Likestilling – et resultat av vestliggjøring?

A partir da execução da rede de FBs, uma das saídas do bloco de comunicação redireciona para o software Gmsh (GEUZAINE; REMACLE, 2010) que permite a visualização gráfica das trajetórias da ferramenta. A trajetória resultante para a peça teste é mostrada na Figura 7.4.

7.5 Peça Usinada 125 Figura 7.4: Visualização gráfica da trajetório de usinagem

Fonte: produção do próprio autor

Após a realização da troca de dados entre o PC e o controlador de baixo nível, obtém-se a peça teste usinada, como mostrada na Figura 7.5.

Figura 7.5: Peça exemplo usinada

Fonte: produção do próprio autor

7.6 Discussões 126 STEP-NC de entrada, obtendo-se assim a peça usinada como resultado final conforme o esperado. Pode ser observado que não foi realizado o acabamento da peça pois não está implementada a operação de acabamento.

7.6 Discussões

A partir da construção do CNC-C2 _{(Compliant to STEP-NC and Compliant to IEC 61499)}

foi alcançada a interoperabilidade em toda a cadeia de produção (setor de projeto ao chão de fábrica), a partir do uso da norma ISO 14649 e foi alcançada também a interoperabilidade no controle da máquina a partir do uso da norma IEC 61499 onde os arquivos construídos possuem sua estrutura no formato XML aderente à norma.

A estrutura CNC-C2

desenvolvida extrai de todos os dados dos executáveis listados no arquivo STEP-NC, deixando a disposição, dentro do recurso, todos os dados para a rede de FBs, desde dados geométricos, dados de ferramentas, dados tecnológicos, entre outros. Os recursos desenvolvidos não utilizam todos os dados para cálculo do caminho da ferramenta, porém disponibiliza-os. Comparando com os trabalhos relacionados, nota-se que o CNC-C2

utiliza um número maior de informações que os demais, que, na maioria dos casos, são utilizados apenas dados geométricos.

O CNC-C2

limitou-se à construção de três tipos de recursos: um para a usinagem de um furo redondo (round_hole), um para ranhuras (slot) circular e reto e um recurso para faceamento (planar_face) no plano XY e inclinado. Contudo, a sua ampliação é de fácil construção, onde é necessário criar um novo recurso para cada novo executável STEP-NC desejado seguindo uma lógica na construção e os blocos de interface de comunicação podem ser reutilizados dos demais recursos. A entrada dos dados para o recurso sempre deve ser efetuada da mesma forma para todos os recursos, alterando apenas o tipo do bloco referente ao executável desejado. Por exemplo, para transferir os dados do executável “SLOT1”, deverá conter dentro do recurso um bloco SUBSCRIBE_SLOT, o qual contém o número de parâmetros referente ao executável. A partir daí, é implementada a lógica de utilização dos parâmetros conforme estratégia adotada pelo projetista, que terá como saída equações geométricas que serão enviadas para fora dos recursos através de blocos de comunicação com um formato comum a todos os recursos já existentes, apenas reutilizando-os.

7.6 Discussões 127 executável STEP-NC está na modularidade da lógica de utilização dos parâmetros STEP-NC. Com essa modularidade alcançada, é conquistada uma maior facilidade de alteração/ampliação da lógica de controle, comparado aos trabalhos relacionados apresentados, os quais utilizavam FBs do tipo básico para representar executáveis STEP-NC, com isso houve um melhoramento significativo na representação dos Workingsteps em IEC 61499.

Após o cálculo do caminho da ferramenta, um último recurso é executado, que é o recurso de comunicação que efetua a transmissão das equações para o controlador de baixo nível. Neste trabalho foi implementado usando o protocolo MODBUS TCP/IP, porém, caso seja alterado o controlador de baixo nível e for necessário alterar o protocolo de comunicação, apenas o arquivo base do bloco de comunicação precisa ser alterado. O arquivo base corresponde ao programa que executará a comunicação, onde realmente está implementado o protocolo. Alterando esse único arquivo, pode-se obter diferentes protocolos de comunicação, obtendo assim uma adaptabilidade do controlador.

128

8 Conclusão

Neste trabalho foi apresentado o desenvolvimento de um controlador CNC aderente às normas ISO 14649 (STEP-NC) e IEC 61499 (FB), chamado de CNC-C2

(CNC Compliant to STEP-NC and Compliant to IEC 61499). A busca pela alteração do cenário atual foi um dos objetivos, onde modernas máquinas-ferramenta CNC, apesar das inúmeras funcionalidades, ainda possuem a falta de adaptabilidade, portabilidade e interoperabilidade. Esta pesquisa apresentou um método de implementação de especificações em STEP-NC para IEC 61499 na construção de um controlador aderente a estas normas e provê ferramentas de software capazes de cumprir com os requisitos deste trabalho na busca por um CNC interoperável. Em um controlador CNC aderente às normas ISO 14649 e IEC 61499, tem-se as características das normas como: portabilidade, interoperabilidade, configurabilidade, uso de features, autonomia, distribuição e adaptabilidade. A STEP-NC foi desenvolvida com o propósito de dispor um padrão consistente e de qualidade para a manufatura, baseada em CNC. O padrão STEP-NC foi utilizado nesta pesquisa, pois possui características desejadas para a nova geração de CNCs. STEP-NC provê um modelo de dados orientado a objetos para CNC, com uma estrutura detalhada de interface de dados que incorpora a programação baseada em features, onde há uma gama de informações tais como a featurea ser usinada, o tipo de ferramenta a usar, as operações a realizar e o plano de trabalho. Com isso, se tem que STEP-NC descreve “o que fazer”, contendo as tarefas, de modo que o programa de usinagem da peça fornece ao chão de fábrica informações de nível mais elevado, tratando termos utilizados na manufatura. Essas informações são as tarefas de usinagem e dados tecnológicos associados às features. Com o uso do padrão STEP-NC, as modificações no arquivo no chão de fábrica podem ser armazenadas mantendo a integridade das informações com o departamento de projeto, o que possibilita um melhor intercâmbio e preservação de experiência e conhecimento na empresa.

