Шемелин В.К. (сост.). Проектирование автоматизированных систем

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 3.7 Сплайн.

отрезке:

dxcxbxaxy ***)(

; таким

образом форма физического сплайна описывается

линейно-кусочным кубическим полиномом.

На уровне системы управления геометрическая задача реализуется как цикл управления

следящими приводами подач по осям обработки (например, осям X, Y, Z) станка с ЧПУ.

*** В тексте были использованы материалы из монографии: [Роджерс, Адамс,

2001] Роджерс.Д., Адамс.Дж. Математические основы машинной графики: Пер. с англ. -

М.: Мир, 2001. - 604 с., ил.

Технологическая задач ЧПУ.

Суть ее заключается в том, чтобы обеспечить такие режимы резания, чтобы

получить оптимальное соотношение между скоростью обработки и приведенной

стоимостью при обеспечении заданного качества детали.

L= F/ S → max, при

Q = Qзад ; где:

F- скорость подачи (мм/мин; мм/об);

S – приведенная стоимость обработки;

Q – реальные показатели качества детали;

Qзад – заданные в технологических документах показатели качества детали.

Логическая задач ЧПУ.

Логическая задача через функции S, T, M обеспечивает выполнение заданных переходов

и операций непосредственно на физических органах станка (приводах главного

движения, вспомогательных приводах) с помощью схем электроавтоматики станка.

Для примера рассмотрим модель и средства реализации одного из циклов логической

задачи заданной в кадре УП – это цикл управления сменой инструмента. (см. Рис. 3.4). В

качестве механизма смены инструмента выберем револьверную головку, выполненную в

форме кольца с гнездами для инструментов, расположенных по окружности.

N MIX,Y,ZG TSF LF

3 2

5 3

привод A муфта привод Cпривод Bмуфта

Вспомогательные функции

Включение

главного

привода

Определение

направления

движения

вклвыкл

Выключение

привода

работы

охлаждающей

жидкости

Процесс резания

Включение

привода

работы

охлаждающей

жидкости

Определение функции

M0Z

Text BlockText Block

Логическая

часть ЭА

(циклы ЭА)

Включение привода

движения магазина в

нужном направлении

Останов

привода в

рабочем

положении

Определение

номера нового

инструмента

Смена

инструмента

Определение

направления

движения

магазина

Определение

номера старого

инструмента

T06

Сжать

выкл

вкл

Разжать муфту

основного

магазина

выкл

вкл

Силовая

часть ЭА

Выключение

главного

привода

Рис. 3.8 Модель цикла управления инструментальным механизмом станка с ЧПУ

(фрагмент

логической задачи ЧПУ).

Терминальная и диагностическая задачи ЧПУ не отображаются в кадрах управляющей

программы, поскольку являются внешними функционалами процесса формообразования

детали

ПРИМЕР КАДРОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ В КОДЕ ISO – 7 BIT:

% %

----

N27 G90 G01 Z20 F50 М08 LF;

N28 T07 M06 М09 LF;

-----

N74 M02

Р2. Лекция № 5.

Распределенная система управления объектами—это совокупность локальных систем,

объединенных общей целью процесса управления, общими коммуникационными связями

и общими ресурсами. Пример типовой структуры распределенной системы управления

представлен на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Структура типовой производственной распределенной системы управления

(ГПС).

Классификация ресурсов представлена на рис. 5.2

Примечание: к предметам труда ГПС относят заготовки, детали, инструмент, оснастку.

К средствам труда относят основное и вспомогательное оборудование, транспорт,

складское оборудование.

В структуре системы управления предприятием (см. рис.5.1) можно выделить три уровня :

I – уровень администрирования и планирования;

II – уровень оперативного управления производством;

III – уровень управления конкретными объектами производства ( реализация

технологического процесса по выпуску продукции).

Данная система является типовой трех уровневой системой управления .

Возмущения

Администрация

и планирование

Диалоговая

система

Процесс

управления

(диспетчер)

Оперативное

расписание работ

статус

Информационная модель

Система

контроля и

изменений

(система

наблюдения)

Основные

модули

Вспомо-

гательные

модули

Оборудование

Технологический

процесс

Маршрут №1

Маршрут №2

Уровень

администрирова

ния и

планированияпл

анирования

Рис. 5.2 Классификация ресурсов.

