3.10 Моделирование процесса управления гибкими производственными модулями (гпм)

С точки зрения управления ГПМ является более сложным объектом, чем станок с ЧПУ. Он включает в себя (кроме станка с ЧПУ) робот, накопители деталей, магазины заготовок и инструментов, транспортную систему, а также систему автоматического контроля. Все эти компоненты ГПМ снабжены собственными средствами управления, которые объединяются в единую локальную управляющую сеть. Взаимодействие всех средств управления осуществляется с помощью программы диспетчера. Диспетчеризация – это основная функция СУ ГПМ, обеспечивающая автоматизацию процесса изготовления деталей.

Особенность ГПМ заключается в его использовании для обработки однотипных изделий с различным содержанием операций, набором применяемых инструментов, геометрическими параметрами. Поэтому СУ ГПМ должна решать следующие задачи:

1. определять по специальным признакам технологический процесс обработки детали и необходимый для этого инструмент, т.е. решать задачи идентификации;

2. наблюдать за ресурсом работы инструмента, диагностировать отклонения размеров обрабатываемых поверхностей и вводить коррекцию, принимать решения для выхода из нештатных ситуаций, т.е. решать задачу мониторинга;

3. воспринимать команды вышестоящего уровня, вести диалог с оператором, передавать информацию о ходе выполнения заданий и др., то есть решать терминальную задачу.

Для обеспечения взаимодействия объектов ГПМ разрабатывается программа диспетчера. При разработке этой программы необходимо:

1. определить состав параллельных процессов управления, их аппаратные структуры, информационные и исполнительные устройства;

2. разделить каждый процесс на отдельные управляющие программы (дескрипторы), составить спецификации программ;

3. выделить условия выполнения каждой программы в рамках ГПМ, определить необходимые для этого обменные и блокировочные сигналы, разработать средства для их передачи;

4. разработать алгоритм анализа условий и вызова программ.

Рассмотрим упрощенную структуру ГПМ в составе станка, робота и магазина для заготовок и деталей (рис. 3.13).

Каждая единица оборудования имеет собственное устройство программного управления и возможности объединения в сеть.

Рисунок 3.13 – Упрощенная структура ГПМ

СУ магазина путем поворота и фиксации магазина обеспечивает подачу заготовки в позицию х₀, а также прием в свободное место (гнездо) обработанной детали.

СУ робота позволяет перемещать захват в начальное состояние х₁ захватывать заготовку в зоне х₀ , переносить её в позицию х₂ для обработки заготовки и выводить его в безопасную зону х₃, управлять процессом зажима и разжима захвата.

СУ станка обеспечивает закрепление, раскрепление и обработку заготовки.

Спецификация программ и их условные обозначения представлены в таблице 3.4.

Процесс взаимодействия программ требует учета следующих условий:

1. начальная установка СУ может осуществляться одновременно;

2. сначала диспетчер должен разрешить выполнение программы М1 (подача заготовки в зону х₀);

3. до начала обработки детали выполняется программа Р1 (захват заготовки в магазине и ее перемещение в зону станка х₂), затем С1 (зажим заготовки), после этого захват выводится в безопасную зону x₃ программой Р2;

Таблица 3.4 – Спецификация и обозначение управляющих программ

Система управления	№ п/п	Содержание программы	Условное обозначение
Магазин	1 2 3 4	Начальная установка (состояние готовности) Подача заготовки в зону х0 Подача в зону х0 свободного места под деталь Поворот в начальное состояние для загрузки и выгрузки магазина	М0 М1 М2 М3
Робот	1 2 3 4 5 6	Начальная установка, перемещение захвата в зону х1 Захват заготовки в зоне х0 и перемещение ее в зону обработки х2 через безопасную зону х3 Разжим захвата, перемещение захвата в безопасную зону х3 Перемещение захвата в зону х2, захват детали Перемещение захвата в зону х0, разжим захвата, выход в позицию х1 Выход в состояние перепрограммирования или ожидания	Р0 Р1 Р2 Р3 Р4 Р5
Станок	1 2 3 4 5	Начальная установка станка Зажим заготовки Обработка заготовки Разжим заготовки Выход в состояние перепрограммирования или ожидания	С0 С1 С2 С3 С4

4. после обработки детали (программа С2) разрешается выполнение программ в следующей последовательности: Р3 (захват детали), С2 (разжим заготовки), М2 (подготовка места для приема детали) и Р4 (установка детали в магазин и выход в зону х₁);

5. если имеется задание на обработку следующей детали, диспетчер выводит СУ в состояние начальной установки, а если нет, то выполняются М3, Р5 и С4, т.е. производится перепрограммирование, настройка и смена инструмента.

Сеть Петри для процесса управления ГПМ показана на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 – Сеть Петри для процесса управления ГПМ