6.1.4. Функції модульної станції
Розглянемо основні функції, обов'язкові для кожної станції або модуля. Відповідно до функцій визначимо їхній состав, не забуваючи, що состав модуля аналогічний будові всієї системи (мал. 6.3). Наприклад, у кожну станцію входить індивідуальний «інтелект» і засобу контролю за зовнішнім середовищем.
«Інтелект» - це, як правило, логіка випуску продукції й правила поведінки системи. Фізично йому відповідає контролер або керуюча ЕОМ (PLC, IPC), электрорелейная схема, у тому числі для керування ланцюгами значної потужності, апаратні схеми гідропневмоавтоматики й кінематичні схеми механіки.
Функція «зовнішніх зв'язків» (контроль за зовнішнім середовищем) забезпечується сенсорами, датчиками й іншими способами, що дозволяють це зробити. За своїми функціями можна виділити дві основні групи таких зв'язків. Перша - допомагає скоординувати дії усередині станції, у тому числі й з роботою пристроїв сусідніх станцій. Друга - відбиває готовність станції й зовнішнього середовища до продовження технологічного процесу. До неї ставиться: контроль за наявністю заготівель, що комплектують, видаткових матеріалів, упакування, тари, місця для відвантаження продукції. Одним словом - це контроль за тими параметрами, на зміну яких модуль не впливає, але які впливають на можливість продовження роботи й випуску продукції.
Третьою частиною станції є приводи, агрегати, пристосування, механізми й інші елементи - у загальному випадку - «виконавчі пристрої». Їх можна виявити в станції по виконуваних функціях, які є шматочками технологічного процесу. До таких шматочків ставляться операції, дії, маніпуляції, транспортування, координація, позиціонування й інші. Ця частина станцій відрізняється найбільшою розмаїтістю - від окремих універсальних приводів, маніпуляторів і роботів до спеціальних пристроїв і систем - нагрівачів, регуляторів, систем стабілізації, дозаторів, форсунок, увлажнителей, кондиціонерів і інших.
Ще дві групи елементів обов'язково входять у кожний модуль або станцію. Вони мають безпосереднє відношення до групи виконавчих пристроїв -це первинна логіка «їх» дії - засобу керування й контролю, фізично присутні разом з виконавчими пристроями.
Наприклад, для пневмопривода або вакуумного ежектора, засобами керування можуть бути розподільні клапани й клапани тиску, а засобами контролю -датчики або реле тиску. Без них перераховані пристрої (привод, ежектор) виконавчими не є відразу по двох причинах. По-перше, їх не можна включити або виключити, і по-друге - немає засобів перевірки функцій, що виконуються ними. Позначимо ці групи як засобу «особистого контролю» і «особистого керування» виконавчих пристроїв.
Хоча всі перераховані компоненти - «інтелект», «засобу спілкування» із зовнішнім середовищем, «виконавчі пристрої» з «особистим» контролем і керуванням - є необхідними, але вони не є достатніми. Можна сказати, що вихідним або «нульовим» рівнем станції є «енергетичний». Цей рівень забезпечує енергією всі складові станції або модуля. При цьому для кожного пристрою забезпечуються необхідні параметри й вид енергоносія - для датчика, для агрегату, для підсистеми або контролера.
Картина станції була б не повної, якщо залишити без уваги нас самих, тобто не вказати участь людини в процесі. Але якщо на хвилинку відчути себе станцією, то ми «побачимо» роль оператора або наладчика, що натискає кнопки, що встановлює триммер, що міняє настроювання апаратури, що використовує режим ручного керування. І фізично всі елементи для нашої участі вже закладені в «засобах спілкування» із зовнішнім середовищем. Звичайно, деталізацію модульної станції можна продовжити як углиб кожної станції, так і по ширині - за межі основного технологічного процесу (наприклад, засоби й режими безпеки). Наше практичне завдання - структурний синтез, по напрямку протилежний системному аналізу. Синтез покликаний зробити перший крок по шляху від виробничого завдання до такого алгоритму її рішення, для всіх блоків якого відомі або можуть бути сконструйовані технічні рішення. Але є одне питання - звідки взяти алгоритм рішення його зв'язок з тими блоками, для яких ми запропонуємо рішення? Це місце міцно займає системний аналіз, але не автоматизованого виробництва, а тої технології або того процесу, автоматизація якого і є основним завданням. Тому, займаючись синтезом, зосередимося на аналізі процесу, але при цьому будемо прагнути розділяти процес на такі частини, для яких можна запропонувати технічні рішення.
Якщо механотронная система складається з таких модулів, то вона споконвічно побудована на квадратно-гніздовому принципі: «по горизонталі (ширині)» система розділена на окремі станції; «по вертикалі (глибині)» кожна станція розподілена на рівні - «зовнішніх зв'язків», «інтелекту», «виконання», «особистого контролю й керування», «енергозабезпечення» (мал. 6.3).
Кожна модульна станція механотронной системи є необхідною умовою для виконання одного відрізка технологічного процесу, а всі рівні станції роблять її достатньої для виконання цього відрізка й забезпечують його зв'язок з іншим процесом. Поділ системи на станції виконується по операціях або групам операцій технологічного процесу. При цьому кожна зі станцій самостійно виконує відрізок технологічного процесу, з одного боку, і всі станції однаково вагомі й схожі по будові на всю систему, як молекули на речовину.
У цьому є ще одна особливість мехатроніки - більша система складається з маленьких систем, а не агрегатів, пристроїв або підсистем. Звичайно, у ній є й агрегати, і пристрою, і підсистеми, але всі вони розподілені між модульними станціями або модулями. Якщо придивитися, то можна помітити аналогію з неорганічною хімією, речовина складається з молекул, що володіють тими ж властивостями, що й вся речовина, а не з атомів або радикалів. Хоча саме останні становлять кожну молекулу.