5.2.2. Структура и организация управления ГПС

 

Управление ГПС строится по многоуровневому принципу и включает следующие уровни управления :

режимами технологических операций, реализуемых модулями ГПС;

модулями ГПС (станки и технологические установки с ЧПУ, роботы-манипуляторы, контрольно-измерительные устройства, секции автомати­ческих складов и др.);

участками ГПС (робото-технологическими комплексами, группой единиц оборудования и др.) ;

линиями, участками и цехами;

ГПС в целом.

Аппаратными средствами системы управления являются: ЭВМ, устрой- -ства сопряжения с объектом и передачи данных и другие, функционирую­щие под управлением средств программного обеспечения.

Программное обеспечение состоит из совокупности обслуживающих и функциональных программ, определяющих порядок реализации функций системой управления.

Обслуживающие программы предназначены для управления началь­ной загрузкой программ и данных в память ЭВМ, контроля работоспособ­ности ЭВМ и других аппаратурных средств системы управления, обменом данными между модулями и ячейками ГПС др.

Функциональные программы обеспечивают порядок функционирова­ния управляемого объекта и реализуются программными модулями опера­ционной системы ЭВМ.

Для упрощения управления операционная система ЭВМ организуется таким образом, что функциональные программы представляются не в терминах команд ЭВМ, а в терминах действий, реализуемых в объектах управления. Тогда программа управления соответствует набору данных, передаваемых в модули ГПС, которые интерпретируются операционной сис­темой в виде последовательности управляющих воздействий и проверок состояния управляемого объекта, реализуемых в дальнейшем автомати­чески.

Рассмотрим системы управления элементами ГПС различных уровней.

В простейших случаях для управления режимами операций могут быть использованы системы управления (регуляторы) различных классов, построенные на аналоговых и цифровых принципах управления, реализуе­мых, в частности, с использованием микропроцессорной техники.

В качестве примера использования для управления отдельными техно­логическими параметрами операций рассмотрим функционирование авто­матической системы регулирования скоростью и натяжением ленты при намотке ленточных магнотопроводов при производстве трансформаторов. Как известно, от качества намотки магнитопроводов (удельных давлений в слоях, плотности намотки и др.) зависят его выходные электрические параметры, что заставляет при намотке решать задачу изменения скорости и натяжения ленты магнитопровода, т.е. предусматривать автоматическое регулирование скоростей секций технологического агрегата (рис. 5.5) или прямое измерение и регулирование натяжения. Функциональная схема ав­томатической системы регулирования натяжения с непосредственным из­мерением натяжения ленты представлена на рис. 5.10.

 

Рис. 5.5. Функциональная схема АСУ натяжением при реализации тех­нологической операции

Для целей измерения используются магнитоупругие датчики (пресс-дукторы), обладающие точностью измерения в 1-2%. Ленточный материал ' в месте измерения проходит через направляющий валик НЕ, под подшип­никами которого установлены прессдукторы Пр. Выходной сигнал пресс-дукторов  Пр пропорционален давлению на прессдуктор, а, следовательно, и натяжению ленты. Выходное переменное напряжение прессдуктора (око­ло нескольких десятков милливольт) поступает на преобразователь УВ, ко­торый совместно с Пр образует датчик натяжения ДН. Усиленный по нап-, ]ряжению сигнал постоянного тока (7_ДН сравнивается с задающим напряже­нием £/₃, которое определяет требуемое натяжение ленты. Разность напря­жений U₃ и £/_дн поступает на вход регулятора натяжения РН. Выходное напряжение £/_р._нс регулятора натяжения в зависимости от знака отклонения суммируется с сигналом задания скорости секции £/_у, что обеспечивает, коррекцию скорости секции со и   поддержание   ими программного изме­рения заданного натяжения ленты магнитопровода.

