Automatisering og modellering av den teknologiske prosessen
være økonomisk;
ha en liten masse;
sikre enkel matching med lasten.
I henhold til typen kraftenergi som brukes, skilles drevene ut: elektrisk, pneumatisk, hydraulisk, mekanisk, elektromekanisk, kombinert.
Pneumatiske stasjoner bruker energien til trykkluft med et trykk på ca. 0,4 MPa, hentet fra verkstedets pneumatiske nettverk gjennom en luftforberedende enhet.
1.2.1 Tekniske spesifikasjoner for enhetsdesign
På det tekniske spesifikasjonsstadiet bestemmes den optimale struktur- og layoutløsningen og tekniske krav til utstyr utarbeides:
navn og anvendelsesområde - enhet for installasjon av elektrisk elektronikk på et trykt kretskort;
grunnlaget for utvikling er oppdraget til KKP;
formålet og formålet med utstyret er å øke nivået av mekanisering og automatisering av den teknologiske operasjonen;
kilder til utvikling - bruk av erfaringen med å introdusere teknologisk utstyr i industrien;
tekniske krav:
antall mobilitetstrinn er minst 5;
maksimal lastekapasitet, N 2,2;
statisk kraft ved driftspunktet til utstyret, N ikke mer enn 50;
MTBF, h, ikke mindre enn 100;
absolutt posisjoneringsfeil, mm +0,1;
bevegelseshastighet med maksimal belastning, m/s: - langs en fri bane ikke mer enn 1; - langs en rett bane ikke mer enn 0,5;
Kalibrering av posisjonen til manipulatorlenkene.
På det nedre kontrollnivået løses oppgavene med å behandle spesifiserte bevegelser av manipulatorlenkene, som er dannet på det øvre nivået. Programposisjoner utarbeides med spesifiserte parametere (hastighet, akselerasjon) ved hjelp av digitale elektromekaniske moduler som driver manipulatorlenkene. Kontrollsystemet består av følgende enheter: sentral prosesseringsenhet (CPM); RAM; ROM; en analog inngangsmodul (MAV), hvor signaler fra potensiometriske grove beregningsposisjonssensorer leveres; seriell grensesnittmodul (SIM); input/output modul (IOM); kommunikasjonsmodul (MC).
Informasjonsutveksling mellom toppnivåmoduler utføres ved hjelp av systembussen.
Det lavere ledelsesnivået har:
Drive prosessor moduler (MPM);
Drive kontrollmoduler (MCM).
Antall MPP- og MUP-moduler tilsvarer antall manipulatorlinker og er lik 6. MPP-en er koblet til kommunikasjonsmodulen ved hjelp av systemmotorveier. De elektriske motorene til manipulatorlenkene styres ved hjelp av transistor pulsbredde-omformere (PWC), som er en del av strømforsyningsenheten (PSU). MCP er basert på K1801 mikroprosessoren og har:
Single-chip prosessor;
Første startregister;
System RAM, kapasitet 3216 – bitord; system-ROM, med en kapasitet på 2x16 bit ord;
Resident ROM med en kapasitet på 4x16 bit ord;
Programmerbar timer.
Ytelsen til MCP er preget av følgende data:
Summering med registeradressering betyr – 2,0 µs;
Summering med middelmådige registeradresseringsmidler – 5,0 µs;
Fastpunktmultiplikasjon – 65 µs.
Operatørpanelet er designet for å utføre operasjoner på og av PR, for å velge driftsmoduser.
Hovedelementene i panelet er:
strømbryter (NETTVERK);
nødavstengningsknapp (.EMERGENCY). Strømforsyningen slås av når knappen trykkes inn. Knappen returneres til utgangsposisjonen ved å vri den med klokken;
kontrollsystem strømknapp (CK1);
av-knapp for kontrollsystemet (CK0);
Kjør strømknapp (DRIVE 1). Ved å trykke på en knapp
drivkraften slås på, og samtidig låses de elektromagnetiske bremsene til motorene opp;
Driver av-knapp (DRIVE 0);
Modusvalgbryter. Den har tre posisjoner ROBOT, STOP, RESTART. I ROBOT-modus fungerer systemet normalt. I STOP-modus vil programkjøringen stoppe ved slutten av linjetrinnet.
Flytting av bryteren til ROBOT-modus vil fortsette programkjøringen til begynnelsen av neste trinn. RESTART-modus brukes til å starte kjøringen av et brukerprogram på nytt fra det første trinnet;
Automatisk startknapp (AUTOSTART). Et trykk på knappen starter systemet slik at roboten begynner å kjøre programmet uten å gi kommandoer fra tastaturet. Knappen trykkes inn etter at SC-strømmen er slått på. Modusen aktiveres etter at DRIVE 1 er slått på.
