Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 93
Текст из файла (страница 93)
и.). Основу ГПМ составляет автоматизированное технологическое оборудование, в частности, для ГПМ механообработки — металлорежущие станки с числовым программным управлением — токарные, расточные, фрезерные, сверлильные и другие — либо многоцелевые комплексные станочные агрегаты — обрабатывающие центры. Около половины металлорежущих станков, используемых в ГАП, относятся к многоцелевым. Такой обрабатывающий центр может выполнять различные технологические операции, например, токарные, фрезерные и сверлильные, причем все они производятся при одной установке заготовки на станок, что исключает затрату времени на перестановку заготовки, уменьшает потребное количество станков, экономит производственную площады Особенно эффективно применение обрабатывающих центров при изготовлении корпусных деталей, имеющих значительное количество поверхностей, требующих различных видов обработкх для выполнения вспомогательных операций по перемещению заготовок и деталей между периферийными устройствами и станком в состав ГПМ, как правило, включается промышленный робот.
Иногда в составе ГПМ роботы могут выполнять и основные технологические операции (сварка, сборка и др.). Для эффективного использования в ГАП гибкие производственные модули должны обладать комплексом следующих качеств: возможностью функционировать в полностью аатоматическом режиме на протяжении требуемого отрезка времени (одной-двух смен и более); способностью быстро перестраиваться на выпуск других видов изделия при минимальном участии человека (в пределе — автоматически), т.е, обладать уровнем гибкости, соответствующим задачам и сущности ГАП; возможностью организации постоянной и надежной информационной связи с общей системой управления ГАП, причем информация должна быть двухсторонней, т.е передаваться от общей системы управления к ГПМ и наоборот; способностью органически встраиваться в гибкую систему более высокого уровня. Обеспечение этих качеств зависит прежде всего от совершенства утройств управления ГПМ, которые строятся на основе числового программного управления.
Работы по использованию систем ЧПУ для различного оборудо. ванна, и прежде всего для металлорежущих станков, развернулись еше в 1950-х годах К настоящему времени уже создано четыре поколения систем ЧПУ, отличающихся совершенством, функциональными возможностями, элементной базой, конструкцией и др, Для ГПМ, включаемых в состав ГАП, наиболее эффективно использование систем ЧПУ четвертого поколения, выполняемых на базе микроЭВМ. Обычно их называют системами ЧПУ типа СНС (Согпршеч Ногпепса! Сопев!).
Важнейшим их достоинством является широта функциональных возможностей, что позволяет применять для управления практически любым технологическим и вспомогательным оборудованиями (станками, роботами, транспортными устройствами и др.). Таким образом, современный ГПМ в составе ГАП представляет собой комплекс технологического и вспомогательного оборудований, непосредственно управляемого ЧПУ типа СЙС. В состав ГПМ, в зависимости от его сложности, входит одна или более базовых для систем 4ПУ микроЭВМ, которые связаны информационной линией связи с центральной ЭВМ, расположенной в центре управления ГАП. По каналу связи от центральной ЭВМ в память микроЭВМ однократно (после первого включения) вводится системное программное обеспечение и, по мере недобности, управляющие программы, периодическая смена которых и обеспечивает гибкость функционирования ГПМ.
В свою очередь микроЭВМ передает центральной ЭВМ информацию, касающуюся статистических данных выполнения заданий, неисправностей в системе и др. Если несколько ГПМ образуют общее производственное подразделение (например, линию), то микроЭВМ этих ГПМ, помимо связи с центральной ЭВМ, связываются и между собой, что совершенствует их технологическое взаимодействие. При большом количестве микроЭВМ в таком по)зэазделении между центральной ЭВМ и микроЭВМ гибких производственных модулей могут устанавливаться промежуточные ЭВМ, превращал тем самым двухуровневую систему управления в трехуровневую. В пределах одной ГАП возможно сочетание двух- и трехуровневых систем, т.е. применение комбинированной системы управления.
Рассмотрим общую структуру гибкого автоматизированного производства, показанную на рис. 11.1 Поскольку большинство ГАП используется для механической обработки различных деталей, в том числе и наиболее сложных— корпусных, рассматриваемая схема ориентирована прежде всего на механообработку, хотя аналогичные структуры ГАП могут быть реализованы и для иных технологических процессов, например, сборочных, сварочных.
Несколько ГПМ, связанных между собой общими технологическими процессами и управлением, образуют структурно более сложные гибкие производственные системы - ГПК Так, на схеме для примера показаны ГАУ в составе двух ГПМ и ГАЛ в составе четырех ГПМ. В целом ГАУ и ГАЛ с включенными в их состав ГПМ, транспортно- складской системой и системой управления от ЭВМ образуют гибкий производственный комплекс, который по масштабности можно отнести к гибкому автоматизированному цеху.
