cb_DNCDie Software für NC-Programmübertragung und -verwaltung im NetzwerkKurzbeschreibung Das Programmpaket „cb_DNC" wurde entwickelt, um in einem verteilten NC-Netzwerk die Grundfunktionen eines Terminal-DNC Betriebs, die NC-Programmübertragung und -verwaltung, sowie diverse Zusatzfunktionen zu erfüllen. Als Terminal-Hardware werden PCs eingesetzt, die über serielle Leitungen mit den NC-Steuerungen der Maschinen verbunden sind. Ein PC kann gleichzeitig mehrere solche „DNC-Kanäle" betreiben, die PCs sind in ein LAN (Local Area Network) eingebunden. Bei der Entwicklung des Systems wurde besonderes Augenmerk auf folgende Anforderungen gelegt:
In Abbildung 1 wird ein typisches DNC-Netzwerk dargestellt, das die Bereiche NC-Fertigung, NC-Programmierung (CAM), Werkzeugvoreinstellung und NC-Programmarchiv beinhaltet. cb_DNC wird in diesem Beispiel auf stationären Terminals mit Netzwerkanbindung sowie auf mobilen Terminals zur Kommunikation mit NC-Steuerungen und Werkzeugvoreinstellgeräten eingesetzt.
Abbildung 1: Typisches DNC-Netzwerk
Systemvoraussetzungen NC-Steuerungen Zum Anschluß an das System sind alle NC-Steuerungen geeignet, die über eine serielle Schnittstelle (RS232/V.24) verfügen und Daten über diese Schnittstelle einlesen bzw. ausgeben können. Seitens der Software sind die Parameter der seriellen Kommunikation und weitere Protokollparameter in weiten Bereichen einstellbar. Die serielle Verbindung zwischen NC-Steuerung und Terminalhardware kann verschiedene Formen aufweisen. Direktverbindung mit oder ohne Hardwarehandshakeleitungen, sowie umgesetzte Verbindungen (Current-Loop, Glasfaserleitungen, etc.) sind möglich. Terminal Als Terminalhardware finden Standard-PCs Verwendung, die Terminalsoftware ist unter den Betriebssystemen MS-Windows 95 und Windows NT Workstation 4.0 lauffähig. Für jeden DNC-Kanal läuft (im Multitaskingbetrieb) eine eigene Instanz des Programmes und kommuniziert mit genau einer Steuerung. Innerhalb einer Programminstanz können mehrere Programmtasks ablaufen (z.B. beim Senden von Daten). Alle Instanzen sind unabhängig voneinander konfigurierbar, für jeden DNC-Kanal muß eine eigene serielle Schnittstelle zur Verfügung stehen. Netzwerk / Server Zur Vernetzung der DNC-Terminals eignen sich alle gängigen Netzwerkbetriebssysteme mit den Protokollen TCP/IP, IPX/SPX und NetBEUI. Als Serversoftware kann jedes Betriebssystem eingesetzt werden, welches die Freigabe von Ressourcen (Festplattenbereiche und - falls notwendig - Drucker) für Clients ermöglicht, z.B. Windows NT, UNIX mit NFS, Novell-Netware etc. Für den Betrieb der Software ist es unerheblich, ob sie von einem lokalen oder einem Netzwerklaufwerk gestartet wird. Demzufolge muß die Terminalhardware nicht über eine lokale Harddisk verfügen, Remote-Boot von Terminals über das Netzwerk ist dadurch möglich. Zur Strukturierung der zu verwaltenden bzw. übertragenden Dateien werden im System „Dateitypen" definiert, diese Typen werden „Dateibereichen" zugeordnet. Typen Das Programm unterscheidet bis zu 20 verschiedene Dateitypen, wovon jedem ein Dateibereich zugeordnet wird. Die Definition der Dateitypen (Bezeichnung, Dateinamenerweiterung und weitere Eigenschaften), sowie die Zuordnung zu Bereichen kann frei konfiguriert werden. Als Beispiel sei folgende Unterteilung gegeben:
