4. Системы управления промышленными работами.

4.1. Общие сведения о системах управления промышленными работами.

В настоящее время используется большое разнообразие СУ ПР , начиная от простейших электромеханических, применявшихся на первых образцах ПР, и кончая современными СУ, использующими микропроцессоры и микро-ЭВМ.

На рис. 1 представлена классификация СУ ПР по основным признакам.

При автоматизации вспомогательных операций возможны следующие уровни управления технологическим оборудованием с применением ПР.

Уровень1. Каждая единица Т.О. оснащается своим ПР, выполняющим простые циклические операции по установке заготовок, систем готовых изделий.

Уровень2. Группу технологически связанного оборудования оснащают стационарным или подвижным ПР, который осуществляет установку снятие деталей, выполняет измерение, контроль и т.д. Поведение ПР при этом определяется запросами от каждой отдельной единицы ТО, входящих в группу и условиями выполнения программы обслуживания.

Уровень3. Групповое управление Т.О. и ПР от распределенной системы управления или центральной ЭВМ, которая одновременно решает задачи складывания, транспортирования, дисистаризации. Образуется таким образом автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП).

Большинство серийно изготавливаемых роботов являются роботами с программным управлением. Программа задач либо в виде траекторий движения рабочих органов робота, либо в виде типовых операций.

4.2. Методы управления пр.

Различаю три метода управления ПР: цикловое управление; позиционное управление и контурное управление.

При цикловом управлении программируется последовательность движений и интервалами между циклами. Информация о положении рабочих органов при этом задается , как правило, для крайних положений исполнительных механизмов робота. При цикловом управлении траектория перемещения рабочего органа не контролируется (рис.4.2).

Рис. 4.2

Позиционное управление – когда управляемое движение рабочего органа ПР происходит по заданным точкам позиционирования (рис.4.3). Контроль траектории движения между точками при этом не осуществляется.

Рис. 4.3.

Контурное управление – когда управляемое движение рабочего органа ПР происходит по заданной траектории с управляемым распределением скоростей вдоль этой траектории (рис4.4)

Рис. 4.4.

Контурное управление можно рассматривать как предельный случай позиционного управления, в котором число точек позиционирования стремиться к бесконечности.

В промышленности, как правило, используют системное позиционно-контурное управление. При этом для основных технологических операций требуется контурное управление, для вспомогательных – позиционное.

4.3. Общая структура системы управления пр

Система управления ПР в общем случае должна обеспечивать:

а) прием и интерпретацию команд, поступающих от человека-оператора и управляющей системы более высокого уровня;

б) управление движением исполнительного механизма робота, которым, как правило, является манипулятор, в соответствии с заданной программой;

в) формирование команд на обслуживаемое роботом технологическое оборудование;

г) контроль за выполнением технологических операций на данном роботизированном технологическом модуле.

На рис.4.5 приведена обобщенная структурная схема системы управления ПР.

Ядром системы является вычислительно-логический блок. Он реализует требуемые законы функционирования ПР, его взаимодействие с технологическим оборудованием, координирует работу всех составных блоков системы. В современных системах управления ПР данный блок выполняют на базе одной или нескольких микро-ЭВМ или на базе микропроцессоров.

Блоки сопряжения в рассматриваемой структуре предназначены для подключения приводов исполнительного механизма робота и системы управления, а также для обмена информацией дискретного вида с технологическим оборудованием. Они содержат соответствующие преобразовательно-усилительные элементы.

Пульт оператора используют для задания режимов работы системы управления, формирования команд ручного управления, индикации контрольной информации и т.д.

В состав периферийного оборудования входят устройства, предназначенные для подготовки, хранения и загрузки в СУПР управляющих программ, а также для поддержания режимов диагностики и наладки. Это могут быть накопители на магнитной ленте или магнитных дисках, устройства считывания с горфоленты, дисплей и т.п.

Из обобщенной структурной системы СУПР видно, что управление приводами робота является далеко не единственной функцией, возлагаемой на систему управления ПР.

В общем случае в робототехнических системах принято выделять три иерархических уровня управления (рис.4.6).

Рис. 4.6

На нижнем (исполнительном) уровне осуществляется управление приводами подвижных звеньев манипулятора и приводами устройства передвижения.

На тактическом уровне вычисляют законы согласованного движения звеньев исполнительного механизма ПР.

На стратегическом уровне планируется траектория движения рабочего органа ПР, соответствующая выполнению роботом предписываемой ему технологической операции.

Разбиение системы управления ПР на указанные иерархические уровни имеет, конечно, несколько условный характер. В некоторых СУПР могут отсутствовать отдельные уровни управления, в других, напротив, требуется включение дополнительных уровней или подуровней, например, связанных с синхронизацией работы ПР и нескольких единиц технологического оборудования. Однако наличие исполнительного уровня является обязательным для любой СУПР.

Важно отметить, что архитектура вычислительно-логического блока СУПР не повторяет указанные выше уровни управления. В общем случае этот блок может быть реализован с помощью одной микро-ЭВМ (рис.7), которая решает задачи всех трех уровней управления ПР.