Håndkontrollpanelet brukes til å plassere manipulatoren under undervisning og programmering. Fjernkontrollen har 5 driftsmoduser:
datamaskinkontroll av manipulatoren (COMP);
manuell kontroll i hovedkoordinatsystemet (WORLD);
manuell kontroll av grader av mobilitet (JOINT);
manuell kontroll i verktøyets koordinatsystem (TOOL);
Deaktivering av mobilitetsmålerstasjoner (GRATIS).
Den valgte modusen identifiseres av et signallys.
Bevegelseshastigheten til manipulatoren justeres ved hjelp av "SPEED", "+", "-"-knappene. For å komprimere og dekomprimere manipulatorens gripeanordning, bruk "CLOSE" og "OPEN"-knappene.
knapp " S TER" brukes til å registrere koordinatene til punktene når du bestemmer bevegelsesbanen. "STOPP"-knappen, plassert på enden av det manuelle kontrollpanelet, er ment å avbryte kjøringen av programmet ved å slå av strømmen til stasjoner. Den brukes til å stoppe bevegelse i en normal situasjon. "AV"-knappen har et lignende formål, som "STOPP." Forskjellen er at strømmen til manipulatordrevene ikke er slått av.
Bevegelse av leddene til manipulatoren ved hjelp av håndkontrollpanelet utføres i tre moduser: JOINT, WORLD og TOOL.
I modus JOINT (valgt av den tilsvarende knappen på kontrollpanelet) kan brukeren direkte kontrollere bevegelsen av individuelle lenker til manipulatoren. Denne bevegelsen tilsvarer parene med knapper "-" og "+", henholdsvis for hver lenke på manipulatoren (dvs. kolonne, skulder, albue og tre grepsbevegelser).
I modus VERDEN er faktisk fast i forhold til hovedkoordinatsystemet og beveget seg i visse retninger av dette systemet (henholdsvis X,Y,Z).
Det skal bemerkes at arbeid i WORLD-modus kan utføres ved lave hastigheter for å forhindre at roboten kommer inn i robotens rom innenfor håndgrensen. Vi påpeker også at bevegelse gis automatisk ved å bruke alle deler av manipulatoren samtidig.
LLP-modus L gir bevegelse i det aktive koordinatsystemet.
12-bits linjeindikatoren er designet for å vise informasjon om driftsmoduser og feil:
-N OKIA AOX - vises en kort stund ved oppstart;
-ARM PWR OFF - strømforsyningen til manipulatordrevene er slått av;
-MANUELL MODUS - tillatt å kontrollere roboten fra kontrollpanelet;
SOMR MO D E - manipulatoren er datastyrt;
-L IMIT S TOR - leddet flyttes til ytterstilling;
LLP CLOSE - det angitte punktet er veldig nær manipulatoren;
LLP FAR - det gitte punktet er utenfor robotens arbeidsområde;
TEACH MOOE - TEACH-modus er aktivert, manipulatoren beveger seg langs vilkårlige baner;
-S TEACH MODE E - TEACH-S-modus er aktivert, manipulatoren beveger seg langs rette baner;
-FEIL - knapper på håndkontrollpanelet trykkes samtidig, som danner en uakseptabel operasjon osv.
3 Teknologi og automatisering av elektronisk utstyrsproduksjon: Lærebok for universiteter / Red. A.P. Dostanko.-M.: Radio og kommunikasjon, 2009.
4 Dataproduksjonsteknologi – Dostanko A.P. og andre: Educational-Mn.: Higher School, 2004.
5 Teknologisk utstyr for utvikling av elektroniske regnskapstjenester: Leder. Pos_bnik/M.S.Makurin.-Kharkiv: KhTURE, 1996.
For tiden, i forhold til markedsforhold, er de primære, grunnleggende oppgavene innen landbruksproduksjon intensivering av eksisterende produksjonsprosesser, forbedring av produktkvalitet, sparing av materialer og energi og til slutt å øke energieffektiviteten til teknologiske systemer. Identifikasjon av produksjonsreserver eller en spesifikk prosess er som regel assosiert med analysen basert på moderne forskningsmetoder og moderne tekniske midler (spesielt ved bruk av MATCAD-programvarepakken). Samtidig rettes spesiell oppmerksomhet mot modeller av teknologiske prosesser og konstruksjonsmetoder.
