автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Повышение эффективности систем электроавтоматики автоматизированных станков на основе использования комплексных инструментальных средств поддержки проектирования

У «ЙШСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО. ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР ЫОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

стликоинстртнтлльий институт

На правах рукописи

ФЕДОРОВ АЛЕКСЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

УДК 621.9.06-529-523.: 658.512:681.3.068(043.3 >

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СТАНКОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПОДДЕРЖКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Специальность 05.13.0? -05.13.12 -

автоматизация технологических процессов и производств системы автоматизированного проектирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

йоскьа, 1931

J

Работа выполнена на кафедре ЧПУ станкани и коиплекса-ш Московского ордена Трудового Красного Знамени станкоин-струиентального института.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор Сосонкин В.Л. доктор технических наук, профессор Васильев К.И.; кандидат технических наук, заведующий лабораторией НПО ЭНИЙС Рашкович П.М. МСПО "Красный пролетарий"

Завдта состоится ' Ц ~ ЩёАЯ 1991 года в час. иин. на заседании специализированного совета Д 063.',2.02 при Иосковскоц ордена Трудового Красного Знаиени станкоинстру-иентааьноц институте по адресу: 103055, г.Москва, Вадков-ский пер. 3-а.

С диссертациай ыоако ознакомиться с библиотеке Ыос-станхина.

Автореферат разослан /4/4-^1

1391 го;

Учаннй секретарь специализированного совета Д 063.42.02

к.т.н., доц. Л1'^'* 1 Бои.01:- Г.Л-

ьглижт:™.:.: ш.;..гт:;ч I

53. г. ЛГ2К32

Отдел диссертаций

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Система цикловой электроавтоматики (СЭ) автоматизированного стайка оригинальна для всякой новой модели станка и ее модификации. Поскольку СЭ ииеет. как механические исполнительные узлы, так и управляющую часть, - в процессе ее создания принимают участие специалисты разных (и не всегда смежных) областей, который необходима система единых представлений об объекте проектирования. Сокращение сроков создания новызс изделий выдвигает задачу повышения производительности труда разработчиков СЭ. Сокращение сроков проектирований и повышение качества возможно на пути создания единых формальных.моделей и автоматизации проектирования СЭ. .

За последнее время прилагалось немало усилий по созданию частных систем автоматизированного проектирования, предназначенных отдельно для конструкторов механических узлов и разработчиков системы управления. Однако разные системы проектирования, как правило, информационно несовместимы. Внешне это проявляется в существовании своеобразного языкового барьера между, конструкторами-механиками и специалистами по управлению.

Следует также иметь в виду, что универсальные возможности частных систем автоматизированного проектирования для СЭ зачастую избыточны. Ценой подобной избыточности является недостаточно конкретный характер интерфейса системы проектирования с пользователем.

Отсюда возникает необходимость в разработке специальных средств поддержки процесса автоиатизированного создания СЭ, ориентированных на их совместное использование специэ-

листами разных областей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является повышение эффективности СЭ на основе единой инструментальной системы поддерн-г ки проектирования на всех атамх жизненного цикла соэдамия

сэ!

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЕ. В работе использовались . нетоды теории автоматов, теории формальных грашатик,.теории сетей Петри.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

- установлен набор графических примитивов описания, функционирование ыеханнзиов автоматики, отобракаекьй на формальную грамматику;

- определен комплекс средств сетевого описания, работы устройств электроавтоматики;

- найдено комплексное решение проблем алгоритмического и логического проектирования системы управления (СУ) здея-троавтонатикн станка, ориентированное ив совместную работу конструкторов станка и СУ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

- обеспечено повышение эффективности процесса проектирования СЭ за счет сокращения времени цикле проектирования. СУ электроавтоматики и повышения надежности проектных решений ;

- предложены языковые, алгоритыичес ив и программные средства, 'которые могут быть использованы в системах автоматизированного проектирования стайка в целой.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы, реализованы э виде комплекса языковых, алгоритмических и програмных средств. которые использованы при создании в Мосстанкине гаммы устройств ЧПУ "Персона" на базе персонального компьотера.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы докладывались на заседаниях кафедры ЧПУ станками и комплексаш Московского станкоинструиентального ииститута в 1^88 и 1991 гг, на юбилейной научно-технической конференции, в. 1990 г., посвященной бО-детии Цосковского станкоинструиентального института.