В общем случае в состав этого цеха могут входить и некоторые неавтоматизированныв подразделения, например, в рассматриваемом на схеме случае— участок подготовки инструмента Следует заметить, что для ГПК сложился оптимальный количественный состав технологического оборудования 4 10 станков. При их малом количестве - до четырех — использование центральной ЭВМ экономически нецелесообразно, при большом количестве — свыше 20- существенно усложняется система управления комплексом, что также связано с экономическими издержками. ю Как показано на схеме, ГАУ и ГАЛ связаны транспортными линиями с автоматизированным складом, содержащим необходимое количество заготовок, деталей и инструмента. Наиболее удобно для целей ГАП склады с высотными клеточными стеллажами, обслуживаемые автоматизированными кранами-штабелерами.Такие склады, занимая сравнительно небольшую площадь, обеспечивают высокую пропускную способность, удобны для автоматизации.
Заготовки и детали со склада к ГАУ и ГАЛ, а также в обратном направлении поступают (сплошные стрелки на рис. 11.1) с помощью специальных транспортных средств, тип которых зависит от конфигурации и протяженности трасс, а также от вида и параметров перемещаемых грузов. Около половины транспортных средств современных ГПС составляют различные устройства непрерывного транспорта (конвейеры, карусели, наклонные лотки и др.), другую половину — устройства дискретного действия (подвижные ПР, рельсовые и безрельсовые тележки, а также другие виды транспорта). Подача исправного металлорежущего и измерительного инструментов со склада к ГПМ и изношенного в обратном направлении производится по специальным трассам (штриховые стрелки на рис.
11.1) и специальными транспортными средствами. В отдельных случаях, например, при очень протяженных трассах, транспорт дпя деталей и инструмента может объединяться. Общее управление функционированием ГАП и перемещением транспортных потоков осуществляется из центра управления ГАП с центральной ЭВМ и пультом управления.
К центральной ЭВМ, помимо автоматизированной системы управления производством, дополнительно подключены автоматизированные системы проектирования технологической подготовки производства, научных исследований и некоторые другие, обусловленные спецификой конкретного ГАП и не показанные на схеме. Характеризуя в целом систему управления ГАП, следует, в первую очередь, отметить ее иерархичность; обычно используются три уровня управления ГАП вЂ” верхний, средний и низший.
Ве р х н и й уровень управления реализуется прежде всего АСУП и тесно связанными с ней САПР и АСУ ТПП В состав этих систем входят АРМ (автоматизированные рабочие места) и ЭВМ верхнего уровня. На этом уровне осуществляется планово-экономическое управление производством, ведется учет состояния производственных процессов, разрабатываются, хранятся и передаются на .
средний уровень управления управляющие программы, формируются сменно-суточные задания и пр. В целом верхний уровень может быть назван организационным. Средний уровень управления ГАП осуществляется непосредственно в центре управления ГАП, включающем центральную ЭВМ и рабочее место оператора (пульт — на рис. 11.1). На этом уровне осуществляется хранение ограниченного (например, суточного) запаса управляющих программ, производится ввод последних в системы ЧПУ технологического и транспортно. складского оборудований, ведется оперативный учет количественного и качественного выполнений сменно. суточных заданий, материального и документального обеспечений производства, координируется работа всех элементов ГПК в реальном масштабе времени и др.
Средний уровень управления ГАП может быть определен как диспетчерский. Н и ж н и й уровень управления реализуется микроЭВМ, входящими в состав ГПМ и транспортно. складских систем. На этом уровне происходит непосредственное управление процессами обработки деталей и транспортно. складскими операциями, что позволяет назвать нижний уровень технологическим Таким образом, система управления ГАП является иерархической системой последовательно связанных уровней управления — верхнего, <организационного), среднего (диспетчерского) и нижнего (техносгического). Разработка (проектирование) и реализация ГАП вЂ” задачи исключительной сложности, о чем свидетельствует и мировой опыт: из нескольких сот существующих ГПС в полной мере к ГАП могут быть отнесены лишь несколько десятков.
Однако во многих развитых странах прилагаются большие усилия по совершенствованию ГПС и приданию им формы ГАП. В гл. 10 мы уже касались эффективности использования ПР в различных робототехнических системах. Отмечалось, что высокая эффективность ПР обусловлена автоматичностью его работы, повышенными гибкостью и производительностькь Кроме того, конструкция ПР, содержащая "руку" (или "руки") с большими манипуляционными возможностями„позволяет оперировать захватным устройством в значительном по объему рабочем пространстве, придает универсальность промышленному роботу, расширяет его функциональные возможности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
