Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

Кравец О.Я., Севидов В.В.
Полунатурное моделирование целесообразно применять в си­туации, когда необходимо осуществить верификацию - проверить правильность самого процесса управления. Аналитических и ими­тационных средств для решения задачи верификации, как правило, недостаточно вследствие наличия значительных нестационарностей в процессе функционирования системы.

Одна из задач, поставленных в работе, сформулирована сле­дующим образом: создать средства, обеспечивающие верификацию сформированного варианта управления методами полунатурного мо­делирования, позволяющими учесть факторы нестационарности. Рассмотрим методы решения поставленной задачи на примере сис­темы управления (СУ) автоматизированной транспортно-складской сис­темой (АТСС) интегрированного производства (ИП).

Основное внимание будет уделено вопросам моделирования системы управления автоматизированной транспорт­но-складской системы ИП на базе ЛВС. Решение проблемы адек­ватного моделирования СУ АТСС ИП позволяет получить доста­точную гибкость производства при условии синхронизации инфор­мационных и материальных потоков. В сложном контуре регулиро­вания высокоавтоматизированных производственных систем со все­ми компонентами потоков материалов и информации эффективное решение может гарантировать использование взаимоувязанного опыта в области производства, сборки, техники транспортирова­ния и складирования. Рассмотрено алгоритмическое обеспечение модели СУ АТСС ИП на базе ЛВС.

Специфика изделий обусловила необхо­димость применения для их сборки специальной схемы транспорти­рования в технологическом потоке и подачи на оборудование с сохранением первичной ориентации. При этом первой операцией сборочного процесса является ориентированная укладка изделий в групповой носитель, который должен быть сквозным с транспорти­рованием изделий по всему технологическому циклу без промежу­точного снятия деталей.

Большинство процессов осуществляется автоматизированными модулями (ГАМ), управляемыми от встроенных микроЭВМ. Наличие последних обеспечивает гибкое, легко перестраиваемое программ­ное управление в условиях многономенклатурного производства на многооперационной линии, соотношение модулей в которой обеспе­чивает наивысшую производительность линии.

Независимо от варианта размещения каждая линия снабжена автоматизированной транспортной системой и автоматическим складом (склад может быть один на несколько линий). Связь склада с другими линиями или участками ИП осуществляет подвижный транспортный объект.

Основные фазы функционирования технологических модулей, состоящих из нескольких установок, таковы.

  1. Начальная (залповая) загрузка модуля пакетом с заго­товками. Транспортный робот на поддоне доставляет из внешнего склада заготовки.
  2. Загрузка технологических установок первыми заготовка­ми. Штабелер (групповой перегрузочный робот) последовательно перегружает верхние заготовки на приемные столы соответствую­щих технологических установок, дается команда на начало обра­ботки.
  3. Перегрузка оставшихся заготовок с транспортного робота в локальный склад. Транспортный робот освобождается и может быть снова направлен за заготовками.
  4. Завершение обработки. Перегрузка обработанных деталей на транспортный робот или в локальный склад. Транспортный ро­бот отправляется на склад.

Далее цикл повторяется, начиная со второй фазы. Фрагмент циклограммы для стационарного режима функционирования трех технологических установок приведен на рис. 1.

Рисунок 1. Фрагмент циклограммы в стационарном режиме:

Режимы работы штабелера                                     Обозначения объектов

У-перегрузка на установку                                       Шт - штабелер

С-перегрузка на склад                                              Ту*- технологическая установка

Т-перегрузка на тр. робот                                        Тр - транспортный робот

В основу алгоритмического обеспечения положено следующее описание процесса управления производством на участ­ке ИП. Процесс управления участком ИП состоит в получении от аппаратуры и технологического оборудования сведений о ходе технологического процесса, которые могут иметь один из трех типов: начало операции; успешное завершение операции; неуспеш­ное завершение операции, требуется вмешательство извне.

Такие сведения поступают от всех участников процесса сборки: автоматизированного склада; транспортных роботов, дос­тавляющих необходимые заготовки, сырье и полуфабрикаты из внешнего мира и во внешний мир; транспортных роботов, переме­щающих изделия, сырье и полуфабрикаты внутри участка (цеха); нескольких технологических установок, связанных между собой технологической картой; соответствующего количества робо­тов-перегрузчиков (штабелеров), автоматически осуществляющих операции погрузки/разгрузки между складом, транспортными робо­тами и технологическими установками.

В силу наличия элементов нестационарности в событиях, происходящих в системе управления, и с целью верификации алго­ритмов, положенных в основу системы управления, была разрабо­тана система полунатурного моделирования СУ АТСС ИП, расс­матриваемая ниже.

Функционирование разработанной модели возможно в составе одной из трех следующих конфигураций комплекса технических средств (КТС).

  1. Модель СУ АТСС ИП работает на микроЭВМ, связанной с моделями или реальными объектами управления (ОУ) индивидуаль­ными каналами передачи данных (в том числе радиоканалами). Эта конфигурация наиболее близка к реальной ситуации, однако аппа­ратная реализация моделей объектов управления зачастую затруд­нительна и неэкономична.
  2. Объекты управления представлены программной моделью, функционирующей на ЭВМ, причем состояния ОУ и управляющие воз­действия для них передаются по единственной линии связи с ЭВМ, на которой функционирует модель системы управления.
  3. Обе модели функционируют на одной ЭВМ, но в различных разделах мультипрограммной системы, и обмениваются между собой информацией через аппарат почтовых ящиков, снабженных иденти­фикаторами.

Как уже отмечалось, первая конфигурация максимально приб­лижена к реальным условиям и ее целесообразно применять на за­вершающих стадиях отладки и запуска системы управления.

Применение конфигурации второго типа оказывается наиболее оправданным при наличии теоретически работоспособной системы управления АТСС, в которой, однако, не произведена верификация компонент, влияющих на безопасность и сохранность технологи­ческого оборудования и транспортных средств. Управляющая ЭВМ оказывается связанной с модельной, содержащей модели объектов и транспортных средств, как проводными линиями в соответствии со спецификацией технических средств СУ (как правило, удовлет­воряющими протоколам X21 или V24 MKKTT), так и при необходи­мости радиоканалом (в соответствии с подмножеством протокола T.15 МККТТ).

При наличии резервной ЭВМ, имеющей достаточно ресурсов для параллельного функционирования нескольких процессов и на на­чальном этапе верификации системы управления модели могут функционировать совместно с ней, что существенно упрощает структуру КТС, но может повлечь некоторое несоответствие вре­менных характеристик полунатурной модели реально существующим вследствие необходимости разделения времени физического про­цессора между СУ и моделями ОУ. Применение указанной конфигура­ции оказывается оправданным в самой начальной стадии верифика­ции СУ АТСС ИП.