OBIEKTOWE SYSTEMY
KOMPUTEROWE
Z jednoczenie Przem ysłu Automatyki i A paratury Pom iarow ej „ M E R A "
Instytut M aszyn M atem atycznych „ m e r a im m " B ran żo w y O środ ek INTE
D W U M I E S I Ę C Z N I K
W y d a j e : C E N T R U M N A U K O W O - P R O D U K C Y J N E T E C H N I K K O M P U T E R O W Y C H I P O M I A R Ó W
I N S T Y T U T M A S Z Y N M A T E M A T Y C Z N Y C H
B R A N Ż O W Y O Ś R O D E K I N F O R M A C J I N A U K O W E J T E C H N I C Z N E J I E K O N O M I C Z N E J
K O M I T E T R E D A K C Y J N Y
d r i n ż . S t a n i s ł a w a B O N K O W I C Z - S I T T A U E R , m g r i n ż . R o m a n C Z A J K O W S K I , m g r H a n n a D R O Z D O W S K A ( s e k r e t a r z r e d a k c j i ) , d r i n ż . M a r e k H O Ł Y N S K I , d o c , d r h a b . i n ż . R o m a n K U L E S Z A ( r e d a k t o r n a c z e l n y ) m g r i n ż . J e r z y M Y S I O R , m g r i n ż . J ó z e f S Z M Y D , m g r R o b e r t Z A J Ą C
R e d a k t o r t e c h n i c z n y : M a r i a K O Z Ł O W S K A
A d r e s r e d a k c j i : u l . K r z y w i c k i e g o 3 4 , 0 2 - 0 7 8 W a r s z a w a t e ł . 2 8 - 3 7 - 2 9 l u b 2 1 - 8 4 - 4 1 w . 4 3 1
n a o k ł a d c e : S y s t e m S K S C - 1 k o m p u t e r o w e g o s t e r o w a n i a c e n t r u m p r o d u k c y j n y m o b r ó b k i k o r p u s ó w , o p r a c o w a n y w I n s t y t u c i e M a s z y n M a t e m a t y c z n y c h .
W g ł ę b i : f r a g m e n t c e n t r u m o b r ó b k o w e g o k o r p u s ó w z a p r o j e k t o w a n e g o p r z e z C B K O - P r u s z k ó w
D r u k I M M z a m . 1 0 1 / 7 7 n a k ł . 6 0 0 e g z . p a p . o f f s e t , k l . III g . 7 0 . F - 9 1 . I N D E K S - 3 5 3 6 2 .
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
« :N\
O B I E K T O W E S Y S T E M Y K O M P U T E R O W E J A U T O M A T Y Z A C J I
ji] \
R o k XVI p J . N r 1 / 2 1 9 7 7
.f/j
s i ‘rp. 3051-
S p i s t r e ś c i
s t r . d r J e r z y S Z Y N K A : K o n c e p c j a s y s t e m ó w M e t o d y k a r e a l i z a c j i
O S K A ... 3 d r M a r e k H O Ł Y N S K I : U k ł a d y p o m i a r o w o - k o n t r o l n e O S K A . , 9 d r i n ż . K r z y s z t o f J A W O R E K : U r z ą d z e n i a s t e r u j ą c e i i n f o r
m a c y j n e o b i e k t o w y c h s y s t e m ó w k o m p u t e r o w e j a u t o m a t y
z a c j i ... 1 6 d r i n ż . K r z y s z t o f J A W O R E K : M o ż l i w o ś c i w y k o r z y s t a n i a mi
k r o p r o c e s o r ó w w o b i e k t o w y c h s y s t e m a c h k o m p u t e r o w e j
a u t o m a t y z a c j i ... 2 8 m g r i n ż . Z b i g n i e w P O Z N A Ń S K I : P r o b l e m y o p r o g r a m o w a n i a
d o s t e r o w a n i a p r o c e s e m p r o d u k c y j n y m . . . 4 0 m g r i n ż . K r z y s z t o f T A Ń S K I : P r ó b a o c e n y e f e k t y w n o ś c i e k o
n o m i c z n e j o b i e k t o w y c h s y s t e m ó w k o m p u t e r o w e j a u t o m a t y
z a c j i ... 5 1
I N F O R M A C J E Z K R A J U I ZE S W I A T A ... 6 9
B 1 U k.. E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
O B I E K T * ^ U T E R O W E J A U T O M A T Y Z A C J I
R o k XVI
1 9 7 7
O d R e d a k c j i
P r z e k a z u j ą c nowe w y d a w n i c t w o I n s t y t u t u M a s z y n M a t e m a t y c z n y c h Z j e d n o c z e n i a "MERA" z w r a c a m y się z u p r z e j m ą p r o ś b ą do
C z y t e l n i k ó w o n a d s y ł a n i e n a adi'es r e dakcji s w o i c h u w a g i p r o poz y c j i w zakresie r e d a g o w a n i a n a s z e g o czasopisma. T e m a t y k a
centrować się b ę dzie n a z a g a d n i e n i a c h o b i e k t o w y c h systemów k o m p u t e r o w e j a u t o m a t y z a c j i w przemyśle maszynowym, ze s z c z e g ó l n y m u w z g l ę d n i e n i e m p i m b l e m o w o z o r i e n t o w a n y c h sy s t e m ó w k o m puterowych, z a g a d n i e ń techniki pomiar o w e j w p o w i ą z a n i u z tech
n i k ą komputerową, spraw n i e z a w o d n o ś c i i jakości sprz ę t u i s y s temów oraz k o m p l e k s o w e j a u t o m a t y z a c j i produkcji.
Z a p r a s z a m y P.T. C z y t e l n i k ó w do a k t ywnego w s p ó ł d z i a ł a n i a w r e d a g o w a n i u n a s z e g o c z a s o p i s m a przez nadsy ł a n i e opracowań, które p r a g n ę l i b y ś c i e z a m i eścić w "Biuletynie I n f o r m a c y j n y m OB I E K T O W E S Y S T E M Y KOMPUTEROWE".
U
B i u l e t y n u I n f o r m a c y j n e g o O B I E K T O W E S Y S T E M Y KOMPUTEROWE" lcon-
IM M z . 5 / 7 8 n . 6 0 0 .
d r J erzy SZYNKA
I n s t y t u t Maszyn M atematycznyoh
KONCEPCJE SYSTEMÓW. METODYKA REALIZACJI OSKA 1 . WSTĘP
Punktem wyjśoiowym r o zp a try w a n ia zagad n ień zw iązanych z ob iek tow ą au to m a ty za cją j e s t u s t a l e n ie od p ow ied n iego m odelu zakładu p rod u k oyjn ego. Zwykle przyjm uje s i ę model h ie r a r c h ic z n y o
tr z e c h z a sa d n ic z y c h poziom ach:
I : z a r z ą d z a n ie ob iek tem U * k ie r o w a n ie produkoją I I I : p r o c e s w ytw arzania
Na p o zio m ie z a r z ą d z a n ia podejmowane s ą , o p a r te na danych produkcyjnych i in fo rm a cja ch z zew
n ą t r z , d e c y z jo d o ty c z ą c e za r z ą d z a n ia zakładem produkcyjnym . Poziom p ro d u k c ji obejm uje zagad n ie
n ia zw iązane z nadzorowaniem i kierow aniem procesem p r o d u k c ji, je g o o p ty m a liz a c ją , r e j e s t r a c j ą i k o n tr o lą j a k o ś c i . N a jn iż s z y poziom d o ty c z y b e z p o śr e d n io p ro cesu w ytw arzania i ste ro w a n ia tym p rocesem .
F o sz o z e g ó ln e poziom y od pow iadają:
I - d y r e k c j i , I I - w y d zia ło w i lu b z e sp o ło w i m aszyn, I I I - pojedynozym maszynom lu b stanowiskom p r a o y . P rzed sta w io n y m odel j e s t zmodyfikowanym modelem zaprezentowanym w pracy [ i ] . N ie wyróż
n ia on poziomu przepływ u m a t e r ia łu , poniew aż t e z a g a d n ie n ia w y stęp u ją na w s z y s tk ic h p r z e d sta w ionych p oziom ach .
Pod p o ję c ie m OSKA rozum iany b ę d z ie , z r e a liz o w a n y te c h n ik ą komputerową, sy stem s t e i'u j ą c o - in - form atyczn y do wykonywania zadań na p o sz o z e g ó ln y o h poziom ach.
P o trzeb a w prowadzenia OSKA zw iązana j e s t ze w zrostem wymagań w stosunku do wyrobów (pod względem ilo śc io w y m i ja k o śc io w y m ), w y k o rzy sta n ia m a ter ia łó w i m aszyn, sz y b k ie g o p rzep row ad zę-' n ia zmian w p r o d u k c ji i .z m n ie jsz e n ia w r a ż liw o ś c i p ro cesu produkcyjnego na z a k łó c e n ia .
P r z y ję ty m odel u m ożliw ią p r z e j r z y s t y p o d z ia ł zadań w y stęp u ją cy ch na p o sz c z e g ó ln y c h poziom ach (ta b e la 1 ) .
