Технические средства САПР ТП

Совокупность всех технических средств, используемых при экс­плуатации САПР ТП, образует техническое обеспечение системы.

Компонентами технического обеспечения являются устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания, обеспечивающие функционирование САПР ТП. Компоненты должны создаваться на базе серийных средств вычислительной техники общего назначения и других современных технических средств.

Основой технического обеспечения большинства современных САПР ТП являются универсальные или специализированные пер­сональные компьютеры. Спектр персональных компьютеров, ис­пользуемых в САПР ТП, по конфигурации, техническим возмож­ностям и выполняемым в составе САПР ТП функциям весьма широк.

Основной современной формой организации работы САПР ТП является сетевая форма (см. рис. 2.3). Как правило, персональный компьютер образует основу технического обеспечения соответству­ющего АРМ.

Автоматизированное рабочее место пользователя САПР ТП – технолога чаще всего создают на базе универсальных персональ­ных компьютеров достаточной мощности, конфигурация которых может быть ориентирована на решение определенного круга тех­нологических задач. Такие компьютеры, как правило, являются настольными (стационарными) и включают процессорный блок, монитор для отображения графической и текстовой информации, клавиатуру и мышь.

Администрация САПР ТП и руководство технологических под­разделений предприятий часто используют на своих рабочих мес­тах высокопроизводительные мобильные компьютеры (ноутбуки), в которых процессорный блок, монитор и клавиатура выполнены в едином, удобном для перемещения, корпусе. Такие компьютеры могут эксплуатироваться и в сети системы и автономно как на стационарном месте, так, например, и во время движения.

Сервером называют компьютер, способный обслуживать другие компьютеры, подсоединенные к нему. Обычно сервер представля­ют как некоторую, отличную от персональных, модель компьюте­ра или же как вычислительную систему повышенной мощности. Функции сервера разнообразны, однако важнейшей из них для САПР ТП является функция файл-сервера.

Файл-сервер имеет диски памяти большой емкости, к которым могут иметь доступ все компьютеры в сети. Преимущества такой схемы заключаются в том, что информация хранится централизо­ванно, а не распределена по компьютерам разных сотрудников, она доступна с любого компьютера, подключенного к серверу (а это могут быть и удаленные компьютеры, которые связывают с сервером по телефону), и может быть защищена от доступа, поскольку для подключения к серверу требуется аутентификация (подтверждение права пользователя на доступ к информации). Еще одним немаловажным достоинством сервера является высокая на­дежность хранения информации, так как серверы защищены от сбоев и иных неполадок. Даже в случае полного выхода из строя какого-либо из дисков сервера существуют методы полного вос­становления информации, к тому же это будет совершенно неза­метно для работающих с сервером.

Для выполнения задач технологического проектирования, под­держки СУБД, управления производственными ресурсами приме­няют мощные многопроцессорные серверы.

Для трехмерного моделирования сложных объектов применяют мощные двухпроцессорные графические станции, представляю­щие собой специализированные компьютерные системы, включа­емые в состав технического обеспечения САПР ТП.

Основным элементом персонального компьютера является про­цессор. Важнейшими характеристиками современных процессоров персональных компьютеров являются платформа, разрядность, частота, объем памяти процессора (кэш), шина, энергопотребле­ние и цена.

На современном рынке процессоров доминируют два основных производителя процессоров для персональных компьютеров – фирмы Intel и AMD. В таблице 6.1 указаны сравнительные характе­ристики некоторых семейств процессоров соответствующих плат­форм.

Научно-технический прогресс вызывает непрерывное измене­ние как состава семейств процессоров, так и их характеристик. Про­цессоры непрерывно совершенствуются. Приведенные в таблице 6.1 характеристики процессоров соответствуют концу 2005 году.

Наиболее популярным и практичным на сегодняшний день процессором для персональных компьютеров является процессор Intel Pentium 4530. Процессор Intel Pentium 4520 создан на том же ядре, но работающем на меньшей тактовой частоте.

Таблица 6.1 – Сравнительные характеристики некоторых семейств процессоров платформ AMD и Intel

Окончание таблицы 6.1

Одним из самых производительных и перспективных процессо­ров от AMD является процессор AMD Athlon 64 3000+, Socket 939, обладающий двухканальным контроллером памяти. Возможно из­менение частоты данною процессора в зависимости от нагрузки, при этом снижается энергопотребление и, соответственно, тепловыделение в момент простоя и низкой загрузки.

