pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 73
Текст из файла (страница 73)
ГПМ и ГПЯ имеют центральную систему управления, называемую терминальной станцией (на рис. 12.12 вверху), которая построена на основе персонального компьютера в промышленном исполнении (см. рис. 12.12). Терминальная станция и системы управления отдельными объектами образуют вычислительноуправляющую подсеть, входящую в развитую локальную вычислительную сеть (ЛВС) управления гибким производством. Рис.
12.12. Общая конфигурация гибкой производственной ячейки ГПМ и ГПЯ можно рассматривать как многоуровневую виртуальную машину пользователя (см. центральную часть рис. 12.13). На нижнем уровне расположены объекты управления (например, станок, робот, накопитель деталей). Далее вверх по иерархии находятся системы управления отдельными объектами (системы ЧПУ, программируемый контроллер). Следующий уровень составляет уже специфику ГПМ: здесь размещен диспетчер, поддерживающий взаимодействие и синхронизацию отдельных систем управления. Верхний уровень принадлежит терминальной станции в виде персонального компьютера. 37б Задание модуля Ю терминах "что сделать*' Юфюональнби комлбюпзер ': ° ' ' ' '. ' ° ..'.'.* .
'. '. Сценарий диалога ° ° ° 1' '. '.'.'. ° °, Ю ° ° 1 спасения сис- Ю л7ерминах "аи сделать" юм упрабления йю~ыгдйп~ия системб! Дп~)абления ° ° ° ° ° $ ° ° 3 Ю ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ~ ° ° > ° ° ° Ф Э В ° ° ° ° ° Шаги Албаний 06мсн Оанными и синхростналаии ° ° Програчмируап~й кои- Система Ч7У спуанка йгстема ч/7У рооота троллер абтоматциробанной лобготобк програии ° ° ° В Ф ° ° ° В 4 ° Ф Э ° ° ° ° ° Ф ° ° Э ° ° ° поббержание Уп~абление приЫАЙР~Й инФсриационной мобели нобиля Ин'~опитель Юип7роиа~ на беталь Рис.
12.13. Модель гибкого производственного модуля в виде многоуровневой виртуальной машины пользователя Работа виртуальной машины осуществляется в рамках трех мод: управляющей, инструментальной и наблюдения. Управляющая мода (см. левый столбец на рис. 12.13) состоит в выполнении задания, которое первоначально сформулировано в терминах «что делать», а затем детализируется по мере погружения в глубь виртуальной машины. Инструментальная мода заключается в привлечении специальных системных средств настройки и развития отдельных уровней виртуальной машины. На уровне персонального компьютера допустимо развитие технологически ориентированного диалога пользователя; на уровне диспетчера возможна конфигурация системы управления ГПМ путем включения в его состав тех или иных локальных систем; на уровне локальных систем в распоряжении пользователя находятся инструментальные системы автоматизированной подготовки управляющих программ; на уровне оборудования существуют средства настройки на новые детали, поступающие в ГПМ в свободном потоке.
Мода наблюдения состоит в поддержании единой информационной модели и выводе на экран терминальной станции графических и текстовых сообщений, запрашиваемых пользователем. Рассмотрим прежде всего управляющую моду. Основные функции управления в ГПМ (в ГПЯ) выполняют локальные системы, которые ответственны за свои объекты и даже способны выполнять определенную взаимную координацию, не прибегая к услугам терминальной станции. Однако в целом ГПМ без помощи терминальной станции не может выполнять свои задачи. Терминальная станция поддерживает групповой объектный интерфейс, который обеспечивает «логическое видение» локальных систем.
После того как система управления ГПМ сконфигурирована (а этот процесс состоит в указании определенных параметров локальных систем), для пользователя становятся незаметными различия локальных систем. Локальные системы представлены в групповом объектном интерфейсе терминальной станции своеобразной информационной моделью, записи которой несут в себе сведения об именах систем, их статусе. Одна из функций управления терминальной станции состоит в загрузке и выгрузке управляющих программ локальных систем. Другая важная управляющая функция терминальной станции заключается в поддержании потоков данных, обеспечивающих моду наблюдения.
Продвижении потоков осуществляется в результате полинга (сканирующего опроса) или по прерыванию. Наиболее важную роль в управляющей моде играют прямые функции управления. Далее эти функции показаны на примере простейшего ГПМ, состоящего из токарного станка, робота с одним захватом, магазина заготовок и деталей (рис. 12.14). Каждый вид оборудования оснащен своей локальной системой управления. Рис. 12.14. Структурная схема токарного гибкого производственного модуля: 1 — магазин заготовок и деталей; 2 — робот; 3 — токарный станок В полных управляющих программах трех локальных систем управления имеются такие фрагменты, которые могут быть исполнены независимо от других.
Эти фрагменты следует трактовать как отдельные управляющие программы ЧПУ, обозначаемые соответственно СТ (для станка), РОБ (для робота), МАГ (для магазина). Приведем содержание отдельных управляющих программ. СТΠ— привести станок в состояние готовности к работе; СТ1 — зажать заготовку в приспособлении станка (например, в патроне); СТ2 — обрабо- тать заготовку на станке; СТЗ вЂ” разжать заготовку, установленную в приспособлении станка; СТ4 — привести станок в начальное состояние. РОБΠ— привести робот в состояние готовности к работе и переместить захват робота в безопасную зону Х1 в районе позиции передачи ХО магазина; РОБ1 — захватить заготовку, перемещаться через зону Х1 в безопасную зону ХЗ у станка и дальше в рабочую зону Х2 станка; РОБ2 — разжать захват, переместить захват робота в безопасную зону ХЗ у станка; РОБЗ вЂ” переместить захват робота в рабочую зону Х2, захватить зажатую в патроне деталь; РОБ4 — переместить захват через безопасные зоны ХЗ у станка и Х1 у магазина в позицию передачи ХО, установить деталь в позицию передачи, переместить захват в безопасную зону Х1; РОБ5 — привести робот в начальное состояние.