T ab. 1 O gólne z a d a n ia p o d le g a ją c e r e a l i z a c j i za pomocą te o h n ik i kom puterowej
Poziom Zadania
z a r z ą d z a n ia ob iek tem
- dane d e c y z y jn e d la k ie ro w n ictw a
- s y t u a c j a ekonom iczno- rynkowa,
- planow anie i a-naliza- k o sztó w ,
- a m o rty za cja ,
- dokum entacja a d m in is tr a c y j
na np. l i s t y p ła c k ie r o w a n ia
p rod u k oją\
- r a p o r t y ,
- z e s ta w ie n ie produk
c j i d z ie n n e j»
- s p i s wyrobów i c z ę ś c i ,
- k o n t r o la k o sztó w , - in w e n ta r y z a c ja , - param etry p ro d u k c ji
(n p . s t o p ie ń wykorzys
t a n ia maszyn ) p ro c e su
w ytw arzania
- z b ie r a n ie danych d la system u inform acyjnego»
- t e s t o w a n ie ,
- s te r o w a n ie op eracjam i w ytw arzan ia,
- s te r o w a n ie op eracjam i m ontażu,
- tr a n s p o r t wewnętrzny
- o p e r a c je przygotow an ia p rooesu w ytw arzania
(np. p r z e z b r o je n ie ma
szyn y)
- 4 -
Y/yżoj wym ieniono żą d a n ia n a r z u c a ją o k r e ślo n a wymagania od system u ste r o w a n ia i system u in f o r m a ty czn eg o . P rzed system em ste r o w a n ia sta w ia n y j e s t p rzed e w szystkim warunek pracy w ,c z a s ie
r z e c z y w is ty m , d z i a ł a n i e system u in fo rm a ty czn eg o o p ie r a s i ę zaś na banku danych. R ozw iązanie za
g a d n ie ń zw iązan ych z o r g a n iz a c j ą i a k t u a l i z a c j ą banku danych j e s t tu warunkiem sprawnego d z ia ł a n i a sy ste m u . Jednym z podstawowyoh problemów ob iek tow ych system ów a u to m a ty z a c ji j e s t o k r e ś le n i e bazy danych.
2 . KONCEPCJE REALIZACJI OBIEKTOWYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWEJ AUTOMATYZACJI
Przy r e a l i z a c j i o b iek tow yoh system ów a u to m a ty z a c ji w y stęp u ją tr z y za sa d n io z e k o n cep cje [ l ] t
["poziom z a r z ą d z a n ia ! j o b iek tem
rp o zio m za rzą d za n ia j ob iek tem
poziom zarząd zan ia!
1 obiektem
| poziom k ie r o w a n ia j p rod u k cją
j poziom k la ro w a n ia 1 1 produkcją l
!" poziom klarowania~~j i produkojąj[
1 poziom p ro cesu [w y tw a r z a n ia
1 poziom p ro cesu i j- [^wytwarzańi^
j" pozSom p i^ o esu l i w ytw arzania 1__ _ _ n _ ___il_ __ u
11 ___l układ
c e n tr a ln y
układ modularny
w ielopoziom owy układ h ie r a r c h i
czny
a ) Układ c e n tr a ln y
Układ c e n tr a ln y s k ła d a s i ę z jed n eg o lu b k ilk u komputerów c e n tr a ln y o h p o łą c z o n y c h b ezp o śred n io z u rzą d zen ia m i p e r y fe r y jn y m i i rza pośrednictw em odpow iedniego i n t e r f a c e ’u , z czu jn ik am i i regu
la t o r a m i, zwanymi d a l e j u rząd zen iam i końcowymi.
komputer główny
lu b oentrum o b lic z e n io w e
poziom 1 ,1 1 ,1 1 1
/ \ u rzą d zen ia
końoowe
R ys, 1 . S tr u k tu r a układu c e n tr a ln e g o
Układ c e n tr a ln y r e a l i z u j e za d a n ia na w s z y s tk ic h poziom ach. R e a liz u ją c za d a n ia poziomu p ie r w sz e go kom puter j e s t w ykorzystyw any w sposóh mało efek ty w n y . Okres opracow ania i w drożenia ta k ie g o system u j e s t bardzo d łu g i / 5 - 10 l a t / . W tym c z a s i e n a s tę p u ją ta k poważne zmiany w s p r z ę c ie komputerowym, ż e sy ste m z o h w ilą u k oń ozen ia bywa p r z e s t a r z a ł y . Zwrot nakładów n a stę p u je bardzo p ó źn o , p on iew aż sy ste m p r z y n o s i k o r z y ś o i d o p ie r o w ted y, gdy j e s t c a łk o w ic ie gotow y.
Z apew nienie o d p o w ied n iej n ie z a w o d n o śc i system u c e n tr a ln e g o j e s t bardzo trudne 1 k osztow n e.
Z a le t ą system u c e n tr a ln e g o j e s t m ożliw ość je g o r e a l i z a o j i wówozas, gdy zakład dysponuje już komputerem lu b i s t n i e j e w z a k ła d z ie centrum o b lic z e n io w e .
b ) Układ modularny
R ozw iązan ie p o ś r e d n ie m iędzy układem oentralnym i wielopoziomowym układem h ierarch iozn ym sta n o wi układ m odularny.
- 5 -
moduł
poziom I
poziom I I , I I I
u rzą d zen ia końcowe
R y s. 2 . S tr u k tu r a układu modularnego
Poziom p r o d u k c ji i p ro c e su d z ie lo n y j e s t na k i l k a pionów , tzw. modułów. Z a le tą ta k ie g o układu j e s t m o żliw o ść je g o rozbudowy p r z e z dodawanie modułów. N a to m ia st wadą j e s t c z u ło ś ć na z a k łó c e n i a . Każdy moduł k ie r u j e i s t e r u j e fragm entem p ro cesu p rod u k cyjn ego. Ewentualny b łą d ma wpływ na c a ło ś ć p r o d u k c j i. P o d n ie s ie n ie n iez a w o d n o śc i p r z e z zdublow anie modułu j e s t bardzo k osztow n e.
c ) W ielopoziomowy układ h ie r a r c h ic z n y
Układem, k tó r e g o z n a c z e n ie w z r o sło wraz z rozwojem system ów m ikroprocesorow ych j e s t w ie lo p o z io mowy układ h ie r a r c h ic z n y .
poziom I
poziom II
poziom I I I
u rzą d zen ie końcowe
R y s. 3 . S tr u k tu ra w ielopoziom ow ego układu h ie r a r c h ic z n e g o
Podsystem y s p e c ja liz o w a n e te g o układu s t e r u j ą autonom icznym i c z ę śc ia m i p ro cesu w ytw arzania.
Z a le t ą t a k ie g o układu j e s t s p e c j a l i z a c j a na n a jn iższy m p oziom ie i m ożliw ość pionow ej oraz p o z io mej rozbudowy.
Z o g ó ln eg o punktu w id z e n ia wym ienione k o n cep cje można traktow ać jako s z c z e g ó ln e p rzypadki sy stem u h ie r a r c h ic z n e g o , w którym n ie r o z r ó ż n ia s i ę ste r o w a n ia i p rzetw a r z a n ia in fo r m a c ji.
W u k ła d z ie cen traln ym bowiem s tr u k t u r a h ie r a r c h ic z n a zaw arta j e s t w oprogramowaniu system u . Powoduje to wysoką z ło ż o n o ś ć oprogram owania, m iędzy innymi system u przerw ań. P rojek tow an ie OSKA sprow adza s i ę w ięc do sy n te z y system u h ie r a r c h ic z n e g o n p .: do u s t a le n ia lio z b y poziomów, dekom
p o z y c j i zadań, o k r e ś le n ia zasad w spółpracy pion ow ej i poziom ej (w sp ółp raca czynna lu b b ie r n a ) .
Yiymaga to k o m p a ty b iln o ś c i s p r z ę tu w g ó rę i w d ó ł - w przeciwnym wypadku za ch o d zi k o n ieczn o ść budowy adapterów lu b em ulatorów flo p r z e s y ła n ia zarówno danych jak i programów. N ależy rów- n i e ż u w zg lęd n ić wymagania d o ty c z ą c e k om u n ik acji m iędzy elem entam i wchodzącymi w sk ła d OSKA
( r y s . 4 ) .
c z ł o w i e k --- o z ło w iek
R ys. 4 ' P o d z ia ł k om u n ik acji w OSKA
Pow yższe uwagi s ą zgodne z ten d en cja m i w ystęp u jącym i w o f e r t a o h fir m i w l i t e r a t u r z e .
A sortym ent s p r z ę tu komputerowego i au tom atyk i u le g a zmianom jakościow ym i ilo śc io w y m . Oferowana s ą system y do s p r z ę g a n ia z prooesem (CAMAC), system y m ikroprocesorow o do ste r o w a n ia procesam i
(HONKYWELL TDS 2 0 0 0 ) , s p e c j a l i s t y c z n e u k ła d y , ja k sy stem w e j ś o ia /w y j ś o ia (BUHR-BROWN), kompute
rowe system y h ie r a r c h ic z n e (IBM COMATS, SIEMENS 7 0 0 ) . System y t e s ą rozbudowywalne i kom patybi
ln e z rozpow szechnianym na rynku sp r z ę te m . K onoepoje system ów OSKA muszą być za ś d o s t a t e c z n ie o g ó ln e , aby p o ja w ie n ie s i ę nowyoh środków te c h n ic z n y c h i te o r e ty o z n y c h n ie spowodowało ic h de
z a k t u a l i z a c j i ,
3 , METODYKA REALIZACJI I FORMY ORGANIZACYJNE
T w orzenie o b iek to w y ch system ów komputerowej a u to m a ty ż a o ji wymaga ro z w ią z a n ia z a s a d n ic z e j s p r z e c z n o ś c i . Z je d n e j s tr o n y n a jw ię k sz e k o r z y ś o i p r z y n o s i kom pletny sy stem - jeg o r e a l i z a c j a wymaga jed n ak dużego nakładu cz a su i środków.