Prosessmodellering
Når du løser en rekke problemer knyttet til design, forberedelse og drift av teknologiske prosesser, tyr det agroindustrielle komplekset til deres modellering, det vil si studiet av individuelle aspekter, egenskaper og egenskaper ved teknologiske prosesser som ikke er på et reelt objekt, men på sin modell. En modell forstås som et slikt mentalt representert eller materielt realisert system, som, som reflekterer forskningsobjektet, er i stand til å reprodusere sine funksjoner med varierende nøyaktighet og erstatte det på et visst stadium av studien.
Dermed er en modell et bestemt system som bevarer de essensielle egenskapene til originalen og tillater studiet av visse egenskaper til sistnevnte ved fysiske eller matematiske metoder . Med andre ord er en modell en representasjon, en beskrivelse av et teknologisk objekt (prosess eller utstyr) som bruker et eller annet språk, utviklet for å oppnå et spesifikt mål. Til dags dato er det utviklet en generell teori om modellering av komplekse systemer, som indikerer muligheten for å bruke ulike typer modeller for å beskrive tekniske og teknologiske objekter.
Modellen spiller en aktiv rolle i studiet av TP: med dens hjelp er det mulig å bestemme ulike egenskaper ved TP, for eksempel energikostnader, forbruk av råvarer og utbytte av det ferdige produktet, kvalitetsindikatorer for dette produktet, mengde avfall, defekte produkter, designparametere for elementer, med minimale kostnader og på kort tid.utstyr. Du kan skissere og teste en effektiv teknologistyringsstrategi, utføre en optimaliseringsprosedyre osv.
Gjennomførbarheten av TP-modellering bestemmes av to hovedforhold:
Forskning på en modell er billigere, enklere, tryggere, raskere enn på det originale objektet;
Regelen for å beregne egenskapene og parametrene til modellen på nytt til de tilsvarende verdiene til originalen er kjent, siden ellers mister modelleringen sin betydning.
Målet satt ved utvikling av en modell bestemmer dens type, informasjonsinnhold og grad av korrespondanse til det virkelige objektet, dvs. når du formulerer målet, er det nødvendig å nøye velge de essensielle egenskapene som fullt ut karakteriserer det aktuelle objektet, bestemme den nødvendige graden av samsvar mellom modellen og det virkelige objektet (modellnøyaktighet). Dette gjør det i noen tilfeller mulig å forenkle modellen, eliminere ubetydelige, ubetydelige forhold mellom mengder fra vurdering og redusere modelleringskostnadene.
Når man skal beskrive teknologiske prosesser, brukes oftere fullskala, fysisk og matematisk modellering.
Fullskala modellering innebærer å gjennomføre en eksperimentell studie av et reelt teknologisk objekt og påfølgende bearbeiding av resultatene ved hjelp av likhetsteori, regresjonsanalyse og korrespondansetabeller. Dette gjør det mulig å oppnå kvalitative eller kvantitative avhengigheter som beskriver funksjonen til objektet med varierende nøyaktighet. Imidlertid har empiriske avhengigheter basert på å representere prosessen i form av en "svart boks", selv om de tillater å løse spesifikke teknologiske problemer, betydelige ulemper:
Empiriske avhengigheter kan ikke utvides til hele det mulige spekteret av endringer i regimeparametrene - de er kun gyldige under betingelsene og restriksjonene som fullskalaeksperimentet ble utført under;
Slike avhengigheter gjenspeiler tidligere erfaringer, så på grunnlag av dem er det ikke alltid mulig å identifisere og rettferdiggjøre måter å forbedre effektiviteten til relevante teknologier på.
I en rekke tilfeller er empiriske avhengigheter av kvalitativ karakter, det vil si at de kun fastslår arten av påvirkningen av noen størrelser på andre, uten å etablere kvantitative mønstre.
Fysisk modellering innebærer også å gjennomføre eksperimentelle studier med påfølgende bearbeiding av resultatene. Imidlertid utføres slike studier ikke på et reelt teknologisk objekt, men på spesielle laboratorieinstallasjoner som bevarer fenomenenes natur og har en fysisk likhet. Således er fysisk modellering basert på likheten mellom prosesser av samme art som forekommer i det opprinnelige objektet og i den fysiske modellen, og består av følgende:
Etablere de grunnleggende parametrene for den teknologiske prosessen som er gjenstand for numerisk bestemmelse og karakterisere kvaliteten;
En eller flere fysiske modeller beregnes og produseres i form av laboratorie- eller semiproduksjonsinstallasjoner (eksperimentelle, pilot-)installasjoner. Beregningen av disse innstillingene utføres på grunnlag av likhetsteorien, som garanterer muligheten for å overføre resultatene til et reelt objekt;
Som et resultat av eksperimentet på modellen, oppnås numeriske verdier og relasjoner til de valgte parameterne og beregnes på nytt for originalen.
Med fysisk modellering er det mulig å få omfattende informasjon om de enkelte prosessene som bestemmer strukturen til en gitt teknologi.