При выборе и конфигурировании персональных компьютеров для эксплуатации в составе САПР ТП основными приоритетами являются большой запас по производительности, возможности рас­ширения и отсутствие комплектующих, требующих частой замены. Это позволит без дополнительных затрат увеличивать производи­тельность подсистем оперативной и постоянной памяти. Мощность процессора играет при этом одну из главных ролей. Вложенные в приобретение персонального компьютера САПР ТП средства долж­ны полностью окупиться за период его эксплуатации (обычно 2 – 3 года) до морального износа.

Объем постоянной памяти персонального компьютера опреде­ляется объемом жесткого диска. Увеличение последнего связано с увеличением его стоимости, однако при этом удельная стоимость единицы объема памяти в целом снижается.

Существуют широкие возможности как для приобретения пер­сональных компьютеров, ориентированных для применения в САПР ТП, так и для конфигурирования компьютеров в соответ­ствии с кругом решаемых задач проектирования.

В таблице 6.2 в качестве примера приведены некоторые характери­стики компьютеров, серверов и графических станций Klondike, ориентированных для использования в системах комплексной ав­томатизации проектно-конструкторских и технологических работ.

Таблица 6.2 – Некоторые характеристики персональных компьютеров, серверов и графических станций Klondike

При сетевой организации работы САПР ТП каждый пользова­тель на соответствующем АРМ является абонентом локальной вы­числительной сети.

Локальной называют вычислительную сеть, охватывающую не­большую территорию (диаметром до 10 км) внутри одной органи­зации и состоящую из оконечных (абонентских) систем, генери­рующих и (или) потребляющих информацию, и сети передачи данных (сети связи). В качестве оконечных систем могут выступать компьютеры, системы хранения (банки) данных и знаний, про­граммируемые устройства управления (например, устройства ЧПУ станков), устройства ввода и отображения данных. Сеть связи со­стоит из физических средств передачи информации (блоки досту­па, средства передачи сигналов) и программно-технических средств сопряжения оконечных систем (модемы, контроллеры сети и т.д.).

Локальные сети – распределенные вычислительные системы, объединяющие компьютеры, как правило находящиеся в пределах одного или нескольких зданий. По масштабам и иерархии по­строения различают сети рабочих групп (5 – 20 станций); отделов (20 – 100 станций) и предприятий (корпоративные сети). Одной из главных характеристик локальных сетей является их пропуск­ная способность.

Архитектура сети описывает физическое расположение сетевых устройств, характеристику используемых технических устройств, адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных. Применяют две архитектуры локальных сетей:

· архитектура клиент-сервер;

· одноранговая архитектура.

При архитектуре клиент-сервер каждый оконечный пользова­тель потребляет информационные ресурсы, предоставляемые сер­вером. Эта архитектура сети позволяет эффективно использовать ресурсы серверов.

При одноранговой архитектуре сети каждая абонентская систе­ма может в одинаковой мере предоставлять и потреблять инфор­мационные ресурсы. Взаимодействующие абонентские системы равноправны.

В зависимости от технологии передачи данных выделяются сети с маршрутизацией данных и селекцией данных. В сетях с маршрутизацией данных каждый блок данных передают только одной си­стеме – адресату, а в сетях с селекцией данных – всем системам. В зависимости от используемых физических средств соединения выделяют кабельные и беспроводные локальные сети. Однако час­то используются смешанные, в которых совместно работают ка­бельные и беспроводные сети.

Любая сеть состоит из узлов и соединяющих их линий связи. Узлы бывают конечными и промежуточными. Конечный узел име­ет одно соединение с линией связи, промежуточный – более од­ного.

Узлы сети могут быть станциями, либо специальным коммуни­кационным оборудованием (рисунок 6.1). На рисунке станции обозна­чены буквой «С», коммуникационное оборудование – буквой «X». Простейшая сеть содержит 2 узла – станции (см. рис. 6.1, а). Сете­вая топология – граф связей компьютерной сети, то есть соединения узлов и линий связи. Различают типовые (см. рис. 6.1, а – д) и произ­водные сетевые топологии.