Z p r a k ty czn e g o punktu w id z e n ia , celow e j e s t zatem op raoow an ie, r e a l i z a c j a i e k s p lo a ta c ja fragm entów sy ste m u . T ak ie p o stęp o w a n ie um ożliw ia stosunkow o sz y b k ie u zy sk a n ie k o r z y ś c i.
Yiymaga ono jed n ak r o z p a tr y w a n ia system u s te r o w a n ia i system u in fo rm a ty czn eg o jako c a ł o ś c i i uw
z g lę d n ie n ia k o n ie c z n o ś c i w sp ółp racy z innym i system am i w p r z y s z ł o ś c i .
P r zed sta w io n y punkt w id z e n ia t r a k t u j e w ięc p o w sta ją c e system y jako elem enty ro z w ija ją o e g o s i ę system u h ie r a r o h io z n o g o . Tampo rozwoju d y k tu ją p o tr z e b y , m o ż liw o śc i naukowe, t e c h n ic z n e , ekonom iczne i l u d z i e .
Przy r e a l i z a c j i OSKA można r o z r ó ż n ić dwa krańcowe punkty w y j ś c ia . P ierw szy - sta n o w i a k t u a l- jiy s t a n o b ie k t u . Z je g o a n a liz y w ynikają zad an ia d la OSKA. N a stę p n ie o k r e śla n y j e s t s p r z ę t p o t
rzebny do r e a l i s a o j i p o sta w io n y ch zadań. T akie p o d e j ś o ie n ie j e s t op tym aln e, ponieważ zachowana j e s t s tr u k t u r a o b ie k tu i wymaga em pirycznego z b ie r a n ia danyoh o o b ie k o ie . Druga droga wychodzi od k o n c e p c ji sy stem u , oo z n a c z n ie u p ra szcz a o p i3 sta n u o b ie k t u . P otrzeb n a j e s t ty lk o in fo rm a cja
z punktu w id z e n ia k o n c e p o ji sy ste m u . Ponieważ c a ło ś ć j e s t podporządkowana k o n c e p c ji system u , j e j wybór m usi być sta r a n n y i op a rty na przewidywanych na o k . 5 l a t naprzód ten d e n c ja c h i prog
n o s ty c z n y c h b a d a n ia ch t e o r e ty c z n y c h i śym ulaoyjnych [16] .
Efektywne, r e a l i z a c j a OSKA wymaga s tw o r z e n ia odpow iednich form o r g a n iz a c y jn y c h . Zakres u słu g fir m s p e c j a liz u j ą c y c h s i ę w OSKA obejm uje s a s .y o z a j t
• k o n s u lt a c j ę ,
• p r o je k t sy stem u , 9 oprogram ow anie,
• i n s t a l a c j ę ,
• u ru c h o m ien ie.
- 7 -
N ie z a le ż n ie od ro d za ju za d a n ia s t a ł a j e s t s tr u k tu r a ze sp o łó w , w sk ła d k rórych wchodzą:
• k ier o w n ik p r o j e k t u ,
« p r o j e k t a n c i sy stem u ,
• e k s p e r c i t e c h n i c z n i ,
• p r o g r a m iś c i,
• s p e c j a l i ś c i od zagad n ień w y stęp u ją cy c h na danym p o z io m ie .
k w e 3 tia doboru z e s p o łu j e s t bardzo i s t o t n a . Jak w ykazało d o ś w ia d c z e n ie , optymalnym rozw iąza
niem j e s t s t w o r z e n ie , pod k ierow nictw em p r z e d s t a w ic ie la ośrodka s p e c j a liz u j ą c e g o s i ę w automa
t y z a c j i o b ie k to w e j, z e s p o łu s k ła d a ją c e g o się 'z a r ó w n o z pracowników firm w ysp aćjalizow an ych ( p r o j e k t a n c i sy ste m u , e k s p e r c i t e c h n io z n i, p r o g r a m iś c i) jak i p r z e d s t a w i c i e l i użytkownika (spe
c j a l i ś c i od za g a d n ień w y stęp u ją cy c h na danym p o z io m ie ) [11] .
Z a le tą t a k ie g o z e s p o łu j e s t wzajemna w sp ółp raca i k o n t r o la , z m n ie jsz a ją c a prawdopodobieństwo b łęd n y ch k o n c e p c j i i r o z w ią z a ń . I s t o t n e j e s t aby z e s p ó ł m ia ł w ied zę i d o św ia d cz en ie zdobyte p rzy in n y ch p r o je k t a c h .
Za z le c e n ie m wykonania oprogramowania p r z e z w y sp ecja lizo w a n y ośrod ek p rz e ja w ia znajomość i s ~ t n ie j ą o y c h programów i języków programowania zorien tow an ych problemowo, d o św ia d c z e n ie , sz y b k o ść , za p ew n ia ją ca d otrzym an ie terminów, i k o n tak ty ze s p e c j a l i s t a m i . Takie ro zw ią za n ie pro
w adzi jednak do t r u d n o ś c i p rzy wprowadzaniu zmian w oprogramowaniu w p r z y s z ł o ś o i . Wykonanie op
rogramowania we własnym z a k r e s ie wymaga dośw iadozonych p rogram istów .
‘Warunkiem sprawnego d z i a ł a n i a z e sp o łu j e s t u p rzed n ie u s t a l e n i e zakresu k om p eton cji i odpo
w i e d z i a l n o ś c i . O g ó ln ie b i o r ą c , k iero w n ictw o p r o je k tu p rzejm u je o d p o w ied zia ln o ść za s tr o n ę orga
n iz a c y j n ą i wykonanie oprogram owania, w łą c z n ie z uruchom ieniem . P o z o s ta łe zad an ia zn ajd u ją s i ę w g o s t i i u ż ytk ow n ik a.
W p o s z c z e g ó ln y c h fa z a c h p r o je k tu sk ła d z e s p o łu u le g a z m ia n ie . D ośw iad czen ia ośrodków sp e
c j a l i z u j ą c y c h s i ę w opracowywaniu OSKA w ykazują n a s tę p u ją c ą p r o p o r c je pod względem ozasu i s k ła d u z e s p o łu p rzy o b ie k to w e j a u to m a ty z a c ji w s k a l i w y d zia łu :
f a z a nakład ozasu sk ła d z e sp o łu / o s o b y / p r o je k tu / l a t a / firm a s p e o j . od użytkow nika o k r e ś le n ie zad an ia 0 ,5
20 3
p r o j e k t te c h n ic z n y 1
oprogramowanie 1 - 1 ,5
r e a l i z a c j a 0 ,5 15 40
e k s p lo a t a o j a 1 5
O bszerne om ów ienie za gad n ień d o ty c z ą c y c h m etodyki i o r g a n iz a c j i wprowadzania OSKA za w iera ją p r a ce [ ^ ] , [11] .
- 8 -
L it e r a t u r a
[ 1 ] A lfo r d C .O .: D e sig n A sp e c ts o f Computer C o n tro l in D is c r e t e M an u factu rin g. IEEE T ran s, on MET 1973 V o l. 2 n r 2
[ 2 ] D evelopm ents i n Advanced P r o c e s s C o n tro l System s 1 9 6 5 -1 9 7 5 . D oc. Ho E 31. The D ieb o ld R esearch .Program, New Y ork 1966
[3 ] F ln d e is e n W.: W ielopoziomowe układy s te r o w a n ia . Warszawa:FMN 1974
[4 ] F in d e is e n W.: Wprowadzenie w te c h n ik ę system ów . Ws Poradnik in ż y n ie r a autom atyka. Warszawa:
WNT 1973
[5 ] G o śc iń sk i A .: Komputerowe system y ster o w a n ia złożonym i dyskretnym i p rocesam i produkcyjnym i.