Analog modellering er assosiert med likheten mellom prosesser av forskjellig natur og er basert på det faktum at det for forskjellige fysiske fenomener er identiske mønstre for beskrivelsen deres. Objekter eller prosesser beskrevet av ligninger av samme form anses som like. Som et eksempel kan vi nevne Fourier-ligningene (8.2.6) og Fick-ligningene (8.2.9). Til tross for forskjellen i de fysiske mengdene som er inkludert i dem, faller alle operatører sammen og følger samme sekvens. Ved å studere en prosess vil vi følgelig få avhengigheter som er gyldige (opp til notasjon) for en annen. For analog modellering brukes både eksperimentelle metoder og analoge datamaskiner.
Analytisk modellering gir det kraftigste verktøyet for studiet deres og innebærer å skaffe og studere ulike matematiske modeller. Således brukes strukturelle modeller for en generell eller foreløpig beskrivelse av et objekt og gjør det mulig å identifisere og definere dets elementer, deres egenskaper og relasjonene mellom elementene og elementenes egenskaper. Typisk blir settteoriens apparat brukt til å konstruere en strukturell modell. Klassifiseringsmodeller lar deg organisere objektene som studeres, identifisere fellestrekk i dem og rangere dem i henhold til disse funksjonene. Slike modeller er nødvendige når man bygger styringsautomatiseringssystemer, oppretter databanker og utvikler datastøttede designsystemer, informasjonsinnhentingssystemer og i en rekke andre tilfeller. Kognitive modeller brukes til å kvantitativt beskrive mønstrene til ulike prosesser eller funksjonen til utstyr. De etablerer relasjoner, relasjoner mellom mengder som karakteriserer en prosess eller laboratorieutstyr.
En kognitiv modell beskriver som regel den fysiske og kjemiske mekanismen til prosessen og inneholder kanskje ikke teknologiske parametere eller egenskaper ved objektet.
Det er relasjoner mellom bestemte modeller som beskriver individuelle prosesser eller andre strukturelle komponenter av objektet som studeres. Å ta slike sammenhenger i betraktning, dvs. å i fellesskap løse ligninger som beskriver individuelle enhetsprosesser, fører til konstruksjon av en generalisert modell av en metode eller prosesseringsmetode.
Teknologiske modeller skiller seg fra kognitive modeller ved at hensikten med deres konstruksjon er å finne kvantitative forhold mellom modusparametere, driftsforhold - innganger til et teknologisk system og indikatorer for dets tekniske nivå, dvs. systemutganger. Konstruksjonen av teknologiske modeller er alltid forbundet med å vurdere kvalitetsnivået og øke effektiviteten av funksjonen til teknologiske systemer. Vanligvis bygges teknologiske modeller på grunnlag av matematiske modeller av individuelle prosesser eller på grunnlag av en generalisert modell av et objekt. Men i noen tilfeller er en fullstendig analytisk beskrivelse av et objekt umulig, og når man konstruerer teknologiske modeller, brukes noen empiriske avhengigheter. Som regel er teknologiske modeller bygget for å studere individuelle aspekter ved funksjonen til et teknologisk system, det vil si at de er av privat karakter.
For de fleste teknologiske prosesser, på grunn av deres kompleksitet, er konstruksjonen av en enkelt generalisert modell som tilstrekkelig beskriver alle aspekter og funksjoner ved deres forekomst vanskelig eller umulig. Derfor, ved modellering av TP, brukes prinsippet om dekomponering og løsning av lokale problemer, som gjør det mulig å identifisere og modellere individuelle aspekter og egenskaper ved TP. Som et resultat av denne tilnærmingen er TP representert som et sett med modeller som beskriver individuelle mønstre av dens funksjon og er ment å løse et visst spekter av problemer. Dette synet følger naturlig av systemanalysen beskrevet ovenfor. Teknologihierarkiet gir opphav til hierarkiet av modeller (modeller av TP, TO, TM), multidimensjonaliteten til teknologier - en rekke modeller (modeller av fysiske og kjemiske prosesser, teknologier, utstyr).
Eksempel. Som et eksempel på mangfoldet av modeller, vurder teknologien for elektrokjemisk dimensjonal prosessering (ECM). Modellene brukt i studien og beskrivelsen av slik teknologi er vist i fig. 8.2.35.