ПУБЛИКАЦИЙ. Результаты работы изложены а статьях и тезисах доклада, список которых представлен в автореферате.

СТРУКТУРА И ОБ'Ей РАБОТЫ. Диссертационная тоит из пяти глав, основных выводов и списка Работа изложена на 225 страницах машинописного чая 84 рисунка и I таблицу. Список литературы наименований.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕТРОАВТОМАТИКИ СТАНКОВ.

В работе поставлена задача создания инструментальной системы поддержки процесса проектирования программно-реализованных систем управления (СУ) электроавтоматики станков с ЧПУ.

СЭ предназначена для выполнения функций, связанных с

работа сос-литературы. текста, вклв-: включает

последовательно-параллельным изменением дискретных, состояний исполнительных органов и других объектов станка в пространстве и времени по заранее.определенным правилам. СЭ состоит из «еканической части и СУ, поведение которой подчинено замыслу конструктора.

Выделение СЭ является результатом декомпозиции станка_ Под декомпозицией понимается выделение механических узлов без нарушения нк целостности. При атом.к электроавтоматике можно отнести любые функционально и конструктивно заыкнутыа узлы и механизмы станка, работающие по цшслаи.

Для определения состава инструментальных средств поддержки создания СЭ и требований к нил со стороны потенциальных пользователей необходим анализ существующего яоззнешю'-го цикла СЭ. Иа основе такого анализа установлено:

- инструментальная система поддержки создания СЭ ( в дальнейшем - система ) в соответствии с выбранной областью специализации должка, оказывать поиоць в разработке, проверке на корректность и в оптимизации алгоритмов работы устройств электроавтоматики; в создании управляющих лраграии и, частично, в конструировании, механизмов СЭ;.

- на современном этапе целесообразно создавать систему, предусматривуюади двух пользователей: конструктора станка и специалиста по СУ;

- интерфейс конструктора станка является главный внешним интерфейсом по отношению к система и должен обзсвсчи-вать алгоритмическое проектирование СУ;

- интерфейс специалиста по СУ зависит от степени его участия в работе системы и должен обесиг-'ивать руководство логическим проектированием СУ и автоматизированным программированием.

С целы) определения языкового интерфейса конструктора станка и системы выполнен всесторонний анализ как самой СЗ, так и анализ работы конструктора ставка.при формировании иц задания'на разработку СУ электроавтоматики.

Главный требование к рассматриваемому языковоиу интерфейсу является его доступность конструктору станка без специальной подготовка!..

На основе анализа функциональных, пространственных и враиеннык особенностей СЗ установлено следувцее: функциональное разложение СЭ в процессе ее синтеза служит основой для временного анализа иеханической части, который является в свою очередь базой для установления временных зависимостей, требуемых при создании СУ.

Существо связи временного и функционального анализа материализуется в траекториях движения рабочих органов.

-Такии образом, вреианной аспект анализа иеханической части СЭ опирается на траекторный анализ механической части,, и следовательно, первичное исходное описание работы СЭ для создания СУ должно быть дано в терцинах траекторий движения.

Описание функционирования вспомогательных устройств электроавтоматики, не связанных с переиещенияии рабочих органов з пространстве," предложено строить в терцинах траекторий перемещений в абстрактной пространстве состояний, определенной для каждого вспомогательного устройства.

Понятие языкового интерфейса поиимо системы терминов включает и систему знаков для отображения этих терминов. Декларирована возможность использования естественного языка и различных графических фори представления траекторий.

Выходным продуктом системы служит программное обеспечение СЭ, ориентированное в каждом конкретном случае на опре-

деленные виды аппаратуры управления,, типы исполнительных ус г. тройств и датчиков обратной связи,.заданные алгоритмы работы исполнительных устройств и программную среду всей СУ. станка с ЧПУ, в которую встраивается система управления электроавтоматикой.

