В.Л. Конюх Информационные устройства и системы в автоматизационном производстве

1

ЗАНЯТИЕ 1. ВЫБОР ДАТЧИКОВ И СОСТАВЛЕНИЕ АВТОМАТНОЙ ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ХОЛОДНОЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

Цель занятия – формирование информационной системы и алгоритма логического управления при автоматизации технологического оборудования.

Основные понятия

Устройство автоматического управления технологическим оборудованием (УУ) в соответствии с заложенным в него алгоритмом управления преобразует сигналы датчиков о состоянии оборудования

а1…а2…аn в команды переключения исполнительных устройств z1…z2…zn (рис. 1).

Рис. 1. Модель логического управления

Для его создания необходимо сформировать необходимый и достаточный для управления набор датчиков состояния оборудования и алгоритм управления оборудованием. Эта работа выполняется путем тщательного анализа технологического процесса с позиции его автоматизации и перебора комбинаций сигналов датчиков, отображающих технологические ситуации, возникающие в процессе производства. В результате для каждой комбинации сигналов датчиков задают команды переключения исполнительных устройств.

Самым простым методом формирования информационной системы и алгоритма логического управления является составление автоматной таблицы (табл. 1).

2

Она состоит из левой и правой частей. В левой части автоматной таблицы записывают все комбинации сигналов датчиков, желательно по порядку образования комбинаций двоичного кода: xxx00, xxx01, xxx10 , xxx11 и т.д. Число столбцов должно быть равно числу датчиков. Число комбинаций для n датчиков с двумя состояниями или число строк автоматной таблицы должно быть равно 2n. Если для некоторой ситуации могут выдаваться две команды, то перечень датчиков дополняют датчиком для разделения состояний. Если команды не зависят от состояния датчика для всех ситуаций, то его исключают из перечня датчиков.

В правой части таблицы записывают команды переключения исполнительных устройств в каждой технологической ситуации, отображаемой комбинацией сигналов датчиков. Число столбцов должно быть равно числу исполнительных устройств. Некоторые комбинации сигналов невозможны по технологическим условиям, например, одновременное появление сигналов движения вперед и назад. Для таких ситуаций записывают команду аварии.

Автоматная таблица никак не связана с последовательностью операций. Если команды управления зависят не только от комбинаций датчиков, но и от предыдущего состояния устройства управления, то дополнительно составляют таблицу переходов, показывающую переход из одного состояния в другое при смене сигналов датчиков.

Как правило, автоматную таблицу составляет технолог, знающий все особенности управления процессом. На ее основе специалист по автоматизации разрабатывает устройство управления процессом. Поэтому правильное управление процессом определяется правильностью составления автоматной таблицы.

Выполнять задание рекомендуется в следующем порядке:

3

•выберите предварительный набор датчиков а1, …, а2, …, аn , необходимый для управления технологическим процессом;

•задайте связь между состояниями оборудования и сигналами

датчиков, например: а1 = 0 , если захватное устройство робота раскрыто, и а1 = 1 , если захватное устройство закрыто;

•составьте автоматную таблицу по образцу табл. 1: ее левая часть должна содержать столько столбцов, сколько датчиков Вы решили применить; ее правая часть должна содержать столько столбцов, сколько исполнительных устройств нужно для управления технологи-

ческим оборудованием; число строк таблицы должно быть равно 2n, где n - число датчиков;

•заполните левую часть всеми комбинациями состояний датчиков в порядке формирования комбинаций двоичного кода;

•для каждой комбинации определите, какие команды следует подавать на исполнительные устройства для управления технологическим оборудованием;

•составьте логические уравнения для управления каждым исполнительным устройством, например:

z1=a1a2…an+a1a2…an+…,

где а1a2…an - набор состояний датчиков в строке автоматной таблицы, а1 = 1, a1 = 0 - состояние отдельного датчика.

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

В существующей технологии холодной листовой штамповки (рис.2, а) рабочий берет заготовку из накопителя заготовок З и кладет ее под пресс П. Затем он нажимает кнопку опускания пуансона пресса. После штамповки заготовки рабочий нажимает кнопку подъема пуансона, вынимает деталь и кладет ее в накопитель деталей Д.