An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, daß es sich bei der hier aufgezeigten Gliederung der Typen um ein Beispiel handelt. Abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten kann bzw. wird eine andere Einteilung notwendig sein. Die Gliederung der Dateitypen wird für jeden DNC-Kanal getrennt verwaltet, so daß bei Bedarf für Maschinengruppen oder einzelne NC-Maschinen jeweils eigene Typen definiert werden können. Bereiche Bereiche dienen zur geordneten Ablage aller Dateien, die zwischen DNC-Terminal und NC-Steuerung übertragen werden. Die Bereiche werden mithilfe der „Registerkarten" („Tab-Sets") des Hauptfensters (siehe Abbildung 3) zur Anzeige der Dateien verwendet und legen u.a. fest, auf welche Dateien welche Funktionen angewendet werden können (s.u.). Es können bis zu 15 Bereiche frei definiert werden, wobei ein Bereich als Ablage für temporäre Daten (für empfangene Dateien, deren Typ nicht automatisch erkannt werden kann) benötigt wird. Jedem der o.a. Dateitypen wird ein bestimmter Dateibereich zugewiesen. Die Definition von Bereichen ist vergleichbar mit einer Strukturierung von Verzeichnissen. Ein Bereich basiert grundsätzlich auf einem Dateipfad. Diese Pfade können, getrennt für jeden Bereich, entweder absolut definiert werden, oder relativ zu einem Root-Verzeichnis. Wenn kein explizites Rootverzeichnis bestimmt ist, wird das Arbeitsverzeichis des DNC-Terminalprogrammes verwendet. Jedem Bereich werden Merkmale (z.B. Schreib-/Löschzugriff, ...) zugeordnet, diese werden auf die dem Bereich zugeordneten Dateitypen vererbt. Mehrere Dateitypen können demselben Bereich zugewiesen werden, die Unterscheidung erfolgt in diesem Fall durch die Dateinamenerweiterungen der Typen. Durch die freie Wahl der Verzeichnisse für die Bereiche wird z.B. auch ermöglicht, daß ein Teil der Verzeichnisstruktur auf ein (aus Sicht von cb_DNC) schreibgeschütztes Medium verweist. Dadurch kann, unabhängig von den Sicherheitsmechanismen auf Applikationsebene, durch Betriebssystem- bzw. Netzwerkmechanismen erreicht werden, daß z.B. in keinem Fall Original-Programme verändert werden können, etc. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für die Einrichtung einer Verzeichnisstruktur. Hier wird davon ausgegangen, daß Dateibereiche analog den unter 3.1 erwähnten Dateitypen definiert sind. In diesem Beispiel werden NC-Haupt- und Unterprogramme jeweils in einem Verzeichnis gehalten, unterschieden durch die Erweiterung (*.hpg und *.hpo). Für die NC-Blöcke sind getrennte Verzeichnisse für die Typen „Original" (\bl\ori) und „Geändert" (\bl\geae) eingerichtet. Diese Struktur wird für jede einzelne Maschine verwendet, die Maschinen selbst („M001", „M002", ...) sind in die Gruppen „Drehen" und „Fräsen" eingeteilt, für die wieder jeweils eigene Verzeichnisse angelegt sind.
