Automatyzacja sterowania centrum obróbczym (komunikat)

Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J

Serias AUTOMATYKA z. 56

________ 19 8 0 N r kol. 652

S t a n i s ł a w P i a s e c k i

I n s t y t u t B a d a ń S y s t e m o w y c h P o l s k a A k a d e m i a N a u k

A U T O M A T Y Z A C J A S T E R O W A N I A C E N T R U M O B R Ó B C Z Y M / K O M U N I K A T /

S tr es z c z e n i e . W p r a c y p r z e d s t a w i o n o opis s t r u k t u r y s y s t e m u s t e r o w a n i a oraz p r a c y g r u p y o b r a b i a r e k a u t o m a t y c z n y c h ze s t e r o w a n i e m n um er y c z n y m . Z a s y g n a l i z o w a n o n i e k t ó r e p r o b l e m y z w i ą z a n e z z a g a d n i e ­ n i e m o p e r a t y w n e g o p l a n o w a n i a p r a c y c e n t r u m o br ó bc z e g o .

P r z e z n a z w ę " c e n t r u m o b r d b o z e " b ę d z i e m y r o z u m i e l i g r u p ę o b r a b i a r e k a u t o m a t y c z n y c h ze s t e r o w a n i e m n u m e r y c z n y m , p o w i ą z a n y c h w J e d e n z e s p ó ł t e o h n i o z n y / z w a n y " c e n t r u m " / s y s t e m e m a u t o m a t y c z n e g o t r a n s p o r t u o b r a b i a ­ n y c h detali.

K a ż d a o b r a b i a r k a a u t o m a t y c z n a w y p o s a ż o n a jest w o k r e ś l o n y z e s t a w n a ­ r zędzi u m i e s z c z o n y c h z w y k l e w s p e c j a l n e j g ł o wi cy , k t ó r e m o g ą być w y m i e ­ n i a n e a u t o m a t y c z n i e .

R e ż i m i p r o f i l s k r a w a n i a je st s t e r o w a n y o d p o w i e d n i o o p r o g r a m o w a n y m m l n i p r o c e s e m c yf rowym.

Z p u n k t u w i d z e n i a k i e r o w a n i a p r a c ą c e n t r u m o b r ó b c z e g o s y s t e m s t e r u j ą ­ cy skła da się z t r z e c h h i e r a r c h i c z n i e p o w i ą z a n y c h p o z i o m ó w s t er o wa ni a.

P o z i o m p i e r w sz y , najniższy, s t a n o w i ą p r o c e s o r y s y s t e m ó w c y f r o w y c h p o ­ s z c z e g ó l n y c h o b r a b i a r e k s t e r u j ą c y c h d o b o r e m n a r z ę d z i , r u c h e m n a r z ę d z i s k r a w a j ą c y c h i p r a c ą e l e m e n t ó w mo c uj ą c y c h .

P o z i o m drugi, p o ś r e d n i , s t a n o w i s y s t e m k o m p u t e r o w e g o s t e r o w a n i a o p e r a ­ t y w n eg o t r a n s p o r t e m o b r a b i a n y c h d e t a l i m i ę d z y o br ab i a r k a m i . K i e r u j e on r u c h e m wó zk a t r a n s p o r t o w e g o / z w y k l e p o r u s z a j ą c e g o się po s z y n a c h / p o d a j n i ­ ków i o b r o t e m o b r a b i a n y c h d e ta l i na wózku.

P o z i o m trzeci, najwyższy, s t a n o w i k o m p u t e r o w y s y s t e m k r o c z ą c e g o p l a n o ­ w a n i a o p e r a t y w n e g o w y k o n a w s t w a p o s z c z e g ó l n y c h o p e r a c j i , j a k i e m a j ą być w y ­ k o n a n e na p o s z c z e g ó l n y c h d et alach. P r z y g o t o w u j e on odpov?iedni h a r m o n o g r a m r e a l i z a c j i pra c u a k t u a l n i a j ą c go w m ia r ę n a p ł y w u n o w y c h z a d a ń - z a ł a d o w a ­ nia na w ó z e k n o w y c h d e t a l i oraz w p r z y p a d k a c h n i e s p o d z i e w a n y c h a w a r l i /np.

z ł a m an i a się k t ó r e g o ś z n a r z ę d z i na obrab ia rc e .

P o z i o m t r ze ci w s p ó ł p r a c u j e z o p er at o r e m , k t ó r y s y g n a l i z u j e jak i r o ­ dzaj d e t a l u z o s t a ł z a ł a d o w a n y i d o p i l n o w u j e " r ę c z n e g o " z a ł a d o w a n i a i w y ­ ł a d o wa n ia wózka. P r a c e t r z e c i e g o p o z i o m u mo że w y k o n y w a ć b e z p o ś r e d n i o o pe­

r a t o r u s t a l a j ą c p o ż ą d a n e s e k w e n c j e op er ao j i. V<tedy s y s t e m e m s t e r o w a n i a

S .P ia s e c k i

k o m p ut e ro we go ob jęte są tylko dwa p i e r w s z e poziomy.