Рисунок 6.1 – Основные сетевые топологии:

а – точка-точка; б – шина (линейная сеть); в – звезда; г – дерево (иерархическая звезда); д – кольцо; е – смешанная; ж – полносвязная; з – ячеистая

Каждая сеть должна следовать определенным правилам (протоко­лам) при передаче данных от одного компьютера к другому. Про­токол определяет способ доступа узла к передающей среде (кабе­лю) и способ передачи информации от одного узла к другому.

Наиболее известным является протокол Ethernet. Он был разра­ботан в 1973 году компанией Xerox и развит впоследствии ею совмест­но с Intel и Digital Equipment Corp. С тех пор этот протокол стал международным стандартом организации компьютерных сетей. Стандарт был документирован и развит институтом IEEE и полу­чил известность как спецификация IEEE 802.3.

Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet являются дальней­шим развитием Ethernet. Сети Fast Ethernet имеют номинальную пропускную способность до 100 Мбит/с, сети Gigabit Ethernet до 1 Гбит/с.

Существуют три основных стандарта беспроводных сетей: 802.11а; 802.11b; 802.1lg. Наиболее популярен стандарт 802.11b. Скорость передачи данных 11...54 Мбит/с, частота 2,4 ГГц. Этот стандарт позволяет использовать в новых сетях старое оборудование.

В качестве носителей информации в современной коммуника­ционной технике используют электромагнитные сигналы в виде колебаний различных частот. Под средой передачи данных (связи) понимают физическую среду, по которой распространяется сиг­нал при его прохождении по линии связи. В линиях связи исполь­зуют две основные технологии: проводниковую и бес проводнико­вую. Наиболее распространенной средой передачи являются медные электрические проводники. В качестве носителя информации в них используют переменный электрический ток различных час­тот и форм сигнала. Наиболее распространенные виды кабелей, используемых в компьютерных сетях:

· коаксиальный – изолированная медная жила, экранирован­ная металлической оплеткой;

· экранированная или неэкранированная витая пара – пара изолированных скрученных проводов;

· телефонные линии общего пользования – двухжильные изолированные провода абонентских линий и многожильные кабели телефонных коммуникаций.

Волоконно-оптические (оптоволоконные) линии связи пред­ставляют собой полый гибкий проводник (световод), покрытый изнутри отражающим веществом. В качестве носителя используют модулированный световой луч, испускаемый лазером.

При беспроводной связи в качестве среды передачи использу­ется окружающий воздух, вода, вакуум или другая среда, не за­держивающая электромагнитные волны, являющиеся в данном случае носителем информации. В локальных сетях используют сверх­высокочастотную беспроводную связь.

К коммуникационному оборудованию (сетевым устройствам) относят специальные устройства для соединения линий связи, усиления сигнала, образования нужной сетевой топологии, ад­ресной пересылки данных, защиты информации и т.д.

Пассивное коммуникационное оборудование – всевозможные соединители, разъемы, терминаторы (заглушки) и т.д. К актив­ным оконечным сетевым устройствам относятся сетевая карта (се­тевой адаптер) и модем – устройства, соединяющие компьютер с линией связи. К активным промежуточным устройствам относят:

· повторители и концентраторы – простейшие устройства для усиления сигнала и образования сетевых топологий «звезда» и «де­рево»;

· мосты и коммутаторы – устройства с функциями концентра­торов, дополнительно выполняющие коммутацию (соединение) между станцией-источником и станцией-приемником для увели­чения эффективной пропускной способности сети;

· маршрутизаторы (роутеры) – сложные программируемые уст­ройства, выполняющие функции маршрутизации – поиска опти­мального пути прохождения данных, соединения сетей различных технологий.

Ранее маршрутизаторы часто называли шлюзами, теперь под шлюзом понимают специальный компьютер или аппаратное уст­ройство на стыке двух сетей. Одной из функций шлюзов является обмен данными (перевод данных) между сетями с отличающими­ся протоколами. Маршрутизация в шлюзах сводится только к со­единению двух подсетей.

Межсетевой экран (брандмауер) – шлюз, фильтрующий дан­ные, поступающие в сеть. Брандмауеры используют для борьбы с несанкционированным доступом в сеть из внешних по отноше­нию к ней сетей.