Рекомендуемая литература:

Учебники / Учебное пособие

Раздел

Стра

ницы

1.Сосонкин В.Л. Программное управление

технологическим оборудованием: Учебник для

вузов по специальности «Автоматизация

технологических процессов и производств». – М.:

Машиностроение, 1991. – 512 с.:ил. ISBN 5-217-

01239-0.

2. Шемелин В.К., Хазанова О.В. Управление

системами и процессами: Учебник для вузов. –

Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. – 320 с.

ISBN 978-5-94178-049-5/

1.7 Управление ГПС

1.1 Обобщенная модель

процесса управления

объектом.

98-109

13-16

Раздел 3.

Классификация процесса проектирования. Основные методы проектирования.

Процедурный метод проектирования систем управления. Этапы проектирования.

Стандарты на процесс проектирования. Метод "сквозного примера" на

проектирование.

Р3. Лекция № 6

Основные методы проектирования систем управления объектами как

автоматизированных систем. Процедурное и объектно-ориентированное

проектирование.

Рассматриваются общие методы проектирования приложений на основе классификации

по категориям.

. Схема классификации процесса проектирования автоматизированных систем

представлена на рис. 6.1

Информационные

Ресурсы

Материальные

атериальные

Временные

Энергетические

Экономический ресурс как обобщающий денежный эквивалент

Предметы труда

Средства труда

Модели состояний

Одиночные команды

Базы данных

знаний

Сообщения ,

сигналы

Стандарты цикла

Плановые интервалы

Электрические

Гидравлические

Рис. 6.1 Классификация процесса проектирования.

На сегодняшний день существует два основных метода автоматизированного

проектирования технических систем:

1) процедурный;

2) объектно-ориентированный;

Рекомендуемая литература:

ГОСТ

ГОСТ 34.601-90 «АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ

СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ», дата

введения с 01.01.1992г.

Процедурный метод проектирования приложений

– этапы и содержание этапов проектирования.

В лекции представлена краткая характеристика процедурного метода проектирования

приложений, в том числе и проектирования систем управления объектами,

представлены этапы проектирования, исходя из существующего Государственного

Стандарта, дается характеристика и обоснование метода «сквозного примера», как

наиболее наглядной и доходчивой иллюстрации процедуры проектирования.

В этой лекции представлены основные требования к процедурному способу

проектирования систем управления объектами, как одному из основных способов

проектирования, в общем контексте проектирования автоматизированных систем.

Процесс

проектирования

По назначению

По информации

Внешнее

проектирование

Внутреннее

проектирование

По входной

информации

По выходной

информации

Цели, задачи

проектаизада

чи задачи

зззадачи

Области применения

Спецификации

и прототипы

Системы

качества и

стррересурс

Разработка

Реализация

Модернизация и

сопровождение

Данные об

объекте (БД)

Методы

решений (БЗ)

Известные

решения

Протоколы системы

качества

Документы и

техническое

описание

Основной особенностью этого способа проектирования является традиционный подход к

созданию систем посредством реализации эскизного, технического и рабочего

проектирования в рамках стандарта ГОСТ 34.601-90 «АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ

СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ».Дата введения с 01.01.1992г.

При этом основные этапы проектирования рассматриваются в контексте применения

концепции «жизненного цикла» изделия по технологии CALS.

Диаграмма перечня основных этапов проектирования приложений процедурным методом

показана на рис. 6.2.

Рис. 6.2 Структурная схема процесса процедурного проектирования и реализации

системы управления объектом (ми) согласно ГОСТ 34.601-90

«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ».

Методологические приемы проектирования

Здесь рассматриваются классические приемы проектирования - методы анализа и синтеза,

концептуальная схема которых представлена на рис.6.3.

Анализ – это определение функционального и технического облика проектируемой

системы на основе возможных вариантов решения с целью определения

соответствия системы техническому заданию.

Синтез – это процедура, которая выполняется на основе анализа и состоит в отбраковке

ненужных вариантов решений и определении оптимального (рационального)

решения на основе выбранного критерия качества.

Анализ этапов процедурного проектирования приложений служит основанием для

выделения следующих особенностей процедурного метода проектирования:

1.Большое количество этапов прохождения проекта;

2.Наличие жестких границ между этапами и приводит к тому, что:

требуются в наличие специалисты разного уровня и направления подготовки

(аналитики, математики, программисты), что вызывает затруднения при выработке

единого подхода к проекту;

обнаружение ошибки на заключительном этапе проектирования приводит к

дополнительной затрате ресурсов, особенно временных и финансовых;

проект не эволюционирует в своем развитии, а просто переходит с этапа на этап,

что приводит к значительной зависимости проекта от субъективного фактора.

