных производителей (четыре пульта); содержит основные пункты меню пультов управления выбранного производителя; проводить настройку системы ЧПУ выбранного производителя; проводить ввод, редактирование и прошивку управляющей программы пульта управления системы  ЧПУ выбранного производителя.