Dla w y j a ś n i e n i a n a l e ż y podać, że t y p o w y m i "d e ta l a m i " p o d l e g a j ą c y m i obróbce o c e n t r u m o b r ó b c z y m s ą z w y k l e b l o k i lub g ł o w i c e silni ka i inne c i ęż ki e elementy. N a l e ż y także mieć na uwadze, że c e n t r u m s k ła da się n i e r a z z k i l k u n a s t u c i ę ż k i c h obrab i ar ek . J e d n o c z e ś n i e o b r a b i a n y c h jest do ki l ku n a s t u detali. Z n a j d u j e się ono na p r z e s t r z e n i n i e d u ż e j h a l i f a ­ brycznej.

F i z y c z n i e s y s t e m s t e r o w a n i a s k ł a d a się z p r o c e s o r ó w c y f r o w y c h w o b r a ­ b i a r ka c h wra z z o p r z y r z ą d o w a n i e m c z u j n i k o w y m i z k o m p u t e r a ś r e d n i e j w i e l ­ k ości wraz z o p r z y r z ą d o w a n i e m c z u j n i k o w y m u k ł a d u t ra ns p o r t o w e g o . T a k więc s y s t e m s te r ow an ia t r a n s p o r t e m oraz s y s t e m p l a n o w a n i a o p e r a t y w n e g o s ą za­

p r o g r a m o w a n e w s p ó l n i e na j e d n y m k om pu t e r z e , pr zy c z y m s y s t e m p l a n o w a n i a o p e r a t y w n e g o działa w p r z e r w a c h p r a c y s y s t e m u s t e r o w a n i a tran sp o rt em . J e ż e l i p r z er w y w p r a c y s y s te m u s t e r o w a n i a t r a n s p o r t e m są zbyt m a ł e - o pe­

racje s k r a w an ia t r w a j ą b ardzo k r ó t k o - t o o c z y w i ś c i e n i e z b ę d n y Jest odzi e l- ny k o m p u t e r p r z y g o t o w u j ą c y harm on o gr am .

Po t y m k r ó t k i m o p i s i e s t r u k t u r y s y st em u s t e r o w a n i a oraz pr ac y c e n t r u m o br ób c z e g o p r z e j d ź m y do m e r i t u m p r o b l e m u stero w an ia . U w a g ę n a s z ą skupimy g ł ó w n i e na z a g a d n i e n i a p l a n o w a n i a o p e r a t y w n e g o o p e ra c ji s k r a w a n i a dla u s t a l o n e g o z b i o r u o b r a b i a n y c h d et a li w jaki ej ś u s t a l o n e j chwili. Z a g a d ­ n i e n i e m s t e r o w a n i a n u m e r y c z n e g o o b r a b i a r e k nie b ę d z i e m y się z a j m o w a l i - Jest w tej d z i e d z i n i e o b s z e r n a l i t e r a t u r a a p o n a d t o o b r a b i a r k i tego typ u są d o s t a t e c z n i e znane. P r o b l e m e m s t e r o w a n i a t r a n s p o r t e m n ie b ę d z i e m y się z ajmowali, gdyż jest to z a g a d n i e n i e t y po w e dla a u t o m a t y k i , g d z i e z a s a d n i ­ c z ą rolę o d g r y w a j ą n a p ę d y e l e k t r y c z n e i h y d r a u l i c z n e oraz k o n s t r u k c y j n e r o z w i ą z a n i a uchwytów, c zujników, m ie r ni kó w, s p o s o b y h a m o w a n i a itp.

R o z w i ą z a n i a s z c z e g ó ł o w e s ą częs t o w ty m z a k r e s i e o b j ę t e t a j e m n i c ą f i r m o w ą i o c h r o n ą paten to wą , s z c z e g ó l n i e w z a k r e s i e p r z e t w o r n i k ó w c y f r o w o - a n a l o ­ g o w y c h i odwrotnie. 17 s t o s u n k u do " k l a s y c z n e j " a u t o m a t y k i s y s t e m t en róż ­ ni się tym, że u k ł a d e m s t e r u j ą c y m jest s y s t e m cyfrowy.

Z a g a d n i e n i e m p l a n o w a n i a o p e r a t y w n e g o p r a c y c e n t r u m o b r ó b c z e g o z a j m i e ­ my się także z te go powodu, że jest to z a g a d n i e n i e n i e k o n w e n c j o n a l n e , n i e ­ co inne aniż e li t ę , k t ó r e s p o t y k a m y w p l a n o w a n i u o p e r a t y w n y m na w y d z i a ł a c h o b r ó b c z y c h podc za s p r o d u k c j i sery j ne j lub masowej.