Spesielle kognitive modeller i dette tilfellet inkluderer følgende:
kinematisk (beskrivelse av kinematikken for gjensidig bevegelse av elektrodene);
hydraulisk (beskrivelse av væskebevegelse i en smal interelektrodekanal);
elektrisk (beskrivelse av det elektriske feltet i interelektrodegapet);
termisk (beskrivelse av temperaturfeltet);
elektrokjemisk (beskrivelse av elektrodeprosesser og overføringsprosesser i et elektrokjemisk system);
kjemisk (beskrivelse av de kjemiske stadiene i den totale elektrodeprosessen, kjemiske transformasjoner av et stoff i løsning).
Teknologiske modeller inkluderer formingsmodellen (beskrivelse av bevegelsen til anodegrensen under elektrokjemisk oppløsning av overflaten), modellen til elektrodeverktøyet og en rekke andre.
Ris. 8.2.35. Typer modeller for å beskrive prosesser ved elektrokjemisk prosessering av materialer
Modellering er basert på de grunnleggende konseptene i likhetsteorien, ifølge hvilke fenomener og prosesser kalles like hvis dataene som er oppnådd fra å studere en av dem kan utvides til andre. For slike fenomener er det nødvendig med konstantheten av forholdene mellom visse mengder som karakteriserer prosessen, eller kombinasjoner av slike mengder, kalt likhetskriterier [Tabell. P1,2,3]. For eksempel, når man studerer flyten av flytende medier, er Reynolds-kriteriet mye brukt:
,
Hvor v- væskestrømhastighet, m/s; d- hydraulisk strømningsdiameter, m; ν - kinematisk viskositet til mediet, m 2 /s. Reynolds-tallet er en dimensjonsløs størrelse, hvis verdi bestemmer typen av væskebevegelse, fordelingen av strømningshastigheter over kanaltverrsnittet og andre strømningsparametere.
Hoved (tredje) likhetsteoremet sier at for at fenomener skal være like er det nødvendig og tilstrekkelig at deres unikhetsbetingelser er like. Dette betyr at geometrisk likhet, likhet av fysiske konstanter, begynnelses- og randbetingelser må overholdes, og likhetskriteriene, sammensatt av mengder inkludert i betingelsene for unikhet, ville være de samme. Følgelig skiller alle slike fenomener seg bare fra hverandre i skalaen av karakteristiske mengder. Således, hvis fenomener eller prosesser er like, kan mønstrene oppnådd ved å studere en av dem overføres til andre, og modellresultatene kan beregnes på nytt under hensyntagen til skalafaktorer.
Ved å oppsummere det ovenstående kan vi konkludere med at hovedkravet til en modell er at den tilsvarer objektet som modelleres. Graden av samsvar mellom en modell og det virkelige fenomenet den beskriver kalles modellens tilstrekkelighet. Å bevise tilstrekkeligheten er en av hovedstadiene i å bygge en modell. For å kvantifisere tilstrekkeligheten brukes konseptet "modellnøyaktighet". Hver modell må ledsages av informasjon om dens nøyaktighet for å kunne bruke modelleringsresultatene pålitelig.
Nøyaktigheten til deterministiske verdier bestemmes av avviket til modelleringsresultatet x* fra den tilsvarende reelle verdien x, og nøyaktigheten til stokastiske modeller vurderes av sannsynlighetsegenskaper.
For å sikre at modellen er tilstrekkelig på konstruksjonsstadiet, anbefales følgende regler:
velg en rasjonell sekvens for å konstruere modellen;
bruke en iterativ prosess for å bygge en modell, det vil si en flertrinns prosedyre for utvikling av den med vurdering av mellomresultater, analyse av deres nøyaktighet og korrigering av modellen fra forrige trinn;
avgrense modeller basert på tilgjengelige eksperimentelle data;
de avgrenser modellene basert på innhenting av ekspertvurderinger, resultatene av driften av objektet og andre tilleggsdata.
Den økende kompleksiteten til teknologiske prosesser i det agroindustrielle komplekset, økningen i antall parametere som er viktige ved konstruksjon av modeller, innstramming av modelleringsfrister, begrensning av materialressurser som er allokert til disse formålene - alle disse faktorene kompliserer, og i noen tilfeller ekskluderer emnemodellering. Derfor kommer matematisk modellering av TP ved bruk av moderne datateknologier i forgrunnen.
Matematisk modellering av en TP er en studie utført ved å løse et system av matematiske relasjoner som beskriver en TP og har tre stadier:
utarbeide en matematisk beskrivelse av en prosess eller dens element;
velge en metode for å løse et system av ligninger av matematisk beskrivelse og implementere det i form av en algoritme, program for å oppnå kvantitative mengder eller relasjoner;
fastslå om modellen er tilstrekkelig til originalen.
Når du konstruerer matematiske modeller, blir den virkelige prosessen forenklet, skjematisert, og det resulterende skjemaet, avhengig av kompleksiteten, beskrives av et eller annet matematisk apparat. I et spesifikt tilfelle presenteres den matematiske beskrivelsen i form av et system med algebraiske, differensial-, integralligninger eller en kombinasjon av dem.
