Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

Необходимо отметить, что система транспортировки требует для себя части главной памяти ЭВМ, в которой должны храниться график поступления деталей в обработку и на хранение, количе­ ство деталей, подлежащих изготовлению, и т. п. Из склада готовой продукции в ЭВМ поступают данные для учета выпускаемой про­ дукции.

Связь ЧПУ со складом заготовок и инструмента также носит двусторонний характер и организуется по принципу запрос-ответ. От ЭВМ к складу заготовок и инструмента поступают сигналы

ввиде запросов на заготовки, инструмент н оснастку. В обратном направлении выдаются данные о наличии инструмента и заготовок. ЭВМ анализирует ответные сигналы. Если на складе имеется необ­ ходимая сснастка, разрешается выполнение транспортных опера­ ций; если она отсутствует, то либо управление передается другой программе обслуживания (текущая программа переводится в ре­ жим ожидания), либо в ЭВМ сообщается об отсутствии оснастки. Сведения о возвращении оснастки в инструментальную кладовую и о поступлении заготовок из склада сырья должны выдаваться

вЭВМ немедленно, что необходимо для сокращения времени за­ держки в выполнении программ, находящихся в режиме ожидания.

Если цех сснащен роботами-манипуляторами, информационный поток к ним должен включать в себя данные о следующих опера­ циях, выполняемых на участках станков с ЧПУ: об установке в ста­ вок заготовки, взятой с транспортного устройства; об установке на станок необходимого инструмента для обработки заданной де­ тали; о смене режущего инструмента в процессе обработки детали;

осбрасывании стружки со станка; о съеме готовой детали и отправ­ лении ее на специальное транспортное устройство.

Управление движением элементов рук роботов-манипуляторов может быть как последовательным, так и параллельным. Очевидно,

что при последовательном процессе вычисления общее время вы­ полнения определенной задачи возрастает. Способом, уменьшаю­ щим это время, может быть выбор более быстродействующей ЭВМ по отношению к контрольной ЭВМ с последовательной отработкой необходимых программ, но с параллельной отработкой накоплен­ ных численных значений по каналам степеней свободы руки ро- бота-манипулятора. Поскольку время отработки по каждой коор­ динате (степени свободы) значительно больше времени работы рас­ четных программ, то с учетом высокого быстродействия ЭВМ это время отработки может быть использовано для расчета каких-либо дополнительных программ. При выбранной ЭВМ накопление и отработка — более выгодный вариант, чем вычисление i-й коор­

динаты, затем отработка и т. д., но при этом требуется дополни­ тельная память.

Для выполнения задачи управления станками и роботами-ма­ нипуляторами необходимо определить пути циркуляции инфор­ мации. Прежде всего следует обратить внимание на то, что ЭВМ должна иметь информацию об исправности всех основных рабочих

206

частей робота, об исправности основных систем, обслуживающих манипулятор, о пространственном положении манипулятора, о вы­ полняемой в настоящий момент операции.

На рис. 111 представлена обобщенная блок-схема управления манипулятором. По связи 1 (рис. 111, а) ЭВМ получает сзедения об

исправности основных рабочих частей манипулятора. Прямая

Рис. 111. Блок-схема информационной структуры системы управления манипу­ лятором: а — общая блок-схема; 6 — блок-схема управления отдельными сте­

пенями свободы

связь 2 содержит количество каналов, равное числу степеней сво­ боды руки манипулятора. Обратная связь 3 имеет такое же число каналов. По связи 2 осуществляется управление манипулятором, по связи 3 поступает в ЭВМ информация о пространственном поло­

жении частей манипулятора, что позволяет контролировать пра­ вильность выполнения движения по каждой степени свободы в те­ кущий момент времени. На рис. 111, б изображена блок-схема структуры связей 2 и 3. Связи 4, 5 (рис. 111, а)-как-и-связи 2, 3, прямые и обратные. По связи 4 осуществляется опрос состояния

контролируемых параметров обслуживаемых объектов, а по связи 5 — ответ иа запрос. Связь 6 сообщает ЭВМ об исправности

207

пли неисправности обслуживаемых объектов. Связь 7 представляет собой непосредственную связь руки манипулятора с объектом.

Другим важным информационным аспектом работы манипуля­ тора является взаимодействие самого манипулятора со средой, которое заключается в обнаружении предмета или препятствия, захвате предмета, освобождении предмета. Информация о состоя­ нии датчиков постоянно поступает в ЭВМ. По информации, полу­ чаемой с датчиков обнаружения, можно определять не только на­ личие или отсутствие предмета, но и идентифицировать последний.

Структурная схема системы управления манипулятором приве­ дена на рис. 112.

Следует отметить, что в простейших случаях перед манипуля­ тором обычно не ставится задача опознавания предмета.