Abbildung 2: Beispiel f. Verzeichnisstruktur Analog zur Einteilung der Dateitypen werden auch die Dateibereiche für jeden DNC-Kanal getrennt verwaltet, so daß mehrere Variationen möglich sind:
Betriebsarten Das Programm unterscheidet mehrere Betriebsarten, die durch Parameter in der Konfiguration gewählt werden können. Der Normalbetrieb ist für den Maschinenbediener ausgelegt, in dieser Betriebsart können alle Funktionen der NC-Programmübertragung und -verwaltung aufgerufen werden. Für den Systemverwalter stehen darüber hinaus der Konfigurationsmodus und der Testmodus zur Verfügung. Im ersteren stehen entsprechende Module zur Konfiguration des jeweiligen DNC-Kanals zur Verfügung. Alle Einstellungen, Parameter, etc. können mit Hilfe der grafischen Programmoberfläche geändert werden. (Einzige Ausnahme sind die Parameter, welche die Betriebsart des Programmes bestimmen.) Der Testmodus bietet die Möglichkeit, während der Installation oder bei Fehlern bestimmte Programmfunktionen manuell zu starten, Probleme zu analysieren etc. Bedienung des Programmes Die Programmoberfläche kann, vergleichbar mit anderen Windows-Programmen mit der Maus bedient werden sowie mit allen standardisierten Tastaturbefehlen („Alt-F4", „Alt-Leerzeichen" ...). Alternativ dazu können alle Programmfunktionen mit der Tastatur aufgerufen werden. Auch hier gilt der Windows-Standard („Tabulator", „Pfeiltasten", „Alt" mit unterstrichenem Buchstaben etc.) Zum Wechseln zwischen mehreren Instanzen des Programmes kann entweder die Tastenkombination „Alt-Tab" verwendet, oder das entsprechende Icon auf der Taskleiste angewählt werden. In beiden Fällen wird mit dem Programmtitel die Bezeichnung der Maschine und des DNC-Kanals angezeigt. Das Hauptfenster
Abbildung 3: Hauptfenster im Normalbetrieb Das in Abbildung 3 dargestellte Hauptfenster ist die zentrale Benutzerschnittstelle des Programmes. Für jeden eingerichteten Dateibereich wird eine Registerkarte dargestellt und an der oberen Seite mit dem Kürzel des Bereiches beschriftet (in diesem Beispiel „TMP", "HP-O", „HP-G", etc). Auf der rechten Seite der Registerkarte wird die dazugehörige Bezeichnung des Bereiches dargestellt, links davon die Dateiliste. In dieser werden alle Dateien mit Namen, Größe, Datum und Uhrzeit angezeigt, die im jeweiligen Bereich abgelegt sind. Durch Eingabe einer Maske kann die Dateiliste angepaßt werden, die Maske bezieht sich lediglich auf den Dateinamen, da die Erweiterung in der Konfiguration des jeweiligen Bereiches vorgegeben ist. Als „Joker" können wie üblich die Zeichen „*" und „?" verwendet werden. Eine leere (keine) Eingabe entspricht der Maske „*". Rechts neben der Dateiliste befinden sich die Schaltflächen „Anzeigen/Bearbeiten", „Senden", „Abbruch", „Löschen", „Verschieben", „Kopieren" und „Neu", welche die entsprechenden Programmfunktionen aufrufen. Abhängig von der Konfiguration und von bereits aktiven Funktionen sind manche Schaltflächen deaktiviert, d.h. sie können nicht betätigt werden. Unter den Schaltflächen sind zwei Felder angeordnet, die während des Sendens von Dateien den Fortschritt und eventuelle Fehlermeldungen anzeigen. Im unteren Teil des Fensters sind die Schaltflächen „Automatik", „Manuell" und „Stop" zum Steuern des Empfangsbetriebes angeordnet, daneben ein Feld, in welchem während dem Empfangen Informationen und eventuelle Fehlermeldungen eingeblendet werden. Die Schaltfläche „Info" bringt ein entsprechendes Fenster mit Informationen zur Konfiguration (z.B. den verwendeten Laufwerken und Pfaden) zur Anzeige, mit „Exit" wird das Programm verlassen (falls es sich weder im Empfangs- noch im Sendebetrieb befindet).
