ДИСКРЕТНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Цель работы: исследование функционирования дискретного технологического оборудования, положение рабочих органов которого контролируется множеством дискретных датчиков, построение технической структуры системы управления, разработка алгоритмов, программы управления и контроля за состоянием и выполнением функций.

Описание объекта управления

В качестве дискретного объекта управления будем исследовать работу малогабаритного агрегатного шестипозиционого станка, выполняющего механическую обработку корпусных деталей. Рабочие органы

насчитывают некоторое количество механизмов, имеющих различные

режимы движения (медленное, быстрое, вперед, назад и т.п.). Обработка деталей состоит в циклическом повторении операций, необходимых по условиям, заданным технологическим процессом. Весь цикл управления станком состоит из заданного числа тактов упpавления, определяемого циклограммой. Циклограмма подготавливается технологом в зависимости от вида обрабатываемой детали и технологии ее изготовления. Информация о состоянии и положении рабочих органов и деталей снимается с помощью дискретных датчиков положения и концевых выключателей. Рассматриваемое технологическое оборудование является упрощенной формой станка c числовым программным управлением. Подобные станки используются в качестве технологической основы модулей гибкого автоматического производства.

Реализация системы управления объектом

Управление станком происходит по заданной программе, разработка которой осуществляется на основе циклограммы, определяющей моменты включения-выключения исполнительных устройств, изменение направления движения и ее скорость. В соответствии c циклограммой тот или иной рабочий орган - исполнительное устройство - может иметь два и более состояний. Сигналы с множества датчиков поступают в ЭВМ, опрашиваются в некоторые моменты времени, определяемые программно, по таймеру или от специального синхронизирующего датчика. Результаты опроса контролируются по разработанной программе, анализируются на соответствие уравнениям, сформированным на основе циклограммы, вырабатываются управляющие воздействия или выводятся диагностические сообщения.

Технические средства системы упpавления дискретным технологи-

ческим оборудованием должны включать в себя дискретные датчики контактного или оптоэлектронного типа, расположенные на объекте управления, устройства ввода-вывода дискретной информации, контроллеры внешних утройств, микроЭВМ, устройство отображения. Конкретный тип ЭВМ зависит от технико-экономических факторов и общей идеологии, принятой во всей иерархической системе управления. Общая схема системы управления и объекта показана на рис.2.1.

Рис.2.1.Общая схема системы управления станков от ЭВМ

Содержание работы

3.1. Изучение работы циклического технологического объекта.

3.2. Разработка технической структуры системы управления.

3.3. Подготовка необходимого математического обеспечения, определяющего алгоритм управления.

3.4. Разработка алгоритмов и программ управления.

Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться с принципом управления циклическими дискретными процессами, изучить работу технологического объекта, используя литературу [1].

4.2. По циклограмме, заданной преподавателем (рис.2.2, 2.3, 2.4) начертить диаграмму изменения состояния входов и выходов, записать уравнения, опpеделяющие логические условия перехода от одного интервала (такта управления) к следующему и уравнения для управляющих сигналов.

4.3. Составить техническую структуру системы управления, включающую элементы вычислительной системы, устройств связи с объектом и т.д.

4.4. Разработать алгоритм работы системы управления цикли-

ческим процессом, проходящим на объекте. Синхронизацию движения

обеспечить методом, заданным преподавателем. Предусмотреть возможные сбойные ситуации, их обнаружение и сигнализацию (отображение на дисплей).

4.5. Написать программу управления станком в соответствии с

принятым алгоритмом. Входной информацией является вектор сигналов от дискретных датчиков, выходной - сигналы, подаваемые на исполнительные устройства от ЭВМ. Необходимо учесть, что исполнительные устройства могут иметь различное число состояний. Решение о сигнале с датчика принимается после многократного опроса по большинству (мажоритарный принцип).

Содержание отчета

5.1. Цель работы, постановка задачи, основные исходные данные.

5.2. Диаграмма изменения состояний входов и выходов в управлении агрегатным станком.

5.3. Система логических уравнений переходов циклического процесса, система операторных уравнений для определения выходных сигналов, подаваемых на исполнительные устройства(1) См. Приложение 1.

5.4. Алгоритм работы системы управления и контроля.

5.5. Программа управления агрегатным станком с обработкой входных сигналов, диагностикой сбоев и отображением управляющих воздействий в удобном для контроля виде.

6. Контрольные вопросы

6.1. Устройства ввода и вывода дискретной информации из ЭВМ.

6.2. Контроллеры внешних устройств ЭВМ и их назначение.

6.3. Методы и алгоритмы отработки дискретных сигналов датчиков.

6.4. Методы реализации алгоритмов управления дискретными объектами, алгоритмы опроса датчиков.

6.5. Дискретные исполнительные устройства.

Исходные данные

7.1. Число позиций агрегата 6

7.2. Число исполнительных механизмов 10

7.3. Число тактов управления 12

7.4. Число состояний рабочих органов 2...4

7.5. Варианты циклограмм рис.2.2, 2.3, 2.4.

Литература

1. Корданский А.А. и др. Централизованное управление машиностроительным оборудованием от ЭВМ. - М.: Машиностроение, 1979. - С.135-142, 155-156.