Kraków: AGH 1976
[ 6 ] K u lik o w sk i R. t S tero w a n ie w w ie lk ic h sy stem a o h . Warszawa: WNT 1974
[7 ] C on feren ce on Trends in o n - lin e Computer C o n tro l S y stem s. London: IEEE 1972 [ s ] C o n feren ce on Computer A ided C o n tr o l S y ste m s. London: IEEE 1973
[9 ] M esarovic M .: Theory o f H ie r a r c h ic a l, M u lt ile v e l S y stem s. New York: Academic P ress 1970 [1 0 ] IEE C on feren ce on O r g a n isa tio n and Management o f Computer Based C on trol and Automation Pro
j e c t s . London 1973
[1 1 ] B u ttn e r R .: K lein com p u ter s i n v o l l ausw ahlen und e in s e t z e n . Koln - B r a u n sfeld : V. R udolf , M illie r 1974
d r Marek HOłitlSKI-
I n s fc;;tut Maszyn Matematycznych
UKŁADY POMIAROWO-KONTROLNE OSKA 1 . Uwagi o góln e
Z a g a d n ien ia pomiarów i k o n t r o l i n a le ż ą do kluczowych, problemów w y stęp u ją cy ch przy tw orzeniu o b iek tow ych system ów komputerowej a u to m a t y z a c j i. Dane pomiarowe i k o n tr o ln e s ą wykorzystywane we w s z y s tk ic h p od system ach OSKA - od b e z p o śr e d n ie g o ste r o w a n ia procesem w ytw arzania aż po t e c h n ic z ne p rzy g o to w a n ie p r o d u k c j i. Tworzone s ą t e ż s p e c ja ln e podsystem y p rzezn aczon e w y łą czn ie do tego c e lu : s te r o w a n ia u rząd zen iam i pom iarow o-kontrolnym i oraz z b ie r a n ia i p r z etw a rza n ia wyników po
m ia ru . V<raz ze w zrostem z ło ż o n o ś c i p r o d u k c ji r o ś n ie r o la ty ch podsystem ów, z w ła szcz a w p ro d u k cji w ie lo e ta p o w e j, g d z ie w czesne w yk rycie u szk o d zen ia za p o b ieg a k osztow n ej obróbce niespraw nego pod
z e s p o łu . Jak p od aje Tymowski [1 ] w p r o d u k c ji masowej o p e r a c je k o n t r o l i sta n o w ią o k . 40% o g ó ln e j l i c z b y o p e r a c j i . W n ie k tó r y c h przypadkach c z a s k o n t r o li j e s t w ie lo k r o t n ie d łu ż s z y od cza su obrób- k i , n p . przy wykonywaniu gw intów c z a s k o n t r o li w yn osi o k . JO s , a c z a s obróbki 1 ,5 + 2 s . ■
Z teg o t e ż powodu w w ię k s z o ś c i z ło ż o n y c h p rocesów produkcyjnych n iezb ęd n a j e s t au tom atyzacja c z y n n o ś c i p o m ia ro w o -k o n tro ln y ch . Przy d u żej r o z m a ito ś o i badanych parametrów i w ielu stan ow isk ach o b rób czych a u to m a ty za o ja p o c ią g a za sob ą k o n ie c z n o ść sto so w a n ia maszyny c y fr o w e j. Tylko wówczas bowiem m ożliw a j e s t je d n o c z e sn a r e a l i z a c j a w s z y s tk ic h zadań podsystem u p om iarow o-k on troln ego, do
k tó r y c h n a le ż ą : /
• pom iar l i c z b y -wykonywanych elem entów ,
• pom iar i k o n tr o la j a k o ś c i wykonywanych elem entów ,
• pom iar i l o ś c i wyrobów f in a ln y c h ,
• k o n t r o la j a k o ś c i wyrobów f i n a ln y c h ,
• pom iar z u ż y c ia surowców,
• k o n tr o la pracy urząd zeń wykonawczych,
• k o n t r o la p racy p e r s o n e lu o b s łu g u ją c e g o ,
• pom iar i k o n t r o la zew n ętrzn ych parametrów warunkujących praw idłow y p r z e b ie g p rocesu te c h n o lo g ic z n e g o .
U ż y c ie maszyny oyfrow ej do ste r o w a n ia kompleksem c z y n n o śc i pom iarow o-kontrolnych j e s t zgodne tak że z opracow aniam i te o r e ty c z n y m i uznającym i jednorodny c h a r a k te r ty c h w sz y stk ic h c z y n n o ś c i.
Z godnie z p racą [ 2 ] " k o n tr o la j a k o ś c i , d ia g n o sty k a i pomiary mogą być traktow ane jako sprawdze
n ie m ie s z c z e n ia s i ę wewnątrz o g r a n ic z e ń , w tym o g r a n ic z e ń fin a n so w y ch " . Gdy zbudujemy ogóln y mo
d e l p r o c e s u , to o g r a n io z e n ia będą w nim nakładane na zmienne w e jśc io w e : ja k o ść surowców, - p o ło ż e n i a zaworów, warunki a tm o s fe r y c z n e , bądź na zmienne w yjściow e m odelu: n a tę ż e n ia przepływów, tem
p e r a tu r y , w sk a źn ik i z d a tn o ś c l i t p . Na modelu p ro cesu te c h n o lo g ic z n e g o r o z s tr z y g a s i ę , k tó r e zmienne i w j a k ic h o d stę p a c h c za su n a le ż y k o n tr o lo w a ć , a ta k że ja k w ykorzystać w yniki pomiarów.
U w zględ n ia s i ę tu ta k że tr u d n o ś c i w yn ik ające z za k łó c e ń i op óźn ień czasowych pom iaru.
P r z y j ę c ie o g ó ln e g o modelu p r o c e su u m ożliw ia tak że w y p e łn ie n ie zadań k o n tr o ln y c h na s z c z e b lu z a r z ą d z a n ia , Do te g o typu zadań, p ostu low an ych p r z e z G o śc iń sk ie g o [ 3 ], n a le ż ą : k o n tr o la ja k o ś c i po każdym e t a p ie p ro c e su p ro d u k cy jn eg o , k o n tr o la p r z y j ę ć , k o n tr o la nowych uruchom ień, k o n tr o la
z a o p a tr z e n ia p r o d u k c ji w n a r z ę d z ia , u r z ą d z en ia i m aszyny, k o n tr o la r e a l i z a c j i zamówień od b io r
ców, r e a l i z a c j i planów produkcyjnych i czasu p ra o y .
2 . U rz ą d ze n ia pom iarow o-k on troln e
Wybór metody i sp r z ę tu p om iarow o-k on troln ego warunkowany j e s t p r z e z sp o só b , w j a k i mają zo
s t a ć w yk orzystan e dane pom iarowe. O k r e śle n ie celó w pomiarów i k o n t r o li pozw ala na odpowiedź na p y t a n ie : k tó r e zmienne powinny być kontrolow ane oraz k tó r e z wybranych zmiennych muszą podlegać k o n t r o l i o z y n n e j, a k tó r e w y sta r c z y poddać k o n t r o li b ie r n e j (b e z b ezp o śred n ieg o vą>ływu wyniku k o n t r o l i na p r o c e s w y tw a r z a n ia ).
- 10 -
Znajomość c e ló w pomiarów i k o n t r o l i u m ożliw ia rów n ież o k r e ś le n ie wymaganej d o k ła d n o śc i pom ia- r u . Jak podano w praoy [ 2 ] , maszyna oyfrow a stw a r z a w yższe wymagania d o k ła d n o śc i pomiarów n iż wymagania sta w ia n e zazw yczaj konwencjonalnemu oprzyrządow aniu p rooesów . Wymagania te jednak n ie muszą d o ty c z y ć w s z y s tk ic h punktów pom iarowych. I s t n i e j ą pewne pom iary, g d z ie duża dokładność j e s t z u p e łn ie z b y te c z n a , a in s ta lo w a n ie d la n lo h p r e c y z y jn y c h przyrządów b yłob y n ieu z a sa d n io n ą r o z r z u t n o ś c ią . Ocena z-óżnego ro d z a ju błędów układu pomiarowego (b łę d y sy ste m a ty c z n e , przypadkowe i g ru b e ) j e s t podstaw ą do opracow ania p roced u r k orek oyjn ych d la maszyny c y fr o w e j, lu b co najmniej programów k o m p en sa cji błędów sy ste m a ty c z n y c h . D la w ię k s z o ś c i przypadków można p r z y ją ć za Tymow
skim [ i ] , że s t o s u n e k b łę d u g r a n io z n e g o g u r z ą d z e n ia pomiarowego do t o l e r a n c j i T sprawdzone
go param etru p o w in ien w yn osić | , a przy so rto w a n iu na n grup § < T0~ 7 n *
w w ie lu p r o o e sa c h w ytw órczych w p rzem yśle maszynowym od wyrobów b a r d z ie j wymaga s i ę p o w ta rza l
n o ś c i n i ż d o k ła d n o ś c i. W artość b ezw zględ n a w ie lk o ś c i m ie rzo n ej może m ieć bowiem m n ie jsz e zn a cze
n i e n i ż zgod n ość pom iarów. Wówczas n a le ż y p rzep ro w a d zić a n a liz ę dynamiczną u c z e s tn ic z ą c y c h w pro
c e s i e pomiarowym urząd zeń t a k ą , ja k n p . wykonana w pracy [A -]. Zazwyczaj c z a s próbkowania o g r a n i- ozony j e s t p r z e z c z a s d z i a ł a n i a układów p r z e tw a r z a n ia w stępnego sy g n a łu pom iarowego, k tó r y sza cu jemy ze wzoru:
k=1
t c •£- — y t
p rz etw ^ n i
g d z ie : t D rzot w ~ c z a s układu p r z e tw a r z a n ia w stęp n eg o ,
■f - c z a s cy k lu pom iarow ego, n - l i c z b a s ta n o w is k pomiarowyob,
k - l i o z b a bloków u r z ą d z e n ia c e n t r a ln e j r e j e s t r a c j i danych, t^ - cza3 p r z e j ś c i a sy g n a łu p r z e z b lo k i .
U rzą d ze n ia pomiarowe d z i e l ą s i ę na:
• e le k t r y c z n e ,
• m ech a n iczn e,
• pnoum atyczne.
E le k tr y c z n e u r z ą d z e n ia pomiarowe s ą stosow an e g łó w n ie do k o n t r o l i parametrów e le k tr y c z n y c h , t a k ic h ja k : n a p ię o ia s t a ł e i zm ienne, o p o rn o ść, o z ę s t o t ł i w o ś ć , l i c z b a im pulsów . Mogą być t e ż sto so w a n e do k o n t r o l i param etrów n ie e le k t r y c z n y c h : tem p eratu ry, c z a su , c i ś n i e n i a , p r ę d k o śc i ob
r o to w e j i t p . E le k tr y c z n e u r z ą d z e n ia pomiarowe można pod względem zasady d z ia ła n ia p o d z i e l i ć na k o n ta k to w e , in d u k o y jn e , o p orn ościow e i f o t o e l e k t r y c z n e .
