Лекции_додонов (862470), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

По инициативе фирмы General Motors предпринята и реализована
программа «Протоколы автоматизации производства» - MAP (Manufacturing
Automation Protocol), которая содержит конкретные указания по применению
стандартов в семиуровневой системе протоколов, отвечающей требованиям
архитектуры открытых систем. Протоколы MAP обеспечивают
детерминированный доступ абонентов к локальной сети, что удобно для передачи коротких управляющих информационных посылок, требующих быстрой реакции.

Скорость реакции должна быть тем более высокой, чем ниже расположена
подсеть, входящая в общую иерархическую сеть системы управления. По этой причине во второй снизу подсети применяют урезанную версию протоколов MAP, в которой ряд уровней эталонной модели ISO - OSI отсутствует. Эта версия протоколов получила наименование Mini - MAP.

В третьей снизу подсети иерархии в системе управления гибким
интегрированным производством расположены терминальные центры гибких
производственных систем (ГПС). Каждый центр представляет собой развитую вычислительную систему с широким набором периферийных средств. Функции центра состоят в поддержании интерфейса оператора, обеспечении формирования пакета заданий для ГПС, организации оперативного управления.

Коммуникационная Среда третьей (снизу) подсети в иерархии предполагает полномерную версию протоколов MAP. Следующая подсеть при продвижении вверх по иерархии принадлежит инженерным службам, в числе которых CAD -служба (Computer - Aided Design, САПР), САЕ - служба (Computer – Aided Engineering - технологическая подготовка производства), САРР – служба (Computer - Aided Product Planning - планирование производства). В составе этой же подсети находится служба административного управления, формирующая целеуказания. Функции служб традиционны, однако принципиально необходима организация связи компьютерных средств на основе единых информационных представлений.

Коммуникационная Среда инженерно - административных служб имеет
свою специфику: здесь требуется поддержка перемещения больших файлов;
загрузка сети носит пиковый характер; скорость ответной реакции абонент может быть невысокой. В этих условиях оптимальны протоколы класса ТОР
(Technical and Office Protocol, протоколы административно - инженерных служб), разработка которых осуществлена фирмой Boeing (США).

Протоколы MAP и ТОР во многом совместимы, а основное их различие
проявляется на нижних уровнях вертикального сечения Коммуникационной
Среды. Здесь протоколы ТОР поддерживают случайный доступ к локальной сети.

Иерархия задач управления создает иерархию информационных потоков,
замкнутых в пределах своего горизонта, но и осуществляющих взаимодействия по вертикали. Информационный поток каждой подсети в сетевой иерархии поддерживается оптимальной для этой подсети системой протоколов. При этом вычислительно - управляющая локальная сеть оказывается расчлененной на несколько несовместимых подсетей. Для их объединения применяют шлюзы, транспортные станции, мосты. Шлюзы применяют при полной несовместимости подсетей, а транспортные станции и мосты - при их частичной несовместимости.

Вследствие широкого разнообразия программно - аппаратных средств,
используемых в составе системы управления на первый план выдвигается
проблема стандартизации Коммуникационной Среды.

Далее представлена спецификация протоколов отдельных подсетей полной
системы управления гибким интегрированным производством. Протоколы Bitbus предложены фирмой Intel (США) для организации экономичной по стоимости и высокоэффективной по быстродействию связи систем управления в реальном времени. Протоколы выстраивают Коммуникационную Среду в виде четырехуровневой системы: электрический интерфейс, канальные протоколы, транспортные протоколы, прикладные протоколы.

За электрический интерфейс принят стандарт RS-485, который представляет собой расширенную версию RS-422. Физическим каналом служит кабель из одной - двух скрученных пар. К одному сегменту кабеля возможно подключение до 28 узлов; если сегменты соединены повторителями, то общее число узлов может достигать 250. Напряжение на линии составляет ±7В.

Для передачи информации с большой скоростью (до 2,4 Мбод) на не -
большие расстояния (до 30 м) используют синхронный режим. В этом случае
необходимы две скрученные пары: одна для данных, а другая для
синхросигналов. Асинхронный режим имеет две стандартные скорости 375 и 62,5 Кбод для передачи соответственно на расстояния до 300 и 1200 м. В этом режиме достаточна одна скрученная пара, если передача осуществляется в пределах одного сегмента. В многосегментной сети возникает необходимость управления передатчиками в повторителях, и тогда дополнительно привлекается вторая скрученная пара.

Канальные протоколы относятся к подмножеству известных протоколов
SDLC (Synchronous Data Link Control) фирмы IBM (США). Структура кадра,
передаваемого на канальном уровне, имеет вид, показанный ниже.

Указанная структура формируется коммуникационным контроллером МС
68854 фирмы Motorola (США) или микроконтроллером Intel 8344 фирмы Intel (США).

На транспортном уровне передающий узел формирует сообщение, которое затем на канальном уровне вставляется в соответствующее поле кадра. Принимающий узел на транспортном уровне извлекает сообщение из кадра канального уровня. Структура сообщения транспортного уровня приведена ниже.

