Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (862477), страница 45
Текст из файла (страница 45)
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. Системы управления АСС базируются на использованииоборудования с ЧПУ, построенного, как правило, по модульному принципу.Основными объектами управления в АСС являются станки и технологические установки с ЧПУ, роботы-манипуляторы, транспортные средства, контрольно-измерительныеустройстваиустановки,секцииавтоматическихскладов и др. Программное управление отдельными единицами оборудования АСС и входящими в них подсистемами, узлами, вспомогательнымиустройствами основывается на использовании программы, определяющейпорядок действий в целях получения требуемого результата.14.4.2. Системы управлениялокальными устройствами в ГПСГибкое автоматическое производство базируется на использовании оборудования с ПУ, построенного, как правило,УПипо модульному принципу.
Основными модулями являются станки и технологическиеУправляющий автоматустановкис ЧПУ,роботы-манипуляторы,транспортные средства, контрольно-измериYIУпХ1Хт•• •тельные устройства и установки, секции автоматических складов и др. ПУ модулемОбъект управления(входящим в него оборудованием) основывается на использовании программ, опредеРис.ПУ14.15.Схемареализацииляющих порядок действий в целях получения требуемого результата.Системы управления в автоматизированных станочных системах14. 4.Схема реализации ПУ представлена на рис.14.15.221Модуль с ПУ в функциональном отношении делится на две части: управляющий автомат и объектуправления.
В управляющий автомат загружается УП, которую автомат интерпретирует в виде последовательности управляющих воздействий, передаваемых по каналам у 1 ,... , Уп,для выполнения соответствующих рабочих действий. Текущее состояние объекта отображается параметрами х 1 , ••• , Хт, формируемыми датчиками и поступающими в управляющий автомат в качествесигналов обратной связи. В результате анализа сигналов обратной связиуправляющий автомат формирует последовательность действий в соответствии с текущим состоянием объекта управления-результатом предыдущих действий, моментом завершения действий и т.
п. Для взаимодействия сдругими модулями в управляющем автомате формируется информация И,характеризующая состояние модуля: моменты окончания отдельных фаз процесса и выполнения программы; особые ситуации, возникающие в процессефункционирования модуля, и т. п.ПУ модулем обеспечивает автоматическое функционирование модуля всоответствии с заданной УП, а также гибкость функционирования-возможность изменения процесса функционирования путем загрузки в модульдругойУП.Как правило, ПУ модулем гибкого автоматического производства реализуется путем использования в качестве управляющего автомата промьшmенной ЭВМ или контроллера.
Вычислительная машина или контроллер содержит процессор, блок памяти, канал ввода-вывода и другие устройства.Управляющая ЭВМ или контроллер работает в соответствии с УП, хранимой в ее памяти. Процессор поочередно выбирает из памяти команду закомандой и выполняет их. Выполнение команд сводится к реализации заданной ею операции (сложения, сравнения и др.) над данными, хранимыми в памяти,иликинициированиюоперацииввода-выводачерезканалвводавывода.Выделяют две фазы функционирования управляющей ЭВМ или контроллера: загрузку УП (данных) и ее реализацию. Загрузка УП сводится кпередаче информации И через устройство передачи данных УПД, подключенное к каналу ввода-вывода, в память управляющей ЭВМ или контроллера (рис.14.16).Процесс загрузки выполняется под управлением специальной программы, постоянно хранимой в памяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