Круг вопросов, решаемык разработчиком СУ для получения требуемого программного продукта, состоит в следующем: проектирование части СУ, зависимой от .механических узлов на осг нове задания конструктора станка; дополнение зависимой части инвариантной и встраивание результата-в СУ станка.

Проектирование системы управления теоретически опирает-, ся на аппарат, дискретной математики. Для анализа алгоритмов и синтеза программ выбран формализм сетей Петри.

На основе модели организации.процесса управления.электроавтоматикой станка с ЧПУ предлохсены разные подходы к разработке инвариантной. части устройства управления в рамках, системы поддерш создания СЭ. Для реализации, жа в рамках, работы выбрано наиболее простое решение: подготовка, ограниченного набора готовых структур независимой. части устройства, управления с предоставлением разработчику СУ права выбора наиболее подходящей структуры разработчику. СУ.

Определены две задачи, решаемые.при встраивании прог-ранного обеспечения СЭ в СУ станка: привязка программ .СУ электроавтоматики к конкретной аппаратуре к инфориациокно-управляющее согласование их с программами СУ станка.

Относительно второй задачи можно заыеткть, что она п д-дается регулярному решению только в среде единой Системы автоматизированного проектирования полного коцллояса математического обеспечения СУ станка.

В этой связи возникает задача исследования и поиска

наиболее независимой формы реализации информационно-управляющего канала связи СУ электроавтоматики к станка в целой. Найденное реоевие может быть использовано ври определении структуры независимой части устройства, управления электроавтоматики.

Таким образом,, возникает круг задач, которые необходимо решить для повышения эффективности и качества процесса раэработхи программно реализуемых СУ электроавтоматики:

- создание модели мекаиической части системы электроавтоматики и модели работы. СЗ;

- реализация с использованием этих моделей графического языка траекторного описания, алгоритмов функционирования устройств электроавтоматики;

- проектирование оптимального диалога конструктора станка с системой;

- определение возможных структур независимой части.СУ электроавтоматики и принципов организации ее связи с СУ стайка;

- определение степени участия разработчика СУ в прек-тировании зависимой части СУ электроавтоматики;

- проектирование структуры полного программного обеспечения СУ электроавтоматики и реализация системы автоматизированного програмирования;

- проектирование оптимального диалога разработчика СУ с системой поддержки создания СЭ станка;

- определение составных частей и функций системы поддержки создания СЭ станка.

ГЛАВА 2. СРЕДСТВА ЛОГИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВЛШЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ СТАНКОВ.

Для поддержания деятельности конструктора станка и разработчика СУ необходимы модели модели объекта управления (механической части СЭ> и модели дискретного процесса (работы СЭ).

При рассмотрении моделей объекта управления и дискретного процесса предложено двухуровневое ик построение. Модели верхнего уровня оперирувт логическими сигналами, а-реальные физические сигналы описываются в рамках моделей второго уровня. ;

Такой подход позволяет, используя одни ж те же модели верхнего уровня, с единых позиций решать все задачи, связанные и с определением интерфейсов разработчиков СЭ,' и с раз-боткой различных частей системы. Одновременно подобный подход соответствует традиционным требованиям структурного анализа при решении сложных задач.

В числе моделей объекта управления: модели основных устройств электроавтоматики, связанных с механическим перемещением о'бъектов в пространстве; модели вспомогательных устройств, имеющих фиксированное количество состояний, которые не связаны по своей сути с координатами в пространстве.

В основу модели основных устройств здектроавтокатккк положено наличие оси движения. Ось может быть замкнутой и разомкнутой. Состояние объекта описывают скорость», направлением движения и координатой. Функционирование объекта в рамках модели описывают системой причин ^следственных уравнений .

Модель вспомогательных устройств включает перечень до-

стижиных состояний устройства.

