Программного управления

Оптимизация современных ТС требует привлечения целого ряда методов оптимизации. Оптимизацию ТС можно рассматривать как некоторый многоэтапный процес с возможным циклическим повторением этапов. Разработчики ТС должны быть знакомы с широким кругом методов оптимизации, их возможностями и сравительной эффективностью. Проблема разработки универсального математического и программного обеспечения методов оптимизации для современных ЭВМ в настоящее время: весьма актуальна и далека от разрешения.

Гибкие производственные системы изготовления РЭА — это такой вид производственных систем, которые объединяют в себе производительность жестких автоматических технологических средств с гибкостью, сравнимой с трудом человека. Основные трудности создания и эксплуатации ГПС производства РЭА на современном этапе (1985—1995 гг.) определяются следующими факторами: их высокой стоимостью; недостаточной функциональной надежностью; сложностью программного обеспечения; неполным учетом специфики конкретного производства РЭА; приспособленностью к выпуску РЭА только определенного вида, в определенных объемах и др. Создание ГПС производства РЭА требует поэтапного внедрения с учетом критериев риска, затрат и гибкости для конкретного производства аппаратуры, что позволяет обеспечить максимальное использование имеющегося парка оборудования, увеличения парка оборудования с ЧПУ и интеграцию информационных задач.

Автоматизированная система управления ТП ГПС (АСУ ТП) состоит из средств вычислительной техники—управляющих ЭВМ, связанных в единый комплекс с помощью интерфейсных устройств и линий передачи данных, и программного обеспечения, предназначенного для управления отдельными единицами автоматизированного оборудования всех подсистем и системы в целом. Она базируется на использовании оборудования с ЧПУ, ГПМ. Программное управление АСТО основывается на применении программы, определяющей порядок действий с целью получения требуемого результата. Вычислительные машины, устройства сопряжения с объектами и передачи данных являются аппаратурными средствами системы управления ГПС, функционирующими под управлением программных средств.

МикроЭВМ представляет собой устройство, состоящее из четырех основных компонентов: арифметико-логического устройства, устройства управления, запоминающего устройства, периферийных устройств. Основными характеристиками микроЭВМ являются: быстродействие (число логико-вычислительных операций, выполняемых в единицу времени, или длительность времени цикла выполнения одной команды); ширина разрядной сетки; наличие механизма прерываний текущих программ и механизма прямого доступа к ЗУ; объем ОЗУ; объем и состав программного обеспечения ПЗУ; наличие и объем внешних носителей; тип и характеристики интерфейсов микроЭВМ; наличие и характеристики дополнительных периферийных устройств (алфавитно-цифровых дисплеев, датчиков и аналого-цифровых преобразователей, цифро-аналоговых преобразователей и других устройств). На базе микропроцессорных систем создано семейство микроЭВМ, находящих широкое применение в АСУ ТП. Наиболее широко известны микроЭВМ типа «Электроника» и СМ ЭВМ.

Использование двухуровневых структур комплекса технических средств (КТС) АСУ ТП на базе микроЭВМ позволяет обеспечить по сравнению с АСУ ТП с одноуровневой структурой и использованием универсальной ЭВМ: повышение надежности и живучести системы; ослабление требований к необходимым вычислительным ресурсам центральной ЭВМ; сокращение затрат на установку и монтаж КТС за счет уменьшения потребности в линиях связи; упрощение пользовательских частей системы программного обеспечения за счет децентрализации вычислительного процесса; возможность подключения к центральной ЭВМ устройств, наиболее полно отвечающих требованиям конкретного ТОУ; сокращение времени восстановления текущего состояния информационной базы ЭВМ верхнего уровня после восстановления ее работоспособности за счет запоминания данных в памяти микро-ЭВМ.