Moohaniozne u r z ą d z e n ia p om iarow o-k on troln e stosow an e s ą zwykle do spraw dzania wymiarów, w a g i, z l i c z a n i a i so r to w a n ia p r o d u k c j i. U rzą d zen ia t e w y k o rzy stu ją p rzed e w szystkim c ię ż a r kontrolow a
nego p rzed m iotu lu b s t a w ia ły p r z e z n ie g o o p ó r . D z ia ła n ie pneum atycznych urządzeń pom iaroyyoh o p a r te j e s t na z a le ż n o ś c i m iędzy n a tę ż e n ie m przepływ u p o w ie tr z a , a w ie lk o ś c ią otworu wypływu.
S t o s u j e s i ę j e zazw yczaj do pomiaru w warunkaoh s p e c ja ln y c h (n p . z a g r o ż e n ie wybuchem).
U rzą d zen ia p om iarow o-k on troln e d a ją zwykle s y g n a ł analogow y, k tó r y przetw arzany j e s t p rzez u k ład przetw orn ik ów a n a lo g o w o -o y fro w y ch . W w ię k s z o ś c i system ów stosow an e s ą ju ż p r z e tw o r n ik i e l e k t r o n ic z n e w m ie j s c e ro zp ow szech n ion ych do niedaw na przetw orników e le k tr o m e ch a n ic zn y ch . P rze
tw o r n ik i e le k t r o n ic z n e o p a r te s ą na różn ych m etodach pom iarowych, n p . k om p en sacyjn ej, n a p ię c io - w o -o z a so w e j, c a ł k u j ą c e j , czy c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j .
W w ię k s z o ś o i ro zw ią za ń system ów p om iarow o-k on troln ych r o l ę p rzetw o rn ik a a /o może s p e łn ia ć u n iw ersa ln y w o lto m ie r z cy fro w y . Ze w zględu na odporność na z a k łó c e n ia s t o s u j e s i ę w olto m ierze c a łk u ją c e (n p . w m e to d z ie "podwójnego całkow ania" d o p u sz cza ln a w arto ść za k łó c eń może nawet p r z e k r a o za ć w a r to ść n a p ię c ia m ie r z o n e g o ). P rzeg lą d przetw orników a /o wraz z o cen ą ic h parame
trów użytkowyoh dokonany z o s t a ł w pracy [a] .
- 11 -
3» T e s te r y
Wyjątkowo p r z y d a tn ą d la OSKA grupą urządzeń pom iarow o-k on troln ych s ą t e s t e r y , c z y l i zestaw y do gen erow an ia sy g n a łó w sp raw d zających badany u k ła d , do o d b ie r a n ia odpow iedzi' układu na t e sy g n a ły oraz porównywania o d p ow ied zi z zadanymi w zorcam i. Sekw encja sygnałów w yjściow ych może być w t e s t o r z o przeprogramowywana d y n a m iczn ie, w z a le ż n o ś c i od o d p o w ie d z i. T e s te r może w spółpraco
wać z minikomputerem d o s ta r c z a ją o mu a k tu a ln y c h wyników k o n t r o l i i o d b ie r a ją c p o le c e n ia na temat m o d y fik a c ji sy g n a łó w te s to w y c h . W te n sp osób badane być mogą nawet bardzo z ło ż o n e str u k tu ry cy
frow e z p e łn ą d ia g n o s ty k ą uszkodzonych elem entów lu b ic h fragm entów .
7/ porównaniu z tra d y cy jn y m i urząd zen iam i kontrolno-pom iarow ym i t e s t e r y p o zw a la ją na znaczne z m n ie js z e n ie cza su b a d a n ia wyrobów i z w ię k sz a n ie d o k ła d n o śc i te g o b a d a n ia . U m ożliw iają jedno
cz e sn y pom iar k ilk u param etrów , c o .u ła t w ia g lo b a ln ą ocenę sta n u wyrobu, D z ię k i odpowiedniemu oprogram owaniu, d ysp on u ją dużą r o z m a it o ś c ią sygnałów t e s t u j ą c y c h i są u ży teczn e w szerok im za
k r e s i e za sto so w a ń . Są t o jednak u r z ą d z e n ia kosztow ne i wymagające stw o r z e n ia odrębnego s o f t ware u ( j ę z y k i s p e c y f i k a c j i te s tó w i programy do autom atycznego generow ania t e s t ó w ) . Jak podano w p racy [ 5 ] k o s z t te s to w a n ia układu s c a lo n e g o w ynosi 1 0 -2 0 z ł .
T esto w a n ie n a b ie r a s z c z e g ó ln e g o z n a c z e n ia p rzy masowej p r o d u k c ji zło żo n y ch wyrobów (n p . pa
k i e t / do u rząd zeń cyfrow ych w p rzem y śle e le k tr o n ic z n y m ), z w ła sz c z a na etap ach k o n t r o li w stęp
n e j i m ię d z y o p e r a o y jn e j, g d z ie n ie można s o b ie p o z w o lić na k o n tr o lę s ta ty c z n ą i tr z e b a badać 100% elom entów . Pod względem r o d za ju te s tó w t e s t e r y możemy p o d z i e l i ć na:
• p aram etryczn e - p rzezn a czo n e do pomiarów w a r to ś c i o k r e ślo n y c h w ie lk o ś c i fiz y c z n y c h (n p . na
p i ę c i a , n a t ę ż e n ia , c z ę s t o t l i w o ś c i , r e z y s t a n c j i ) ,
• fu n k c jo n a ln e - p rze zn a czo n e do spraw dzania poprawnej p racy wyrobu i ew entualnego o k r e ś le n ia uszkodzonego e le m e n tu .
Typowy schem at blokowy t e s t e r a p rzed sta w io n y j e s t na r y s . 1 . MINIKOMPUTER LUB OPERATOR
R ys. 1
P r o d u k c j ą te s te r ó w zajm ują s i ę znane rirm y komputerowe (IBM, ICL) oraz w ysp ecjalizow an e w wy
tw arzan iu s p r z ę tu pom iarow o-k on troln ego (H e w le tt-P a ck a rd , Rohde und Schw arz, Mombraln, o y g n e t ic s ) . O statn im opracowaniem firm y H ew lett-P ack ard są np. autom atyczne system y t e s t u j ą c a s e r i i 95U0 [ ó ] . o p r z e z n a c z e n iu ogólnym , k tó r y c h schem at blokowy p r z e d sta w ia r y s . 2 .
- 12 -
R ys. 2
Przykładem p o ls k ie g o r o z w ią z a n ia w t e j d z i e d z i n i e j e s t modułowy system t e s t u j ą c y tlfcsT—'ł produ
kowany p r z e z ZMiUT U n itra -U n im a , k tó r y u m ożliw ia autom atyczny pom iar i k l a s y f i k a c j ę wyrobów ( n p . m ikroukładów , p a k ie tó w cy fro w y ch , z esp o łó w RTV i t p . ) oraz dokumentowanie wyników pomiarów;
W s k ła d system u wchodząs b l o k i pomiarowe (programowane z a s i l a c z e n a p ięc io w e i n a p ię clo w o -p rą d o - wa, ź r ó d ła r e f e r e n c j i , z a s i l a c z e ste r o w a n e , w o lto m ierz n a p ię c ia s t a ł e g o , kom u tator, b lo k badań fu n k c jo n a ln y c h i in n o ) , b lo k i s t e r u j ą c e praoę zestaw u (c z y tn ik taśmy p er fo r o w a n e j, k la w ia tu r a , pam ięć system ow a i k o n t r o l e r ) , b l o k i w e jś o la i w y jś c ia (c z y t n ik taśmy p e r fo r o w a n e j, k la w ia tu r a u n iw e r s a ln a , pam ięć k a se to w a , drukarka znakowo-mozaikowa i p e r f o r a t o r taśmy) .
4 . Układy p o ś r e d n ic z ą c e
W n a j p r o s t s z y c h sy stem a ch p om iarow o-k on troln ych s te r o w a n ie przepływem danych dokonywane j e s t za pomocą k o m u tatora. Kom utator u m ożliw ia p o łą c z e n ie ze zwykle 10 ~ 100 kanałam i w ejściow ym i z s z y b k o ś c ią 1 i- 20 p r z e łą c z e ń na sek u n d ę. P r z e sz u k iw a n ie kanałów odbywa s i ę n a j c z ę ś c i e j w sposób c y k lic z n y , z m o ż liw o ś c ią w y b ie r a n ia ręczn eg o lu b programowanego. W kom utatorach stosow ane są na o g ó ł e le k tr o m e ch a n ic z n e elem en ty p r z e łą c z a j ą c e t a k i e , jak s w y b ie r a k i, p r z e k a ź n ik i sty k o w e, p r z e k a ź n ik i r tę c io w e i h e rm e ty czn e. S z c z e g ó ln ie te o s t a t n i e , nazywane in a c z e j k on tak tron am i, mają s z e r o k i za k r es pracy (su c h e - do p r z e łą c z a n ia sygnałów w g r a n ic a c h od 100 mV do 220 V, a z w ilż o ne r t ę c i ą - d la sygn ałów m n ie jsz y c h od 100 mV), dużą c z ę s t o t liw o ś ć p r z e łą c z a n ia (do 200 Hz) 1 dużą l i c z b ę praw idłow ych z a d z ia ła ń ( 5 . 10'’) . K ontaktrony mogą być w ybierane m atrycowo, co umoż
l i w i a s z y b k i wybór dow olnej se k w e n c ji p r z e łą c z a n ia . Budowa najnow szych urządzeń kom utacyjnych o p a r ta j e s t na półprzew odnikow ych układaoh m niej niezaw odnych n iż u r z ą d zen ia ele k tr o m e ch a n ic zn e.