Основная задача иодели дискретного процесса - представить в удобной для анализа формализованном виде отношения следования и параллелизма на множестве достижимых состояний объектов при выполнении заданного цикла. Кроие того, модель слуэтг основой для порождения зависячой части СУ.

основу иодели положены сети Петри. Модель ииеат две формы представления. Для конструктора станка модель представлена сетью состояний. Это сеть Петри, позиции которой попечены состояниям предложенных'ранее ноделей объектов, а переходы логическиии условиями сиены состояний.

Специалисту по управления цодель позволяет работать а терминах состояний СУ. В этой, случае модель представлена графой операций. Граф операций является производный от сети состояний. Между пнии кет топологических расхождений.

Можно предложить два варианта использования сетей Петри для описания цикдсз работы электроавтоиетики.

Первый вариантом описания является кодирование соты» обдого вида цикла. В этой случае сеть отражает регулярность структуры цикла. Особенности каядой конкретной реализации цикла должны обеспечиваться внесетоЕиии средствами памяти. Для описания этих средств введены понятия о переменной состояний и переменной условии з сети, позволявшие описывать пометку сети, изиеняеиув от одной реализации цикла к другой.

Второй вариант описания циклов предполагает использование сети, отражаемая все возможные конкретные реализации цикла.

Выбор сделан в пользу первого варианта, при этой предложено автоматически генерировать внесетевые структуры памяти, используя описания объекта.

Для этого были проанализированы возможны© циклы работы устройств электроавтоматики станков по составу и порядку их выполнения. .В результате определены конфигурации сетей и необходимые иц структуры памяти для.разных типов циклов.

Анализ изобразительных средств языка описания функционирования систем электроавтоматики станков раскрывает прей-. . мужества по наглядности графических языков описания траекторий перед естественный языком.

Поскольку движение осуществляется в пространстве и во времени?* оно подлежит отображению на четыре координаты. Способ задания координаты времени определяет статическое или динамическое описание траекторий.

Динамическое задание не предусматривает изображения на экране оси времени и сводится к имитационному моделировании" в системном времени. Статическое задание предусматривает изображение на экрана оси времени, на которую ■ проецируется траектория движения.

Сравнительный анализ одно-, двух- и трехмерных динамических к статических изображений 'траекторий показывает относительную простоту реализации двухмерного статического изобраиенйл в сочетании с приемлемостью для неподготовленного пользователя.. Для реализации выбран этот вариант. Ок предусматривает изображение траекторий движения на плоскости в системе координат: безразмерноая ось времени - координаты положения объекта управления. Последняя ось строится с привлечением конкретного описания объектов управления на ,с-нове моделей основных и вспомогательных устройств злектроав-тонатики.

Описание траектории движения означает задание алгоритма сиены состояний движущегося Ьоьекта Исходя из этого, а

также учитывая необходимость предметной ориентациий языка, был проведен анализ и синтез состава и вида графических операторов языка описания траекторий движения механизмов.

Определено шесть типов операторов. С помощь» оператора распараллеливания и синкрошзация призводят связывание действий параллельно работающих механизмов. Оператором присваивания описывают начальное положение механизма и элементарные участки траектории, т.е. такие, на которых механизм не меняет своего состояния. Условный оператор обозначает момент перехода с одного участка траектории на другой. Он включает указание условий перехода. Оператор выдержки времени имеет два вида назначения: для задержки на определенное время объекта в заданном состоянии, для контроля за врвменен исполнения любой части цикла. Оператор цикла может относиться к любой части траектории одного иди нескольких механизмов .

Определен графический вид описания пераненных состояний и условий в рамках рассмотренного языка.

Язык формально определен с помощью синтаксических диаграмм и семантических комментариев.

В процессе диалога с системой поддержки создани я СЭ конструктор вводит описание работы устройств электроавтоматики, производит семантический анализ посредством имитационного моделирования, корректирует описания, получает результаты автоматического формального анализа описания.

Для ввода и коррекции входного описания необходим экранный графический редактор, доступный конструктору станка. Он должен предотвращать возникновение ошибок в Пределах наибольшего числа синтаксических правил языка, и как можно раньше сообщать об ошибках там, где они возникают.

