Лекции_додонов (862470), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Вычислительные машины, устройства сопряжения с объектом и передачи данных являются техническими (аппаратурными) средствами системы управления, функционирующими под управлением программных средств. Программные средства — совокупность программ, определяющих порядок реализации функций, возложенных на систему управления. В зависимости от назначения программы делятся на обслуживающие и функциональные (технологические).
Функциональная схема системы управления ГАП на уровне линии, участка и, возможно, цеха представлена на рис. 10.3. В рассматриваемом случае исполнительный комплекс ГАП состоит из трех основных систем: 1) совокупности ячеек, объединяющих обрабатывающие, контрольно - измерительные и робототехнические (транспортные) модули, номенклатура которых определяется технологией производства, реализуемой данной производственной единицей; 2) транспортной системы, состоящей из автоматических транспортных средств, программно управляемых системой управления ТС; 3) автоматического склада, программно управляемого системой управления АС.
Как правило, каждая ячейка, транспортная система и автоматический склад управляются выделенной для этой цели ЭВМ, на основе которой и строится соответствующая система управления по схеме, представленной на рис. 10.2. Эти ЭВМ реализуют функции по управлению оборудованием на основе загружаемых в них программ управления и формируют сообщения о завершении операций или об особых ситуациях, возникающих при работе управляемого ими оборудования. Совместное функционирование ячеек производства, транспортной системы и склада обеспечивается системой управления (СУ) ГАП - линией, участком или цехом, которая включает ЭВМ, управляющую ЭВМ низшего уровня иерархии, оборудование, аппаратуру связи ЭВМ СУ ГАП с другими ЭВМ и дополнительные устройства для обслуживания операторов, контролирующих работу ГАП.
Основные функции системы управления ГАП состоят в следующем: 1) загрузке в ЭВМ программ, обеспечивающих функционирование компонентов исполнительной системы в соответствии с планом производства изделий; 2) синхронизации работы компонентов исполнительной системы с темпом работы оборудования согласно заданной технологии и плану производства изделий. Указанные функции реализуются следующим образом. Загрузка программ в ЭВМ, управляющие ячейками, транспортной системой и складом, сводится к передаче программ из памяти ЭВМ СУ ГАП в ЭВМ, управляющие компонентами исполнительной системы. Процедура загрузки программ представляет собой переналадку производства, которая сводится не к переналадке оборудования, а к передаче информации в ЭВМ, управляющие оборудованием.
Работа компонентов ГАП синхронизируется путем инициирования работы соответствующих компонентов в заданные моменты времени согласно циклограмме (временной диаграмме) функционирования ГАП и текущему состоянию каждого компонента ГАП — ячеек, транспортной системы и склада. Инициирование работы компонентов и контроль их состояний достигаются за счет передачи сообщений (команд, данных о состоянии) между ЭВМ СУ ГАП и ЭВМ, управляющими компонентами исполнительной системы ГАП. Сообщения передаются по линиям связи, объединяющим все ЭВМ в единый управляющий комплекс.
На рис. 10.3 представлена наиболее простая конфигурация связей между ЭВМ системы управления ГАП: ЭВМ, управляющие ячейками, транспортной системой и складом, связаны только с ЭВМ высшего уровня — ЭВМ системы управления ГАП. Взаимодействие между ЭВМ, управляющими, в частности, ячейками, обеспечивается только через центральную ЭВМ системы управления ГАП, в памяти которой концентрируются все данные о состоянии ГАП. На основе этих данных программа управления процессами функционирования ГАП, реализуемая центральной ЭВМ системы управления ГАП, формирует команды, передаваемые по линиям связи в ЭВМ нижнего уровня, управляющие компонентами исполнительной системы ГАП.
В системе управления ГАП могут вводиться связи — линии передачи данных между ЭВМ одного уровня. На рис. 10.3 показана такая связь между ЭВМ, управляющими транспортной системой и складом. За счет этого уменьшается нагрузка на центральную ЭВМ, поскольку координация работы транспортной системы и склада обеспечивается в основном ЭВМ, управляющей транспортной системой, и ЭВМ, управляющей складом, без обращения к центральной ЭВМ.
Система управления ГАП может быть информационно связана с АСТПП и АСУП. На рис. 10.3 показаны линии передачи данных, связывающие центральную ЭВМ системы управления ГАП с АСТПП и АСУП.
Система управления оборудованием гибкого автоматизированного участка
Система управления (СУ) координирует и управляет работой всего оборудования гибкого автоматизированного участка (ГАУ): гибкими производственными модулями (ГПМ), автоматизированной транспортно – складской системой (АТСС), автоматизированной системой инструментального обеспечения (АСИО).
Система управления (СУ) в соответствии со сменно – суточным заданием передает на устройства управления АТСС команду о подаче робокаром РК-2 спутника с приспособлением под крепление новой заготовки на агрегате загрузки спутников АЗСп. После установки и закрепления заготовки оператором загрузки заготовок ОЗз спутник направляется ЭВМ на входную позицию агрегата загрузки станка соответствующего ГПМ. В соответствии с кодом спутника, автоматически считываемого на входной позиции АЗСт, ЦЭВМ проверяет наличие требуемого инструмента в инструментальном магазине МИ ГПМ или в накопителе инструмента НИ АСИО. В последнем случае робот - автооператор РА-1 начинает подавать инструмент в инструментальный магазин ГПМ в порядке его применимости. Ненужный инструмент в обратной последовательности из МИ направляется в НИ АСИО. Агрегат загрузки станков АЗСт автоматически подает спутник с заготовкой на стол станка, после чего начинается изготовление детали по программе, поступающей из ЭВМ в устройство ЧПУ ГПМ.