Сервер сети кроме функций файл-сервера может выполнять и ряд других функций.

Принт-сервер позволяет всем подключенным к нему компью­терам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным принтером. Кроме того, прини­мая на себя все заботы о выводе документов на печать, принт-сервер освобождает компьютеры для дальнейшей работы. Послан­ные на печать документы принт-сервер хранит на своем жестком диске, выстраивает их в очередь и выводит на принтер в порядке очередности.

Факс-сервер заменяет собой факсовый аппарат. Любой компь­ютер может с помощью факс-сервера непосредственно отправить факсимильное сообщение, не распечатывая его предварительно на бумаге. Как и в случае принт-сервера, факс-сервер принимает все запросы на отправку факсов и хранит их у себя, а непосред­ственно отправкой занимается по мере освобождения телефонной линии или же вообще переносит отправку на ночное время, когда линии загружены меньше, а тарифы на междугородные звонки минимальны. Приходящие факсы либо хранятся на сервере, отку­да их может затребовать адресат, либо могут поступать непосред­ственно на компьютер адресата.

Сервер удаленного доступа позволяет компьютеру связываться с офисной сетью по телефонным линиям.

Почтовый сервер используется в крупных корпорациях с многочисленным штатом, где внутренняя электронная почта играет роль очень важного средства общения, даже более важного, чем телефон, поскольку с ее помощью можно передавать не только текстовые сообщения, но и любые изображения и даже фрагмен­ты видео.

WWW-сервер соответствует понятию Интранет, то есть локальной сети офиса, построенной по тем же принципам, что и Интернет. Некоторые разделы WWW-сервера могут быть доступны и для внеш­него мира, как средство предоставления информации для своих сотрудников, находящихся вне офиса, для деловых партнеров или же всех потенциальных клиентов, имеющих доступ в Интернет. Подобный подход при предусмотренных мерах защиты позволяет экономить усилия при работе с информационными базами – го­раздо проще иметь один стандартный вид хранения и представле­ния информации как внутри, так и вне фирмы, чем несколько.

Все вышеперечисленные функции (а также многие другие) может выполнять один сервер. Имея необходимые характеристики (прежде всего большой объем оперативной памяти и надежную дисковую подсистему, и, желательно, более одного процессора), сервер с помощью соответствующего программного обеспечения способен взять на себя все указанные функции.

Иногда понятие сервер применяют равным образом к программ­ному обеспечению физического сервера. Например, Apache-сервер, SQL-сервер и т.д.

Возможности серверов должны соответствовать уровню задач САПР ТП, реализующихся в сети, и ее масштабу. Так, например, сетевая реализация на базе MS SQL Server соответствует по возмож­ностям уровню предприятия в области анализа данных для быстрого создания бизнес-приложений и хранилищ данных. Полностью ис­пользуются все возможности операционной системы Windows, включая поддержку до 32 процессоров и 64 Гбайт памяти.

Для решения задач, требующих большой вычислительной мощ­ности, поддержки СУБД предприятий, управления большими и сверхбольшими системами хранения информации, обеспечиваю­щими быструю реакцию на запросы клиентских приложений с успехом могут быть применены четырехпроцессорные серверы Aqua Server P404, выпускаемые компанией «Аквариус» (Россия). Этот сервер построен на базе процессора Intel Xeon MP с тактовой частотой 1,4...2,8 ГГц. Производительность сервера повышена за счет возможности параллельного выполнения на одном процессо­ре двух независимых потоков команд. Сервер сертифицирован на совместимость с семейством операционных систем Microsoft Windows Server 2003. Для предприятий и организаций, имеющих ограниченные бюджеты на закупку оборудования, может быть ре­комендован, например, однопроцессорный сервер той же компа­нии Aqua Server T147. Он подходит для применения в бюджетных организациях, на предприятиях малого и среднего бизнеса в качестве обычного файл-сервера, сервера электронной почты, серве­ра печати или для обслуживания терминалов в небольших рабо­чих группах. Aqua Server Г147 прошел тест на совместимость с операционными системами Windows 2000 Server и Windows 2003 Server. Современные серверы обладают функцией «горячей заме­ны» (возможностью замены дисковой подсистемы без остановки сервера), большой расширяемостью и мощным набором средств связи.