W b a r d z ie j z ło ż o n y c h sy stem a ch p om iarow o-k on troln ych k o n ie c z n e j e s t stw o r z e n ie s p e c ja ln e g o układu p o ś r e d n ic z ą c e g o w wymianie danych m iędzy komputerom, a w spółpracującym i z nim u rzą d zen ia mi w ejściow ym i i ‘w yjściow ym i. Układ t a k i obejm uje oprogramowanie i s p r z ę t zapew niający tran sm i
s j ę danych ( ł ą c z n i e z o r g a n iz a c j ą przerwań i p r io r y t e t ó w ) oraz um ożliw ia: dopasow anie poziomów sy g n a łó w , s e p a r a c j ę obwodów e le k tr y c z n y c h komputera i f i l t r a c j ę z a k łó c e ń . Wymagania te są na o g ó ł s p e łn ia n e p r z e z standardow e in t e r f a c e d o sta r c z a n e p rzez producentów maszyn cyfrow ych. Wysu
w anie dodatkowych żądań d o ty c z ą c y c h układów p o śr e d n ic z ą c y c h p o c ią g a za sobą k o n ie c z n o ść k o n stru ow ania w łasn ego in t e r f a c e ^ u . W w ie lu przypadkach j e s t to r o z w ią z a n ie b a r d z ie j fu n k c jo n a ln e i ta ń s z e od u rządzeń standardow ych.
- 1 3 -
Osobną Krupę u rządzeń p o śr e d n ic z ą c y c h sta n ó w lą kanały u n iw e r sa ln e zapewniające p o łą c z e n ie do
w olnych urząd zeń z dowolnym komputerem. Spośród w ie lu teg o typu rozw iązań (n p . kanałw: NAL, SIAL, SLAC, CEBN, KENT, LAMPF) na s z c z e g ó ln ą uwagę z a s łu g u je system o znorm alizowanych m a g istra l a c h , o k r e ślo n y c h sp rzęto w y ch b lo k a c h s te r u ją o y c h i określonym język u opisującym o p e ra cje na ma
g i s t r a l i - nazwanym CAMAC (Computer Aided Measuremonts and C on trol) . Jego schemat blokowy przed
sta w io n y j e s t na r y s . 3 .
--- --- [
R ys. 3
Elementem podstawowym kanału CAMAC j e s t 1 9 -ca lo w a k a s e ta a u to n o m ic z n a -sta c ja konw ersacyjna m iędzy komputerem a p ro cesem . W k a ż d ej k a s e o ie zn ajd u je s i ę zesta w r e je s tr ó w w e j ś c ia /w y j ś c ia o ra z układ ste r o w a n ia u m o ż liw ia ją c y p o łą c z e n ie z 23 u rząd zen iam i zewnętrznym i“ Kanał obejmuje ta k ż e dwa zestaw y s z y n . P ierw szy j e s t r ó w n o le g łą lu b szeregow ą m a g is tr a lą p r z e s y ła n ia danych, d r u g i zestawem sz y n o s t a ł e j d łu g o ś c i w łączonych między układ ste r o w a n ia a układy w e j ś c ia /w y j ś c i a w k a s e c i e . CAMAC u m ożliw ia zarówno p r z e s y ła n ie programowania danych, jak i p r z e s y ła n ie z b e z pośred n im dostępem do p a m ięci (DMA). Kanał CAMAC j e s t szero k o stosow any w w ie lu systom acb pomia
r o w o -k o n tr o ln y ch różn ych fir m , j o s t rów nież produkowany i użytkowany w P o ls c e .
W naszym k r a ju p o w sta ły rów n ież w łasne r o z w ią z a n ia kanałów p o ś r e d n ic z ą c y c h . Ic h przykładem j e s t skonstruow any w IMM i n t e r f a o e DDL .skonstruow any d la m inikom putera MOMIK 8b zastosow anego do s te r o w a n ia w ytw órnią p o lip r o p y le n u w P ło c k u . Zapewnia on obustronna p r z e s y ła n ie 300 sygnałów cyfrow ych z próbkowaniem co 0 ,2 s .
5 . Maszyna cyfrow ą w s y s te m ie pom iarow o-kontrolnym
Maszyny cyfrow e w sy stem a ch pom iarow o-k on troln ych p ra c u ją na o g ó ł w c z a s ie rzeczy w isty m , ma
ją c narzucone s p e c j a ln e wymagania na system przerwań i niezaw odność d z i a ł a n i a . W w ię k s z o ś c i s y s temów, że w zględu na szy b k o ść d z i a ł a n i a i pojem ność p a m ięci w y sta r c z a ją c e j e s t u ż y c ie minikompu
t e r a o d p o w ie d z ia ln e g o za:
• okresow ą r e j e s t r a c j ę (wydruk) w s z y s tk ic h m ierzonych parametrów,
• r e j e s t r a c j ę n ie k tó r y c h parametrów poza k o le j n o ś c ią (programowo lu b na żąd an ie o p e r a to r a ),
• k o n t r o lę i s y g n a l i z a c j ę p r z e k r o c z e n ia p rze z dany param etr d o p u szcza ln eg o z a k resu ,
• s y g n a l i z a c j ę m o ż liw o śc i w ystępow ania sta n u aw aryjn ego,
• w y lic z a n ie na b ie ż ą c o oporaoyjn ych wskaźników sy n te ty c z n y c h .
W sy ste m a c h , w k tó r y c h m inikom puter w sp ó łp ra cu je z automatami te s tu ją c y m i s t o s u j e s i ę zwykle w spólną sz y n ę p o z w a la ją c ą na wymianę in fo r m a o ji między w szy stk im i hlokam i zesta w u . Przykład ta k i e j szyn y z a le c a n e j jako stan d ard IEC ( I n t e r n a t io n a l E l e c t r o t e c h n ic a l Committee) p rz e d sta w ia r y s . ą .
- 1 4 -
R y s. 4-
Taki sp osób o r g a n iz a c j i przepływ u danych zastosow an y z o s t a ł m .in . w system ach pom larowo-kon- r r o ln y o h produkowanych p r z e z fir m ę Rohde und Sohwarz [ 8 ] . System ATS-D (A u tom atish as T e st s y s tem ) t e j firm y w y k o rzy stu je m inikom puter PDP-11 i s łu ż y do wykonywania te s tó w fu n k cjo n a ln y ch wy
robów e le k t r o n ic z n y c h z p r ę d k o ś c ią 1000 t e s t ó w / s . Ma on w łasny sy stem op eracyjn y i j e s t p rogra
mowany w języ k u SESAM I I .
Id e n ty c z n ą sz y n ę p r z e s y ła n ia danych s t o s u j e w swym szyn ach w minikomputerowych system ach po
m iaro w o -k o n tro ln y ch s e r i i 9600 i 9700 firm a H ew lett-P a ck a rd [ 6 ] . Schemat blokowy system u HP 9700 - r y s . 5 .
PULPIT OPERATORA TAŚMA DZIURKOWANA
TAŚMA MAGNETYCZNA KOMPUTER
CENTRALNY HP 3000 DYSKI
KARTY
MONITOR EKRANOWI
KONTROLA TESTOWANIE URZĄ KONTROLA
WEJŚCIOWA DZEŃ TECHNICZNYCH TECHNICZNA
HP 2100 HP 2100 HP 2100
TESTERY elem entów b ie r n y c h RMC
ct»d <D łV I S t a c j a wypro
w adzania da
nych
EDYCJA KART MAGNETYCZNYCH
HP 2100
MONTAŻ KALKULATORÓW
HP 2100
PRODUKCJA UKŁA
DÓW HYBRYDOWYCH HP 2100
Automaty ■ z a p isu k a r t
Automaty
t e s t u j ą c e Zgrzew arki S t a o j a wypro
wadzania dany oh
Automaty t e s t u j ą c e
R ys- 5
- 15 -
System te n j e s t o p a rty na m ałej m aszynie c y fro w ej HP3000 i s z e ś c i u podsystem ach minikomputerowych o b słu g iw a n y ch p r z e z maszyny HP2100.
Z p o ls k ic h ro zw ią za ń te g o typu wym ienić n a le ż y system modułowy autom atyki (¡¿MA) produkowany we Wr o o ła w iu , u m o ż liw ia ją c y s p e ł n i e n i e zadań c e n t r a ln e j r e j e s t r a c j i danych przy u ży ciu komputera ODRA 1 3 2 5 .
L it e r a t u r a
[1 ] TYMOWSKI J . s A utom atyzacja procesów te c h n o lo g ic z n y c h w przem yśle maszynowym. Warszawa:
WNT 1975 [2
[5
[*
[5
[ 6 [7 [ 8LOWE E . , HIDDEN A .E .i Maszyny cyfrow e w autom atyoe p rzem y sło w ej. Warszawa:WNT 1975
GOSCIŃSKI A . « Komputerowe system y s te r o w a n ia złożonym i dyskretnym i procesam i produkcyjnym i.
