Fox / Всякая Хуйня / от ВАНИ / ГАП / !!!Мои Рефераты / гл6-Юра

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

Кафедра ТАМП

АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАП

Реферат по предмету «Гибкое автоматизированное производство»

Выполнил: студент группы 4420

Рачковская Е.В.

Проверил: профессор, доктор техн. наук

Мартынов А. К.

Томск 2006г.

ИНТЕГРИРОВАННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (ИАСУ) ГАП

Проблема создания ИАСУ возникает на этапе перерастания комплексно-автоматизированного цеха механообработки в ГПС. Решение этой проблемы приходится выполнять в условиях ограниченных возможностей средств вычислительной техники и программного обеспечения, сопровождающихся низкой надежностью работы. Единственно возможная стратегия в этих условиях - поэтапная модульная разработка решения локальных задач с их последовательным внедрением в производство и последующим агрегированием и интегрированием на уровне гибких производственных модулей, комплексов, гибких автоматизированных производств в ИАСУ. В качестве идеологической базы такой организации была принята концепция информационных сетей.

Первым во времени решением в области АСУ технологических процессов явилась разработка в 1978 г. Автоматизированной системы управления ДИАЛОГ - 1.

Теоретические и практические предпосылки, вызвавшие необходимость этой работы, сводилась к следующему. Задача организации обмена информацией была поставлена перед производством вследствие быстрого роста парка станков с ЧПУ и необходимости повышения эффективности использования этого оборудования. Эффективное использование станков с ЧПУ резко снижается из-за простоев этого высокопроизводительного оборудования, вызванных организационными и техническими причинами. Это особенно проявляется в условиях многономенклатурного мелкосерийного производства. Стремление улучшить организацию работы станков с ЧПУ привело к разработке систем группового управления станками (ГУС) с ЧПУ от центральной ЭВМ.

Схема локально-вычислительной сети (ЛВС)

Отечественные системы группового управления обладают рядом недостатков, которые задерживают широкое внедрение этих разработок: наличие единственного процессора в системе снижает ее возможности, ограничивающие число обслуживаемых станков и приводящее к полной остановке участка станков с ЧПУ при отказе процессора; недостаточная помехозащищенность каналов связи между ЭВМ и технологическим оборудованием; затрудненность расширения участка станков с ЧПУ и подключения в систему новой вычислительной техники; жесткая структура этих систем, базирующаяся на программно-аппаратурных особенностях конкретной ЭВМ, морально устаревшей так же быстро, как и вся современная вычислительная техника.

Одним из факторов, препятствующих эффективному использованию ЭВМ и автоматизации производства, является отсутствие прямой связи ЭВМ с объектами автоматизации. В то время как вычислительные ресурсы ЭВМ, измеряемые десятками мегабайт внешней памяти, сотнями килобайт оперативной памяти, сотнями тысяч операций в секунду, позволяют вести сложные расчеты и оперировать с банками данных, ввод и вывод оперативных данных носит, как правило, многоступенчатый характер, связанный с заполнением специальных бланков, ручным переводом данных на перфокарты и перфоленту, выводом текстов на печать на бумагу. Все эти процессы подвержены ошибкам, длительны во времени и требуют участия многочисленного персонала. В ряде случаев это все сводит почти к нулю эффект от внедрения АСУ ТП и АСУП.

В тех случаях, когда прямая связь ЭВМ и технологического объекта автоматизации имеется, она, как правило, носит недостаточно гибкий характер, так как базируется на конкретной ЭВМ, которая связана с технологическим оборудованием фиксировано как в логическом отношении, так и по электрическим сигналам.

Стремление избежать указанных недостатков в новой системе ГУС послужило толчком для выдвижения идеи о том, что в основу новой разработки целесообразно положить структурные принципы построения систем обмена информацией для автоматизации научных исследований. В таких системах реализован следующий определяющий принцип: системная структура должна быть долговечнее компонентов этой системы, которым свойственно быстрое моральное старение; она должна предусматривать возможность замены и модернизации оборудования и аппаратуры у абонентов. Однако аппаратурная реализация подобных систем характеризуется рядом недостатков, затрудняющих их использование в производственных условиях: большой объем аппаратуры, недостаточная помехозащищенность, большой объем кабельных соединений, недостаточная дальность связи.

