CC BY
23
DOI 10.25987^т2019Л5.1.016 УДК 658.51
АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ ВЫБОР И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГИБКОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Дж.Ф. Мамедов1, Г.С. Абдуллаев1, Ш.Т. Мамедова1, Б.А. Валиева1, О.И. Попова2
хСумгаитский государственный университет, г. Сумгаит, Азербайджан 2Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия
Аннотация: на основе анализа программных продуктов для создания базы данных определены их основные функции для проектирования, структурирования технических показателей с целью их дальнейшего эффективного поиска и выбора активных элементов автоматизации сложной технической системы - гибкого автоматизированного производства (ГАП). На примере гибкого автоматизированного производства машиностроительного предприятия с использованием системы управления базами данных (СУБД) реализован процесс мобильного поиска и выбора нестандартных элементов системы управления и промышленного робота гибкого автоматизированного участка для раздувания каналов плоских заготовок. Даны этапы практической реализации вопросов по разработке базы данных нестандартных элементов управления и электроснабжения гибкого автоматизированного участка ГАП и созданию поисковых запросов из готовой базы данных. Разработаны базы данных нестандартных элементов системы управления ГАП, которые осуществляются на основе готовых технических показателей и полученных расчетных параметров посредством математических и алгоритмических методов. Разработана база данных для поиска и выбора типов датчиков системы управления гибкого автоматизированного производства, которые включены в подсистему автоматизированного проектирования нестандартных элементов системы управления ГАП
Ключевые слова: гибкое автоматизированное производство, датчик, система управления, база данных
Введение
На этапе эскизного проектирования системы управления гибкого автоматизированного производства (ГАП), работа проектировщика связана с решением задач формирования необходимого состава основного технологического оборудования и производственных модулей, выбора их компоновочной структуры, стандартных и нестандартных элементов системы управления и электроснабжения, планирования последовательности технологических операций в производственных модулях, распределения основного технологического оборудования между обслуживающими роботами и построения программно-алгоритмического обеспечения [1, 2]. Анализ работ по автоматизации процессов выбора и проектирования элементов системы управления [3] показал, что для эффективности решения данной проблемы требуется применение специальных программных средств интеллектуального назначения.
Постановка задачи
В работе рассматривается вопрос создания алгоритмического и программного обеспече-
© Мамедов Дж.Ф., Абдуллаев Г.С., Мамедова Ш.Т., Валиева Б.А., Попова О.И., 2019
ния для эффективного выбора элементов системы управления ГАП с целью их дальнейшего моделирования и построения реального проекта автоматизированной схемы Объектом исследования является ГАП в области машиностроения, где основным принципом при составлении плана расположения оборудования является обеспечение прямоточного движения заготовки в процессе их изготовлении в соответствии с технологическим процессом. Металлорежущие, шлифовальные станки, гидравлические прессы и другие устройства, являющиеся основными оборудованиями в гибких автоматизированных участках (ГАУ1, ГАУ2,..., ГАУп), расположены по ходу технологического процесса, т.е. в порядке выполнения технологических операций в ГАП (рис. 1).
Промышленные роботы, выполняющие обслуживающие операции, устанавливаются между технологическими оборудованиями в гибких автоматизированных участках ГАП.
Представленные размеры в ГАУi (на примере ГАУ6) соответствуют стандартам, хранящимся в базе данных (рис. 1): $то [ - поперечная длина 7-го оборудования; Ьтах - максимальное расстояние безопасного перемещения между оборудованиями и стенами участка; с -расстояние от фронтальной стены ГАП до центральной оси каждого участка.
Рис. 1. Компоновочная схема гибкой производственной системы (ГПС) машиностроительного предприятия
Стандартные размеры между оборудованиями и безопасные расстояния между оборудованиями и стенами, пролетами цеха выбираются на основе условий. Задавая выше представленные стандартные размеры в виде переменных bmax, aij с помощью программной процедуры «Записи - Фильтр» на экран выводятся необходимые для эскизного чертежа компоновки ГАУЬ Для запроса по стандартным размерам в разделе «Запросы» задаются требуемые условия выбора соответствующих нормативных размеров компоновочного размещения оборудования в ГАУ; ГАП.