Fra synspunktet til å analysere den matematiske modellen, er det tilrådelig å fremheve tre aspekter ved den:
det semantiske aspektet gjenspeiler den fysiske beskrivelsen av det modellerte objektet;
det analytiske aspektet er et system av ligninger som beskriver pågående prosesser og relasjonene mellom dem;
computational - en løsningsmetode og algoritme implementert som et program i et av programmeringsspråkene.
Nylig, for studiet av komplekse systemer, inkludert teknologiske prosesser, brukes simuleringsmodellering, som er basert på maskineksperimentering, i økende grad. For å implementere den matematiske modellen er det konstruert en modelleringsalgoritme som reproduserer prosessen med systemfunksjon over tid. Ved å endre inndataene innhentes informasjon om prosessens tilstander på gitte tidspunkter, hvorved egenskapene til objektet vurderes. I simuleringsmodellering forholder vi oss derfor til modeller hvor resultatet ikke kan beregnes eller forutsies på forhånd.
Eksempel. La oss vurdere som et eksempel modelleringen av prosessen med elektrokjemisk anodisk prosessering av materialet beskrevet tidligere (fig. 8.2.15, b). Denne teknologien har blitt utbredt i produksjonen av romlig komplekse produkter i energisektoren, som turbin- og kompressorblader. Fra et teknologisk synspunkt er det nødvendig å kunne beregne tiden t som kreves for å fjerne et metalllag med tykkelse z (maskinbehandlingstid), eller mengden metalllag (godtgjørelse) zп fjernet i løpet av tiden t. For å få de beregnede avhengighetene vil vi bruke en spesiell modell av et plan-parallell interelektrodegap (IEG), hvis semantiske aspekt er klart fra fig. 8.2.36, a. Som du kan se, beveger elektrodeverktøyet (EI) seg translasjonsmessig med en hastighet ve, og på overflaten av anoden (A) dannes et diagram over de lokale hastighetene for elektrokjemisk oppløsning ve, mellomelektrodegapet er fylt med elektrolytt, og en spenning U påføres mellom elektrodene.
La oss gjøre noen antagelser for å forenkle modellen. La hastigheten på elektrokjemisk oppløsning være den samme for alle punkter på anodeoverflaten og egenskapene til elektrolytten også være de samme for alle punkter i MEP. Deretter, for å beskrive prosessen, kan du bruke Ohms og Faradays lover:
hvor U er spenningen ved elektrodene; i - strømtetthet; a - gjeldende interelektrodegap; χ - spesifikk elektrisk ledningsevne til elektrolytten; c er den elektrokjemiske ekvivalenten til metallet; η er strømutgangen til metalloppløsningsreaksjonen; ρ er tettheten til metallet som behandles.
Fra beregningsskjemaet følger det at da/dt = ve - vи, siden oppløsningen av overflaten kompenseres av forskyvningen av EI mot arbeidsstykket. Herfra får vi en differensialligning som beskriver endringen i MEP over tid:
(8.2.26)
under starttilstand t= 0; a = a0.
Analysen av modellen forenkles sterkt hvis vi tar A = konst. Denne antagelsen er riktig for mange praktisk viktige problemer. La oss vurdere to tilfeller implementert i de fleste elektrokjemiske formingsskjemaer: vi = 0 (tilfelle av stasjonær EI) og vi = const (bevegelse av EI med konstant hastighet). Ved å integrere differensialligningen ovenfor får vi for det første tilfellet:
(8.2.27)
og for det andre:
Ved å transformere de oppnådde uttrykkene, er det mulig å oppnå avhengighet av tid av størrelsen på MEP.
Til tross for den forenklede naturen til den foreslåtte modellen, er den vellykket brukt i teknologiske beregninger og beskriver i mange tilfeller eksperimentelle data godt.
Imidlertid, i tilfeller hvor forholdet mellom lengden på interelektrodegapet til dens bredde 
er ganske stor (i virkelige prosesser når k verdier på 200–1000), egenskapene til elektrolytten langs lengden av MET endres sterkt på grunn av den medfølgende frigjøringen av varme og gass, og antakelsene ovenfor er uakseptable.
Det er nødvendig å bygge modeller som tar hensyn til avhengigheten av prosessparametere på koordinatene til den hydrauliske banen og tiden.
Fysisk modellering er mye brukt for å oppnå slike avhengigheter. I fig. 8.2.36, b viser en fysisk modell av en lang MEP, som gjør det mulig å oppnå fordelinger av strømtetthet, elektrolytttemperatur, gassinnhold, effektiv elektrisk ledningsevne til interelektrodemediet, lokal metallfjerningshastighet og andre parametere langs lengden av MEP ved direkte eksperiment.
