Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (830798), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Приведенные показатели позволяюттакже оценить мероприятия по сокращению времени обслуживания (короткий транспортный путь, высокие скорости перемещения загрузочного робота,короткое время загрузки-разгрузки деталей) и повышению коэффициента использования РТК.14.4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЬIХСТАНОЧНЫХ СИСТЕМАХ14.4.1. Задачи и принципыпостроения систем управленияСистема управления гибким интегрированным производством представляет собой совокупность локальных систем управления, компьютеров, мостов, шлюзов, транспортных станций, которые поддерживают внутреннююинтерактивность, а также интерактивность с техническим и административным персоналом.
Коммуникационная среда в этом сообществе реализована ввиде иерархической локальной вычислительно-управляющей сети, состоящейиз отдельных подсетей в качестве ее элементов. Сетевая иерархия выстроенав соответствии с иерархией задач управления. При этом возникает такжеиерархия информационных потоков, замкнутых между собой в пределах одного уровня.Снизу иерархическая система управления гибким интегрированным производством представлена множеством проблемно-ориентированных процессоров, составляющих распределенную систему (рис.14.13).Каждый из нихявляется программно-аппаратным управляющим автоматом с функциями,определяемыми особенностями управляемого объекта.Геометрический процессор служит для управления позиционными следящими приводами (станка, робота), программируемый микроконтроллердля управления циклически работающими дискретными приводами(станка,робота, накопительного устройства, транспортного средства), а технологический процессор-для управления основным рабочим процессом (резаниемна станке, работой технологического робота).Проблемно-ориентированные процессоры технологической или вспомогательной машины (станка, робота, склада, транспортного средства) образуют группу устройств, активно обменивающихся информацией в реальномвремени.
Процедура обмена может быть децентрализованной или протекатьСлужбаСАП-службаСАЕ-службаСАРР-службаадминистративногоуправленияiТОРСлужбыТермин~ьный центр1i1Мостгибкои системы11МАРЦентры1Терминальнаsr станциsri11Транспортнаsr станциsrsrчейки МАР-ЕРАТерминальныеtmini-MAPстанцииПроблемныеtТерминалТерминалробота ЕРАпроцессорРис.Шлюз...14.13.
ИерархическаяtДиспетчергруппы...группыпроцессоровBitbusГеометрическийiДиспетчерtстанка ЕРАпроцессоры1МАР-ЕРАiiiГеометрическийПрограммируемыйпроцессорконтроллер...процессоровiiПрограммируемыйТехнологическийконтроллерпроцессорсистема управления гибким ингегрированным производством...Технологическийпроцессор14. Проектирование автоматизированных станочных систем218под управлением диспетчера, который также вьшолнен в виде процессорногомодуля.
Коммуникационная среда проблемно-ориентированных процессоровидиспетчеровкотораяпостроена каксостоитизмикролокальнаяотдельныхсегментоввподсеть реальногоколичестве,времени,соответствующемчислу регулируемых групп. К микролокальным сетям реального временипредъявляют высокие требования по быстродействию, качеству исполнения инадежности. В области стандартизации протоколов таких сетей наиболее популярны стандартыBitbus (США) и Profibus (Германия).Выше по иерархии в системе управления гибким интегрированным производством находятся терминалы локальных систем управления ( станком, роботом, транспортным средством), а также терминальные станции ГПМ и гибкихпроизводственных ячеек.
Терминалы выполняют как функции интерфейсовоператора, так и функции формирования пакетов заданий локальным системамуправления. Терминальные станции служат в модулях и ячейках тем же целям,а также выполняют диспетчерские функции для их систем управления. Коммуникационная среда этого горизонта иерархии должна предоставлять высокоуровневый сервис своим абонентам. Следует исходить из вероятности подключения к среде разнообразных, в том числе и несовместимых, средств вычислительной техники. В этой связи здесь и выше по иерархии рекомендуютмощные протоколы ISО-архитектуры открьпых систем.По инициативе фирмыGeneral Motorsпредпринята и реализована программа «Протоколы автоматизации производства», или МАР, которая содержит конкретные указания по применению стандартов в семиуровневой системе протоколов, отвечающей требованиям архитектуры открытых систем.Протоколы МАР обеспечивают детерминированный доступ абонентов к локальной сети, что удобно для передачи коротких управляющих информационных посылок, требующих быстрой реакции.
Скорость реакции должнабыть тем более высокой, чем ниже расположена подсеть, входящая в общуюиерархическую сеть системы управления. По этой причине во второй снизуподсети применяют урезанную версию протоколов МАР, в которой ряд уровней эталонной модели ISО-архитектуры отсутствует. Эта версия протоколовполучила наименование mini-МAP. В третьей снизу подсети расположенытерминальные центры ГПС. Каждый центр представляет собой развитую вычислительную систему с широким набором периферийных средств.