Z e sz y ty naukowe AGH 1975 n r 14
HOŁYŃSKI M .: Układ c e n t r a ln e j r e j e s t r a c j i danych. W a rsza w a :P o litech n ik a Warszawska 1970 Modułowy sy ste m t e s t u j ą o y MST-I. Warszawa:UNITRA-UNIMA 1976
NAPIERAŁA W.: D ia g n o sty k a układów cyfrow yoh - autom atyczne system y t e s t u j ą c e . K on feren cja
" D iagn ostyk a i niezaw od n ość system ów oyfrow ych". W isła 1976 K a ta lo g firm y H e w le tt-P a c k a r d , 1977
K a ta lo g firm y Robde und Sohw arz, 1976
d r i n ż . K r z y s z t o f JAWOREK I n s t y t u t Maszyn M atem atycznych
URZĄDZENIA STERUJĄCE I INFORMACYJNE OBIEKTOWYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWEJ AUTOMATYZACJI
K la s y f ik a c j ę s p r z ę tu m oina p rzep ro w a d zić ńa p o d sta w ie sohematu ( r y s . 1 ) , k tó ry p r e z e n tu je w y stę p u ją c e w OSKA/PM p rzepływ y sy g n a łó w .
R y s. 1 . P o d z ia ł kom unikacji
T akie u j ę c i e pozw ala na p o d z ia ł s p r z ę tu w z a le ż n o ś o i od s p e c y f i k i k om unikacji między p o s z c z e góln ym i elem entam i i poziom am i. Omówione z o sta n ą u r z ą d z e n ia do k om u n ik acji! p roces-k om p u ter, c z ło w ie k - p r o c e s , c zło w ie k -k o m p u te r ora z c z ło w ie k - c z ło w ie k .
A. Komunikacja c z ło w ie k -p r o c e s
P ow szech n ie stosowanym u rząd zen iem do k om u n ik aoji m iędzy o zło w iek iem i procesem j e s t p u lp it o p e r a to r a p r o c e s u . U m ożliw ia on o p er a to ro w i ś le d z e n ie c a ł o ś c i p ro cesu (c o j e s t s z c z e g ó ln ie i s t o t n e w s y tu a o ja o h aw aryjnyoh ) ,wykonywanie o k r e ślo n y o h pomiarów, in gerow an ie w p r o c e s ste ro w a n ia p o p rzez p r z e j ś o i e na c a łk o w ite lu b c z ęśo io w e ste r o w a n ie r ę c z n e . Do kom unikaoji z ozłow iek iem s łu ż ą sy g n a ły w iz u a ln e i a k u s ty c z n e , zarówno analogowe ja k i cy fro w e.
U rzą d zen ia p r z e k a z u ją c e in fo r m a c je o zło w iek o w i moina p o d z i e l i ć na r e j e s t r a t o r y , m ie r n ik i i s y g n u l i z a t o r y . r e j e s t r a t o r y u tr w a la ją dane o p r o c e s i e , m ie r n ik i in form u ją o je g o aktualnym s t a n i e , a s y g n a liz a t o r y mają głów ne zad an ie k o n tr o ln e i o s tr z e g a w c z e .
B . Komunikacja c z ło w ie k - c z ło w ię k
‘'ieodzownym sk ła d n ik ie m OSKa/PM j e s t rów n ież kom unikaoja na odcinku c z ło w ie k -c z ło w ie k , Do J e j r e a l i z a c j i może s łu ż y ć s p r z ę t stosow any w in n y ch s tr u k tu r a c h o r g a n iz a c y jn y c h . C. Komunikacja p roces-k om p u ter
C l. i r z ę ż e n ie od s tr o n y komputera
Komunikaoja pom iędzy prooesem i komputerem n a b ie r a is t o t n e g o z n a c z e n ia w OSKA/PM i n ie powin
na być omawiana w oderwaniu od s p r z ę t u , k tó r y j e s t d ostęp n y lu b b ę d z ie d ostęp n y w n a j b l i ż s z e j p r z y s z ł o ś c i na rynku krajowym.
V/ p racach p ro jek to w y ch nad OSKA/PM m ożliwe j e s t w y k o rzy sta n ie n a stę p u ją c e g o s p r z ę tu kompute
rowego :
a ) system u MERA 500, b ) systom u MERA 4 0 0 ,
c ) minikomputorów J e d n o lit e g o System u (SM-1, SM -3), d ) systom u NUCON 4 0 0 ,
e ) komputerów z ty p o sz e r e g u RIAD I , f ) komputerów z ty p o sz e r e g u RIAD I I , g ) komputerów z s e r i i ODRA 1 5 0 0 .
- 17 -
Z r e g u ły u r z ą d z e n ia s t e r u j ą c e procesem d o łą c z o n o s ą do tzw . k an ału autom atyki komputera.
Ze w s z y s tk ic h kanałów ww komputerów omówione będą zatem t y lk o k an ały autom atyki p o sz c z e g ó ln y c h kom puterów, k tó r e o p ró cz norm alnych f u n k c j i i n t e r f a c e ' u mogą s p e łn ia ć zn a czn ie s z e r s z o zadania
w OSKA/PM.
a • System MERA 300
Do c h w ili o h ecn ej n ie wdrożono k anału au tom atyk i a n i t e ż zestaw u a u to m a ty k i, k tó r y u m o ż liw ił
by s p r z ę g n ię c ie p r o c e su z minikomputerem MOMIK 8b (wchodzącym w sk ła d system u MERA- 3 0 0 ).
W k ra ju opracowano z a le d w ie k i l k a system ów minikomputerowych do ste r o w a n ia procesem o p a rty ch na tym m in ik om p u terze. Każdy z opracowanych system ów sk ła d a s i ę z u n ik aln yoh urządzeń do sp r z ę g a n ia m inikom putera z p r o c e s e m ,. p rzew a żn ie w k a n a le znakowym (programowanym).Opracowane u rzą d zen ia do s p r z ę g a n ia n ie s ą u n iw e r s a ln e , a w ięc n ie można i c h b e z p o śr e d n io w ykorzystać w pracach p r o je k to wych nad OSKA/PM.
W k ra ju opracowano z e sta w urządzeń sp r z ę g a ją c y c h dowolny komputer cyfrowy ze sterowanym lu b kontroloz/anym o b ie k te m . Z estaw ty c h urządzeń zwany podsystemem INTELDIGIT PI wchodzi w sk ła d Kra-r
Jowego System u A utom atyki i Pomiarów POLMATIK. Warunkiem w y k o rzy sta n ia sp r z ę tu PI j e s t w yspecja
liz o w a n e oprogramowanie system ow e i u żytkow e.
Z aprojektow ano oprogramowanie system ow ej k tó r e d otyozy im p lem en ta cji .na minikom puter MOMIK 8b wchodzący w s k ła d zestaw u MERA 300 + pamięć dyskowa MERA 9*1-25 + o z y tn ik taśmy dziurkow anej CT-1001 + d ziu r k a r k a taśmy DT-105 + drukarka mozaikowa DZM-180 z k la w ia tu r ą . Dopuszcza s i ę uży
w anie p a m ię c i k a se to w e j PK-1. M inikom puter j e s t zaop atrzon y w b lo k przerwań zew nętrznych w wyko
n a n iu standardowym .
W sk ła d zap rojek tow an ego oprogramowania system owego wchodząt
a ) d y r y g en t SV, c ) programy t e s t u j ą c e TPI,
b ) sy ste m o p e r a cy jn y PSOT, d ) programy p om ocn icze.
Ad a )
D yrygent 3V j e s t programem nadrzędnym, k tó r y zapewnia nadzór nad w szy stk im i programami, w tym ró w n ież nad system em operacyjnym .
Ad b )
S ystem o p e ra cy jn y PSOT przezn aozon y j e s t do za rz ą d z a n ia programami rea lizu ją .o y m l zadania na z e s ta w ie PI z m inikom puterem .
Ad c )
Programy t e s t u j ą c e TPI s ł u ż ą do spraw dzania popraw ności pracy zestaw u urządzeń PI (w tym n ie t y lk o c a ł e j s z a f y , a ta k że każdego p a k i e t u ) . S łu ż ą oną ponadto do urucham iania zestaw u ja k i wyk
ryw ania u sz k o d z eń .