Funktionen Die im folgenden beschriebenen Funktionen werden durch Betätigen der jeweiligen Schaltflächen (mit der Maus oder mit Tastaturkürzeln) gestartet. Die Schaltflächen sind nur jeweils dann aktiv, wenn die entsprechenden Funktionen aufgerufen werden können. Die Funktionen gliedern sich in die Bereiche NC-Programmübertragung, NC-Programmverwaltung, Zusatzfunktionen sowie die Konfiguration. NC-Programmübertragung Senden Beim Senden (aus der Sicht der Terminalsoftware) wird eine ausgewählte Datei vom DNC-Terminal an die NC-Steuerung übertragen. Die Steuerung der Übertragung kann mittels Handshake erfolgen. Die beiden Varianten Hardwarehandshake (über die seriellen Leitungen RTS/CTS und/oder DTR/DSR) und Softwarehandshake (XOn/XOff) können unabhängig voneinander verwendet werden. Abhängig von der Konfiguration der Software wird die Übertragung entweder sofort nach Anwählen der Funktion „Senden" gestartet, oder nach dem Handshake der NC-Steuerung. Die erste Möglichkeit bietet sich für Steuerungen an, die kein Handshake ermöglichen. In diesem Fall muß vor dem Senden die Steuerung in Empfangsbereitschaft geschaltet werden. Im Falle der Verwendung von Handshake wartet die Software auf eine Meldung der Steuerung und beginnt dann mit der Übertragung. In diesem Fall kann der Programmtransfer erst am Terminal gestartet und danach die Steuerung in Empfangsbereitschaft geschaltet werden. Wenn die Übertragung nach einer einstellbaren Zeit nicht zustande kommt, bricht die Terminalsoftware mit einer Timeoutmeldung ab. Das gleiche gilt für gestartete Übertragungen, die vom Partner per Handshake unterbrochen und nicht wieder gestartet werden. Der Abbruch des Sendevorganges durch den Benutzer ist jederzeit durch Anwahl der Funktion „Abbruch" möglich. Die Beendigung des Sendevorganges kann dem Partnergerät durch Übermittlung eines frei konfigurierbaren EOT-Zeichens („End of Transmission") mitgeteilt werden. Für Steuerungen, die keine Form des Handshake unterstützen, kann die Software so konfiguriert werden, daß nach jeder gesendeten Programmzeile eine definierte Wartezeit eingehalten wird. Manche Typen von NC-Steuerungen verlangen vor bzw. nach der Übertragung der eigentlichen Nutzdaten besondere Steuerzeichen. In der Konfiguration des Systems können jeweils bis zu 5 derartige Zeichen festgelegt werden. Filter für Kommentare Für NC-Steuerungen, die keine Kommentare in NC-Programmen erlauben, können diese beim Senden automatisch gefiltert werden. Jene Zeichen, die einen Kommentar im Programmcode umschließen, können frei definiert werden. Files bevorzugen Für manche Anwendungen ist es unbedingt notwendig, daß vor der Übertragung geprüft wird, ob das angewählte NC-Programm bereits in einer anderen Form existiert, z.B. bereits an der Maschine optimiert wurde. Für diesen Fall stellt die Software einen Mechanismus zur Verfügung, welcher die Überprüfung durchführt und entweder den Benutzer auf diesen Umstand hinweist oder die bevorzugte Datei automatisch (ohne zusätzlichen Dialog) überträgt. Files archivieren Bei der Übertragung von Daten zu NC-Steuerungen muß in manchen Fällen sichergestellt werden, daß bestimmte Datenfiles (z.B. Werkzeugkorrekturprogramme) nur einmal übertragen werden. Weiters existieren Fälle, in denen ein File nach einer erfolgreichen Übertragung archiviert (in einen anderen Bereich verschoben) werden soll. Diese Funktion kann vom Programm automatisch durchgeführt werden, wahlweise mit oder ohne Benutzerdialog. Empfangen Im Empfangsbetrieb wird eine Datei von der NC-Steuerung an eine Instanz von cb_DNC übertragen und abgespeichert. Die Übertragung kann analog zum Sendebetrieb mittels Handshake und Timeoutparametern gesteuert werden. Die Empfangsfunktion kann auf zwei Arten aufgerufen werden. Im „Automatikbetrieb" legt die Software eine temporäre Datei an, in welche die empfangenen Daten gespeichert werden. Nach Ende der Übertragung wird automatisch der integrierte Parser gestartet, welcher die Datei analysiert. Wenn aufgrund der eingerichteten Regeln ein Dateityp und -name erkannt werden kann, wird die Datei umbenannt und in den entsprechenden Bereich verschoben. Im anderen Fall bleibt die Temporärdatei bestehen, der Benutzer erhält eine entsprechende Fehlermeldung und kann die Datei manuell in den gewünschten Zielbereich verschieben. Die temporären Dateien erhalten die Namen „00001.tmp", „00002.tmp" etc. Wenn der „manuelle Empfangsbetrieb" aktiviert wird, öffnet sich ein Auswahlfenster (siehe Abbildung 4), in welchem der Benutzer den Typ auswählen und den gewünschten Dateinamen eingeben kann. Die empfangenen Daten werden sofort in einer entsprechenden Datei abgelegt, der Parser wird nicht gestartet.