В результате анализа синтаксических диаграмм языка определены особенности редактора.

Редактор предоставляет три зоны ввода информации: для описания объекта, автоматического и ручного режимов работы устройств электроавтоматики. Ввод описания объекта осувест-вляется в форме диалога под управлением редактора, что уиеньвает вероятность шибок. При вводе рекшашх описаимй использован пошаговый синтаксический-контроль с немедленным сообщением об ошибке. Контроль реализовав с помощьв автоаа-та-распознавателя, выполнявшего функции лексического блока: и магазинных автоматов-распознавателей автоматического и ручного режимов работы электроавтоматики, выполнявших функции синтаксических блоков.

Редактор формирует в специальном формате исходное описание, используемое для «дотационных экспериментов и трансляции г сеть состояний. на основе которой выполняется. формальный анализ описания конструктора станка.

Проведение имитационных экспериментов, а так&е выдача сообщений о результатах формального анализа производится в среде того, хге графического редактора, т.е. с использованием графического изображение исходного описания. Зто облегчает работу конструктора станка.

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ НЕЗАВИСИМОЙ ЧАСТИ СУ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ СТАНКА.

К функциям независимой части СУ электроавтоматики относится организация работы СЭ ь эазличи. л режимах и организация смены режимов. К СУ электроавтоматики предъявляет требования режимного многообразия, а также удобства в зкепдуа-

тации. Исходя из этого, реализовали модульную реюшную коя- ' Фигурацию СУ.

Выделяли четыре режима работы: два основных - автоматической и ручной работы оборудования, и два вспомогательных - сброса и автосогласования.

Сброс является пусковым, режимом. Главная его задача обеспечить подготовку СЗ к последующей эксплуатации. Сброс предусматривает останов всех устройств и идентификацию их состояний.

Автосогласование - это специальный переходный реким» в который СЭ попадает при попытка оператора перейти в автоматический режим работы при рассогласовании, состояний механизмов в ручноа режиме с допустимыми в автоматической. В этом рзкшо СУ руководит действиями оператора по переводу устройств электроавтоматики в приемлемые состояния..

Путем усечения ваксинальаой конфигурации, включающей все четыре режима, определены возможные режимные конфигурации СУ: автоматический, ручной режимы и сброс; сброс, автоматический реяаш я ретн автосогласования; режимы сброса автоматический; режимы сброса и ручной. Сделан вывод о необходимости подбирать оптимальную режимную конфигурации системы управления для групп механизмов или отдельных мех^ .¡азиов и устойств, входящих в СЭ.

Рассмотрена организация связей СУ электроавтоиятихи и СУ станка. 3 основу анализа связей СУ электроавтоматики и СУ стайка положена модель представления совокупной СУ станка в виде шшгсблочного управляющего автомата с концентрированны!-';! связяыи.

Информационные м управляющие связи, диалог СУ элоктро-лзтоматнки м СУ станка з райках этих связей чн'-^т ряд ого-

Оенностей. Всего можно выделить три вида связей.

Первая управляющая связь осуществляет передачу команд сиены режима. Команды содержат код нового режима. Их выдает центральный блок управления. Он же получает уведомление о том, что команда принята (не принята) к исполнении; а также о том, что команда выполнена (не выполнена). Для команд перехода в автоматический режим предусмотрена возможность ссылки на массив дополнительных параметров, определя-юпщх особенности режимного перехода. Аналогично организована передача команд отработки циклов а отдельных движений механизмов в ручном режиме - это вторая управлявшая связь.

Третья связь ориентирована на управление в той своей части, которая адресована СУ станкаи носит информационный .характер в другой своей, которая выводится на экран для оператора. Сообщения содержат информацию» о состоянии СУ . электроавтоматики и причинах отказа выполнения отдельных команд.

СУ электроавтоматики может быть представлена, состоящей из двух частей: зависимой и независимой по отношению к механической част»: системы электроавтоматики.