Проектировщик, выполняющий работы на базе разработанного проектно-управляемого интерфейса и готовой операционной системы с расширенными возможностями взаимодействия с офисными, служебными, специальными конструкторскими, математическими программными средствами, на базе локальной и глобальной компьютерной сети, одновременно осуществляет проектные процедуры по разработке информационного обеспечения автоматизированного проектирования, выбора и управления данной информацией.
Рассмотрим этапы практической реализации вопросов по разработке базы данных нестандартных элементов управления и электроснабжения ГАУ; ГАП и созданию поисковых запросов из готовой базы данных. Разработка базы данных нестандартных элементов сенсорной системы управления ГАП и операции поиска, выбора выполняются с помощью программной системы Microsoft Access. Типы нестандартных элементов системы управления
ГАП, предварительно определенные проектировщиком, в режиме конструктора вводятся в ячейки таблицы базы данных. Окончательная табличная форма базы данных всех типов нестандартных элементов системы управления (датчики, система технического зрения (СТЗ), чувствительный элемент) и промышленных роботов (захватное устройство (ЗУ)) ГАП представлена на рис. 2.
Определенные исследованием типы нестандартных элементов участков ГПС представляются нижеследующим образом: захватные устройства механического, магнитного и вакуумного типа (ЗУ мех_типа, ЗУ магн_типа, ЗУ вак_типа) для захвата малогабаритных и крупногабаритных плоских заготовок, монтированные на руках промышленного робота, применяются на всех ГАУi ГАП; позиционирующий манипулятор (Поз_манип) для позиционирования плоских заготовок, устанавливаемых на автоматической транспортной системе ГАУ2 и ГАУ5; бесконтактный манометр (Беск_моном) для измерения давления воды в гидравлическом прессе ГАУ5; чувствительный элемент (Чувст_элем) для измерения относительно больших деформаций, возникающих при движении руки промышленного робота соответственно на участках ГАУ1, ГАУ3, ГАУ4, ГАУ6; тепловые датчики (Тепл_датч), устанавливаемые на нагревательных производственных модулях участков ГАУ1, ГАУ4, ГАУ6; СТЗ для определения дефектов на поверхности заготовок [4], устанавливаемая над автоматической транспортной системой ГАУ5; система технического контроля (СТК) для контроля за качеством конечной продукции, устанавливаемая над автоматической транспортной системой ГАУ6 перед упаковкой продукции в готовые тары; датчики индуктивные, электромагнитные и оптические (Датч_индукт, Датч_электр, Датч_оптич) для фиксирования положений технологического оборудования и перемещения промышленных роботов.
В -|П|Х|
1 В Таблица!^НЭ_ГПС таблица . □ X
Код| НЭ ГАУ1 | НЭ ГАУ2 | НЭ ГАУЗ I НЭ ГАУ4 НЭ ГАУ5 | НЭ ГАУ6
- 1 ЗУ мех_типа 2 ЗУ магн_типа Поз_манип ЗУ мех_типа ЗУ ваак_типа ЗУ магн _типа Поэ_манип ЗУ магн_типа
3 Беск_моном
4 Чувств_элем Чувств_элем Чувств элем Чувств элем
- 5 Тепл_датч Тепл_датч Тепл_датч
Б СТЗ СТК
т 7 Датч_индукт гчик)| Датч_электр Датч_электр Датч_индукг Датч_электр Датч_оптич
Рис. 2. База данных элементов системы управления ГАП
Для определения типов нестандартных элементов системы управления ГАУi ГАП осуществляются запросы в готовую базу данных. Для этого на экране в поисковом окне отдельно вводится параметр запроса (НЭ_ГАП). Далее, вводя значение параметра (НЭ ГАУ1), из базы данных для ГАУi выбираются соответствующие типы нестандартных элементов. Поиск нестандартных элементов для других участков ГАП осуществляется аналогичным образом.
Создание базы данных нестандартных элементов системы управления ГАП осуществляется на основе приобретения готовых технических показателей и полученных расчетных параметров посредством математических и алгоритмических методов, которые включены в подсистему автоматизированного проектирования нестандартных элементов ГАП.