Система программного обеспечения интегрированной АСУ ГПС формируется как производственная операционная система (MOS-система) на основе максимального использования и развития операционных систем ЭВМ, входящих в состав УВК модулей АСУ ГПС, для создания ППП, реализация сетевых принципов межмашинного обмена и ведения распределенного банка данных в режиме реального времени. При этом производственная операционная система интегрированной АСУ ГПС строится из отдельных, построенных в соответствии с функциональными и структурно-техническими требовашшми ГПС, операционных систем ЭВМ, а также из пакетов прикладных программ организации межмашинных взаимодействий в режимах реального времени в локальных сетях ЭВМ и оперативной обработки данных.

Используются ОС ЕС версия 6.1, система автоматизации проектирования информационной базы МАРС — ПРОБА, ОС РВ СМ версия 2.0, а для обеспечения совместного функционирования ЭВМ ЕС с СМ-4 — пакет прикладных программ «Обмен-2». При разработке производственной операционной системы АСУ ГПС должны реализоваться принципы комплексного подхода к решению вопросов программного обеспечения вычислительных процессов в УВК модулей АСУ ГПС, функциональных задач, а та,кже автоматизации проектирования всех видов обеспечения АСУ и создания,, программных средств их адаптации к конкретным условиям производства. Решая эти задачи, необходимо обеспечивать модульность программного обеспечения, функциональную избыточность алгоритмов решения типовых задач управления и их ориентацию на использование единой информационной базы. Осуществление этих принципов проектирования программного обеспечения создает основу для разработки адаптивных типовых проектов АСУ ГПС, а также обеспечивает организацию обмена информацией в рамках интегрирования АСУ ГПС между всеми ее модулями, централизованное управление вычислительными ресурсами, использование типовых алгоритмов, реализующих основные функции управления ГПС и использование всеми модулями АСУ ГПС массивов единой информационной базы.

Языки программирования — языки, предназначенные для написания программного обеспечения. Эти языки — средство разработки АС ТПП РЭА. К языкам программирования предъявляют требования удобства использования, универсальности, эффективности объектных программ. С позиций универсальности и эффективности объектных программ наилучшими свойствами обладают машинно-ориентированные языки. Близость к машинным языкам (языкам машинных команд) обусловливает простоту и эффективность трансляторов на машинный язык, называемых ассемблерами. Машинно-ориентированные языки называют языками ассемблера или автокодами. Среди алгоритмических языков высокого уровня наиболее распространен язык Фортран. Однако язык Фортран имеет ограниченные возможности для описания сложных

Алгоритмы работы моделей участка сборки и монтажа обеспечивают расчет параметров участка при различных режимах: с учетом параллельно-последовательной передачи транспортных партий со станка на станок, с учетом разброса во временах поступлений и сборки изделия, а также при различных вариантах закрепления ячеек склада за стенками, за сборочными единицами или обезличенный вариант закрепления. Для этого при построении программного обеспечения системы проектирования обеспечивается отработка полей управления, которые идентифицируют режимы генерации моделей. Поле управления содержит признаки, определяющие детерминированные или вероятностные характеристики поступления и сборки изделия: режим моделирования с построением циклограмм или без их построения и режим моделирования с последовательной и параллельно-последовательной передачей сборочных единиц.

Развитие электронной вычислительной техники, информатики и применение их средств и методов в народном хозяйстве, научных исследованиях, образовании и других сферах человеческой деятельности являются в настоящее время приоритетным направлением научно-технического прогресса. Это приводит к необходимости широкой подготовки специалистов по электронным вычислительным машинам, системам и сетям, программному обеспечению и прикладной математике, автоматизированным системам обработки данных и управления и другим направлениям, связанным с интенсивным использованием вычислительной техники. Всем этим специалистам необходимы достаточно глубокие знания принципов построения и функционирования современных электронных ;вычислитель-ных машин, комплексов, систем и сетей, микропроцессорных средств, персональных компьютеров. Такие знания необходимы не только специалистам различных областей вычислительной техники, но и лицам, связанным с созданием программного обеспечения и применением ЭВМ в различных областях, что определяется тесным взаимодействием аппаратурных и программных средств в ЭВМ, тенденцией аппаратурной (в том числе микропрограммной) реализации системных и специализированных программных продуктов, позволяющей достигнуть увеличения производительности, надежности, функциональной гибкости, большей приспособленности вычислительных машин и систем к эксплуатационному обслуживанию,

Средства программного обеспечения и аппаратурные средства являются двумя взаимосвязанными компонентами современной вычислительной техники.