Синтез

ТЗ

Варианты принятия

решений

Выбор

критериев

Анализ

вариантов

Выбор

вариантов

Выполнение

нет

да

Рис.6.3 Концептуальная схема методов анализа и синтеза при проектировании

приложений.

Р3. Лекция № 7

Выбор конкретного объекта управления- лифтовой системы, как «сквозного»

примера проектирования процесса управления.

Спецификации и особенности.

Для лучшего восприятия студентами лекционного материала предлагается метод так

называемого «сквозного» примера проектирования процесса управления конкретным

объектом, в качестве которого выбрана лифтовая система жилого дома. Суть метода в

том, что данный пример служит наглядной иллюстрацией особеностей разных методов

проектирования на одном и том же приложении. Рассматривается пример управления

лифтовой системой как часть общей системы управления жизнеобеспечением жилого

дома.

В качестве сквозного примера выберем систему управления лифтом в обычном

жилом доме. При этом управление лифтовой системой осуществляется в контексте

управления всеми подсистемами жизнеобеспечения жилого дома. Схема системы

жизнеобеспечения жилого дома представлена на рис. 7.3.

Здесь и далее будет рассматриваться в качестве примера подсистема локального

управления только одним типовым отдельно взятым лифтом.

1ур

3ур

2ур

Центральный пульт

управления

Посист. упр-я

охраной дома

Посист. упр-я

связи

Посист. упр-я

пожарной службы

Посист. упр-я

лифтовой сист.

Программа

диспетчер

Диалоговая

подсистема

Подсист. ремонтных

робот

Сист.упр-я

лифтом №1

Сист.упр-я

лифтом № N

Сист.упр-я

лифтом №2

Лифтовая

система №2

Лифтовая

система № N

Лифтовая

система №1

Рис. 7.3 Схема системы жизнеобеспечения жилого дома

Р3. Лекция № 8.

Выбор стандарта проектирования - ГОСТ 34.601-90. Этап предпроектного

исследования. Техническое задание (ТЗ) на проектирование системы управления

лифтом по ГОСТ 34.602-89.

Рассматриваются вопросы выбора стандарта проектирования систем управления,

анализируется этап предпроектных исследований, согласно схеме этапов проектирования

(см. рис. 3.2), дается пример (версия) текста технического задания (ТЗ), на основе ГОСТ

34.602-89 на проектирование системы управления лифтом 12-этажного жилого дома.

Р3. Лекция № 9.

Обоснование выбора стандарта проектирования - Этап эскизного проектирования,

содержание на примере проектирование системы управления лифтом.

Вариант этого этапа представлен с использованием того же стандарта, что и в ТЗ

является основным входным документом для выполнения этого этапа. Выходным же

документом является эскизный проект для проектирования системы управления (в

нашем случае проектирования лифтом жилого дома).

Этап Эскизного проектирования системы управления

Эскизное проектирование состоит из следующих этапов:

1. Декомпозиция системы управления с выделением отдельных функциональных

подсистем (см. рис.9.1).

2. Разработка процедуры процесса управления объектом (лифтом) на основе работы

отдельных подсистем (см. рис.9.2).

3. Моделирование процесса управления по подсистемам (см. рис.9.3).

4. Оформление документации по эскизному проекту.

Система управления лифтом

Автоматическа

Аварийная Ручная

пс управления движением

кабины

пс управления

открыт. закрыт. дверей/

пс определения

заданного этажа

пс контроля состояния

кабины, дверей и

максимального этажа

пс визуализации и

сигнализации

пс аварийного режима

пс ручного управления

(наладка и ремонт)

СУП движения кабины

СУП открыт. закрыт.

дверей

Схема остановки кабины

Сх. контроля состояния

кабины, дверей

максимального этажа

Сх. визуализации и

сигнализации

Сх. автоматического

отключения

электропитания

Сх. включ. аварийной

сигнализации

Модели

Сх. отключения

автоматического режима

Сх. ручного автономного

управления

Рис. 9.1 Схема разделения системы управления лифтом на подсистемы.

Пуск 1 Пуск N

Да

N’ = N’

N’ > N’

N’ < N’

9 10

11 12

1615

17 18

Нет

Да

Рис. 9.2 Блок-схема процесса управления лифтом.

Прежде чем рассматривать последовательность этапов работы лифта обозначим

следующие начальные условия, принятые в проекте:

В примере рассматривается только один цикл реализации одного вызова кабины лифта.