Pumpe 1 pumper elektrolytt gjennom en hydraulisk bane dannet av planparallelle elektrodene 2 og 3 innebygd i dielektriske plater 4. Størrelsen på mellomelektrodegapet bestemmes av tykkelsen på den utskiftbare pakningen 5 og varierer innenfor 0,2-2 mm. Variable parametere for elektrolysemodus er: gapstørrelse, spenning på elektrodene, inngangstrykk til elektrolytten, dens sammensetning, initial temperatur, matehastighet av katoden til anoden, lengden på elektrolytten, elektrodematerialet. Gassfrigjøring og profilen til elektrolyttstrømningshastigheter ble studert ved bruk av høyhastighetsfilming av prosessen; en seksjonsanode ble brukt for å oppnå fordelingen av lokale strømtettheter langs lengden av MEP; trykk- og temperaturfordelinger ble registrert av trykkstrekkmålere og termoelementer; elektrodepotensialer ble målt i forskjellige deler av MEP ved hjelp av spesielle sonder. Endringen i metallfjerning langs kanalens lengde ble registrert ved direkte målinger.
Analysen viser at det er samsvar mellom den presenterte fysiske modellen og originalen: geometrisk, hydraulisk, elektrisk likhet, likhet mellom fysiske konstanter, initial- og randbetingelser observeres. Derfor gjorde de innhentede eksperimentelle dataene det mulig ikke bare å avgrense den matematiske modellen, men også å oppnå teknologiske resultater egnet for direkte bruk under produksjonsforhold.
Ris. 8.2.36. Opplegg for å konstruere en matematisk modell (a) og installasjon for fysisk modellering av ECM-prosessen i et smalt langt gap (b)
Således viser eksemplet ovenfor at ulike typer modeller utfyller og tydeliggjør hverandre, og til sammen gir pålitelige data for praktisk bruk. Til dags dato er det vanskelig å finne områder hvor det ikke ville være utviklet apparat for matematisk modellering av grunnleggende prosesser.
RUSSLANDS UDDANNINGS- OG VITENSKAPSMINISTERIET
Federal State Budgetary Education Institution
høyere utdanning
NIZHNEVARTOVSK OLJETEKNIKK (gren)
føderal statlig budsjettutdanningsinstitusjon
høyere utdanning
"Yugra State University"
MDK 04.01 "Teoretisk grunnlag for utvikling og modellering av enkle automasjonssystemer, tatt i betraktning spesifikasjonene til teknologiske prosesser"
Retningslinjer for kursprosjektet
for studenter utdanningsinstitusjoner
videregående yrkesutdanning
alle utdanningsformer (heltid, deltid)
etter spesialitet 15.02.07. Automatisering av teknologiske prosesser og produksjon
Nizhnevartovsk 2016
AnmeldtPå et møte i PCC ETD
Protokoll nr. 5 av 24. mai 2016
Styreleder i PCC
M. B. Ten
JEG GODKJENT
Stedfortreder Direktør for HR
NNT (gren) FSBEI HE "YUGU"
R.I. Khaibulina
« » 2016
Er i overensstemmelse med:
1. Federal State Standard (FSES) i spesialiteten 15.02.07. Automatisering av teknologiske prosesser og produksjon (etter industri) godkjent 18. april 2014 (bestillingsnr. 349)
Utvikler:
Ten Marina Borisovna, høyeste kvalifikasjonskategori, lærer ved Nizhnevartovsk Oil College (gren) av Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Southern State University".
INTRODUKSJON
Retningslinjer for emneprosjektet på MDK 04.01 «Teoretisk grunnlag for utvikling og modellering av enkle automasjonssystemer under hensyntagen til de spesifikke teknologiske prosesser» for hel- og deltidsstudenter utvikles iht.kravene i Federal State Standard (FSES) for spesialiteten 15.02.07. Automatisering av teknologiske prosesser og produksjon (etter industri), arbeidsprogram for fagmodulen PM 04Utvikling og modellering av enkle automatiseringssystemer som tar hensyn til spesifikke teknologiske prosesser
Emneprosjektet har som mål å konsolidere og systematisere studentenes kunnskap, utvikle ferdigheter i selvstendig arbeid og lære dem å praktisk anvende den teoretiske kunnskapen de har tilegnet seg ved løsning av problemstillinger av produksjonsmessig og teknisk art.