Учитывая, что промышленное производство РЭА все более приобретает характер мелкосерийного (на настоящий момент около 70...80% °т общего объема), основным направлением автоматизации производственных процессов является внедрение гибких производственных систем. Последние на основе применения принципов групповой технологии, использования перепрограммируемого технологического оборудования и программного управления разрешают в определенной степени противоречия, возникающие между единичным характером изделий, т. е. максимальной изменчивостью производства, и необходимостью массового применения однотипных операций для обеспечения минимальных экономических затрат на выпуск продукции.

Промышленный робот — ПР (ГОСТ 25686—85) — это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Под манипулятором понимают управляемые устройства или машину для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом. От традиционных средств автоматизации промышленный робот отличается прежде всего универсальностью движений и быстротой переналадки на новые операции.

Системы управления АСТО можно разделить на две группы: системы копирования и числового программного управления. К первой группе относятся системы, в которых программа представляет собой непрерывную или ступенчатую функцию, а в качестве программоносителей используются: распределительный

Технически наиболее совершенными являются системы программного управления, в которых программа работы АСТО задается как система цифр, которые кодируются на магнитной ленте, перфоленте, перфокартах, а также может задаваться непосредственно на панели управления. По виду отработки геометрической информации, заданной в управляющей программе и реализуемой в процессе управления рабочими органами, СЧПУ подразделяются на позиционные, контурные (прямоугольные и криволинейные) и комбинированные.

Основной производственный процесс изготовления изделия в приборостроении состоит из трех основных фаз: заготовительной, обработочной и сборочной. Конкретный вид изготавливаемой продукции определяет состав ТП различных типов (дискретный, непрерывный и т. д.) для каждой фазы производства, что влияет на выбор той или иной схемы системы управления с учетом достигнутого уровня автоматизации производства. Так, рассматривая состав ТП обработочной фазы производства, можно отметить преобладание процессов, управление которыми связано с необходимостью регулирования и поддержания физических параметров процесса в соответствии с заданными требованиями с помощью локальных контуров автоматического управления или программного управления соответствующим технологическим оборудованием (технологическими установками). Для сборочной фазы производства в большей степени характерны задачи автоматизации процессов манипулирования и транспортных операций.

транспортных роботов и манипуляторов. С помощью этих устройств и соответствующих систем управления организовывается два материальных потока в ГПС — поток инструмента и поток деталей и заготовок. Управление транспорт-ными системами может осуществляться либо автономной системой программного управления, либо подсистемой оперативного управления, входящей в общую систему управления цехом. При проектировании транспортной системы существенное значение приобретают вопросы ее оптимизации за счет выбора целесообраз« ных маршрутов и скоростей движения (перемещения).

Замечательные свойства ЭВМ — автоматизация вычислительного процесса на основе программного управления, огромная скорость выполнения арифметических и логических операций, возможность хранения большого количества различных данных, возможность решения широкого круга математических задач и задач обработки данных — делают эти машины мощным средством научно-технического прогресса.

Автоматическое управление процессом решения задачи достигается на основе принципа программного управления, являющегося основной особенностью ЭВМ.

Использование электронных схем, принципов программного управления и хранимой в памяти программы позволило достигнуть высокого быстродействия и сократить во много раз число команд в программах решения задач, содержащих вычислительные циклы, по сравнению с числом операций, которые производит машина при выполнении этих программ.

Идея использования программного управления для построения устройства, автоматически выполняющего арифметические вычисления, была впервые высказана английским математиком Ч. Бэббиджем еще в 1833 г. Однако его попытки построить

Идея программного управления вычислительным процессом была существенно развита американским математиком Дж. фон Нейманом, который в 1945 г. сформулировал принцип построения вычислительной машины с хранимой в памяти программой.