Изготовленная деталь по цепочке АЗСТ, РК-1, НСп АТСС, РК-2, АЗСп автоматически направляется к оператору загрузки заготовок ОЗз, который снимает их со спутника и помещает в тару в накопителе заготовок ИЗ. Заполненная тара робокаром РК-3 переправляется с деталями в автоматизированный склад заготовок АСкЗ. Поскольку поиск и подача в МИ ГПМ требуемого инструмента для обработки новой заготовки, поступившей на входную позицию АЗСт, происходят во время изготовления предыдущей детали, на переход к изготовлению новой детали тратится столько же времени, сколько на повторение обработки прежней детали. Это время определяется продолжительностью отвода с помощью АЗСт со стола ГПМ спутника с деталью и подачи на стол нового спутника с заготовкой, т. е. составляет десятки секунд. В связи с этим нет необходимости иметь несколько спутников для обработки одной заготовки и можно обойтись одним спутником на каждый установ, что сокращает общее число спутников на участке, вместимость накопителя спутников и обеспечивает повторяемость изделий.
Прямое управление от ЭВМ работой всего оборудования участка, наличие в ЭВМ полной модели участка в динамике, отвечающей в каждый момент времени фактическому состоянию оборудования и оснастки (инструмента, спутников), позволяет реализовать структурную гибкость участка, поскольку изготовление детали может быть без потерь времени передано на любой из однотипных ГПМ участка. Кроме того, возможно оперативное вмешательство персонала участка в процесс обработки: запуск в любое время в изготовление приоритетной детали; изменение размера партии деталей; введение коррекции на размеры обрабатываемых поверхностей; автоматическое прерывание процесса обработки с выводом детали на позицию контроля К для проверки и др.
Прямое управление от ЭВМ позволяет иметь неограниченную по объему программу обработки, а индивидуальная подача инструментов снимает ограничения на число используемого инструмента, поскольку используются емкости как инструментальных магазинов ГПМ, так и накопителя инструментов НИ АСИО. Замена изношенного и сломанного инструмента осуществляется оператором загрузки инструмента 03и с помощью автооператора РА-2 и агрегата загрузки инструмента АЗИ из автоматизированного склада инструмента АСкИ.
Аппаратное обеспечение систем управления
1.3. Микроконтроллер - основная структурная единица аппаратного обеспечения САУ
Развитая система управления (СУ) строится иерархически, как вычислительно – управляющая сеть. Выполнение общепринятых принципов построения открытых сетевых систем придает гибкость системе в аппаратном и программном плане.
Основной структурной единицей аппаратного построения СУ является микроконтроллер (МК) (рис. 1.15). Его назначение – обработка поступающей информации и выдача управляющих воздействий для реализации всей совокупности возложенных на СУ функций. В состав развитого микроконтроллера входит вычислительное ядро (ВЯ), непосредственно обрабатывающее поступающую информацию и организующее обмен с элементами объекта управления. Сервис вычислительному ядру при вводе и выводе информации от оператора оказывает человеко – машинный интерфейс и система ввода – вывода. Это обычно монитор, клавиатура, мышь и средства связи с ними, которые часто непосредственно входят в состав вычислительного ядра.
Устройство связи с объектом представляет вычислительному ядру услуги при обмене элементарными сигналами аналогового АК и дискретного ДК контроля с датчиками, характеризующими состояние объекта управления и сигналами дискретного ДУ и аналогового АУ управления на преобразователи энергетических потоков. В качестве периферийных компонентов САУ, непосредственно связанных с объектом управления здесь используются, например, электромагнитные реле, включающие и выключающие различные устройства (электромагнитные клапана, двигатели и т.п.), твердотельные реле и транзисторные ключи.
Адаптер сети необходим для подключения микроконтроллера в сеть. Каждый микроконтроллер выполняет возложенные на него функции управления. Если он поддерживает температуру в печи, по сети от микроконтроллера высшего уровня он получает уставку, определяющую, какую температуру поддерживать.
Линиями связи микроконтроллер связан с другими компонентами локальной управляющей сети. Периферийные компоненты СУ служат для управления энергетическими потоками, поступающими на исполнительные механизмы и иные компоненты машины, нуждающиеся в энергопитании. Обмен с ними идет, как правило, элементарными сигналами дискретного и аналогового управления (ДУ и АУ). Управляют энергетическими потоками ключи - устройства, способные управляющий информационный сигнал преобразовать в энергетический поток с требуемыми параметрами.
Датчики, входящие в состав периферийных компонентов, выдают на линии связи сигналы, характеризующие состояние объекта управления. Это, как правило, элементарные сигналы аналогового (АК) и дискретного контроля (ДК).
Для построения систем автоматического управления (СУ) широкого класса оборудования достаточно иметь три типа микроконтроллеров (МК) в соответствии с тремя уровнями иерархии:
МК верхнего уровня - центральные МК. Этот контроллер координирует работу всей системы, выдает задания на исполнение локальным и узловым, он стоит во главе сети САУ.
МК среднего уровня - узловые МК. Такие МК управляют достаточно развитой подсистемой машины, командуют фрагментом управляющей сети или отдельными сложными механизмами для обмена и управления вид. От центрального такой контроллер отличается меньшими вычислительными и сервисными возможностями (как правило, отсутствие дисплея и клавиатуры, меньший объем памяти и быстродействие и, как следствие, меньшая стоимость).
3. МК низшего уровня - локальные МК. Это контроллеры, располагаемые на периферии сети СУ и встраиваемые в управляемое устройство; как правило - это одноплатная конструкция, совмещающая функции преобразования энергии и информации.
Локальные регуляторы (ЛР) управляют каким либо исполнительным механизмом; широкого применения, например, нагревателем, электродвигателем (асинхронным, двигателем постоянного тока, шаговым).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
