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I Congresso de Iniciação Científica e Pós-Graduação –Florianópolis (SC) –setembro 2010 CONTROLADOR NUMÉRICO DE INTERFACE ABERTA STEP-NC 1 Controlador numérico de interface aberta STEP-NC (Parte 2) Roberto S. U. Rosso Jr. 2 , Allan Y. Hasegawa 3 , Fernando Lafratta 4 , Eduardo Harbs 5 , Hermann J. Finke 6 Palavras-chave: CNC, STEP-NC, Compilador, Java. Neste trabalho foi desenvolvido um compilador completo para a linguagem STEP-NC em Java utilizando um modelo típico de front-end e back-end segundo Alfred Aho, et. al, em “Compilers: Principles, Techniques, & Tools”. Este modelo separa a parte de análise da parte de tradução da linguagem STEP-NC em linguagem de máquina, facilitando a reutilização do compilador para diferentes CNC, bastando apenas trocar a back-end ( aplicação ). A front-end é composta pelas análises léxica, sintática e semântica, onde a semântica é ainda dividida entre tradução do código STEP-NC para código Java e compilação/instanciação dessa classe dinâmica on-the-fly. Além das análises, a front-end faz uma reportagem de erros completa, totalizando 22 possíveis erros distintos. A análise léxica, junto com a sintática, foi feita com o auxílio da biblioteca JavaCC e a semântica foi desenvolvida usando um método de compilação on-the-fly, ou seja, as entidades STEP-NC são traduzidas para código Java em forma de classes dinâmicas. Essas classes são compiladas e instanciadas durante a execução do compilador para gerar os objetos Java, representando as entidades STEP-NC, e verificar erros de inconsistência. Esses objetos Java agrupados e instanciados formam uma das saídas do compilador que é um HashMap representando as entidades STEP-NC declaradas em Java. A back-end desenvolvida nesse projeto é uma aplicação cujas funções são: analisar saída da front-end e comunicação PC-CNC, através da interface USB, com uma placa microcontroladora baseada no PIC18F4550 com o auxilio da biblioteca RXTX e o protocolo ModBus RTU. A análise feita pela back-end é uma interação realizada no HashMap de retorno da front-end, coletando informações sobre cada feature a ser usinada e enviando para a microcontroladora, deixando a mesma responsável por gerar a trajetória da ferramenta e acionar os drivers dos motores de passo que acionam a máquina CNC. 1 Projeto de Pesquisa - N o 1332/2008 – CCT-UDESC 2 Orientador, Professor do Departamento de Ciência da Computação CCT-UDESC – rosso@joinville.udesc.br 3 Acadêmico do Curso de Ciência da Computação – CCT-UDESC 4 Professor Participante do Departamento de Engenharia Mecânica - CCT-UDESC 5 Acadêmico do Curso de Engenharia Elétrica – CCT - UDESC, bolsista de iniciação científica PIBIC/CNPq 6 Acadêmico de Pós-graduação em Computação Aplicada – CCT-UDESC
I Congresso de Iniciação Científica e Pós-Graduação –Florianópolis (SC) –setembro 2010 CONTROLADOR NUMÉRICO DE INTERFACE ABERTA STEP-NC 1 Controlador numérico de interface aberta STEP-NC (Parte 1) Roberto S. U. Rosso Jr. 2 , Eduardo Harbs 3 , Fernando Lafratta 4 , Allan Y. Hasegawa 5 , Hermann Jr. Finke 6 Palavras-chave: CNC, STEP-NC, blocos de função. Neste trabalho foi desenvolvida uma máquina CNC aderente à STEP-NC e à IEC61499. A estrutura mecânica utilizada possui três eixos coordenados movimentados por motores de passo que são alimentados pelos seus respectivos drivers e controlados por um microcontrolador PIC18F4550 da Microchip. O circuito microcontrolado possui comunicação com o PC, onde foi implementado o protocolo MODBUS RTU para a troca de dados de posição e velocidade dos três eixos. Optou-se pela utilização do protocolo MODBUS RTU devido a sua grande disseminação nas redes industriais e por também estar previsto seu uso na norma IEC61499 para comunicação mestre/escravo entre os dispositivos da rede. Foi desenvolvido também um compilador (descrito na parte 2 deste trabalho) para fazer a análise léxica, sintática e semântica de um arquivo STEP-NC. A partir da saída do compilador, outra aplicação gera um arquivo em linguagem Assembly, convertendo cada Workingstep em uma estrutura de dados. Essa estrutura gerada, juntamente com a sequência de Workingsteps, definida no Workplan, fornece as ligações entre os blocos de funções pré-configurados e armazenados em uma biblioteca dentro do PC (microcomputador pessoal). Como num arquivo STEP-NC não é definido a trajetória da ferramenta, esta decisão é tomada pelo algoritmo implementado dentro do bloco de função. Para cada Workingstep é definido um bloco de função dentro de uma biblioteca construída neste trabalho. Durante a execução, os dados são atualizados nos blocos de funções quando os eventos ocorrem. Na comunicação entre o PC e o microcontrolador é feita a troca de dados referente ao posicionamento da ferramenta. O microcontrolador é responsável por armazenar a posição final enviada pelo PC e controlar os drivers de acionamento dos motores de passo para o posicionamento da ferramenta. Durante a movimentação dos eixos, o mestre ou PC, fica enviando mensagens de leitura da posição atual da ferramenta e compara com os valores da posição final desejada. Caso a posição atual lida seja igual à posição final desejada, é enviada uma nova posição caso haja ou o processo é encerrado. Neste trabalho os blocos de funções foram implementados em PC, em um software que simula um controlador lógico programável, o SoftPLC. Com a integração das duas normas citadas, características como interoperabilidade, portabilidade, reconfigurabilidade são postas em prática proporcionando benefícios para a indústria. Entre os trabalhos futuros pretende-se utilizar servo acionamento, obtendo um controle de posição em malha fechada e embarcar a biblioteca de blocos de funções em um CLP comercial, ficando o PC com o tratamento do arquivo STEP-NC dando mais flexibilidade ao sistema. 1 Projeto de Pesquisa - N o 1332/2008 – CCT-UDESC 2 Orientador, Professor do Departamento de Ciência da Computação CCT-UDESC – rosso@joinville.udesc.br 3 Acadêmico do Curso de Engenharia Elétrica – CCT - UDESC, bolsista de iniciação científica PIBIC/CNPq. 4 Professor Participante do Departamento de Engenharia Mecânica - CCT-UDESC 5 Acadêmico do Curso de Ciência da Computação – CCT-UDESC 6 Acadêmico de Pós-graduação em Computação Aplicada – CCT-UDESC
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