Новый подход к совершенствованию информационной инфра­структуры предприятий состоит в использовании «терминальных решений». Все основные приложения переносятся на высокопро­изводительные серверы, а рабочие места сотрудников строятся с использованием недорогих терминальных клиентских устройств. По сравнению со стандартными рабочими станциями терминальные решения более компактны и экономичны, а также обладают це­лым рядом ценовых и технологических преимуществ, как-то:

· повышенная безопасность и контроль доступа к ресурсам;

· надежная защита от вирусов;

· простой мониторинг и высокая управляемость;

· легкость обновления и смены программного обеспечения;

· отсутствие шума;

· более длительный срок эксплуатации.

В совокупности эти преимущества позволяют существенно сни­зить стоимость оборудования.

Терминальные устройства, например, Kraftway Popular VV10 (станция начального уровня), Kraftway Popular VV20 (станция для ресурсоемких приложений) на базе Microsoft Windows СЕ или Linux могут использоваться как удаленные клиенты клиент-серверных приложений, рабочие места САПР ТП или автоматизированных систем управления технологическими процессами. Это позволяет предприятиям крупного бизнеса резко сократить расходы на администрирование вычислительной техники, а предприятиям сред­него и малого бизнеса – обеспечить сотрудникам недорогие и в то же время современные рабочие места.

Каждое АРМ комплектуется необходимым периферийным оборудованием, в состав которого обычно входят устройства:

· вывода текстовой и графической информации на печать (прин­теры);

· устройства вывода графической информации, предназначен­ные для документирования промежуточных и окончательных гра­фических результатов проектирования (плоттеры);

· ввода текстовой (символьной) информации (сканеры);

· внешней памяти и др.

В целом эффективную конфигурацию АРМ определяет не толь­ко соответствующее ему программное обеспечение, но и органи­зация рабочего места, включая выбор требуемого персонального компьютера, периферийных устройств и других элементов рабоче­го пространства (мебели, стульев, канцелярских принадлежностей), а также выбор подвода коммутации и подключения к локальной сети предприятия. Автоматизация, несомненно, не исключает ис­пользования печатной технологической документации, литературы, справочников и других печатных материалов, равным образом требующих своего размещения.

Принтер – устройство для печати изображений на различ­ных носителях (обычная, фото- и термопереводная бумага, спе­циальные пленки, CD-диски). Чаще всего в составе САПР ТП ис­пользуют принтеры четырех основных производителей – фирм Canon, Epson, Hewlett Packard, Lexmark. Продукцию последней отличают среднее и хорошее качество печати при относительно низкой цене.

Наибольшее распространение получили лазерные и струйные разновидности принтеров. Выбор той или иной модели принтера обусловлен требуемыми характеристиками качества печати, воз­можностью печати форматов А2, A3, скорости печати, экономич­ностью, которая зависит от стоимости расходных материалов и других характеристик принтеров. В настоящее время важным критерием для рабочего использования являются коммутационные возможности принтеров при их интеграции в локальную компьютерную сеть.

Лидером современного рынка лазерных принтеров является фирма Hewlett Packard (США). Это обусловлено широким сервисом, доступностью расходных материалов, различными модификациями предлагаемых ею принтеров. Обычные лазерные принте­ры обеспечивают только черно-белую печать. Существуют и более совершенные лазерные принтеры с цветной печатью, предназна­ченные для специализированных издательств и дизайн-студий. Ис­пользование таких принтеров на АРМ нецелесообразно.

Фирма Hewlett Packard при разработке профессиональных прин­теров, используемых в САПР машиностроительного профиля, широко применяет технологии цветной термальной струйной пе­чати (таблица 6.3). Практически все принтеры ориентированы на экс­плуатацию в локальных сетях.

Современные технологии высококачественной печати, напри­мер, HDP (High Definition Print) позволяют получать при печати чрезвычайно высокое качество изображения, четкие линии, рав­номерную заливку черного. Использующие данную технологию принтеры, например, KipStar 1200 позволяют получать документы форматов А4 – А2 при разрешении 600×600 dpi (точек на дюйм) со скоростью А2 – 14, A3 – 24, А4 – 40 шт./мин (линейная скорость печати до 200 мм/с). Мощный интегрированный принт-сер­вер KIPKON-E подключается к локальной сети. Мощные принте­ры KipStar 6000 и KipStar 7000 обеспечивают объемы печати от 12... 30 тыс. метров в месяц и от 25 тыс. метров в месяц соответ­ственно (линейная скорость печати 100 мм/с).