Основой зависимой части СУ является набор подпрограмм, обеспечивающих как выдачу управляющих сигналов, соответствующих одному состоянию устройства электроавтоматики в автоматическом или ручном режимах, так и проверку условий перехода к другим состояниям. Независимая часть представлена дис-петчирущей программой ~ монитором. Связь между монитором и подпрограммами осуществляется с помощью системных таблиц жесткого формата, содержания информацию, отражающую конкретные особенности создаваемой СЭ. Таким образом, содержимое таблиц относится к зависимой части СУ.

Для поддержания максимальной режимной конфигурации СУ

необходимо семь таблиц. Таблица состояний механизмов отражает текуцее состояние каждого устройства СЗ. Две таблицы служат для определения соответствия поступившей команды определенной группе механизмов в автоматическом режиме или отдельному механизму в ручном режиме. В таблице заданий для групп механизмов сохраняется информация о последней отработань й или отрабатываемой в текущий момент времени команды автоматического режима. Одна таблица обслуживает переходы из ручного режима в автоматический. "Две таблицы предназначены для идентификации состояний механизмов в режиме сброса. Еще одна таблица предназначена для режима автосогласоваиия.

Укрупненно каждый цикл работы монитора состоит из трех фаз: анализа входных команд смены режима и действия по его результатам; анализа входных рабочих команд с соответствующей реакцией на них; рабочего сканирования, реализующего перезапись входной информации во внутренние массивы СУ и ситуационного управления исполнительными механизмами.

Генерация предложенных структур микропроцессорной СУ выполняется под руководством конструктора СУ электроавтоматики станка. В ходе диалога решаются сдедуюаше задачи: определение требуемой конфигурации СУ для каждой группы механизмов: определение сигналов, блокирующих движение механизмов в режиме сброса; выбор используемых сообщений, назначение их кодов, а также кодов входных команд; определение вида всех входных и выходных сигналов и их привязка к аппа-ратуое; определение размещения программ в памяти УУ.

Диалог строится с использованием информации конструктора станка.

Для сравнения СУ альтернативных конфигураций, каждому из вариантов препровождаются результаты генерации СУ: обьо-

ш памяти под таблицы и сод программы СУ, максимальное время выполнения одного цикла во всех режимах, время ыажреаим-ных переходов.

Определение вида входных и выходных сигналов и их привязка предполагает целый ряд действий. Сюда относятся: назначение соответствий логических сигналов конструктора станка физическим сигналам конкретной аппаратной реализации СЗ; определение вида (импульсный, потенциальный) каадого сигиа-ла; задание адреса и разрядности регистров и ячеек памяти, по который распределяются физические сигналы. На всех эта- . пах осуществляется контроль вводимой информации.

Расппвделение таблиц и программ СУ в памяти выполняется с помоцыо специализированного графического редактора.

ГЛАВА Ч. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЗКИ ПРОЦЕССА СОЗЛАШ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ.

Система состоит из двух подсистем, ориентированных на работу с кокструктораам станка и СУ; обцей для подсистем базы данных; монитора, выполняющего координацию действий подсистем.

Подсистема, обеспечиваемая интерфейс с ко нструктором станка, состоит из графического редактора ввода исходного описания; блока, поддерааваскего процесс■моделирования; блока формального анализа корректности описания; транслятора в сетевое представление.

Графический редактор включает операционную часть и базу. данный, в которой информация представлена в двух форматах. Один предназначен для формирования графического изображения для конструктора, а второй - для использования внут-

ри системы транслятором в сетевое представление и блоком поддержки процесса моделирования.

Транслятор создает из исходного описания во втором формате его сетевой эквивалент (помеченную сеть Петри), который занимает часть общей базы данных системы.

Сетевое представление используется для. моделирования работы СУ по исходному описанию. Блок формального анализа корректности исходного описания, используя правила формального анализа помеченных сетейПетри, выявляет семантические оиибки и передает их блоку поддержки процесса моделирования ддя визуализации в рамках входного графического описания.

Все активны© блоки из числа перечисленных имеют двухсторонние управляющие и информационные связи с монитором.