Функциицентра состоят в поддержании интерфейса оператора, обеспечении формирования пакета заданий для ГПС, организации оперативного управления. Коммуникационная среда третьей снизу подсети предполагает полномерную версию протоколов МАР.Следующая подсеть при продвижении вверх по иерархии принадлежитинженерным службам, в числе которыхCAD-, САЕ-и САРР-службы (САПР,ТПП и планирование производства соответственно).
В составе этой же подсети находится служба административного управления, формирующая целеуказания. Функции служб традиционны, однако принципиально необходима14. 4. Системы управления в автоматизированных станочных системах219организация связи компьютерных средств на основе единых информационных представлений. Коммуникационная среда инженерно-административныхслужб имеет свою специфику.
От них требуется поддержка перемещениябольших файлов, пиковый характер загрузки сети и невысокая скорость ответной реакции абонента. В этих условиях оптимальны протоколы классаТОР (административно-инженерных служб), разработка которых осуществлена фирмойBoeing(США). Протоколы МАР и ТОР во многом совместимы.Основное их различие проявляется на нижних уровнях вертикального сечения коммуникационной среды, где протоколы ТОР поддерживают случайныйдоступ к локальной сети.Иерархия задач управления создает иерархию информационных потоков,замкнутых в пределах своего горизонта, но осуществляющих взаимодействияпо вертикали.
Информационный поток каждой подсети в сетевой иерархииподдерживается оптимальной для этой подсети системой протоколов. Приэтом вычислительно-управляющая локальная сеть оказывается расчлененнойна несколько несовместимых подсетей. Для их объединения применяютшлюзы, транспортные станции, мосты. Illлюзы применяют при полной, атранспортные станции и мосты-при частичной несовместимости подсетей.Вследствие широкого разнообразия программно-аппаратных средств, используемых в составе системы управления на первый план вьщвигается проблемастандартизации коммуникационной среды.Рассмотрим спецификацию протоколов отдельных подсетей полной системы управления гибким интегрированным производством.
ПротоколыBitbus предложены для организации экономичной по стоимости и высокоэффективной по быстродействию связи систем управления в реальном времени.Они выстраивают коммуникационную среду в виде четырехуровневой системы: электрический интерфейс, канальные, транспортные и прикладныепротоколы.За электрический интерфейс принят стандартляет собой расширенную версию стандартаRS-485, который представRS-422. Физическим каналомслужит кабель из одной-двух скрученных пар.
К одному сегменту кабелявозможно подключение до28 узлов, причем если сегменты соединены повто250. Напряжение на линиирителями, то общее число узлов может достигатьсоставляет2,4 Мбод)±7 В.Дляпередачиинформациина небольшие расстояния (до30сбольшойжим. В этом случае необходимы две скрученные пары: однадругая-скорости1 200 м.скоростью(дом) используют синхронный ре-для данных, адля синхросигналов.
Асинхронный режим имеет две стандартные375 и 62,5 кбод для передачи соответственно на расстояния до 300 иВ этом режиме достаточна одна скрученная пара, если передачаосуществляется в пределах одного сегмента. В многосегментной сети возникает необходимость управления передатчиками в повторителях, и тогда дополнительно привлекается вторая скрученная пара.
Канальные протоколыотносятся к подмножеству известных протоколовSDLC фирмы IВМ (США).14. Проектирование автоматизированных станочных систем220Структура кадра, передаваемого на канальном уровне , формируется коммуникационным контроллером МСроконтроллеромIntel 8344фирмы68854 фирмы Motorola (США) или микIntel (США). На транспортном уровне передающий узел формирует сообщение, которое затем на канальном уровневставляется в соответствующее поле кадра.
Принимающий узел на транспортном уровне извлекает сообщение из кадра канального уровня. Структурасообщения транспортного уровня приведена на рис.АдресФлагведомого01111110Рис.Управляющее14.14.Контрольное полеполе (служитПередаваемое( 16-разрядныйФлагпривлекаемогодля указаниясообщениекорректирующий01111 11 0в трансакциитипа передачи)14.14.(slave),код)Структура кадра, передаваемого на канальном уровнеДля организации работы прикладного уровня в каждом узле имеется интерфейсная задача, называемая «Удаленный доступ и управление», илиRAC.Существует список интерфейсных команд, позволяющих осуществлять удаленный доступ и управление задачами. Команды вставляются в транспортноесообщение в узле-источнике и извлекаются из транспортного сообщения вузле-получателе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
