Одна из задач, поставленных в работе, сформулирована следующим образом: создать средства, обеспечивающие верификацию сформированного варианта управления методами полунатурного моделирования, позволяющими учесть факторы нестационарности. Рассмотрим методы решения поставленной задачи на примере системы управления (СУ) автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС) интегрированного производства (ИП).
Основное внимание будет уделено вопросам моделирования системы управления автоматизированной транспортно-складской системы ИП на базе ЛВС. Решение проблемы адекватного моделирования СУ АТСС ИП позволяет получить достаточную гибкость производства при условии синхронизации информационных и материальных потоков. В сложном контуре регулирования высокоавтоматизированных производственных систем со всеми компонентами потоков материалов и информации эффективное решение может гарантировать использование взаимоувязанного опыта в области производства, сборки, техники транспортирования и складирования. Рассмотрено алгоритмическое обеспечение модели СУ АТСС ИП на базе ЛВС.
Специфика изделий обусловила необходимость применения для их сборки специальной схемы транспортирования в технологическом потоке и подачи на оборудование с сохранением первичной ориентации. При этом первой операцией сборочного процесса является ориентированная укладка изделий в групповой носитель, который должен быть сквозным с транспортированием изделий по всему технологическому циклу без промежуточного снятия деталей.
Большинство процессов осуществляется автоматизированными модулями (ГАМ), управляемыми от встроенных микроЭВМ. Наличие последних обеспечивает гибкое, легко перестраиваемое программное управление в условиях многономенклатурного производства на многооперационной линии, соотношение модулей в которой обеспечивает наивысшую производительность линии.
Независимо от варианта размещения каждая линия снабжена автоматизированной транспортной системой и автоматическим складом (склад может быть один на несколько линий). Связь склада с другими линиями или участками ИП осуществляет подвижный транспортный объект.
Основные фазы функционирования технологических модулей, состоящих из нескольких установок, таковы.
- Начальная (залповая) загрузка модуля пакетом с заготовками. Транспортный робот на поддоне доставляет из внешнего склада заготовки.
- Загрузка технологических установок первыми заготовками. Штабелер (групповой перегрузочный робот) последовательно перегружает верхние заготовки на приемные столы соответствующих технологических установок, дается команда на начало обработки.
- Перегрузка оставшихся заготовок с транспортного робота в локальный склад. Транспортный робот освобождается и может быть снова направлен за заготовками.
- Завершение обработки. Перегрузка обработанных деталей на транспортный робот или в локальный склад. Транспортный робот отправляется на склад.
Далее цикл повторяется, начиная со второй фазы. Фрагмент циклограммы для стационарного режима функционирования трех технологических установок приведен на рис. 1.
Рисунок 1. Фрагмент циклограммы в стационарном режиме:
Режимы работы штабелера Обозначения объектов
У-перегрузка на установку Шт - штабелер
С-перегрузка на склад Ту*- технологическая установка
Т-перегрузка на тр. робот Тр - транспортный робот
В основу алгоритмического обеспечения положено следующее описание процесса управления производством на участке ИП. Процесс управления участком ИП состоит в получении от аппаратуры и технологического оборудования сведений о ходе технологического процесса, которые могут иметь один из трех типов: начало операции; успешное завершение операции; неуспешное завершение операции, требуется вмешательство извне.
Такие сведения поступают от всех участников процесса сборки: автоматизированного склада; транспортных роботов, доставляющих необходимые заготовки, сырье и полуфабрикаты из внешнего мира и во внешний мир; транспортных роботов, перемещающих изделия, сырье и полуфабрикаты внутри участка (цеха); нескольких технологических установок, связанных между собой технологической картой; соответствующего количества роботов-перегрузчиков (штабелеров), автоматически осуществляющих операции погрузки/разгрузки между складом, транспортными роботами и технологическими установками.
В силу наличия элементов нестационарности в событиях, происходящих в системе управления, и с целью верификации алгоритмов, положенных в основу системы управления, была разработана система полунатурного моделирования СУ АТСС ИП, рассматриваемая ниже.
Функционирование разработанной модели возможно в составе одной из трех следующих конфигураций комплекса технических средств (КТС).
- Модель СУ АТСС ИП работает на микроЭВМ, связанной с моделями или реальными объектами управления (ОУ) индивидуальными каналами передачи данных (в том числе радиоканалами). Эта конфигурация наиболее близка к реальной ситуации, однако аппаратная реализация моделей объектов управления зачастую затруднительна и неэкономична.
- Объекты управления представлены программной моделью, функционирующей на ЭВМ, причем состояния ОУ и управляющие воздействия для них передаются по единственной линии связи с ЭВМ, на которой функционирует модель системы управления.
- Обе модели функционируют на одной ЭВМ, но в различных разделах мультипрограммной системы, и обмениваются между собой информацией через аппарат почтовых ящиков, снабженных идентификаторами.
Как уже отмечалось, первая конфигурация максимально приближена к реальным условиям и ее целесообразно применять на завершающих стадиях отладки и запуска системы управления.
Применение конфигурации второго типа оказывается наиболее оправданным при наличии теоретически работоспособной системы управления АТСС, в которой, однако, не произведена верификация компонент, влияющих на безопасность и сохранность технологического оборудования и транспортных средств. Управляющая ЭВМ оказывается связанной с модельной, содержащей модели объектов и транспортных средств, как проводными линиями в соответствии со спецификацией технических средств СУ (как правило, удовлетворяющими протоколам X21 или V24 MKKTT), так и при необходимости радиоканалом (в соответствии с подмножеством протокола T.15 МККТТ).
При наличии резервной ЭВМ, имеющей достаточно ресурсов для параллельного функционирования нескольких процессов и на начальном этапе верификации системы управления модели могут функционировать совместно с ней, что существенно упрощает структуру КТС, но может повлечь некоторое несоответствие временных характеристик полунатурной модели реально существующим вследствие необходимости разделения времени физического процессора между СУ и моделями ОУ. Применение указанной конфигурации оказывается оправданным в самой начальной стадии верификации СУ АТСС ИП.