 

При автоматизации транспортных и технологических перемещений используются замкнутые системы автоматического управления, которые обеспечивают перемещение механизмов штабелеров, транспортных теле­жек, инструмента и заготовок по заданной программе.

На рис. 5.6 представлена схема системы автоматического адресования,

Рис. 5.6. Схема АСУ адресованием при реализации транспортной операции

работающая следующим образом. При нажатии кнопки "Пуск' в ручном или автоматическом режиме включается генератор импульсов ГИ. Генери­руемые им импульсы через логические элементы Э_и ("ИЛИ") 3_2J и Э₂₂ ("ЗАПРЕТ") одновременно поступают на вычитание в счетчики положе­ния СП и адреса СА, в которых в двоичном коде введены координаты по­ложения перемещаемого объекта и его адреса (конечного пункта назначе­ния) . Объект управления при этом не перемещается и путевой переключа­тель ПП, жестко связанный с объектом и являющийся датчиком обратной связи, сигналов не выдает. Первым освободится тот из счетчиков СУ7или СА, в котором записано меньшее число, например СП. Тогда на его выходе будет "О", а следовательно, на входе логического элемента Э₃1 ("НЕ") будет "1", которое и поступит на вход логического элемента Э«ц ("И"). Так как при этом в счетчике положения С А осталось записанным число, равное разности координат положения и адреса, то на выходе СА будет "1". В этом случае элемент Э₄\ выдаст через элемент Эц команду на остановку ГИ и команду "ВПЕРЕД", по которой начинается движение объекта. Вход счетчика СП теперь будет закрыт элементом 3_2J. При перемещении объек­та датчиком обратной связи ПП через элемент Э_п и Э₂₂ импульса, пропор­циональные отрезкам пути, будут подаваться на вычитание на вход счетчи­ки СА. После прохождения пути, равного оставшейся разности координат положения и адреса, счетчик СА освободится, на его выходе (входе эле­мента 3₄i) будет "О" и элемент Э₄₁ выдаст команду "СТОП", так как объект прибыл в заданный конечный пункт. В случае, если величина коор­дината адреса меньше величины координаты положения, работа системы осуществляется аналогичным образом, но при этом первым освобождается счетчик СА и поэтому выдается команда на перемещение объекта "НАЗАД".

Программное управление модулями ГПС основывается на использова­нии программы, определяющей порядок действий модуля для решения им заданной технологической задачи,и реализуется по схеме рис. 5.7.

Рис. 5.7. Программное управление модулями ГПС:

а — взаимосвязь ЭВМ с объектом управления (УПД -устройство передачи данных, УСО - устройство сопря­жения с объектом, периферийными устройствами,/¹ -информация) ; б -_ детализация взаимосвязи ЭВМ с пе­риферийными устройствами через интерфейс „ввода-вы­вода"

 

При этом в управляющий автомат (как правило, микро-ЭВМ или микропроцессор) через устройства передачи данных загружается програм­ма, которая интерпретируется в виде управляющих сигналов Y, переда­ваемых на объект управления через устройства ввода-вывода и блока соп­ряжения, которые преобразуют коды программы в электрические сигналы. Объект управления под воздействием сигналов Y выполняет соответствующие рабочие действия, отображаемые датчиками и поступающие в ЭВМ в качестве сигналов обратной связи (моменты выполнения отдельных фаз процесса и программ, отработка особых ситуаций и т.д.) . На основе сравне­ния программы Р и текущих состояний X объект v-правления с учетом внешних факторов, а также информации 5 о взаим и действии с внешними системами (наличие сборочных комплектов, материалов, исправности транспортной системы и т. д.) ЭВМ формирует последовательность дейст­вий на следующий такт управления.

При управлении ячейкой ГПС, включающей в свой состав один или нес­колько станков, обслуживающих их средств транспортирования и загрузки и контрольно-измерительных систем, используют одну или несколько ЭВМ, объединяемых в единый комплекс. Чаще всего при управлении использу­ется двухуровневая схема, при которой на нижнем уровне управления модулями решаются локальные задачи управления, а ЭВМ второго уровня координирует их работу, загружая в ЭВМ систем управления модулями необходимые программы.