Плоттерами называют широкоформатные печатающие устрой­ства, предназначенные для вывода на печать графических изобра­жений (чертежей). В САПР применяют струйные (CalComp, Encad, Hewlett Packard, Summagraphics, Mutoh), электростатические (Xerox, CalComp) и твердовосковые плоттеры (Laser Master). Наи­больший интерес для использования в САПР ТП представляют струйные плоттеры. Электростатические плоттеры быстрее струй­ных, существует технология, при которой можно получить влаго­стойкое изображение, однако на струйных плоттерах по иной тех­нологии можно добиться аналогичного результата, а по цене элек­тростатические плоттеры на порядок дороже струйных. Плоттеры на твердовосковых чернилах дают очень высокое качество изобра­жения, однако восковые чернила не выдерживают даже слабых механических воздействий (остаются царапины) и не выносят тем­пературных нагрузок – обтекают на солнце и не выдерживают горячего ламинирования (таблица 6.4).

Таблица 6.3 – Основные характеристики некоторых принтеров фирмы Hewlett Packard (HP), использующих технологии цветной терминальной струйной печати

Таблица 6.4 – Основные достоинства и недостатки различных типов плоттеров

Струйная печать – это процесс получения изображения, при котором элементы изображения создаются капельками чернил,вылетающими из сопла со скоростью, достаточной, чтобы пре­одолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой форми­руется изображение. Технология «пузырьковой» струйной печати использует направленное распыление капелек чернил на бумагу при помощи мельчайших сопел печатающей головки. В стенку со­пла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульса температура его резко возрастает за 7...10 мкс. Практи­чески все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием избыточного давления капелька чернил «выстреливает из сопла». После «выстрела» чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается; в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого новая порция чернил всасывается в сопло.

Важной конструктивной особенностью такою печатающею ус­тройства является простая конструкция сопел. Кроме низкой стоимости изготовления у него есть еще ряд преимуществ:

· высокая надежность каждого сопла, что упрощает конструк­цию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;

· сопла можно располагать очень близко друг к другу, а это
увеличивает разрешение печати;

· отсутствие какого-либо звука при работе печатающей головки.

Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп сопел. Сложные цвета образуются смешением основных цветов, получение различных оттенков достигается путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения.

Существуют три разновидности струйных плоттеров – моно­хромные, цветные (полноцветные) и с возможностью цветной печати, наиболее подходящие для получения чертежей с цветными линиями и технологических эскизов.

Струйные плоттеры, как и перьевые, не совсем устраивают пользователей при больших объемах выводимой графической ин­формации. Более производительными являются плоттеры прямого вывода или лазерные.

Вплоттерах прямого вывода изображение создается длинной (на всю ширину плоттера) «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Каждый нагреватель имеет самостоятельное управление. Когда тер­мобумага движется вдоль «гребенки», она меняет цвет в местах нагрева. Современная термобумага дает естественный черный цвет. Изображение получается монохромным.

Простота механизма печати гарантирует скорость и надеж­ность в работе. Использование плоттеров прямого вывода изоб­ражения позволяет достичь производительности 50 листов фор­мата А0 в день.

Термобумага обычно продается в рулонах, что не требует дополнительного времени на заправку и запуск печати каждого ли­ста. Работа происходит без вмешательства оператора, при этом изоб­ражение получается с очень высоким разрешением (до 800 dpi). В устройстве нет движущихся частей, не нужны тонер и чернила.

Плоттеры прямого вывода изображения хороши для больших объемов выводимой информации. Учитывая их высокую произво­дительность и низкую удельную стоимость чертежей, их применя­ют в крупных проектных организациях как для вывода проверочных копий, так и для окончательного пакета чертежей изделия. Большой поток данных требует большой пропускной способности интерфейса. В связи с этим в стандартную конфигурацию плоттеров прямого вывода изображения часто входит интерфейс к локальной сети.

Лазерные плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой поюлены физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях селеносодержащих материалов и силовое действие электрического поля. Селен в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое визуализируется намагниченным мелкодисперсным тонером, а затем переносится на бумагу.