Подсистема, отвечающая за работу с конструктором СУ, вклдчает в себя редактор входной информации и транслятор в Объектный код (объёхткый транслятор). Редактор состоит из операционного блока и информационных массивов, включающих экранное представление и рабочее представление информации, получаемой от конструктора СУ. Для организации диалога с консгруктороы редактор пользуется сетевым представлением исходного описания конструктора станка. В ходе диалога по-рождаотся вторая часть общей базы данных системы: подставление информации конструктора СУ.

Эта информация цокот быть использована блоком поддержки процесса педалирования и объектный транслятором, который порэгодит "со информацию базы данных системы в выходной продукт спстз'л». Этот прогдукт включает в себя набор программ з кодах определенного процессора и сопроводительную карту распределения этих программ в памяти устройства управления.

В результате анализа вариантов вычислительных средств

для системы поддержки создания СЗ для реализации выбран тот. который предусматривает обдае рабочее место для. обоих конструкторов.

Порядок работы пользователей с системой отражен в алгоритме работы монитора. Монитор предлагает начать проектирование с ввода исходного описания с помощью редактора конструктора станка. При выходе из редактора исходное описание автоматически транслируется в сетевое представление. Продолжить работу можно по-разному. Во-первых, с системой мо- . жет начать работать конструктор СУ; во-вторых, конструктор станка может проверить в режиме моделирования результаты программирования. В-третьих, можно произвести формальный анализ исходного описания. По окончании анализа система демонстрирует найденные ошибки в режиме моделирования. После этого возможна коррекция исходного описания с последующим анализом и моделированием до тех пор, пока вводимое описа- ...

V

ние не будет соответствовать задуманному алгоритму работы СЭ. ' '

После получения сетевого представления возможен вызов редактора и работа конструктора СУ. При этом не исключается последующее редактирование исходного описания конструктором станка.

Свою работу конструктор СУ может частично проконтролировать в режиме моделирования, в которой система способна отражать введенную им информацию.

Заключительной фазой работы системы является трансляция информации, накопленной в системной базе данных в код целевой микропроцессорной системы.

Пая определения порядка работы Мока формального семантического анализа были проанализированы структуры сетевого

представления исходного описания работы СЭ. В результате, показано, что получаемые в системе сети Петри - безопасные и живые, а возможные маркировки этих сетей - детерминированные. Таким образом, анализу подвергается детерминированность срабатывания альтернативных выходных переходов по отношению к любой позиции и соответствие каждой позиции некоторой реальной операции, имеющей ненулевую длительность.

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУ ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ НА ПРИМЕРЕ ТОКАРНОГО СТАНКА

В качестве объекта разработки был выбран станок 16А20ФЗ завода "Красный пролетарий". К разряду объектов электроавтоматики, станка в соответствии с определением, данным в первой главе, относятся: патрон, пиноль, система подачи СОЙ, транспортер уборки стружки, инструментальная револьверная головка, система смазки направляющих, система смазки шпинделя.

Описаны алгоритмы работы этих устройств, приведены варианты входных описаний алгоритмов и сетевые эквиваленты, которые получаются в результата трансляции каждого из исходных описаний.

Рассмотрена информация, которую система поддержки проектирования СЗ должна получить от разработчика СУ.

Описана сгенерированная СУ электроавтоматики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Система поддержки создания СЭ должна быть ориентирована на двух пользователей: конструктора станка и конструктора СУ. Система должна оказывать помощь -конструктору станка в выполнении этапа алгоритмического проектирования СЭ и поиощь конструктору СУ на этапе логического проектирования. Кроме того система должна автоматически осуществлять программную реализацию СУ электроавтоматики.

2. Для реализации интерфейсов конструкторов станка и СУ с системой поддержки создания СЭ требуется привлечение моделей дискретных процессов и моделей объектов управления. Двойная ориентация этих моделей определяет целесообразность .их реализации в двухуровневом виде. Модели верхнего уровня, предназначенные для конструктора станка предусматривают описание функционирования СЭ в терминах логических сигналов. Это позволяет представить функционирование устройств электроавтоматики в удобной для конструктора станка форме. Модели нижнего уровне оперируют реальными физическими сигналами.