В связи с этим была поставлена задача разработки новой структуры обмена информацией для организации многопроцессорных систем автоматизации контроля и управления технологией в производственных условиях. Такая структура обмена разработана и внедрена в производство в виде системы “Диалог-1”. Отличительными особенностями новых систем автоматизации на базе этой структуры являются машино-независимость, многопроцессорность, модульность, диалоговый режим работы “ человек- ЭВМ”.

Разработанная децентрализованная система дальней межпроцессорной связи с ядром структуры имеет станцию дальней связи (СДС), которая связывает абонентов между собой и обеспечивает коммутацию сообщений в системе. Все абоненты в системе равноправны и могут упорядоченным образом вступать в связь друг с другом.

В системе дальней связи реализован определяющий принцип: системная структура должна быть долговечнее компонентов этой системы. Это достигнуто тем, что аппаратурное ядро системы - станция дальней связи - отделено от ее логического ядра - центральной ЭВМ. На аппаратурное ядро системы возложены только функции связи равноправных абонентов между собой.

В АСУ ТП Диалог-1 входят подсистемы группового управления станками (ГУС), автоматизированное рабочее место технолога программиста (АРМ ТП), станция дальней связи (СДС) и системная ЭВМ (М-6000, в дальнейшем ЕС, СМ-4 и др.). Системная ЭВМ выполняет функции хранилища управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ и программных мониторов, необходимых для функционирования локальных систем управления (ЛСУ): СДС, ГУС и АРМ ТП, построенных на базе микро-ЭВМ, но не имеющих накопителей на магнитных носителях. Объединение этой вычислительной техники в локальную информационно-вычислительную сеть (ЛИВС) позволяет получить достаточно большую суммарную вычислительную мощность, так как на микро-ЭВМ производятся автономная подготовка, редактирование и другие операции над произвольными текстовыми массивами, и лишь эпизодически они взаимодействуют с системной машиной, когда требуются произвести сложную обработку подготовленного текста либо поместить (извлечь) его в библиотеку. Причем ЭВМ, как правило, располагается до 1000 метров от АРМ ТП и ГУС, которые устанавливаются непосредственно в рабочих помещениях технологов и на производственных участках станков с ЧПУ соответственно. Программное обеспечение системной ЭВМ позволяет параллельно, в реальном масштабе времени, обрабатывать запросы от многих удаленных абонентов сети. Аппаратура и проблемно-ориентированное программное обеспечение АРМ ТП позволяют технологу- программисту выполнять следующие функции:

- подготовка и редактирование произвольных текстовых массивов;

- операции с удаленной библиотекой программ (запись, чтение, замена, стирание по шифру);

- трансляция исходных текстов с получением УП (текст по каналу связи направляется в системную ЭВМ, обрабатывается; диагностика работы САП, и конечный результат в виде УП поступают в память микро-ЭВМ АРМ ТП с отображением на экране дисплея);

- операции с перфолентой (ввод/вывод информации), которые используются для создания долговременных копий или работы с неавтоматизированном оборудованием;

- распечатка текстов на устройстве печати.

С истема комплексной автоматизации техпроцессов «Диалог-1

Время передачи средней программы из библиотеки в память микро-ЭВМ АРМ ТП или ГУС занимает 10-20 секунд. Время трансляции, включая прямую и обратную пересылку, составляет в среднем несколько (1-4) минут. Доступ к библиотеке и транслятору - параллельный от многих абонентов, в течение всей рабочей смены, без промежуточного вывода на перфоленту и многократной ходьбы от производственного участка к ЭВМ. Таким образом, технолог на своем рабочем месте имеет возможность в итеративном режиме исправления и трансляции получить вариант УП для этапа отладки и оптимизации на стойке ГУС.

Подсистема ГУС позволяет выполнить все функции АРМ ТП (за исключением работы с “твердыми” носителями информации) и, кроме того, обеспечивает хранение нескольких УП в памяти микро-ЭВМ, которые в реальном масштабе времени передаются по прямым каналам связи на систему ЧПУ станков.