МАГΠ— привести магазин в состояние готовности к работе; МАГ1— переместить магазин, чтобы в позиции передачи ХО была следующая заготовка; МАГ2 — переместить магазин, чтобы в позиции передачи ХО было свободное место под деталь; МАГЗ вЂ” привести магазин в начальное состояние. На рис. 12.15 показаны последовательности и взаимосвязи отдельных управляющих программ ЧПУ, которые отрабатываются на различных локальных системах управления. Для этого применена сеть Петри, причем места-переходы сети в большинстве случаев представляют отдельные управляющие программы ЧПУ; а места-позиции — отдельные состояния соответствующих локальных систем управления, занимаемые до и после выполнения очередного перехода, т.е. управляющей программы ЧПУ. Взаимосвязи между отдельными управляющими программами ЧПУ, выполняемыми на разных локальных системах управления, обозначены дугами из разных мест-позиций в одно место-переход.
Это отражает отношение ожидания между разными управляющими программами ЧПУ: сначала должны быть помечены фишками все без исключения места-позиции, от которых дуги ведут в некоторое место-переход и только потом может быть реализовано рассматриваемое место-переход, т.е. выполнена соответствующая управляющая программа ЧПУ. При этом условием для пометки фишкой всех упомянутых мест-позиций является выполнение всех мест- переходов, т.е. выполнение управляющих программ ЧПУ, от которых дуги ведут к соответствующим местам-позициям. Сложность организации диалога управляющих программ ЧПУ обусловлена асинхронным взаимодействием процессов„развивающихся в реальном времени собственных локальных систем управления, которые аппаратно и программно несовместимы.
Для решения проблемы взаимодействия управляющих программ ЧПУ их выполнение в разных локальных системах управления следует рассматривать как множество параллельных процессов, каждый из которых представляет совокупность отдельных управляющих программ для конкретной локальной системы управления. При таком подходе проблема взаимодействия управляющих программ ЧПУ напоминает проблему алгоритмов, объединенных в понятие коллектива алгоритмов, решающих общую задачу. Следовательно, проблема диспетчирования (оперативного управления) в ГПМ может быть решена на основе методов теории управления коллективом алгоритмов.
Один из вариантов решения — создание проблемноориентированного языка, средства которого нацелены на организацию, 379 Рис. 12.15. Сеть Петри, показывающая последовательности и взаимосвязи управляющих программ ЧПУ различных локальных систем управления в составе ГПМ реорганизацию, наращивание кооперативных связей управляющих программ ЧПУ (написанных на любых языках) на разных локальных системах управления ГПМ. Такой язык называется языком программирования ГПМ. Его использование принадлежит уже инструментальной моде системы управления. При оценке содержательной стороны инструментальной моды ограничимся функциями программирования (для формирования задания ГПМ, ГПЯ) и функциями конфигурации, которые называют также функциями открытой системы).
Программирование ГПМ (ГПЯ) осуществляют в диалоге, построенном по сценарию, соответствующему представлениям оператора. На уровне системы управления возможны разработка или расширение такого сценария. 380 Язык программирования терминальной станции отвечает уровню знаний оператора. Оператор ГПМ (ГПЯ) должен уметь самостоятельно разрабатывать простые управляющие программы и понимать управляющие программы любого уровня сложности (речь здесь идет именно об управляющих программах модуля и ячейки, а не об управляющих программах ЧПУ или программах контроллера). Язык программирования использует графические возможности терминальной станции для отображения общей стратегии управления, для выбора альтернатив. По двум причинам более целесообразен язык интерпретирующего типа, цикл написания — отладки программы короток, процесс программирования интерактивен.
Применяют и двухуровневый язык программирования, причем графический верхний уровень описывает фундаментальные последовательности управлений, а вложенные последовательности нижнего уровня задаются булевыми выражениями. В США существует стандарт на графический язык верхнего уровня: 1ЕС Яециеп6а1 Гипс6оп СЬаг~ Яапдагс1. Функции «открытой системы» для терминальной станции состоят в свободном наращивании вычислительной мощности в рамках распределенной системы с перераспределением управляющих задач реального времени. Частным случаем осуществления таких функций является начальная конфигурация системы управления.
В процессе же ее эволюции допускаются расширения как по аппаратуре, так и по математическому обеспечению, при этом базовые аппаратно-программные решения сохраняются. Для реализации функций «открытой системы» можно использовать архитектурную концепцию сХячп (япд1е игШа1 гпасЫпе) фирмы Мо1ого1а (США), которая предлагает единую программируемую модель для одно- и мультикомпьютерной системы. В архитектуре сХялп можно наращивать ресурсы путем включения дополнительных процессорных модулей, и это не затрагивает существующие аппаратные и программно-математические компоненты. Назначение моды наблюдения состоит в отслеживании рабочего процесса в ГПМ (ГПЯ) с тем, чтобы судить о его нормальном протекании и быть уверенным в общей работоспособности оборудования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
