Контрольная работа по предмету "Программирование и компьютеры"

Современная робототехника представляет собой гармоничное сочетание роботов различных типов и поколений, которые возникли в связи с потребностями научно-технического прогресса и взяты им на вооружение.

 

2. Архитектура программного обеспечения системы управления ГАП.

 

Программное обеспечение ПО ГАП включает в себя общее, общее специальное и специальное ПО. Структура ПО ГАП приведена на рис 2.1.

Общее ПО – это стандартное математическое обеспечение, поставляемое вместе с  вычислительным оборудованием. К нему относятся операционная система, система управления базами данных и программное обеспечение локальной сети связи.

Общее специальное ПО — это программное обеспечение уровней мини-ЭВМ и микроЭВМ, не зависящее от специфики конкретной производственной задачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1  Структура программного обеспечения ГАП

 

Оно осуществляет управление ячейками ГАП и контроль за их работой. Общее специальное ПО строится по иерархическому принципу и имеет по крайней мере уровни мини-ЭВМ и микроЭВМ. Каждая мини-ЭВМ в свою очередь может управлять несколькими микроЭВМ, а каждая микроЭВМ — ячейкой ГАП.

 

Рисунок 2.2     Пример использования баз данных в ГАП

 

Специальное ПО представляет собой прикладные программы, зависящие от специфики конкретной производственной задачи и  обычно реализуемые в виде простых модулей, каждый из которых выполняет одну функцию. Модульное построение ПО позволяет упростить процесс внесения изменений,. который иногда необходим, например, в связи с раширением функций ГАП.

Информационное обеспечение включает в себя текстовую документацию, записанную на внешних носителях, и информацию, входящую в базы данных, и необходимую для функционирования гибких автоматизированных производств.

Базы данных предназначены для хранения некоторой совокупности данных, ценность которых не зависит от программ, использующих их.

Системы управления базами данных (СУ БД) обеспечивают процесс накопления данных в ЭВМ и включают в себя:

• языки описания данных, манипулирования ими и программирования;
• аппарат, позволяющий приспосабливать формы данных к различным использующим их программам;
• контроль разрешения доступа к данным.

На рис. 2.2 приведен пример использования баз данных в ГАП.

 

Рассмотрим последовательно составляющие общего ПО.

Операционные системы — это сложные программы, используемые в вычислительной технике для организации взаимодействия отдельных частей вычислительного оборудования ЭВМ, различных программ пользователей друг с другом и с общими данными, а также для обеспечения сервисных возможностей, облегчающих труд программиста и обслуживающего персонала ЭВМ.

Так как технологическое оборудование ГАП можно рассматривать  в качестве специфического внешнего  оборудования ЭВМ, программное обеспечение системы управления ГАП является расширением ОС ЭВМ.

Для обеспечения управления разделяемыми ресурсами системы используется операционная система реального времени (ОС РВ), позволяющая реализовать мультипрограммный и мультизадачный режимы выполнения задач реального времени. В ОС РВ применяются диски для хранения системных файлов. Благодаря этому возможно в качестве основного носителя данных создание общей файловой системы, временная выгрузка задач из оперативной памяти и быстрая их инициация.

Параллельное осуществление множества задач в режиме реального времени обеспечивается за счет приоритетной диспетчеризации, временной выгрузки задач на диск и оперативного вмешательства в процесс прохождения задач пользователей со своих терминалов. Загрузка задач в память и временная выгрузка их на диск производятся за одно обращение к нему, что увеличивает быстродействие системы.

Для ОС РВ основными являются понятия задачи, раздела, приоритета и признака выгружаемости.

Задача — это  вычислительный процесс, потребности которого обслуживает ОС. Задача состоит из одной или нескольких про грамм, скомпонованных в единый загрузочный модуль. Основными атрибутами задачи являются раздел, приоритет и признак выгружаемости.

Раздел — непрерывная область памяти, в которой размещается задача.

Приоритет — число, отражающее конкурентоспособность задачи в борьбе за ресурсы системы.

Признак выгружаемости — это параметр, определяющий возможность временной выгрузки задачи на диск, тогда, когда задаче, имеющей более высокий приоритет, требуется раздел, занятый данной задачей.

Для организации ввода - вывода в ОС РВ предназначены драйверы внешних устройств. Функциями драйвера являются прием и обработка прерываний устройства ввода — вывода, а также инициация и отмена операций ввода — вывода. Оборудование, входящее в ячейку ГАП, может быть связано с ЭВМ через специально разработанные драйверы.

В ОС РВ для разделов, управляемых системой, обеспечивается динамическое распределение памяти. Система хранит список свободных областей такого раздела и список задач, требующих загрузки в этот раздел. Задачи, претендующие на загрузку в раздел, выбираются в соответствии с их приоритетами, причем имеется возможность автоматического уплотнения памяти, производимого с помощью перезамещения задач в разделе для создания максимальных непрерывных свободных областей раздела.

Операционная система реального времени предоставляет пользователю средства для создания системы, рассчитанной на конкретную конфигурацию вычислительного комплекса и на требуемые рабочие характеристики системы.

 

Общее специальное программное обеспечение ГАП

Одним из наиболее важных вопросов при разработке ПО является вопрос разделения задач управления между уровнями, от правильного решения которого зависят возможности ПО. Обеспечение максимальной автономии данного уровня позволяет использовать его независимо от высшего уровня, что является особенно удобным при отладке ПО.

Задачи, решаемые на уровне микроЭВМ, можно разделить на четыре основные группы задач; управления оборудованием, информационные, обеспечения надежности функционирования ячейки ГАП и обеспечения безопасности.