Параллельно с отработкой эксплуатирующихся УП можно осуществлять исправление одной из программ с использованием системы авто программирования. Отладка ГУС непосредственно у станка и возможность взаимодействия с САП создают условия для более быстрой и качественной подготовки УП.

В системе управления принят децентрализованный принцип, обеспечивающий:

возможность произвольной реконфигурации системы посредством подключения к СДС новых абонентов без приостанова работы подсистем. Программное обеспечение СДС позволяет автоматически производить настройку на конфигурацию системы при каждом включении;

возможность гибкого распределения вычислительной мощности посредством ввода произвольного количества ЭВМ, каждая из которых может обеспечивать специфические функции и дублировать друг друга;

высокую надежность работы системы, так как выход из строя отдельных подсистем (ЭВМ), даже системной машины, не приводит к общему сбою всего комплекса.

Использование системы Диалог-1 позволило перейти к качественно новым задачам создания ГПС, объединяющих значительно больший состав технологического оборудования, вычислительных средств и программно-математического обеспечения.

Одним из определяющих факторов для перехода к созданию более мощных СУ явилась разработка новых аппаратных средств и программного обеспечения системы связи, которая позволила построить разветвленную локальную сеть со многими станциями дальней связи, к которым подключаются различные ЭВМ, задействованные в решении задач управления ГПС.

Возможность построения такой сети позволила, в свою очередь, определить многоуровневую структуру технических средств для реализации задач ИАСУ ГПС.

На верхнем уровне СУ решаются вопросы организационно-экономического управления, эксплуатируются мощные программные комплексы задач проектирования и ведения глобальных банков данных. В качестве вычислительного аппарата для решения этих задач может использоваться ЭВМ типа ЕС-1045. Использование АРМ ТП на этом уровне позволяет создать сеть удаленных интеллектуальных терминалов. Программное обеспечение сети связи, наряду с проблемно-ориентированными функциями, позволяет использовать АРМ ТП в качестве штатного терминала Удаленной ЭВМ, сохраняя при этом все возможности работы операторов на командном языке, который обусловлен соответствующей операционной средой.

На среднем уровне СУ реализуются функции технологической подготовки производства и оперативного управления комплексом. Этот уровень обеспечивает сбор и предварительную обработку информации о реальной производственной обстановке. Для решения этих задач используются вычислительные средства мини-ЭВМ, СМ-1420 и АРМ-М. Использование специального рабочего места диспетчера на базе АРМ ТП позволяет уже на первом этапе, когда математическое обеспечение оперативного управления еще отсутствует, обеспечить дистанционное управление СУ нижнего уровня. Такой подход позволяет использовать протокол и язык управляющих команд, которые сохраняются в дальнейшем в СУ нижнего уровня и могут поэтапно реализовываться в задачах оперативного управления, представляющих достаточную сложность, особенно в условиях слабой информационной поддержки от объектов управления и недостаточной гибкости задач организационно-экономического управления.

На нижнем уровне осуществляется непосредственное управление оборудованием, входящим в ГПС. Технические средства СУ реализованы на базе аппаратуры КАМАК и снабжены проблемно-ориентированным обеспечением.

Для реализации данной инфологической структуры была разработана локальная вычислительная сеть, основой которой является станция дальней связи (СДС), которая представляет собой коммутатор с микро-ЭВМ “Кедр-1”, программно совместимой с “Электроникой-100”. К одной СДС может быть подключено до 20 равноправных абонентов. Абонентами могут быть ЭВМ различных типов, локальные системы управления технологическими объектами, автоматизированные рабочие места и другие станции дальней связи, что позволяет практически неограниченное наращивание абонентов вычислительной сети.

Интегрированная система управления ГАП (ИАСУ)

Создание информационно-вычислительной сети позволяет собирать и передавать оперативную информацию о состоянии объекта управления между уровнями СУ, обеспечить своевременную реакцию и передачу необходимых управляющих воздействий на регулирование производственного процесса. Объединены многие средства вычислительной техники и получена интегрированная вычислительная мощность, которая не может быть получена при автономной их эксплуатации.

Литература:

1. Мартынов А.К. Основы гибкого автоматизированного производства механообработки: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 104с.

2