В случае управления манипулятором от ЭВМ имеется возмож­ ность упростить механическую часть манипулятора, усложнив программу управления, которая может решать задачи динамиче­ ской коррекции, коррекции от механических деформаций и износа,

атакже реализовать алгоритмы управления механической системой

сбольшой избыточностью в числе механических степеней свободы и т. д. Если манипулятором управляет человек-оператор, то к ме­ ханической части предъявляются более высокие требования, несмотря на то, что человек обладает мощными алгоритмами управ­ ления. Утомляемость оператора и требование комфорта для него заставляют существенно усложнять и удорожать механическую часть манипулятора.

25.СИСТЕМЫ ГРУППОВОГО ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ

Классификация систем группового числового программного управления

Системы группового программного управления являются со­ ставной частью системы централизованного управления и предна­ значены для непосредственного управления группой станков. Такие системы могут иметь и самостоятельное значение, если они создаются для управления станками, не связанными автоматиче­ ским транспортом. В системах группового программного управле­ ния ЭВМ могут осуществляться: 1) организация работы с архивом программ обработки деталей; 2) распределение и передача управ­ ляющей информации на станки в реальном масштабе времени; 3) сбор информации, поступающей от датчиков станков и систем сбора информации роботов-манипуляторов; 4) учет времени простоя станков, количества произведенных деталей и других производ­ ственных показателей; 5) работа в режиме запрос-ответ с опера­ торами и административными работниками, опрашивающими со­ стояние участков станков; 6) коррекция программ непосредственно от станка; 7) функции многопрограммного интерполятора для группы станков.

Приведем классификацию систем числового программного управления в зависимости от функций, возлагаемых на ЭВМ, и

ЭВМУ*

Рис. 113. Структура систем группового числового программного управления станками: а — система первого типа; б — система второго типа; в — система

третьего типа;

У — промежуточное устройство управления; 2 — устройство местного числового про­ граммного управления; 3 — устройство числового программного управления отдель­ ным станком (интерполятор); 4 — сервосистема; 5 — станок с программным управле­ нием

с индивидуальными устройствами числового программного управления (интерполятор и сервосистема при станке). Эти устройства ЧПУ находятся непосредственно у станка, т. е. в цехе.

У систем группового числового управления второго типа у станка остается только устройство управления станком, выпол­ няющее функцию управления приводом, само же устройство число­ вого программного управления расположено в другом помещении в непосредственной близости от ЭВМ. При этом устройства мест­ ного числового управления станками объединяются в единый блок цифрового управления.

В обоих случаях процессор ЭВМ осуществляет передачу управ­ ляющей информации из внешней памяти ЭВМ через оперативную память к устройствам числового управления.

210

У систем группового числового управления третьего типа функции многопрограммного интерполятора выполняют управля­ ющие ЭВМ. Информация от ЭВМ поступает непосредственно на сервопривод станка. В этом случае ЭВМ работает в режиме разде­ ления времени.

Разработка систем группового программного управления пер­ вого типа не встречает трудностей с технической точки зрения, но с экономической точки зрения оборудование используется неэф­ фективно, так как предназначено для числового программного управления одним станком. Преимуществом данного типа систем является то, что в случае неисправности ЭВМ возможно индиви­ дуальное управление каждым станком.

При использовании ЭВМ в качестве многопрограммного интер­ полятора для непосредственного управления станками (системы третьего типа) повышается требование к быстродействию ЭВМ. С экономической точки зрения такая система является наиболее эффективной.

Системы группового числового управления первого типа

На рис. 113, а представлена структура системы группового

числового управления станками, в состав которой входят ЭВМ, промежуточное устройство (устройство связи), местные устройства числового управления станками (интерполяторы) и станки. В этом варианте ЭВМ со своими внешними накопителями (диски, магнит­ ные барабаны и ленты) выполняет функции распределителя кадров программ обработки изделий по отдельным интерполяторам через промежуточное устройство в зависимости от готовности станка (наличие питания, заготовки, инструмента). По мере отработки интерполятором переданного ему кадра он сообщает ЭВМ о своей готовности принять следующий кадр. Запросы от интерполяторов выстраиваются либо в приоритетную очередь (станки имеют разный приоритет), либо в очередь запросов в порядке ихприбытия (станки равно приоритетны). ЭВМ обрабатывает эти запросы, вы­ бирая соответствующий кадр программы и передавая его на соот­ ветствующий интерполятор. При такой конфигурации системы на ЭВМ кроме функции распределения кадров программ могут быть возложены функции частичной диспетчеризации работы всего участка с учетом его оптимальной загрузки и частичной коррекции рабочих программ при отсутствии заготовок необходимых разме­ ров, а также инструмента. Однако планирование работы этого участка и подготовка программ должны происходить на более вы­ соком уровне системы управления.

Рассмотрим несколько примеров зарубежных систем, относя­ щихся к первому типу.

Система Cincinnaty (США). Она разработана фирмой «Cincinnaty milacron», выпускающей станки и малые ЭВМ. Система (рис. 114) состоит из средней ЭВМ 1, имеющей накопитель на