Abbildung 4: Auswahlfenster Empfang manuell Nach Starten des Empfanges wartet cb_DNC eine einstellbare Zeit auf Daten der Steuerung, sollte dieses Timeout überschritten werden, wird eine entsprechende Meldung angezeigt. Die Timeoutfunktion kann auch deaktiviert werden, in diesem Fall wartet das Programm „endlos" auf Daten. Falls das Protokoll der NC-Steuerung ein „XOn"-Zeichen zur Signalisierung der Empfangsbereitschaft fordert, kann dieses vom Programm gesendet werden. Falls die NC-Steuerung vor bzw. nach dem NC-Programm einen Lochstreifenvor- bzw. -nachspann (mehrere Zeichen mit ASCII-Code 0) überträgt, kann dieser automatisch gefiltert werden. Darüber hinaus können bis zu drei Zeichen definiert werden, die beim Empfang ignoriert d.h. nicht gespeichert werden. Der Empfangsvorgang wird automatisch beendet, wenn entweder das definierte Zeichen für „EOT" erkannt wurde, oder eine bestimmte Zeit keine Daten mehr empfangen werden. Die zweite Variante ist nur für NC-Steuerungen notwendig, die kein EOT-Zeichen verwenden. Durch Betätigen der Schaltfläche „Stop" kann der Empfang auch vom Benutzer beendet werden. Dies empfiehlt sich aber lediglich als „Notbremse", da in diesem Fall möglicherweise unvollständige NC-Programme abgelegt werden. Wenn der Empfangsvorgang durch ein Timeout oder durch den Benutzer beendet, aber keine Daten empfangen wurden, wird die Empfangsdatei geschlossen und automatisch gelöscht. Dadurch entstehen bei Übertragungs- oder Bedienungsfehlern keine Files mit der Länge null. NC-Programmverwaltung Anzeigen/Bearbeiten Die Auswahl dieser Funktion öffnet ein Fenster mit einem Texteditor (siehe Abbildung 5), in welchem die ausgewählte Datei angezeigt bzw. bearbeitet werden kann. Die Möglichkeit, Dateien zu bearbeiten wird in der Konfiguration für jeden Bereich getrennt festgelegt. So kann auf Applikationsebene gesteuert werden, daß z.B. ein Werkzeugkorrekturprogramm nicht manuell editiert werden darf. Der jeweils erlaubte Vorgang „Anzeigen" bzw. „Bearbeiten" wird sowohl auf der entsprechenden Schaltfläche des Hauptfensters, als auch in der Titelzeile des Editors angezeigt.
Abbildung 5: Integrierter Editor für NC-Programme Der Editor erlaubt die gängigen Funktionen „Markieren", „Ausschneiden", „Kopieren", „Einfügen", etc., welche mit den standardisierten Tastaturkürzeln bzw. durch Betätigen der rechten Maustaste aufgerufen werden können. Die Funktionen „Speichern" und „Schließen" arbeiten wie üblich. Wenn ein geändertes Dokument nicht gespeichert wurde, erscheint beim Schließen des Editorfensters eine entsprechende Meldung. Durch Anwahl der Funktion „Drucken" wird die Datei auf den Standarddrucker ausgegeben. In der Titelzeile jeder Seite werden folgende Daten dargestellt: Bezeichnung und Nummer des DNC-Kanals, Datum, Uhrzeit, Dateiname und Seitenanzahl, z.B.: EMCO-TC30 - 12345 - 18.4.1997 12:49 Datei: 00001.hpo Seite: 1 Löschen Die Funktion löst nach nochmaliger Bestätigung durch den Benutzer den Löschvorgang aus. Sie kann nur innerhalb von jenen Bereichen aufgerufen werden, für die „Löschen" in der Konfiguration freigegeben wird. Verschieben / Kopieren Auch das Verschieben bzw. Kopieren von Dateien ist nur in dafür freigegebenen Bereichen möglich. Bei Anwahl der Funktion wird ein Dialogfenster (Abbildung 6) zur Anzeige gebracht, in welchem der Benutzer den Zieltyp auswählen, und den Namen der Zieldatei eingeben bzw. editieren kann. Als Zieltypen für die Funktionen „Verschieben" und „Kopieren" sind nur jede erlaubt, die auf einen Bereiche verweisen, der in der Konfiguration zum „Schreiben" freigegeben wurden.