O becnie omówiony b ę d z ie z e sta w PI urządzeń zwany IKTEIDIGIT P I , k tó ry u m ożliw ia p r z y łą c z e n ie u rząd zeń o b iek to w y ch do k a n a łu arytmometru KAR w m inikom puterach s e r i i MERA—3 0 0 . Z estaw urządzeń PI m ie ś c i s i ę w s z a f i e , k tó r a móże p o m ie śc ić do 256 adresow anych p a k ietó w , t j . do 16 k a s e t gru
p u ją c y ch do 16 p a k ie tó w k a ż d a , W p o d sy stem ie IHTELDIGIT PI p rzew id zia n o n a stę p u ją c e p a k ie ty : 1 ) p a k ie ty 8 -w e jś c io w e d la sy g n a łó w cyfrow yoh 8 ) p a k ie t s iln ik ó w skokowych,
s ta ty o z n o p r z e r y w a ją c y ch , 9 ) p a k ie ty 8 -w y jśo io w e d la sygn ałów d w usta- 2 ) p a k ie t 1 2 -w e jśc io w y d la sy gn ałów cyfrow ych nowych,
s t a t y c z n y c h , 1 0 ) p a k ie t s t e r u j ą c y jarzeniow ym w skaźnikiem 3 ) p a k ie t o b s łu g u ją c y 8 nadajników in fo r m a c ji cyfrowym,
c y fr o w e j, 1 1 ) p a k ie t n a d a jn ik a szereg o w eg o ,
4 ) p a k ie t o d b io r n ik a sz e r e g o w e g o , 1 2 ) p a k ie t z e g a r a ,
5 ) p a k ie t przetw orn ik ów a n a lo g o w o -cy fro w y ch , 1 3 ) p a k ie t w ejściow y d la sygnałów im pulsowych, 6 ) p a k ie ty kom utatorów styk ow ych , 1 4 ) b lo k s p r z ę g a ją c y ,
7 ) p a k ie t 1 6 -w y jśo io w y d la sy g n a łó w d w u sta - 1 5 ) p u lp it o p era to ra p rocesu te c h n o lo g ic z n e g o , nowych,
- 1 8 -
Opracowuno w PIAP [1 ] w y sp e c ja liz o w a n e oprogramowanie system owe i użytkowe do o b s łu g i pod
system u INTELDIGIT PI d la system u minikomputerowego MERA. 3 0 0 , o b słu g u ją maksymalnie 8 k a s e t mo
gą cy ch z g ł o s i ć p r z e r w a n ie , z r a c j i z a in s ta lo w a n ia w n ic h p ak ietów z p rzerw aniam i.
Oprogramowanie systomowe zestaw u MERA 305 PI j e s t ' wykorzystywane w b ież ą c y o h pracach badaw^- c z y ch MERa-PIA P i u n ie k tó r y c h użytkowników s p r z ę tu INTELuIGIT P I.
Poa k o n tr o lą SV i PSOT p r a o u ją zautom atyzowane sta n o w isk a pomiarowe w jednym z la b o r a to r ió w badaw czych, układ c e n t r a ln e j r e j e s t r a c j i danych na o b iu k c ie energetycznym ora z układy pomiarowe w h a la ch maszyn te c h n o lo g ic z n y c h .
S ystem m inikomputerowy MERA 300 może w spółpracow ać z systemem CAMAG. W I n s t y t u c ie R a d io elek t r o n i k i P o l i t e c h n i k i W arszaw skiej opracowano zo sta w u rządzeń u m o żliw iająoy s p r z ę g a n ie system u CAMAC z kanałem arytmometru m inikom putera M0MIK-8b. Opracowany zeBtaw j e s t wykorzystywany do celów badaw czych oraz d y d a k ty czn y ch . Z p r z y to c z o n y c h tu przykładów zastosow ań oprogramowania systemowego
MERA 505 P I , podsystem u INTELDIGIT PI i 'in n y c h w ynika, że n ie ro z p o c z ę to j e s z c z e s e r y j n e j pro
d u k c j i system ów m inikom puterowych MERA 300 do ste r o w a n ia p ro c e sa m i, co'w sposób za sa d n icz y hamu
j e p o stę p prac nad a u to m a ty za o ją procesów n ie ty lk o w p rzem yśle maszynowym.
b. System MERA 400
System MERA 400 j e s t wyposażony w b lo k s p r z ę ż e n ia PI-MERA 4 0 0 , k tó ry j e s t adapterem łączącym m a g is t r a lę system u INTELDIGIT z in te r fa o e 'm m inikom putera.
B lok s p r z ę ż e n ia sta n o w i wraz z innym i blokam i PI tzw . k a n a ł autom atyki PI m inikom putera.
M inikom puter MERA 4 0 0 , wraz z kanałem au tom atyk i PI, przezn aczon y j o s t do tw o rzen ia systemów c e t r a ln o j r e j e s t r a c j i i ste r o w a n ia p ra c u ją c y c h w c z a s ie rzeczy w isty m w u k ład ach otw artych i zam
k n ię t y c h .
System MERA 400 wyposażono ponadto w zesta w P I , k tó r y um ożliw ia s p r z ę ż e n ie m inikom putera z je d n e j s tr o n y p r z e z k a n a ł P I , a z d r u g ie j s tr o n y za pomocą przetw orników pomiarowych i elem entów wykonawczych ze sterowanym o b ie k te m . Zestaw PI j e s t to z e s p ó ł u rzą d zeń , k tó r y u m ożliw ia automa
t y z a c j ę o b iek tó w różn yoh w ie lk o ś o i, od p o jed y n czy ch sta n o w isk aż do dużych zakładów , budowę r e j e s t r a c j i i ste r o w a n ia z zastosow an iem m inikom puterów.
Do p refero w a n y ch zastosow ań urządzeń PI n a le ż ą :
» o b słu g a prod u k cyjn ych sta n o w isk k o n tr o ln y c h i s o r tu ją c y c h , m s te r o w a n ie procesem w s y s te m ie doradozym i so r tu ją c y m ,
• c e n t r a ln a r e j o s t r a c j a i p r z e tw a r z a n ie danych,
• s te r o w a n ie cyfrow e maszyn i a g r e g a tó w prod u k cyjn ych ,
• autom atyczne s te r o w a n ie składow aniem i magazynowaniem.
P o s z c z e g ó ln e b l o k i zestaw u PI o ra z sposób i c h p o łą c z e n ia z kanałem autom atyki MERA 400 oraz ze sterowanym o b iek tem pokazano na r y s . 2 .
M E R A 4 0 0 k a n a ł PI ( b lo k s p r z q ż e n i a )
- \
-1/ S te r o w n ik k a s e t y
L . Z E S T A W PI
P a k ie t w e j ś c io w y O b w ó d d o p a s o w u j ą c y
o b ie k t P r z e tw o r n ik
p o m ia r o w y
O b w ód d o p a s o w u j ą c y
E le m e n t w y k o n a w c z y
P a k ie t w y j ś c io w y
*
R ys. 2 . Sposób p o łą c z e n ia zestaw u PI z kanałem PI-MERA 400 o ra z z obiektem ste r o w a n ia
We W rocławiu opraoowano z e s p ó ł u rzą d zeń , k tó ry u m o ż liw ił s p r z ę g n ię c ie m inikom putera MERA 400 z systemom modułów au tom atyk i - SMA, co stw a rza duże m o ż liw o śc i w za sto so w a n ia ch zarówno tego m inikom putera ja k i maszyn cyfrow ych z s e r i i ODRA 1300 do a u to m a ty z a c ji w ie lu procesów , i to n ie
t y lk o w p rzem y śle maszynowym.
c - M inikomputery J o d n o lito g o System u (3M -1, SM-3 )
N ie w ie le j e s z c z e wiudomo o ty c h sy sto m a ch . Na w ystaw ie o s ią g n ię ć te c h n ik i r a d z ie c k ie j w War
sz a w ie (1977 r . ) p rezentow ano m inikom puter SM-1 (będący odpow iednikiem HP-2000 ) i minikomputer SM-j5 (będący odpow iednikiem m inikom putera PDP-11 ) . Systemy te mają ta k ie r o z w ią za n ia a r c h ite k t u r y , k tó r e p r e f e r u j ą je do s te r o w a n ia p ro c e sa m i, ze w zględu na rozbudowane kanały autom atyki i o przyrządow anio do s p r z ę g a n ia ze sterowanym o b iek tem .
d . System NUCON 400
Z p r z e w id z ia n y c h d la OSKA/PM system ów m inikomputerowych w sy ste m ie NUCON 400 rozw iązano za - g a d n io n ie sp r zęto w eg o s p r z ę g a n ia ze sterowanym o b iek tem , minikomputerów wchodzących w sk ład sy ste m u .
Syst&m NUCON 400 s t e r u j e b e z p o śr e d n io p ra cą o b r a b ia r k i, a ponadto um ożliw ia d o łą c z e n ie s y s t e mu do nadrzędnego system u DNC ( D i r e c t N um erical C o n t r o l) . J e s t to system CNC.
Sposób p o d łą c z e n ia system u NUCON 400 do p ro cesu o ra z system u nadrzędnego pokazano na r y s . 3 .
- 19 A
R ys. 3 . Sposób p o d łą c z a n ia system u NUCON 400 do p ro cesu i system u nadrzędnego DNC e . Komputery z ty p o sz e r e g u RIAD-I
Z c a łe g o ty p o sz e r e g u RIAD-I omówiony b ę d z ie t y lk o m inikom puter R -10, ze względu na t o , że j e s t on p rzy sto so w a n y do ste r o w a n ia p r o c e sa m i. J e s t on wyposażony w u rzą d zen ie p o śr e d n ic z ą c e zwane "urządzeniem p rzołączen iow ym d la r e a l tim e " , k tó r e um ożliw ia d o łą c z e n ie bloków ta k ic h , ja k w e jść an alogow ych , w ejść cyfrow ych , w yjść cyfrow ych oraz bloków do stero w a n ia r e g u la to r a m i.
W związku z tym m inikom puter R-10 j e s t dostosowywany do p r z y łą c z e n ia d u żej lic z b y , cyfrow ych u rządzeń w e j ś c ia i w y j ś c ia , konwerterów analogow o-cyfrow ych i urządzeń ste r o w a n ia r e g u la to r a m i.
Sposób p o d łą c z e n ia m inikom putera do p r o cesu pokazano na r y s . 4 . Minikomputer R—10 j e s t wyposa
żony pon ad to w p a k ie t programów zwanych PROCESS, k tó r e mogą być stosow ane zarówno d la procesów
R ys. 4 . Sposób p o d łą c z e n ia m inikom putera R-10 do p rocesu