Технические характеристики захватных устройств промышленных роботов, позиционирующих манипуляторов, специальных датчиков, систем технического зрения и контроля ГПС, вводятся в базу данных, которая разрабатывается на базе программной системы. Подсистема базы данных нестандартных элементов системы управления создается и редактируется через панель управления и соответственно команды меню интерфейса комплексной системы автоматизированного проектирования ГАП (рис. 3).
Поиск нестандартных элементов из базы данных осуществляется на основе их основных параметров: грузоподъемность захватного устройства; чувствительность, быстродействие и погрешность позиционирования датчиков [5]. При выборе захватного устройства учитывается специфика технологических операций технологического оборудования и промышленных роботов во всех участках ГАУi ГАП. Если учитывать, что в ГАУ1 для загрузки и разгрузки крупногабаритных алюминиевых заготовок требуются захватные устройства с грузоподъемностью от 5 до 10 кг, то при выборе задаются соответствующие условия и выбираются ЗУ механического типа.
Заданные операторы выбираются из каталога «Операторы» или с помощью пиктограмм на панели управления и вставляются в окно построителя выражений. Далее сохраненное сравнительное или логическое выражение позволяет выбрать все типы захватных устройств и вывести их список в табличной форме.
Рис. 3. Программные модули БД и выбора типов датчиков
Список типов датчиков выбирается аналогичным образом в соответствии с требованиями производства и составленными условиями выражениями в системе Access. Если учесть, что при поиске информационных элементов системы управления ГАП, т.е. датчиков для фиксирования позиций перемещения руки промышленного робота, захватного устройства промышленного робота требуются высокие технические показатели по быстродействию и погрешности позиционирования, то, составляя условия с логическими и сравнительными операторами, из базы данных выбираются соответствующие датчики.
Заключение
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. На основе анализа программных продуктов по созданию базы данных определены их основные функции для проектирования, структурирования технических показателей с целью их дальнейшего эффективного поиска и выбора.
2. На примере ГАП машиностроительного предприятия с применением СУБД осуществляется мобильный поиск и выбор нестандартных элементов системы управления и промышленного робота гибкого автоматизированного участка для раздувки каналов плоских заготовок.
Литература
1. Андреев Г.А., Новиков В.Н., Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства. М.: Высшая школа, 1999. 415 с.
2. Проектирование автоматизированных участков и цехов / Ю.М. Соломенцев, В.П. Вороненко, В.А. Егоров,
М.Г. Косов; под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высшая школа, 2000. 271 с.
3. Мамедов Дж.Ф. Проектирование интеллектуального информационного обеспечения системы управления и регулирования холодильных установок // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. № 12. С. 19-22.
4. Мамедов Дж.Ф., Халилов С.А., Талыбов Н.Г. Разработка системы технического зрения промышленного робота в условиях ГПС // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: труды девятой междунар. науч.-техн. конф. Дивноморское, 2004. Ч. 2. С. 77-80.
5. Мамедов Ф.И., Дадашева Р.Б., Мамедов Дж.Ф. Двухмерный индуктивный датчик для одновременного измерения двух технологических параметров // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. № 5. С. 54-55.