Вместо рабочего предлагается установить автоматический манипулятор (рис. 2, б). Устройство управления роботизированным комплексом должно обеспечивать:

•поворот манипулятора к накопителю заготовок;

•захват заготовки;

•поворот манипулятора к прессу (если пуансон поднят);

•отпускание заготовки в позиции штамповки;

•отвод манипулятора к накопителю заготовок;

•опускание пуансона;

4

•подъем пуансона;

•включение электропневматического клапана для выбрасывания детали из-под пресса.

Рис. 2. Технология холодной листовой штамповки: а – существующая; б - роботизированная

Задание

1.Выберите наборы датчиков и исполнительных устройств для автоматизации процесса штамповки.

2.Составьте автоматную таблицу, задающую алгоритм управления роботизированным технологическим комплексом.

3.Постройте логические функции для каждого из исполнительных устройств.

4.Ответьте на контрольные вопросы:

•почему число строк автоматной таблицы должно быть равно 4, 8, 16, 32, 64, 128 и т.д.?

•что делать в ситуациях, когда пуансон опущен на захватное устройство?

•нужен ли датчик наличия детали под пуансоном?

•что дает пневматический выброс детали после штамповки вместо ее извлечения роботом?

ЗАНЯТИЕ 2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ РОБОТОМ

Цель занятия – определение набора датчиков и составление автоматной таблицы для управления мобильным объектом.

7

Отказ от покупки: c1*0 + c2*1 +...+ cn*1.

3. Проверяют, не превысят ли суммарные затраты сумму Q при покупке первого датчика:

Покупка: q1*1 + q2*1+...+ qn*1 ≤ Q.

Если суммарные затраты превышают Q, то вычеркивают из плана покупок последний и, если требуется, предпоследний датчик. Соответственно вычеркивают последний датчик из формул суммарной ценности при покупке или отказе от покупки первого датчика с1. Если затраты по-прежнему превышают Q, то вычеркивают также предпоследний датчик.

4.Сравнивают суммарные ценности для случаев покупки и отказа

от покупки датчика с1, затем выбирают из них вариант с максимальной ценностью для потребителя.

5.Далее оценивают целесообразность покупки следующего датчика с2 с учетом уже принятого решения относительно датчика с1.

Задание

На приобретение датчиков положения вам выделена суммаQ = 20. На рынке имеются пять видов нужных вам датчиков положения. Каждый из них имеет определенную ценность аi и стоимость qi (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики предлагаемых датчиков

1. Используя метод ветвей и границ, выберите набор датчиков, имеющий максимальную ценность. Стоимость набора не должна превышать выделенную сумму Q.

2.Постройте схему принятия решений по выбору средств, в которой укажите условия выбора каждого решения.

3.Ответьте на контрольные вопросы:

•зачем нужно ранжировать датчики в порядке убывания отношения ai / qi ?

9

матрицы. Объект относят к детали, для которой сумма нормированных отклонений минимальна.

Далее определяют, какие признаки достаточны для классификации деталей. Для этого строят матрицу различий из n строк и (N + C2N) столбцов, где C2N – число сочетаний из N деталей по две (табл. 4).

Таблица 4

Матрица различий

Номер

признака 1+0 … N+0 1+2 1+3 … 1+N 2+3 2+4 … 2+N …

1

.

.

n

Назначают порог отклонений значения признаков ∆. В первых N столбцах сравнивают значения признаков mij с порогом отклонения ∆. Если (mij – ∆) ≥ 0, то элемент матрицы на пересечении i-й строки и j-го столбца принимает значение 1.

Это означает, что значение признака превышает допустимое отклонение. Если (mij – ∆) < 0, то соответствующий элемент матрицы принимает значение 0. Это означает, что значение признака близко к допустимому отклонению и им можно пренебречь. Первые N столбцов показывают, можно ли отличить наличие объекта от его отсутствия.

Остальные столбцы соответствуют попарным сочетаниям деталей, для которых устанавливают двойной порог отклонения 2∆. В элементах матрицы сравнивают признаки двух деталей между собой. Если (mij –mik) ≥ 2∆ , то соответствующий элемент матрицы равен 1. Если (mij –mik) < 2∆, то соответствующий элемент матрицы равен 0. Эти столбцы показывают, можно ли различить любые два объекта между собой.

Если матрица различий имеет хотя бы одну единицу в каждом столбце, то набор признаков достаточен для классификации всех деталей с допустимой вероятностью ошибки.

Возможные приложения метода в автоматизированном производ-

стве:

•сортировка деталей из неоднородного потока;

•отбраковка деталей после изготовления;