Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (831035), страница 45
Текст из файла (страница 45)
, Етв состоот случайного поступления заявок на обслуживание, связанных со временем цикла и временем выполнения обслуживания. Согласнотеории массового обслуживания, вероятность перехода в состояниеEk определяется выражением1(Л)kPk = (m~·k)! uгдеuРо,- интенсивность обслуживания.Вероятность того, что все станки работают,Ро=1л тт! ( л )kl + m- + L - - - -·k-z(m - k)! uuЗагрузочный (транспортный) робот работает при состояниях системыЕ1,.
.. , Ет, и вероятностьего простоятРт.р = 1- Рт.р =L,Pk·k;JЧисло станков, ожидающих обслуживания и находящихся в очереди наисполнение заказа, определяется состояниями Е2 , ••• , Ет. При этом станок обслуживается, а(k - 1)станков ждут обслуживания. Число последнихтnс-г= L, (k - l)Pk•k; 2Коэффициент простоя одного станка из-за ожидания при многостаночномобслуживаниипетКст = -1 ~= - "-,(k - l)Pk•mm k;221614. Проектирование автоматизированных станочных системВероятность простоя одного станка-1Рст =1 - Рст = -mт'I,(m - k)Pk·k=OТаким образом, на этапе эскизного проектирования РТК целесообразноиспользовать положения теории массового обслуживания для оптимизацииструктуры системы.
При этом сравнение вариантов необходимо вести с учетом стоимости простоя при многостаночном обслуживании и капитальныхзатрат на дополнительные устройства. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