Поступила 07.12.2018; принята к публикации 04.02.2019 Информация об авторах
Мамедов Джаваншир Фирудин оглу - д-р техн. наук, профессор, Сумгаитский государственный университет (Az5004, Азербайджан, г. Сумгаит, 43-й квартал, ул. Бакинская, 1), e-mail: cavan62@mail.ru
Абдуллаев Гурбан Садых оглу - канд. техн. наук, доцент, Сумгаитский государственный университет (Az5004, Азербайджан, г. Сумгаит, 43-й квартал, ул. Бакинская, 1), e-mail: cavan62@mail.ru
Мамедова Шафагат Телман гызы - ассистент, Сумгаитский государственный университет (Az5004, Азербайджан, г. Сумгаит, 43-й квартал, ул. Бакинская, 1), e-mail: cavan62@mail.ru
Валиева Бановша Аслан гызы - лаборант, Сумгаитский государственный университет (Az5004, Азербайджан, г. Сумгаит, 43-й квартал, ул. Бакинская, 1), e-mail: cavan62@mail.ru
Попова Ольга Ивановна - канд. техн. наук, доцент, Воронежский государственный технический университет (394026, Россия, г. Воронеж, Московский проспект, 14), e-mail: olga_10_popova@mail.ru
AUTOMATION CHOOSING AND DESIGN OF THE CONTROL SYSTEM ELEMENTS OF FLEXIBLE AUTOMATION MANUFACTURE
J.F. Mamedov1, Q.S. Abdullaev1, Sh.T. Mamedova1, B.A. Valieva1, O.I. Popova2
1Sumgait State University, Sumgait, Azerbaijan 2Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia
Abstract: based on the analysis of software products for the creation of a database, their main functions for designing, structuring technical indicators with the aim of their further effective search and selection are determined. On the example of the automation manufacture of a machine-building enterprise with the use of a DBMS, a mobile search and selection of nonstandard elements of control system and industrial robot of a flexible automated cell for blowing up channels of flat blanks are performed. The stages of practical implementation of problems on the development of database of non-standard controls and power supply of flexible automation manufacture and the creation of search queries from a ready-made database are given. The databases of non-standard elements of the flexible automation manufacture control system have been developed which are carried out on the basis of ready-made technical indicators and the calculated parameters obtained by means of mathematical and algorithmic methods. A database has been developed for searching and selecting types of sensors for a flexible automation manufacture control system, which are included in the subsystem for automated design of non-standard elements of flexible automation manufacture control system
Key words: flexible automation manufacture, sensor, control system, data base
References
1. Andreev G.A., Novikov V.N., Skhirtladze A.G. "Design of technological equipment of machine-building production" ("Proektirovanie tekhnologicheskoy osnastki mashinostroitel'nogo proizvodstva"), Moscow, Vysshaya shkola, 1999, 415 p.
2. Solomentsev Yu.M., Voronenko V.P., Egorov V.A., Kosov M.G. "Design of automated sites and shops" ("Proektirovaniye avtomatizirovannykh uchastkov i tsekhov"), Moscow, Vysshaya shkola, 2000, 271 p.
3. Mamedov J.F. "Design of intelligent information support of the system of control and regulation of refrigeration units", Devices and Systems. Management, Control, Diagnostics (Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika), 2002, no. 12, pp. 19-22.
4. Mamedov J.F., Khalilov S.A., Talybov N.G. "The development of a vision system of an industrial robot in terms of GPS", Proc. of the 9th international scientific and technical conference "Actual problems of solid-state electronics and microelectronics" (Aktual'nye problemy tverdotel'noy elektroniki i mikroelektroniki: trudy devyatoy mezhdunar. nauch.-tekhn. konf.), part 2, Divnomor-skoe, Russia, 2004, pp. 77-80.
5. Mamedov F.I., Dadasheva R.B., Mamedov J.F. "Two-dimensional inductive sensor for simultaneous measurement of two technological parameters", Devices and Systems. Management, Control, Diagnostics (Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diag-nostika), 2001, no. 5, p. 54-55.
Submitted 07.12.2018; revised 04.02.2019 Information about the authors
Javanshir Firudin oglu Mamedov, Dr. Sc. (Technical), Professor, Sumgait State University (43d district, Bakinskaya str., Sumgait city Az5004, Azerbaijan), e-mail: cavan62@mail.ru
Qurban oglu sadykh Abdullaev, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Sumgait State University (43d district, Bakinskaya str., Sumgait city Az5004, Azerbaijan), e-mail: cavan62@mail.ru
Shafagat Telman gyzy Mamedova, Assistant, Sumgait State University (43d district, Bakinskaya str., Sumgait city Az5004, Azerbaijan), e-mail: cavan62@mail.ru
Banovsha Aslan gyzy Valieva, Technician, Sumgait State University (43d district, Bakinskaya str., Sumgait city Az5004, Azerbaijan), e-mail: cavan62@mail.ru
Ol'ga I. Popova, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (14 Moskovskiy prospekt, Voronezh, 394026, Russia), e-mail: olga_10_popova@mail.ru
