12. Автоматизированные системы управления на производстве

Заболотный Л.П., Шайденкова В.А.

Днепропетровский национальный университет

Методика построения схем движения управляющей информации в станочных системах при эксплуатации

 

Управление сложными станочными системами (СС) требует составления схем информационного обмена (Iупр) между составляющими исполнительными устройствами (ИУ). Система управления (СУ) оборудования представляет совокупность элементов конструкции, выполняющих функции управления, при решении задач эксплуатации. Взаимосвязь элементов СУ обусловлена схемой обмена Iупр. Каждой задаче управления соответствует собственная программируемая комбинация составляющих и, соответственно, иная схема информационного обмена. Сложность таких схем обусловлена конструкцией и составом оборудования, а также объемом и видом задач эксплуатации.

Необходимо отметить, что для различных видов информации (размерной – ір, технологической – іт, цикловой – іц, вспомогательной – івс и др.) выполняют построение собственной схемы движения Iупр. Каждая задача эксплуатации обычно обеспечивается исполнением набора работ, функций, действий и их параметров, изменяющихся на протяжении цикла металлообработки. Многофакторные изменения информационных связей, их количества, объема, вида, схемы комутации и направления передачи Iупр  в СС обуславливает необходимость разработки методического подхода к составлению схем движения Iупр  между ИУ технологических комплексов.

Наиболее полной и лаконичной характеристикой СС является ее структура. Нами выполнен анализ изменения активного состава конструкции СС при эксплуатации и определены основные постоянные элементы, а также их взаимные связи. В общем случае в составе СС можно выделить элементы:

- исполнительные устройства (ИУ), реализующие простейшие действия;

 - органы (устройства) управления (ОУ, УУ), осуществляющие преобразование, ввод и контроль Iупр. на первом уровне СС;

- функциональные связи управления (ФСУ), объединяющие отдельные ИУ в технологические комплексы.

Состав таких комплексов, активизация и взаимодействие их элементов соответствует схеме информационного обмена в СС. Разработку схемы начинают с определения первого уровня информационного обмена (Рис. 1.а).

 

УУn

 

 
Oval: I1
 

 


Oval: ОУ1 
 





     
Left-Right Arrow: i1…in (ИК)

УУ1

 
а)                            б)    

Oval: in Oval: in1

УУn

 
Oval: I Oval: ОУn
 

 


Oval: ОУn(ФСУn)

                

                    

Рис. 1. Условное изображение элементов структурной схемы информационного обмена в станочных системах

а) Схема реализации прямой (i) и обратной (i1) связей в n-ой цепи управления для одного параметра элементарной функции ИУ

б) Схема реализации прямого (In) и обратного (In1) потоков одного вида Iупр.

УУі – устройство управления; ОУі – объект управления; СУ – система управления; У ИУ - исполнительные устройства изменяющегося состава.

 

В соответствии с программой работы СС определяют элементарные объекты управления (ОУі), устройство управления (УУі) и функциональные связи управления (ФСУі) активизируемые Iупр. Выполняют изображение элементов схемы (Рис. 1.а). При этом ФСУі заменяют на прямые и обратные информационные связи і, і1.

Связь і↓ (прямая) направленная от УУі к ОУі служит для передачи команд на исполнение с одной характеристикой действия (Ді) выполняемого ИУі. Для передачи команд по n-параметрам для Ді необходимо установить n связей. Такой набор связей рассматривается как информационный канал (ИК) (Рис. 1.б), а сведения – как информационный поток (І, І1). Организация ИКі возможна как аппаратными, так и программными средствами. Обозначения УУі и ОУі индексируют в порядке рассмотрения і связей по видам Іупр.

Связь і1↑ противоположного направления (обратная) предназначена для передачи отчета от ОУі к УУі.

Рассмотренный элемент схемы является простейшим и повторяется неоднократно.

Совокупность таких построений характеризует первый уровень информационного обмена в СС.

На рис 1.б представлен элемент структурной схемы N-го уровня. СУ обеспечивает согласованное функционирование нескольких ОУ. В конструкции СС это может быть совокупность элементарных ОУ, объединенных целевым назначением, а также, несколько ИУ, узлов и отдельные системы технологического комплекса станочного оборудования. Объединение их общими контурами СУ и У ИУ обозначает, что информация служит решению N-го ранга задач управления. Обычно такие элементы схемы связывают информационными каналами І упр1упр).

Обычно число уровней (N) соответствует иерархической схеме соподчиненности составляющих. Уровни (N) ранжируют и объединяют в блоки по видам информации, целевому назначению и пр. Соответственно каждый из блоков оснащается собственной СУ или УЦ для введения Іупр. Для трансляции Іупр из in организуется видовой ИК. По мере дифференциации и специализации транслируемых сведений увеличивается число уровней (N) и блоков обработки Іупр.

Отметим, что УУ (СУ, УЦ) высоких уровней входит в единую СУ СС в виде функциональных подсистем.

Разработка использована в учебном процессе при выполнении выпускных работ магистрами специальности “Металлорежущие станки и системы”.