A IEC 61499 define um modelo geral e metodologia para descrever os blocos de função em um formato independente da implementação. Ela permite a definição de um sistema através de blocos de função conectados, que podem ser distribuídos em diferentes dispositivos. Os blocos de função encapsulam os algoritmos necessários para cálculo do caminho da ferramenta para os executáveis STEP-NC e comunicação entre usuário, controlador e máquina.

8 Conclusão 129 O controlador desenvolvido neste trabalho demonstrou a factibilidade do uso de STEP- NC, provendo interoperabilidade na cadeia de manufatura. Ainda, o uso do modelo de dados STEP-NC traz o uso do conceito de features, dando significado aos modelos geométricos no controlador. Contudo, houve a necessidade do desenvolvimento de um compilador para leitura e interpretação do arquivo de entrada transformando-o em uma aplicação alvo. Como saída, o compilador gerou arquivos contendo redes de FBs para compor o modelo System, o qual contém todas as informações STEP-NC e instâncias de modelos IEC 61499, em formato XML como prevê a norma, facilitando a troca de bibliotecas entre ferramentas e a transferência via Internet. A geração dos FBs e a geração de redes de FBs em arquivos XML foram realizadas de forma automática, sem a necessidade de interferência humana na geração destes arquivos, diminuindo a ocorrência de erros causados pelo operador.

Com o System que contém o conjunto de tarefas a serem executadas e juntamente com a biblioteca de FBs e resources desenvolvida, foi possível a execução da rede de FBs e a usinagem da peça de teste. Com a utilização de FBs e dados STEP-NC para a geração de trajetórias dinamicamente foi atingido no controlador CNC o poder de tomada de decisões e autonomia, podendo agregar diversos métodos computacionais avançados para otimização dos cálculos.

Neste trabalho, foi construída para cada entidade executable STEP-NC, um modelo de resource IEC 61499 e foi alcançada maior facilidade para futuras melhorias no cálculo da trajetória comparado com os trabalhos encontrados na literatura. Isto possibilita maior liberdade ao projetista de agregar ou retirar FBs da rede para alterar a estratégia de controle. Para representar os dados STEP-NC em FBs, foi criado dentro do resource STEP-NC_DATA um FB de serviço de comunicação local contendo os dados para cada executable implementado neste trabalho. Perante o grande número de dados STEP-NC existentes para cada executable, obteve-se FBs com muitas variáveis para serem transmitidas a seus resources, porém, como se trata de comunicação local, não ocorrem maiores dificuldades nesta transmissão. Como saída dos resources, foi criada uma estrutura de dados comum a todos os resources, que são equações geométricas e não posições no plano cartesiano. Essas equações geométricas são enviadas para o controlador de baixo nível, que interpreta esses dados e realiza o acionamento do motor. Com isto, é alcançada a distribuição de fragmentos de código pelos dispositivos da máquina com capacidade de processar essas equações.

Outra característica conquistada no controlador desenvolvido foi a adaptabilidade em nível de comunicação com diferentes controladores de baixo nível (CLP, microcontroladores, micro-

8 Conclusão 130 processadores, entre outros), consquistada pela utilização dos FBs de serviço de interface. Para a comunicação com o controlador de baixo nível, foi desenvolvido um FB de serviço de interface contendo o protocolo de comunicação MODBUS TCP/IP, o qual se comunica com o gerenciador de comunicação do fabricante dos servoconversores. Caso seja substituído o controlador de baixo nível da máquina (CLP), a única adaptação da rede de FBs é o FB responsável pela comunicação, ficando com a mesma estratégia de controle para o cálculo do caminho da ferramenta.

Um ambiente de visualização gráfica aderente à IEC 61499 foi desenvolvido, e tem como finalidade a visualização dos modelos IEC 61499 e das redes de FBs. Um ambiente de execução também foi desenvolvido e integrado ao ambiente de visualização. A inicialização da execução da rede pode ocorrer via ambiente de visualização, onde foi implementada uma interface com o usuário para iniciar a execução da aplicação.

Com o CNC-C2 _{tem-se disponível uma máquina CNC que utiliza modelos IEC 61499 em}

níveis de controle da máquina ferramenta oriundos da compilação de um arquivo STEP-NC diretamente, sem o uso de código G/M, em uma arquitetura modular, expansível, aderente às normas, interoperável e adaptável.

As principais contribuições desta pesquisa são:

• Construção de um controlador CNC para uma fresadora 2,5D eixos aderente às normas ISO 14649 e IEC 61499;

• Implementação de operação de usinagem via FBs; • Geração automática da rede de FBs;

• Análise léxica, sintática e semanticamente de um arquivo STEP-NC por um compilador; • Completa ausência de código G/M;

• Estrutura de todos os modelos IEC 61499 descrito em XML aderente à norma;

• Cálculo das trajetórias geradas dinamicamente pelos FBs, permitindo que decisões possam ser tomadas em tempo de execução;

• Uso do modelo de resource para representação de cada executable STEP-NC;

• Reconhecimento dos vários níveis de dados STEP-NC e utilização de modelos IEC 61499 de todos os tipos e níveis para controle.

8.1 Trabalhos Futuros 131