К задачам управления оборудованием относятся:

• анализ и перевод командных операторов технологического языка управления ячейкой в последовательность микрокоманд управления конкретным оборудованием;
• отработка прерываний по нормальному или аварийному выполнению микрокоманд или операций;
• передача информации о нормальном или аварийном завершении операции на уровень мини-ЭВМ;
• контроль количества металлоотходов для перехода от автоматической обрабатывающей ячейки к автоматической транспортной ячейке.

Информационные задачи осуществляют вызов и отображение информации на пульте оператора ГАП.

Задачи обеспечения надежности функционирования ячейки ГАП:

• контроль выполнения оборудованием микрокоманд с помощью встроенной системы активного контроля;
• компенсация случайных сбоев оборудования;
• анализ   работоспособности  оборудования  (учет  случайных сбоев);
• контроль изменения размеров инструмента и компенсация систематических погрешностей оборудования (автоматическая под-наладка оборудования);
• тестирование оборудования.

При обнаружении некомпенсируемых неисправностей оборудования информация об этом передается на уровень мини-ЭВМ.

Задача обеспечения безопасности заключается в осуществлении аварийного останова оборудования при нарушении границ рабочей зоны и включения звуковой и световой сигнализации.

Задачи, решаемые на уровне мини-ЭВМ, можно разделить на задачи: календарного планирования, учета и документирования, управления ГАП, обеспечения надежности функционирования ГАП, информационные.

Задача календарного планирования, как правило, должна решаться системой АСУП (на большой ЭВМ). В ряде случаев она решается на уровне мини-ЭВМ, на которой может быть реализована АСУ цеха. Данная задача включает в себя:

• планирование квартальных, месячных, недельных и суточных заданий для ГАП;
• расчет и выдачу заявок на материалы, заготовки, инструмент, оснастку, тару в соответствии с квартальными, месячными, недельными или суточными планами работ ГАП;
• суточное календарное планирование работы элементов ГАП, в том числе с учетом аварийного состояния элементов или ячеек.

 

3. Автоматическая транспортно — накопительная система (АTHС). Оборудования. Система управления АТНС

 

При разработке ГПС в первую очередь  ставится задача автоматизации трудоемких операций по загрузке-разгрузке механообрабатывающего, сборочного и другого оборудования, смене инструмента, транспортировке объектов. Работа автоматического транспортера, накопление грузов и распределение их потоков определяются качественными характеристиками производства, его функциональной направленностью, последовательностью, пространственней ориентацией и др. Применяются автоматические транспортно-накопительные системы (АТНС) межцехового, внутрицехового (межоперационные) и внутри операционного уровней.

Автоматизированные склады, операционные накопители играют роль буферных устройств, сглаживающих нарушение работы технологического оборудования. Характер транспортных связей, обслуживающих горизонтальные, вертикальные и смешанные грузопотоки, оказывает решающее воздействие на совершенствование технологической компоновки оборудования, сокращение производственных площадей, снижение капитальных затрат на строительно-монтажные работы и определяет уровень гибкости производственной системы в целом.

Транспортные системы выполняются  в виде непрерывных цепей, соединяющих  крайние обслуживаемые позиции  ГПС, а также набираются из отдельных  модулей различной протяженности, например, представляющие собой вибрационные транспортные лотки возвратно-поступательного действия с промежуточными позициями (столами) распределения или накопления объектов.

С учетом значимости АТНС в производственном процессе к ней предъявляются  следующие основные требования:

• Возможность работы компонентов системы в автоматическом режиме;
• Обеспечение гибкости компонентов;
• Универсальность транспортных средств и складского оборудования;
• Возможность использования унифицированной для данного производства транспортно-складской тары;
• Стыкуемость по техническим и технологическим параметрам с производственным оборудованием;
• Программная и аппаратная совместимость устройств управления транспортными средствами и складским оборудованием со всеми компонентами ГПС;
• Высокая надежность элементов всех систем.

АТНС бывают межцеховые, цеховые  и локальные. Техническая оснащенность АТНС зависит от типа грузов, а грузы следует классифицировать по транспортно-техническим характеристикам: массе, форме детали, размеру, способу загрузки, виду и свойствам транспортируемого предмета (детали).

Грузы делятся на шесть основных классов:

• сыпучие;
• штучные массовые,
• штучные длинномерные;
• штучные короткомерные;
• газообразные;
• наливные.

По весу грузы делятся на:

• миниатюрные (до 0,01 кг);
• мелкие - до 0,1 кг;
• средние - от 0,5 кг до 16 кг;
• переходные - от 16 до 120 кг;
• тяжелые - свыше 120 кг.

По способу загрузки:

• в таре;
• без тары;
• на спутниках (палетах);
• кассетированные;
• в пакетах.

Без тары грузы могут транспортироваться навалом и навалом, но ориентированно.

По форме грузы бывают:

• тела вращения;
• дискообразные;
• корпусные;
• сложной формы.

По виду материала:

• металлические;
• неметаллические.

По свойствам материала:

• твердые;
• хрупкие;
• пластичные;
• магнитные.

По организации АТНС могут быть ветвящимися и неветвящимися, каждая из них при этом может быть прямоточной  и возвратной.

АТНС (или АТСС) состоит из транспортной и складской систем: АТНС = АТС + АСС.

 

АТС — Автоматическая транспортная система

Транспортную систему в гибких производствах можно разделить  на три большие категории: конвейерные, подвесные и напольные (рис. 3.1)

 

Рисунок 3.1 Классификация транспортных систем: 1 - конвейерные транспортные средства: 2 - подвесные, 3 - напольные; 1.1 - рольганги; 1.2 - конвейерные линии; 2.1 - подвесные транспортные роботы; 2.2 - подвесные транспортные конвейеры; 3.1 - управляемые транспортные тележки (фотокары); 3.2 - рельсовые тележки