1.2. Системы управления гибким производством

Гибкие производственные системы создаются на основе ис­пользования устройств ЧПУ четвертого поколения, которые реали­зуются на базе электронных компонентов с высокой степенью инте­грации в микропроцессорах. Обычно системы ЧПУ четвертого по­коления обозначаются аббревиатурой CNC (computer numerical control) [1]. Достоинствами таких систем являются универсальность и легкая приспособляемость для управления как технологическими машинами, так и устройствами автоматизации вспомогательных операций.

В зависимости от назначения системы CNC можно разделить на две группы: 1) с заранее заданными алгоритмами управления; 2) с алгоритмами изменяющимися, программируемыми для конкрет­ных условий. В CMC-nenoaiao функции по расшифровке данных управления, ввода, в память, запоминания в буферной памяти, сравнения, вычисления, интерполирования выполняют ЭВЛЛ в от­личие от систем ЧПУ первого, второго и третьего поколений, где аналогичные функции в упрощенном виде жестко программируются.

Главным узлом обработки исходных данных в системах ЧПУ четвертого поколения обычно является микропроцессор, который соединяется через блоки ввода-вывода (интерфейс, шины данных, адресную и управляющую шины) с объектом управления, а также другими функциональными блоками. Диалог с оператором ведется через внешние устройства (пульты управления, дисплеи).

Одной из характерных особенностей систем ЧПУ с ЭВМ яв­ляется простота перепрограммирования на выполнение разных технологических задач. Другим достоинством систем ЧПУ четвер­того поколения является использование проблемно-ориентирующих языков в сочетании с системами автоматического программирования, что позволяет реализовать принцип «программирования в цехе» и существенно сократить время разработки производственных программ.

Для гибкого управления элементами технологического про­цесса применяются системы прямого цифрового управления CNC, в которых, наряду с управлением технологическими машинами и их переналадкой, предусмотрена автоматическая смена инструмента, оснастки и приспособлений. В функции ЭВМ входит контроль в режиме реального времени как потока предметов обработки, так и информационного потока.

6

Совершенствование устройств программного управления технологическими машинами и создание промышленных роботов, функционирующих по командам ЭВМ, сделали возможным органи­зацию гибких производственных систем нового типа, объединяю­щих программируемые технологические машины с устройствами загрузки-разгрузки предметов обработки и смены инструмента, ав­томатизированными транспортными средствами и складами, также работающими по программе от ЭВМ.

Система управления ГПС (СУ ГПС) представляет собой многоуровневую систему программного управления, включающую в себя комплекс ЭВМ, устройства ЧПУ, средства информационного и программного обеспечения. Количество уровней СУ ГПС зависит в основном от числа подпрограмм. Обычно нижний уровень - это СЧПУ или программируемые командоаппараты (ПК), управляющие единицами ГПС. Основными задачами СУ этого уровня являются контроль за выполнением операций и организация управления функциональными элементами технологической машины. Анало­гично осуществляется управление промышленными роботами, ро-бокарами, складами и другими составными элементами системы. Информация на ЭВМ более высоких уровней передается устройст­вом сопряжения с объектом (УСО).

Задачей ЭВМ второго уровня является организация управле­ния внутри группы технологических машин. Связь этих ЭВМ с центральной ЭВМ может осуществляться как автоматически, так и в режиме диалога, что позволяет оператору вести отладку и кор­рекцию управляющей программы непосредственно с рабочих пози­ций. Кроме связи с центральной ЭВМ в ГПС, как правило, органи­зуются параллельные одноуровневые связи. В памяти ЭВМ второго уровня хранится комплекс управляющих программ, необходимый для автономной работы гибких технологических модулей (ГТМ) в течение нескольких часов, смен, суток. Этот комплекс должен обеспечивать работу ГТМ и при временных отказах центральной ЭВМ.

Центральная ЭВМ обеспечивает оперативное планирование и управление всей ГПС. На этом уровне вырабатывается и переда ется информация для работы отдельных модулей и организуется межмодульное управление. Работа центральной ЭВМ ведется под наблюдением, а при необходимости - при вмешательстве со сто роны оператора.

Структура управления и состав управляющих устройств в ГПС зависят от многих факторов и прежде всего от степени инте грации системы, состава элементов, типа технологических машин, уровня оснащенности их собственными системами программного управления.

7

Центральная ЭВМ информационно связана с ЭВМ более высокого уровня, на базе которой реализуются системы автоматизированного проектирования изделий (САПР), технологической подготовки производства (АСТПП) и управления производством (АСУП), Эти системы являются источниками входной информации для систем управления гибкими производственными комплексами. Они же накапливают информацию, получаемую от центральной ЭВМ, для оперативной оценки состояния производства и принятия решения по дальнейшему планированию работы ГПС или срочного вмешательства в ход процесса при возникновении незапланиро­ванных ситуаций, например, отказе одной из ЭВМ или производственной единицы. Такое оперативное вмешательство в работу системы повышает ее надежность.