3. Логический характер описаний, выполняемых конструктором станка, определяет целесообразность использования аппарата сетей Петри для формализации описаний дискретного процесса в обцем виде. Для поддержки конкретных особой нос тай индивидуальной реализации каждого цикла работы любого устройства необходимо использование дополнительных внесетевых структур памяти. Задача автоматической генерации этих структур и определения порядка их использования совместно с сетьи может быть решена для каждого вида цикла в рампах классификации циклов работы станочных механизмов.

е». Исходное описание работы СЭ для создания СУ должно

быть дано в терминах траекторий движения исполнительных механизмов и траекторий в пространстве состояний вспомогательных устройств. Наиболее удобньши языками программирования в терминах траекторий являются графические языки, так как они дают конструктору станкапрямое физическое представление .

5. Описание траектории движения в виде алгоритма сыены состояний подвижного объекта требует использования вести операторов: условного оператора, оператора цикла; операторов присваивания, выдержи вреиени, распараллеливания я синхронизации. Для использования в рамках графического языка, каадый из этих операторов должен иметь графическую ин-терпретацио. Графический язык описания траекторий движения должен внлвчать в себя средства описания объектов электроавтоматики на основе иодвлой устройств электроавтоматики,

6. Работу блока формального семантического анализа целесообразно определять на основе анализа структуры сетевого представления исходного описания, задаваемой грамматикой входного языка.

7. Представление совокупной СУ стайка в виде многоблочного управляющего автоиата с концентрированными связями позволяет рассматривать СУ электроавтоматики в видь автономного автомата, обязанного с СУ станка на уровне специфичного для СУ электроавтоматики набора команд а ответов об за исполнении. Это команды задания режима функционирования и коцанди, инициирующие отработку циклов иди отдельных олоиентов никлоп.

3. Для удовлетворения требования удобства эксплуатации СГ) должна допускать свободные иежрежииные переходы, в том числе зп счет введения специального рожица ягтосоглэсО-

вания, обдегчаодего осуществление переходов в автоматический режим работы СЭ.

9. Система поддержки создания СЭ должна предлагать на выбор различные режимные конфигурации независимой части СУ. Должна быть предоставлена возможность использования подсистем управления с индивидуальной оптимальной конфигурацией для каждой группы механизмов и, возможно, для отдельных механизмов в рамках единой СУ электроавтоматики.

10. В рамках системы поддержки создания СУ электроавтоматики, предусматривающих использование микропроцессорных устройств управления, может быть предложена единая последовательность процедур логического и технического проектирования на базе набора готовых решений. При этом круг вопросов, решаемых в рамках этих процедур, таков, что для организации процесса их решения может быть построен диалог, жестко направляемый системой.

11. Ориентация системы поддержки создания СЭ на двух пользователей определяет наличие в ее структуре четырех составных частей: двух подсистем для общения с каждым из пользователей, базы общих данных, и монитора, координирующего действия этих подсистем. Одной из возможных структур построения блоков, из которых состоят обе подсистемы общения с пользователями, является композиция центрального, связанного с монитором, и подчиненных ему автоматов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ.

I. Федоров A.A. Язык моделирования объекта в системе управления электроавтоматикой металлорежущего станка. Автоматизация производственник процессов в машиностроении: межвузовский сборник научных трудов, под редакцией-проф. Музыка -на С.Н., Москва. МИП, 1989г., с.99-102. ?. Федоров A.A. Модель системы электроавтоматики производственного участка, состоящего из циклового оборудования. Научно-практические аспекты автоматизированного иапиностро-ения: межвузовский, сборник научных трудов под редакцией Кулешова B.C., Москва, 1990г,, с.63-71. 3. Федоров A.A. Оптимальное описание системы управления электроавтоматики графой операций и модельв объекта. Проблемы интеграции образования и. науки./Тезисы докладов научно-методической конференции.- йосква, 1990г., с.149-150.