В работе представлена модульная программная архитектура для автоматизированного управления шнековым экструдером в аддитивных технологиях Fused Granular Fabrication (FGF). Актуальность исследования обусловлена расширением применения аддитивных технологий от прототипирования к созданию крупногабаритных изделий, где традиционные промышленные системы управления на базе программируемых логических контроллеров обладают закрытой архитектурой и ограничены в возможностях адаптации. Предложенная архитектура построена на принципах модульности, разделения ответственности и слабого зацепления компонентов, что достигается за счет централизованного координатора, через который осуществляется взаимодействие всех функциональных модулей. Такой подход реализует топологию «звезда» и гарантирует, что модули не вызывают методы друг друга напрямую, а взаимодействуют только через общий координатор. Архитектура предусматривает интеграцию пяти основных функциональных модулей: температурного контроля в четырех зонах экструдера (бункер и три нагревательные зоны), ведение журнала событий, управление подачей гранул, управление шнеком и видеомониторинга. Все динамические процессы реализуются в однопоточном режиме с использованием таймеров, что исключает необходимость в сложной синхронизации и гарантирует детерминированность поведения системы. Для сохранения состояния между сеансами работы применяется механизм постоянного хранения настроек. Предложенная архитектура ориентирована на поддержку принятия решений оператором и может служить основой как для замены, так и для расширения функционала существующих промышленных шкафов управления, включая перспективную интеграцию через стандартные протоколы. Архитектура предусматривает простую замену компонентов и добавление новых модулей, что делает ее пригодной для исследовательских и опытно-промышленных задач, а также для образовательных целей при изучении основ управления в FGF-печати.
This paper presents a modular software architecture for the automated control of a screw extruder in the Fused Granular Fabrication (FGF) additive technology. The relevance of the research is due to the expansion of the use of additive technologies from prototyping to the creation of large-sized products, where traditional industrial control systems based on programmable logic controllers have a closed architecture and limited adaptability. The proposed architecture is based on the principles of modularity, separation of responsibilities and loose coupling of components, which is achieved through a centralized coordinator through which all functional modules interact. This approach implements the "star" topology and ensures that modules do not call each other's methods directly, but interact only through a common coordinator. The architecture provides for the integration of five main functional modules: temperature control in four zones of the extruder (hopper and three heating zones), event logging, pellet feed control, auger control and video monitoring. All dynamic processes are implemented in single-threaded mode using timers, which eliminates the need for complex synchronization and guarantees deterministic system behavior. A permanent settings storage mechanism is used to save the state between work sessions. The proposed architecture is focused on supporting operator decision-making and can serve as a basis for both replacing and expanding the functionality of existing industrial control cabinets, including future integration through standard protocols. The architecture provides for a simple replacement of components and the addition of new modules, which makes it suitable for research and experimental industrial tasks, as well as for educational purposes when learning the basics of management in FGF printing.