Структурная схема системы управления ГАУ (линией, цехом) пред­ставлена на рис. 5.8 и включает исполнительный и управляющий комплексы.

 

 

В исполнительный комплекс ГАУ входят следующие основные систе­мы: совокупность ячеек, номенклатура которых определяется технологией производства изделий МЭА; транспортная система, состоящая из програм­мно управляемых транспортных средств и автоматического склада.

Совместное функционирование элементов исполнительного комплекса ГАУ обеспечивается системой управления ГАУ, которая включает централь­ную ЭВМ, ряд ЭВМ нижнего уровня для управления ячейками, транспорт­ной системой и автоматическим складом, аппаратуру связи, объединяю­щую все ЭВМ в единый комплекс, и дополнительные устройства для опера­торов , контролирующих работу ГАУ.

Основными функциями системы управления ГАУ являются:

загрузка в ЭВМ программ, обеспечивающих функционирование эле­ментов исполнительской системы в соответствиии с планом производства ,'.'МЭ'А;

синхронизация работы элементов ГАУ согласно заданной технологии и календарному плану производства МЭА;

контроль, координация и диспетчирование работы пементов ГАУ : в автоматическом режиме и по командам оператора ГАУ

Взаимодействие между ЭВМ нижнего уровня moxci обеспечиваться через центральную ЭВМ, в памяти которой содержатся все сведения о сос­тоянии ГАУ. На основе этих данных программа управления ГАУ, реали­зуемая центральной ЭВМ, передается по линиям связи в ЭВМ нижнего уров­ня. Для уменьшения загрузки центральной ЭВМ вводятся связи между ЭВМ нижнего уровня, управляющими работой ячеек, транспортной и складиру­ющей системами.

Система управления ГАУ информационно связана с АСТПП и АСУП. АСТПП обеспечивает подготовку программ функционирования ГАУ для каждого из изделий, в том числе: разработку маршрутов движения матери­алов, заготовок и изделий в процессе их обработки; определение состава инст­румента и оснастки, используемых в каждом из технологических и вспомо­гательных модулей; составление технологического процесса на каждое ,';. из изделий; разработку программ управления модулями ГАУ; построение циклограмм их работы и разработка программ синхронизации управления •_; ГАУ. АСУП обеспечивает календарное планирование и оперативное управле­ние ГАУ; учет продукции и использование оборудования, комплектацию производства материалами, заготовками, инструментом, выдачи оператив­ной информации о состоянии ГАУ. При этом система управления ГАУ пе­редает АСУП данные о ходе производства, необходимые для решения задач календарного планирования, учета оперативного управления ГАУ.

Управление ГПС, включающей в свой состав совокупность гибких ав­томатизированных заготовительных, обрабатывающих, сборочных и дру­гих цехов, гибких автоматизированных участков и линий, ведется на осно­ве многоуровневой системы программного управления реализуемых комп­лексом ЭВМ различных классов (рис. 5.9) •

ЭВМ, управляющие модулями исполнительской системы, реализуют первый уровень управления (см. рис. 5.8). Координация работы локаль­ных систем первого уровня обеспечивается системами второго уровня

Рис. 5.9. Функциональная схема АСУ ГПС

управления, реализующих центральными ЭВМ ГАЛ, ГАУ или ГАЦ. Цент­
ральные ЭВМ, ГАЛ, ГАУ или ГАЦ связаны с ЭВМ АСТПП и АСУП, образу­
ющих третий уровень управления'.        

Объединение ЭВМ в единый управляющий комплекс достигается за счет сопряжения ЭВМ между собой посредством линий передачи данных и обеспечения ЭВМ программами, организующими и осуществляющими обмен данными между ЭВМ различных уровней.