В качестве промежуточного носителя в лазерных принтерах и плоттерах используют вращающийся барабан. Заряженные области барабана притягивают сухой тонер, который затем переносится на проходящую под барабаном бумагу. После чего частички тонера запекаются, создавая изображение.

Некоторое время назад создание скрытого изображения на барабане осуществлялось при помощи лазера. Для управления перемещением лазерного луча использовали сложную систему вращающихся зеркальных многогранников или призм и линз. Вследствие этого плоттеры (и принтеры), использующие лазеры, боялись встрясок и ударов, которые могли сбить настройку.

Избежать сложностей с оптикой позволило применение точеч­ных полупроводниковых светодиодов (light emitted diod), которые и дали имя новому типу устройств – LED-плоттеры. Общий принцип создания изображения сохранился, однако вместо зеркал используется линейка светоизлучающих диодов. LED-плоттеры относятся к классу растровых. Каждой точке строки изображения соответствует свой светодиод (например, при разрешении 400 dpi линейка для формата А1 состоит из 9600 диодов). Отказ от оптичес­кого управления сделал систему проще, легче и надежнее, так как все диоды жестко закреплены.

Лазерные и LED плоттеры, ввиду высокого быстродействия (лист формата А1 выводится менее чем за полминуты), в первую оче­редь интересны пользователям, имеющим большой объем работ.

Для повышения эффективности такие плоттеры чаще всего ис­пользуются как сетевые устройства. К числу их преимуществ отно­сится то, что они могут работать на обычной бумаге, что сокраща­ет удельные затраты при эксплуатации. LED плоттеры становятся все более популярными, хотя по уровню стоимости находятся в высшей неновой категории, лишь ненамного уступая электроста­тическим.

Применение светодиодной технологии печати в плоттерах, на­пример, семейства KipStar 2000 – KipStar 8000 позволяет обес­печить при разрешении 400 dpi скорость печати 50...240 мм/с. Раз­меры копий 914×16000 мм или без ограничения максимальной длины. Эти плоттеры используются как сетевые и поставляются со встроенным принт-сервером. Обеспечивают производительность печати 5 000...100000 м/месяц при скоростях печати 3... 14,4 м/мин.

При выборе плоттера для использования в составе технических средств САПР ТП учитывают размеры носителя и формат выводимого изображения, характеристики точности изображения (разрешение), желаемую производительность (скорость печати), память и т.д.

Важным параметром плоттера, определяющим скорость печати, является тип используемого интерфейса. Стандартными для плоттеров являются последовательный интерфейс RS-232Си более быстрый параллельный интерфейс Centronics. Современные плоттеры большого формата имеют объем стандартного буфера памяти от 1 Мбайт с расширением до 64 Мбайт. Высокопроизводительные плоттеры оснащают дополнительной дисковой памятью.

Сканер предназначен для ввода изображений (текстовых документов, чертежей) в компьютер. Различают планшетные, протяжные и ручные сканеры.

Наиболее распространены планшетные сканеры на основе CIS и CCD датчиков. Первые относят к контактному типу. Они сканируют только ту поверхность, с которой они соприкасаются. Если оригинал является неплоским (разворот книги, старый чертеж), то возможна потеря информации (изображений), размещенных на неприлегающих поверхностях. Достоинствами сканеров с использованием CIS датчиков являются относительно невысокая стоимость и малые габариты. CCD датчики как бы фотографируют поверхность. При более высоком разрешении они обеспечивают полный съем информации даже с неровных оригиналов.

Скорость сканирования определяется типом используемого интер­фейса. Наибольшую скорость сканирования в сканерах общего назначения обеспечивает интерфейс USB2.0 High Speed (до 480 Мбит/с). В промышленных сканерах часто используют интерфейс SCSI.

При выборе сканера для использования в составе САПР ТП учитывают его планируемое назначение, максимальное разреше­ние, максимальный размер сканируемого изображения, интерфейс ввода, характеристики датчиков.

Наиболее известными производителями сканеров являются фирмы: Hewlett Packard, Epson, Mustek и BenQ.

Основные характеристики некоторых промышленных сканеров приведены в таблице 6.5.