2. Мини- и микроЭВМ в управлении промышленными объектами /Л.Г.Филиппов, И.Р.Фрейдзон и др.; Пер. с рум. Э.Дятку; Под ред. И.Р.Фрейдзона. - Л.: Машиностроение, 1984.

Лабораторная работа 3

УПРАВЛЕНИЕ ДИСКРЕТНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ. ПЛАН-ГРАФИК ЗАГРУЗКИ ОБОРУДОВАНИЯ.

Цель работы: исследование алгоритма количественного управления дискретным производственным процессом. Задача состоит в нахождении наилучшего: (в смысле заданного критерия) варианта загрузки дискретного оборудования, организованного в некоторую производственную систему.

Постановка задачи

Экономическое управление дискретным производством сводится в основном к управлению производительностью технологического процесса, для которого эта задача решается. Производительность определяется через затраты времени на собственно технологические операции и непроизводительные затраты, состоящие из времени на подготовительно-заключительные операции и затраты на транспортировку и межоперационное хранение полуфабрикатов. Время на технологические операции уменьшать нельзя, так как это привело бы к нарушению технологии. Таким образом, управлению поддаются непроизводительные затраты времени, и определяется временной критерий управления дискретным технологическим процессом.

Временной критерий широко используется на практике и относится к классу регулярных критериев; с ним связаны такие показатели, как суммарное время простоев оборудования, коэффициент загрузки технологических линий, и т.п.

Задача планирования загрузки оборудования во времени сводится к составлению расписаний или математической задаче теории расписаний.

Общая задача теории расписаний формулируется следующим образом: имеется производственная система, состоящая из разнотипных, L_k - канальных (К = 1, М), участков и N работ, каждая из которых выполняется в указанной системе и распадается на М этапов; заданы длительности всех этапов каждой работы (матрица ||t||) и условия-ограничения, определяющие специфику технологического процесса. Требуется составить план проведения работ, минимизиpующий полное время T₀ занятости системы от момента начала первой до момента завершения последней.

Точное оптимальное решение общей задачи найти не удается даже в случае, когда нет ограничений и сравнительно невелико количество работ. Поэтому рассмотрим упрощенную задачу оптимизации распределения операций по станкам (линиям): допустим, при разработке технологии производства некоторого выходного продукта (детали) образовалась последовательная технологическая цепочка из М-этапов (технологических единиц, станков, транспортных систем и т.п.) (см. рисунок). Имеется N работ, выполняемых в последовательности, заданной технологией. Известны нормы времени выполнения каждой работы на соответствующем линии t_vk_,где V = (1, N); K = (1, M). Могут существовать ограничения, которые характеризуются следующим образом.

1) очередность работ сохраняется на всех участках неизменной;

2) момент начала К-го этапа. V -й работы не может наступить раньше момента окончания ее (К - 1)-го этапа;

3) для отдельных, работ установлены плановые сроки;

4) возможна частичная упорядоченнсоть работ.

Необходимо найти последовательность работ, наилучшую в смысле минимума полного времени выполнения всех работ Т₀.

Рис.3.1. Технологическая последовательность проведения этапов

Содержание работы

В работе необходимо ознакомиться с алгоритмом решения задачи составления расписания для заданной матрицы трудоемкостей ||t||. Решение задачи разбивается на множество этапов, каждый из которых включает, и свою очередь, оптимизационную задачу линейного программирования.

Порядок выполнения работы

3.1. Изучить постановку задачи составления расписания [1, §8.3], математический аппарат и методы ее решения.

3.2. Исследовать постановку задачи линейного программирования [1, §10.4], записать целевую функцию и уравнения для определенных в п.2 ограничений. Матрицу трудоемкостей задает преподаватель.

3.3. Изучить этапы решения эадачи поиска наилучшего варианта распределения работ [1, с.247-248]. Разработать алгоритм формирования плана для случая, когда ограничение 3 п.2 отсутствует. Минимизируется общее время исполнения совокупности из работ.

3.4. Написать программу и получить решение для заданной матрицы ||t||.

3.5. Проверить оптимальность полученного плана, построив графики Ганта для найденного оптимального решения и для произвольно взятого варианта.

Содержание отчета

4.1. Цель работы, постановка задачи, основные исходные

данные.

4.2. Целевая функция, система ограничений для задачи линейного программирования, с учетом, что ограничение 3 п.2 задано.

4.3. Блок-схема алгоритма формирования плана, оптимального в смысле принятого критерия по п.3.3.

4.4. Программа решения задачи оптимизации плана, включающая вывод всех вариантов оптимального плана.

4.5. Графики Гранта для оптимального и неоптимального планов. Сравнение результатов.

4.6. Выводы.

5. Контрольные вопросы

5.1. Задача Джонсона, общая задача теории расписания.

5.2. Методы решения общей задачи, трудности и необходимость в упрощении ее постановки.

5.3. Ограничения, эадаваемые в задаче, их математическая запись.

5.4. Этапы решения поставленной задачи нахождения оптимального плана.

Исходные данные

6.1. Число участков (этапов) М 3...7

6.2. Число работ N 5...10

6.3. Матрица трудоемкости - задается преподавателем.

Литература

1. Дектярев Ю.И. Методы оптимизации: Учеб. пособие для вузов. - М.: Сов.pадио, 1980. - 272 с.

2. Основы кибернетики. Теория кибернетических систем. Под ред. К.А.Пупкова: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1976.

Лабораторная работа 4

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