P r o b l e m z o s t a n i e p r z e d s t a w i o n y na p e w n y m u p r o s z c z o n y m prz yk ła dz i e.

Załóżmy, że w danej c hw il i t m a m y z a p l a n o w a ć o b r ó b k ę d w ó c h a e ta li o n u m e r a c h n =2 oraz n=4. Z b i ó r n u m e r ó w o b r a b i a n y c h d e t a l i o z n a c z m y s y m b o ­ lem N (t) tak, że N . ( t ) = j 2 ,4 j. K a ż d y z d e t a l i w i n i e n być p o d d a n y o k r e ś l o ­ n y m operacjom. O p e r a o j e , k t ó r y m w i n i e n p o d l e g a ć d e t a l n = 2 , o z n a c z m y s y m b o ­ lami C, D i E. J e ż e l i w i ę c s y m b o l e m K 2 ( t ) o z n a c z y m y z b i ó r o p e r a c j i , k t ó r y m p o d l e g a detal n n 2 to K g ( t )

={c,

J

Automatyzacja sterowania.

(t)= |A, B j , a w i ę c d e t a l n = 4 p o d l e g a d w ó m o p e r a c j o m A oraz B. Z b i ó r w s z y s t k i c h o p e r a cj i , k t ó r e m a m y do w y k o n a n i a n c h w i l i t o z n ac zm y s y m b o ­ lem K (t) t a k że K (t)=[A, B, C, D, e] = K x (t) u K 2 (t).

Z w y k l e o p e r a c j e p o w y ż s z e nie m o g ą byó w y k o n y w a n e w d o w o l n e j k o l e j n o ­ ści. W p r o w a d ź m y z a t e m r e l a c j ę k o l e j n o ś c i o z n a c z a j ą c j ą s y m b o l e m U r o z u ­ miejąc, że w i e l k o ś ć O jest z b i o r e m p ar jx, y } , w k t ó r y c h p i e r w s z y ele me n t X jest s y m b o l e m op er a c j i , k tó ra m us i być w y k o n a n a p r z e d r o z p o c z ę c i e m o p e ­ racji, k t ór ej s y m b o l Y z n a j d u j e się na d r u g i m m i e j s c u w parze. P r z y t y m n i e c h V 0 o k r e ś l a w y m a g a n ą k o l e j n o ś ć r e a l i z a c j i , k t ó r e n al eż y w y k o n a ć na d e t a l u n = 2 a o d p o w i e d n i o U. n a d e t a l u n=4. T a k w i ę c f o r m a l n i e m o ż e m y z a p i ­ sać U 2 = X 2 X K g oraz U 4 <= X K^. P r z y k ł a d o w o za łóżmy, że U g = { ( C , D ) ,

(d, E ) J o r a z C 4 = j(A , B)|. O z n a c z a to, że o p e r a c j e C w i n n i ś m y w y k o n a ć p r z e d r o z p o c z ę c i e m o p e r a c j i D a o p e r a c j e D - p r z e d r o z p o c z ę c i e m o p e r a c j i fi - dla d e t a l u n =2 ora z że o p e r a c j ę A w i n n i ś m y w y k o n a ć p r z e d r o z p o c z ę c i e m o p e r a c j i B - dla d e t a l u n=4. Z a u w a żm y, że r e l a c j a k o l e j n o ś c i U =|(A, B) ,

(C, D ) , (D, e)| f o r m a l n i e o s k ł a d o w y c h U t , Ug n i e k o n i e c z n i e w p r o w a d z a n a m p o r z ą d e k zupełny, d o t y c z ą c y k o l e j n o ś c i o pe r a c j i . I tak, w n a s z y m p r z y p a d k u m oże m y r o z p o c z ą ć o p e r a c j ę C p r z e d o p e r a c j ą A lub p r z e c i w n i e , lub może my obie te o p e r a c j e / w y k o n y w a n e na d w ó c h r ó ż n y c h d e t a l a c h / w y k o n y w a ć j e d n o ­ cześnie. R e l a c j a U jest z w y k l e re-^lacją c z ę ś c i o w e g o p or zą d ku . J e ż e l i u ż y l i b y ś m y t e r m i n o l o g i i z d z i e d z i n y t eo ri i g r a f ó w , t o p a r y /Kg, K g ) oraz /tC4 , U 4 J d e f i n i u j ą g r a f s k i e r o w a n y b e z p ę t l i i c y k l i /"Berge'ą/.

u z n a c z m y n a s t ę p n i e s y m b o l e m , i " n u m e r o b r a b i a r k i , p r z y c z y m i = I, XI, III, I V a s y m b o l e m 3 z b i ó r n u m e r ó w o br ab i a r e k . Z a k ł a d a m y więc, że w chwil i t m a my z b i ó r D(t)= j l , II, XII, ivj c z t e r e c h s p r a w n y c h ob ra bi a r e k . O z n a c z ­ my n a s t ę p n i e s y m b o l e m , z g o d n i e z d o k u m e n t a c j ą t e c h n o l o g i c z n ą , ta be ­ lę n o r m c z a s o w y c h w y k o n a n i a p o s z c z e g ó l n y c h o p e r a c j i n a o b r a b i a r c e ifiO.