Для организации работы прикладного уровня в каждом узле имеется
интерфейсная задача, называемая “Удаленный доступ и управление, RAC (Remote Access and Control)”, Для этого существует список интерфейсных команд, позволяющих осуществлять удаленный доступ и управление задачами. Команды вставляются в транспортное сообщение в узле - источнике и извлекаются из транспортного сообщения в узле - получателе. Системы управления автоматизированными станочными комплексами

Гибкое автоматическое производство (ГАП) базируется на использовании оборудования с программным управлением, построенного, как правило, по модульному принципу. Основные модули ГАП — станки и технологические установки с ЧПУ, роботы - манипуляторы, транспортные средства, контрольно - измерительные устройства и установки, секции автоматических складов и др. Программное управление модулем (входящим в него оборудованием) основывается на использовании программ, определяющей порядок действий с целью I получения требуемого результата.

Программное управление реализуется по схеме, представленной на рис. 10.1. Модуль с программным управлением в функциональном отношении делится на две части: управляющий автомат и объект управления (в теории автоматов — операционный автомат). В управляющий автомат загружается программа Р, которую автомат интерпретирует в виде последовательности управляющих воздействий, передаваемых по каналам у_{1, …,} у_м. Объект управления — станок, установка, устройство, робот, реагируя на управляющие воздействия у_{1, …,} у_м выполняет соответствующие рабочие действия. Текущее состояние объекта отображается величинами х_{1, …,} х_п, формируемыми датчиками и поступающими в управляющий автомат в качестве сигналов обратной связи. За счет обратной связи управляющий автомат формирует последовательность действий в соответствии с текущим состоянием объекта управления — результатом предыдущих действий, моментом завершения действий и т. п. Для взаимодействия с другими модулями в управляющем автомате формируется информация S, харак­теризующая состояние модуля: моменты окончания отдельных фаз процесса и выполнения программы, особые ситуации, возникающие в процессе функционирования модуля, и т. п. Программное управление модулем обеспечивает: 1) автоматическое функционирование модуля в соответствии с заданной программой; 2) гибкость функционирования — возможность изменения процесса функционирования путем загрузки в модуль другой программы.

Как правило, программное управление модулем ГАП реализуется путем использования в качестве управляющего автомата ЭВМ (рис. 10.2). ЭВМ состоит из процессора, памяти и канала ввода— вывода. Процессор — устройство ЭВМ для выполнения команд программы, управляющей работой ЭВМ. Память — устройство ЭВМ для хранения программ, управляющих работой ЭВМ, и данных, определяющих порядок функционирования модуля в целом и характеризующих состояние модуля — управляемого объекта и самой ЭВМ. Ввод—вывод информации — программ и данных — производится через канал ввода—вывода, обеспечивающий передачу информации между внешними по отношению к ЭВМ устройствами и памятью, а также процессором ЭВМ.

Вычислительная машина работает в соответствии с программой, хранимой в ее памяти. Процессор поочередно выбирает из памяти команду за командой и осуществляет их. Выполнение команды сводится к реализации заданной ею операции (сложения, сравнения и др.) над данными, хранимыми в памяти, или к инициированию операции ввода — вывода через канал ввода — вывода.

Выделяют две фазы функционирования управляющей ЭВМ: 1) загрузку программы (данных); 2) реализацию программы управления. Загрузка программы (данных) сводится к передаче информации Р через устройство передачи данных, подключенное к каналу ввода — вывода, в память ЭВМ. Процесс загрузки выполняется под управлением специальной программы, постоянно хранимой в памяти ЭВМ. Эта программа, реализуемая процессором, обеспечивает управление работой УПД и канала ввода— вывода, а также контроль верности вводимой информации. При загрузке в память ЭВМ вводится вся информация (программы и данные), необходимая для управления. Реализация программы управления сводится к ее интерпретации — выполнению предписанных программой действий над данными, хранимыми в памяти, к формированию управляющих воздействий у_1,…, у_м и вводу в ЭВМ данных х_{1, …,} х_п объекта управления.

Управляющие воздействия у_1,…, у_м имеют цифровую форму, т. е. представляются в виде чисел и числовых кодов (наборов цифр). Эти воздействия должны быть преобразованы, как правило, в специальные электрические сигналы, управляющие работой электромеханических и других устройств. Для преобразования числовых значений и кодов у_1,…, у_м используются специальные блоки — устройства сопряжения с объектом, на выходе которых формируются сигналы у*_1,…, у*_м вида, соответствующего специфике управляемого объекта — станка, установки, транспортного средства. Состояние управляемого объекта характеризуется специфичными физическими величинами х*_{1, …,} х*_п: угловыми и линейными перемещениями, напряжениями и токами на выходах датчиков и др. Для ввода в ЭВМ эти величины должны быть преобразованы в цифровую форму — числовые значения и коды х*_{1, …,} х*_п. Величины х_{1, …,} х_п преобразуются устройствами сопряжения с объектом, тип которых зависит от природы х*_{1, …,} х*_п. Данные S о состоянии модуля формируются по программе, реализуемой ЭВМ, и выводятся через канал ввода — вывода и устройство передачи данных.

Характеристики

Список файлов лекций