Abbildung 6: Auswahlfenster "Verschieben / Kopieren" Neu Um NC-Programme direkt am DNC-Terminal zu erstellen wird die Funktion „Neu" aufgerufen. Nach Auswahl des gewünschten Dateityps und Eingabe des Dateinamens (vgl. Abbildung 4) legt das Programm eine neue Datei an und öffnet den integrierten Editor. Auch bei der Funktion „Neu" gilt die oben beschriebene Beschränkung auf definierte Typen. Falls die neu zu erstellende Datei bereits existiert, bricht die Funktion mit einer entsprechenden Fehlermeldung ab. Automatische Typerkennung Die automatische Typerkennung durch einen in die Software integrierten, frei konfigurierbaren Parser ist eine der wichtigsten Funktionen von cb_DNC, da sie die Automatisierung eins großen Teils der NC-Programmübertragung erlaubt. Die Aufgabe des Parsers ist es, empfangene Daten nach bestimmten Zeichenketten zu durchsuchen und aufgrund von definierten Regeln den Typ und den Namen einer übertragenen Datei zu erkennen. Auf diesem Vorgang basiert der automatische Empfangsbetrieb, der Dateien in dem für sie spezifizierten Bereich ablegt. Diese Ablagefunktion wird aktiv, wenn sowohl der Dateityp, als auch der Name des NC-Programmes erkannt werden können. Die entsprechenden Zeichenketten und Regeln werden in der Konfiguration für jeden Dateityp getrennt definiert. Jeder Dateityp, der beim Empfangen automatisch analysiert werden soll, muß über entsprechende Regeln verfügen. Für Dateitypen, die nicht von der NC-Maschine an die Terminalsoftware (zurück) übertragen werden sollen (z.B. Originalprogramme) werden keine Regeln definiert. Diese Typen werden vom Parser ignoriert. Zusatzfunktionen Test/Konfigurationsbetrieb cb_DNC kann vom Administrator in einer erweiterten Betriebsart gestartet werden, in welcher zur Laufzeit des Programmes Änderungen in der Konfiguration vorgenommen werden können. Darüber hinaus stehen in diesem Modus diverse Test- und Analysefunktionen zur Verfügung. Abbildung 7 zeigt das Hauptfenster in dieser erweiterten Betriebsart.
Abbildung 7: Hauptfenster im Konfigurations-/Testbetrieb DNC-IP-Messaging (DIM) DNC-IP-Messaging zielt darauf ab, die Effizienz, die Sicherheit und den Bedienungskomfort eines verteilten DNC-Netzwerks zu erhöhen sowie den Administrationsaufwand zu senken. Es basiert auf dem Konzept, daß die Terminalsoftware jedes DNC-Kanals bei bestimmten Ereignissen Telegramme generiert und diese über ein TCP/IP-Netzwerk aussendet. Diese Ereignisse sind:
Die Telegramme werden von einem speziellen Programm (DIM-Server) empfangen und auf mehreren Ebenen weiterverarbeitet: Der Server zeigt die aktuellen Telegramme der DNC-Terminals an und speichert diese gleichzeitig in Logfiles ab. Parallel dazu werden aus den Daten dynamisch HTML-Files generiert, die eine Übersicht des Betriebszustandes aller DNC-Terminals darstellen. In bestimmten Intervallen werden weitere HTML-Files erstellt, die Auswertungen über längere Zeiträume beinhalten (z.B. Aktivitäten der DNC-Terminals des vorigen Tages, Zusammenfassung aller Fehlermeldungen, etc.). Diese HTML-Dateien können vom Benutzer mit einem Web-Browser über einen Web-Server abgerufen werden. Darüber hinaus kann vom System bei definierten Ereignissen (z.B. bei bestimmten Fehlerzuständen) eine Nachricht an den Systemverantwortlichen generiert und automatisch per E-Mail verschickt werden. DNC-IP-Messaging ist die ideale Ergänzung zu cb_DNC, wenn ein verteiltes DNC-Netzwerk komfortabel überwacht und administriert werden soll. Die Software cb_DNC beinhaltet bereits die Sendeteil für DNC-IP-Messaging. Für alle weiteren Funktionalitäten ist der Einsatz eines DIM-Servers notwendig. |
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