T a k cp. w i e l k o ś ć j j Jost n o r m ą c z a s u t r w a n i a o p e r a c j i A / w y k o n y ­ w a n e j n a d e t a l u n=2, g d y ż A s K g / n a o b r a b i a r c e i = II. W p r z y p a d k u g dyby o p e r a c j a A n i e m o g ł a b y ć w y k o n y w a n a na o b r a b i a r c e II ,w te d y, f o r m a l n i e m o ż n a zapisać, że t r w a ł a b y czas n i e s k o ń c z o n y - w t e d y u = °° ■ P r z y k ł a ­ dowo za łóżmy, że o p e r a c j e A , C or az E s ą p o d o b n e g o ty p u i m o g ą b y ó w y k o n y ­ w a n e na o b r a b i a r k a c h 1 , 1 1 a p o d o b n e o p e r a c j e B o r a z D na o b r a b i a r k a c h III i IV.

W i e l k o ś c i N, K oraz U dla k a ż d e g o n ^ N a t a k ż e ta bele n o r m f T. ,] są

u u J£x

w i e l k o ś c i a m i w e j ś c i o w y m i dla s y s t e m u h a r m o n o g r a m o w a n i a .

R e z u l t a t p r a c y s y s t e m u h a r m o n o g r a m o w a n i a jest p o k a z a n y w f o r m i e r y s u n ­ k owej na r y s u n k a c h 1 ora z 2. N a r y s u n k u 1 p o k a z a n y jest h a r m o n o g r a m / w c a l e n i e o p t y m a l n y / ’ w p o s t a c i z w y k ł e j - do jakiej J e s t e ś m y p r z y z w y c z a ­ jeni - pr z y c z y m p r z e r w y międz y o p e r a c j a m i s ą n i e z b ę d n e na z mi an ę detal i na o b r a b i a r k a c h ,oo Jest w i d o c z n e na r y s u n k u 2. P o k a z u j e on p r z e b i e g i t r a n sp o rt ow e.

S.Piasecki

Nr. f Kod ..

operacji

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Automatyzacja sterowania . 57

Z a g a d n i e n i e p o l e g a na t y m . a b y t a k u łożyć h a r m o n o g r a m , b y p r z e s t o j e o b r a b i a r e k b y ł y J a k n a j k r ó t s z e - ■ b y c ał oś ć z a d a n i a w y k o n a ć n j a k n a j ­ k r ó t s z y m czasie.

L I T E R A T U R A

[i] T k a o e n k o L.S., So us A . V . , J a k o v i c k l j Z.P.j.

O s n o v y a v t o m a t i z a o ji p r o j e k t i r o w a n i a t e e h n o i g i c z e s k i o h p r o c e s o r o b r a b o t k l r e z a n i e m , N a u k a i T e c h n i k a ^ M i ń s k , 1978.

ABT0MATH3AUHH yUFABJIEHHH OEPAEOTHBAEĘErO ĘEHTPA

P e 3 » m e

B p o ć o i e npeflCTasaeao onHcaHne c x p y K i y p H c H c x e M U y n p a B m e H H H a TaKxe p o O o i u r p y n n n a B i o M a i m t e c K H x xoicapHHX c t s h k o b . c u h^p o b h m ynpaBJieHBeM. H a u e w es o n e K O i o p u e s o n p o c H C B a a aa s He c on ep a i H B K b m njiaHHpoBaHHeM pofioxoft o6pa6oiKBajomero u e nr pa .

A U T O M A T I O N O F T H E C O N T R O L O F T H E P R O C E S S I N G C E N T R E

S u m m a r y

I n the p a p e r a d e s c r i p t i o n 'of t h e s t r u c t u r e of the c o n t r o l s y s t e m and the w o r k of t h e n u m e r i c a l l y c o n t r o l l e d a u t o m a t i c t o o l s set are b e i n g p r es en te d . S o m e p r o b l em s c o n n e c t e d w i t h th e o p e r a t i v e p l a n n i n g of the w o r k o f the p r o c e s s i n g c e n t r e are b e i n g o u t l i ne d.