МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШНЕКОВЫМ ЭКСТРУДЕРОМ В FGF-ПЕЧАТИ
Авторы:
1.
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
(Инжиниринговый центр, Лаборант-исследователь)
сотрудник с 01.01.2023 по настоящее время
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (кафедра технологии металлов и авиационного материаловедения)
аспирант с 01.01.2025 по настоящее время
сотрудник с 01.01.2023 по настоящее время
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (кафедра технологии металлов и авиационного материаловедения)
аспирант с 01.01.2025 по настоящее время
2.
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Тип:
Статья
Страницы:
с 126
по 129
Статус:
Опубликован
Получено:
14.01.2026
Одобрено:
08.04.2026
Опубликовано:
05.05.2026
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА, FGF-ПЕЧАТЬ, ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР, АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, МОДУЛЬНОСТЬ
Аннотация:
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.
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.
Ключевые слова:
АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА, FGF-ПЕЧАТЬ, ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР, АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, МОДУЛЬНОСТЬ
АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА, FGF-ПЕЧАТЬ, ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР, АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, МОДУЛЬНОСТЬ
