Особенности проектирования систем управления ГПС

 

Состав и структура ГПС определяются содержанием выполняемого производственного процесса, который формируется на основе: конструктивно-технологических параметров обрабатываемых изделий, номенклатуры и годовой программы их выпуска; состава и организации технологической подсистемы (серийного или специально разработанного технологического оборудования, обеспечивающего обработку заготовок, их мойку, сушку, контроль); состава и организации подсистем транспортирования изделий, приспособлений и режущего инструмента; складской подсистемы, обеспечивающей прием, хранение, выдачу и учет заготовок, готовых изделий и режущего инструмента; вспомогательной подсистемы, выполняющей уборку отходов производства, энергетическое и материальное обеспечение, техническое обслуживание и ремонт.

Построение структуры управления ГПС, включающей в себя управляющий вычислительный комплекс и соответствующее программное обеспечение, представляет собой сложную многопараметрическую задачу. При ее решении учитываются следующие факторы: структура и функции технологического оборудования; степень автономного управления; гибкость структур обработки информации; рациональность и эффективность средств контроля функционирования всех объектов управления; эффективность алгоритмического и программного обеспечения; потребность в моделировании, отладке и испытаниях системы управления и др.

Структуру управления проектируемой ГПС целесообразно создавать по иерархическому принципу в виде набора относительно автономных систем управления с широко варьируемыми дополнениями и связями, способными к последующему наращиванию. При этом относительно автономные станочные модули должны самостоятельно принимать решения при выполнении заданных функций; при наличии многоуровневой организации управления каждый уровень управляет низшим и подчиняется высшему; автономное функционирование каждого уровня продолжается до тех пор, пока его действия не станут противоречить собственной УП или командам высших уровней.

На рис. 22 показана структурная схема системы управления ГПС, включающей в себя в качестве технологической подсистемы n-е число РТК и имеющей четырехуровневую структуру управления.

Самый верхний IV уровень — диспетчер системы, который задает обобщенную программу выпуска и контролирует работу каждого РТК, входящего в ГПС. На этом уровне готовится алгоритмическое и программное обеспечение, а также планируются технологический процесс обработки и управление.

Рис. 22. Структурная схема управления ГПС, построенной на основе РТК

 

На III уровне универсальная ЭВМ с большой памятью и высоким быстродействием управляет автоматизированным складом и транспортными потоками ГПС, формирует состав программ для управления низшим уровнем, обеспечивая ритмичность производства при смене номенклатуры обрабатываемых заготовок.

Информационно-управляющая часть на II уровне включает в себя управляющую ЭВМ, в памяти которой содержится набор программ управления РТК, устройства технического диагностирования и контроля качества обрабатываемых заготовок и др.

В низший I уровень системы управления ГПС входят УЧПУ отдельными станками РТК. По каналам связи с управляющей ЭВМ II уровня устройства ЧПУ выбирают и корректируют управляющие программы для обработки конкретных заготовок.

Таким образом, при иерархической организации системы управления ГПС имеет место как бы восходящий информационный поток, параметры которого на каждом вышестоящем уровне обобщаются, или нисходящий информационный поток, параметры которого на каждом нижележащем уровне детализируются.

Взаимодействие информационных потоков в системе управления ГПС, а также набор и значение параметров определяются на этапе разработки программного обеспечения.

Программное обеспечение системы управления ГПС состоит из двух частей: стандартного или базового программного обеспечения, поставляемого вместе с выбранной управляющей вычислительной техникой, а также прикладного, разрабатываемого для обеспечения функционирования конкретно проектируемой ГПС.

Алгоритм функционирования ГПС, реализованный в виде программ, введенных в запоминающее устройство ее системы управления, в общем виде должен обеспечить максимальную загрузку технологического оборудования при изготовлении изделий запланированной номенклатуры с учетом различных непредсказуемых ситуаций: выхода из строя станка, поломки инструмента, отсутствия в данный момент нужных заготовок и т. п. Для осуществления такого заранее неопределенного цикла работы ГПС ее система управления должна иметь возможность хранить в своей памяти модель ГПС, отражающую текущее состояние ГПС, позволяющую как бы следить за прохождением заготовки от станка к станку и изменять соответствующим образом свой частный алгоритм работы по внешним сигналам от устройств, регистрирующих изменение ситуации на ГПС или в простейшем случае невыполнение каких-либо заданных операций.

Литература

1. Кузнецов М.М. Проектирование автоматизированного производственного оборудования, М.:«Машиностроение».

2. Проников А.С. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. М.:»Машиностроение» 1995г.

3. http://mpg.susu.ru/_stanki/ Концепция конструкций станков с ЧПУ.

4. http://edu.znate.ru/docs/5581/index-11588-13.html Лекция: Основы автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов производства. Рассматривается сущность системного подхода к проблеме автоматизированного проектирования.