Сканирование часто используют при создании электронных архивов, например, средств технологического оснащения (при­способлений, режущего и вспомогательного инструмента и т.д.), изделий и технологических процессов.

Для повышения качества работы сканеров используют программ­ное обеспечение управления процессом сканирования. Отскани­рованные файлы могут быть сохранены на любом носителе, пере­даны по локальной сети или по Интернету. Программные средст­ва, обеспечивающие такие функции, как пакетное сканирование, автоматическая нумерация файлов и другие, позволяют значительно ускорить процесс ввода и обработки изображений.

Возможности рабочего процесса расширяет сканирование в ар­хив или базу данных. Это же способствует оптимизации выполнения больших объемов сканирования. Функции редактирования изобра­жений обеспечивают интегрированные редакторы первого уровня, позволяющие компенсировать перекос изображения, убрать гра­фический «шум», вырезать, копировать, вставлять, обрезать и объединять изображения, а также добавлять текст. Редакторы вто­рого уровня обеспечивают возможность редактирования и объеди­нения множества чертежей. Встроенные модули назначения зада­ний позволяют пользователю подготавливать задания для наборов

различных форматов.

В настоящее время в промышленных системах автоматизации все более широкое применение находят многофункциональные устройства, сочетающие функции принтера, сканера, копировального устройства, а иногда и факса.

Достоинствами многофункциональных устройств является экономия производственной площади (многофункциональное устройство занимает меньшую площадь, чем комплект однофункциональных устройств), а также аппаратная реализация в них некоторых функций, например, копирования. В последнем случае, для выполнения соответствующей функции компьютер не нужен.

К недостаткам многофункциональных устройств относят необходимость ремонта всего устройства при отказе одной из функций. Кроме того, становится невозможной модернизация отдельных функций устройства. В таблице 6.6 приведены основные характеристики некоторых многофункциональных устройств, применяемых в промышленных системах автоматизации.

Таблица 6.5 – Основные характеристики некоторых промышленных сканеров

Таблица 6.6 – Основные характеристики некоторых многофункциональных устройств, применяемых в промышленных системах автоматизации

Для расширения возможностей САПР ТП и рационального использования технических ресурсов системы в них часто применяют устройства внешней памяти, они могут быть представлены различными носителями информации – CD, DVD и др. Применение таких носителей обуславливает использование встроенных или вне­шних устройств – плееров или рекордеров. Применяют и другие Виды внешних запоминающих устройств: внешние жесткие диски, флэш-память и т.д.

Подключение внешних запоминающих устройств осуществля­ют через соответствующий интерфейс, определяющий принцип подключения и скорость передачи информации. Наиболее часто используемыми являются FireWire и USB. Возможно подключение внешних запоминающих устройств через сетевой интерфейс, в том числе с помощью интерфейсов Infrared, Bluetooth, WiFi (802.11b).

Для твердотельного и поверхностного моделирования объекта производства в современных САПР ТП иногда используют рабочие станции, например, VAX stations и DEC stations фирмы DIGITAL; SPARC stations фирмы SUN Microsystems; IRIS Indigo stations фирмы Silicon Graphics. Применение рабочих станций существенно повы­шает качество моделирования, облегчает работу пользователей системы, однако, одновременно резко увеличивает стоимость ком­плекта технических средств системы. Кроме того, могут возникнуть проблемы совместимости программно-аппаратных средств системы и согласования форматов передачи данных.

В САПР ТП принтеры применяют для документирования ре­зультатов проектирования. Плоттеры используют при необходимо­сти вывода значительных объемов графической информации, на­пример, технологических эскизов и чертежей, а также, например, при трассировке траекторий относительного движения инструмента и заготовки при обработке на станках с ЧПУ.

При проектировании ТП изготовления деталей пользователь может использовать промежуточный вывод текстовой и графичес­кой информации для более тщательного анализа результатов вы­полнения каждого из этапов проектирования. Например, после выбора исходной заготовки и уточнения ее основных конструк­тивно-технологических параметров пользователь может трансфор­мировать ее модель в плоский чертеж и вывести его на печать с помощью плоттера.

Современные САПР технологических операций, системы САМ, как правило, обладают встроенной САП и могут оснащаться уст­ройствами занесения сформированных управляющих программ ЧПУ на программоноситель, например, перфоленту.