Программное управление и его системы в промышленном производстве

Важной характерной особенностью комплексной автоматизации является ее базирование на широком применении ЭВМ для управления как работой автоматических линий и отдельного технологического оборудования, так и производством в целом. Современная автоматизация не только освобождает человека от непосредственного и постоянного участия в производственном процессе, но и берет на себя часть функций, связанных с управлением им и контролем.

Применение ЭВМ в комплексной автоматизации реализуется через программное управление— управление режимом работы объекта (объектами) по заранее заданному алгоритму (программе).

Программное управление технологическим оборудованием и процессами охватывает управление движением машин, механизмов, транспортных средств и изменением параметров технологического процесса. Оно позволяет сочетать управление: отдельными станками, машинами и механизмами — с оптимизацией технологических параметров обработки, транспортными средствами — с оптимальной маршрутизацией, линиями — с оптимизацией планирования загрузки и т.д.

К оборудованию и системам с программным управлением относят:

• автоматические линии (АЛ);

• станки с числовым программным управлением (ЧПУ);

• автоматизированные системы управления (АСУ);

• системы автоматизированного проектирования (САПР);

• промышленные роботы;

• гибкие производственные системы (ГПС).

Автоматическая линия — система основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющая весь процесс изготовления или переработки продукции или ее составляющих. Различают специальные автоматические линии, которые предназначены только для обработки определенных изделий, специализированные, способные производить однотипную продукцию в некотором диапазоне параметров, и универсальные, предназначенные для изготовления широкой номенклатуры однотипной продукции.

В отличие от гибких производственных систем автоматические линии не способны быстро переходить на выпуск новой продукции, поэтому их применение наиболее целесообразно в условиях крупносерийного и массового производства.

Станки с ЧПУ — разновидность технологического оборудования, снабженного микропроцессорным блоком, обеспечивающим автоматический выбор режимов и проведение последовательной обработки по определенной программе, а также по мере необходимости — изменение режимов и последовательности обработки при изменении ее программы в рамках технологических возможностей оборудования.

Программа обработки вводится в считывающее устройство станка, в котором исходные данные преобразуются в соответствующие командные импульсы, управляющие исполнительными механизмами оборудования. Как правило, станки с ЧПУ снабжаются соответствующими контрольно-измерительными приборами, позволяющими следить за процессом обработки и (в случае необходимости) его корректировать. Кроме того, современные станки с ЧПУ имеют соответствующие датчики, следящие за состоянием рабочих инструментов и исполнительных механизмов станка с целью обеспечения требуемого качества обработки (т.е. способны к самоконтролю).

Несмотря на достаточно высокую стоимость, станки с ЧПУ целесообразно применять для мелкосерийного и индивидуального производства, так как по сравнению с автоматическими линиями, работающими по одной программе, они универсальны, переналадка станков, смена программы обработки занимают считанные минуты.

Автоматизированная система управления (АСУ) — совокупность экономико-математических методов, технических средств (средств связи, устройств отображения информации

и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с поставленной целью.

Классическая АСУ состоит из основы и функциональной части. В основу входят информационная, техническая и экономико-математическая базы, математическое обеспечение. К функциональной части относят набор взаимосвязанных программ, автоматизирующих конкретные функции управления (оперативное планирование, финансово-бухгалтерская и маркетинговая деятельность и т.д.). «Мозг» АСУ — это система быстродействующих ЭВМ. На ЭВМ возлагаются функции информирования, справочные, советующие, а также функции контроля за протеканием производственного процесса.

Различают следующие основные типы АСУ:

• системы общезаводского управления, ориентированные на-автоматизацию функций управления предприятием (АСУП);

• системы управления технологическими процессами (АСУТП), образующие совместно с современным комплексом основных и вспомогательных агрегатов и машин автоматизированные технологические комплексы (АТК).

Основная тенденция развития автоматизированных систем — объединение локальных АСУ с целью создания интегрированных систем, в которых сочетаются автоматизация решения экономических задач и задач административного управления с автоматизацией управления технологическими процессами, проектирования изделий и технологии их изготовления.

Повышение научно-технического уровня и эффективности АСУ создало предпосылки для разработки систем более высокого класса — многоуровневых интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ), включающих в себя АСУП_% АСУТП и САПР.

Все компоненты ИАСУ взаимосвязаны, образуют единый
контур организационно-экономического управления, управле
ния технологическими процессами и процесса технологической
подготовки производства. Основным содержанием работ при
создании ИАСУ является согласование взаимодействия всех
видов автоматизированных систем на промышленном предприч
ятии за счет совместимости организационного, информацион
ного, технического и (или) программного обеспечения. j.

Система автоматизированного проектирования (САПР) представляет собой совокупность технических средств, программного обеспечения и работников, осуществляющих диалоговую связь с ЭВМ с целью создания (проектирования) новых объектов.

Кроме базовых ЭВМ, САПР комплектуются большим количеством периферийных устройств: ввода, отображения и редактирования символьной и графической информации; устройствами, предназначенными для автоматической подготовки и вывода технической документации; автоматизированными контрольно-диагностическими системами (тестерами), управляемыми программами САПР.

Для ввода больших объемов графической информации широко используются графические планшеты и кодировщики (сканеры), позволяющие переводить данные с рисунков и чертежей в цифровой форме в память ЭВМ.

Отображение и редактирование графической информации обычно выполняются с помощью графических дисплеев. Они позволяют представлять информацию, вводимую в ЭВМ и выводимую из нее, в виде схем, рисунков, чертежей, графиков с множеством цветовых оттенков, что улучшает восприятие, облегчает ввод сложной графической информации.

По назначению различают САПР конструкторского назначения, технологического и комбинированные.

Современные САПР отличаются высокой производительностью, наличием большого пакета прикладных программ, способностью к объединению с другими системами, портативностью и унификацией. Новейшие системы строятся по модульному принципу, что повышает гибкость их использования, улучшает адаптацию к новым задачам, облегчает поиск ошибок, делает возможным широкую стандартизацию элементов и дальнейшее расширение систем.

Практика подтверждает высокую экономическую эффективность систем автоматизированного проектирования, их позитивное влияние на повышение технического уровня производства в целом. Естественно, что большей результативностью отличаются САПР, созданные с учетом новейших достижений научно-технического прогресса в конкретной области.

Экономия от внедрения САПР образуется как при проектировании изделий (процессов), так и при их изготовлении (внедрении). Основными факторами экономии при проектировании изделий и разработке процессов являются: снижение затрат на проектирование в связи с сокращением сроков технической подготовки и ростом производительности труда проектировщиков; повышение качества проектирования в результате улучшения технико-эксплуатационных характеристик изделий, параметров процессов, уменьшения количества ошибок в технической документации.

При интеграции САПР с другими автоматизированными системами, например с АСУТП, наибольший эффект может

быть достигнут в случае использования в этих системах автоматизированных и автоматических линий, станков, установок, агрегатов и т.д.

Создание САПР — важный фактор социального прогресса, повышающий качество конечного продукта, улучшающий использование оборудования, сокращающий материальные затраты и численность персонала низкой квалификации.

Информация о гибких производственных системах (ГПС) и промышленных роботах представлена в параграфах 14.1 и 14.2 соответственно.