De didaktiske målene for kursdesign er: lære studentene faglige ferdigheter; utdype, generalisere, systematisere og konsolidere kunnskap om MDC; dannelse av ferdigheter og evner til uavhengig mentalt arbeid; omfattende utprøving av mestring av faglig og generell kompetanse.
Denne håndboken tar sikte på å hjelpe studenter med å fullføre et kursprosjekt på MDK 04.01 "Teoretisk grunnlag for utvikling og modellering av enkle automasjonssystemer, som tar hensyn til spesifikke teknologiske prosesser"
Kursprosjektet gjennomføres etter å ha studert den teoretiske delen av MDK 04.01 "Teoretisk grunnlag for utvikling og modellering av enkle automasjonssystemer, tatt i betraktning spesifikasjonene til teknologiske prosesser"
Målet med emneprosjektet er å beherske metoder for å utvikle og modellere automatiske styringssystemer, plotte tids- og frekvenskarakteristikker og forske på automatiske styringssystemer, samt tilegne seg ferdigheter i bruk av teknisk litteratur, oppslagsverk og forskriftsdokumenter. Arbeid med et kursprosjekt bidrar til å systematisere, konsolidere, utdype kunnskapen studentene har tilegnet seg under teoretisk opplæring, og anvende denne kunnskapen til å løse tildelte problemer helhetlig. Som et resultat av gjennomføring av emneprosjektet må studentene beherske faglig kompetanse:
PC 4.1 Analyser automatiske kontrollsystemer under hensyntagen til spesifikasjonene til teknologiske prosesser.
PC 4.2 Velg instrumenter og automatiseringsutstyr under hensyntagen til spesifikasjonene til teknologiske prosesser.
PC4.3 Lage diagrammer over spesialiserte enheter, blokker, enheter og automatiske kontrollsystemer.
PC 4.4 Beregn parametere for typiske kretser og enheter
Emnet for kursprosjektet velges i samsvar med praksisstedet
2 STRUKTUR av kursprosjektet
Kursprosjektet består av to deler: et forklarende notat og en grafisk del.
Strukturen til den forklarende merknaden:
tittelside;
liste over ark av den grafiske delen;
liste over symboler og aksepterte forkortelser;
introduksjon;
Kapittel 1;
Kapittel 2;
kapittel 3;
konklusjon;
bibliografi;
applikasjoner.
Den grafiske delen består av to ark i A1-format, mens tegninger og diagrammer kan utvikles i A1- eller A2-format; et spesifikt sett med grafisk del bestemmes i en individuell oppgave og kan inneholde følgende diagrammer og tegninger:
funksjonell automatiseringsordning;
eksternt koblingsskjema;
elektriske kretsdiagrammer;
elektriske koblingsskjemaer;
blokkskjema av kontrolleren.
3 INNHOLD I KURSPROSJEKTET
Introduksjon
Introduksjoninneholder følgende seksjoner:
EN.Relevans av prosjekttemaet(begrunnelse for behovet for å studere problemstillinger knyttet til forskningsemnet), for eksempelRelevansen av å lage automatiserte kontrollsystemer har økt betydelig pgackostnader ved vedlikehold av vedlikeholdspersonell og vedlikehold av miljøet;
b.En gjenstand -(et sett av sammenhenger og relasjoner av egenskaper som eksisterer objektivt i teori og praksis og fungerer som en kilde til informasjon nødvendig for forskeren). Forskningsobjektet bestemmes av fenomenet eller prosessen med objektiv virkelighet som subjektets forskningsaktivitet er rettet mot, for eksempel for emnet "Utvikling av et systemautomatisering av ESP, SRP og AGZU brønner på en brønnklynge”, vil objektet være en brønnklynge;
V.Punktforskning (mer spesifikk og inkluderer bare de forbindelsene og relasjonene som er gjenstand for direkte studier i et gitt prosjekt, setter grensene for vitenskapelig forskning). I hvert objekt kan flere forskningsemner identifiseres, men arbeidet skal indikere ett forskningsemne. Temaet for forskningen bestemmes av objektets spesifikke egenskaper, for eksempel for emnet "Utvikling av et systemautomatisering av ESP-, SRP- og AGZU-brønner på en brønnklynge", vil emnet være ESP-, SRP- og AGZU-brønner;
Dens formål og mål følger av emnet for forskningen.
G.Mål (formulert kort og ekstremt presist, og uttrykker semantisk det viktigste forskeren har til hensikt å gjøre).
Eksempler: 1.Målet med prosjektet er å utvikle et automasjonssystem basert på optimalt egnede automasjonsverktøy. Modellering av et stabilt og høykvalitets automatisk kontrollsystem
Målet spesifiserer og utvikler i forskningsmålene.
Oppgaven bør formuleres ved hjelp av et infinitiv verb, for eksempel: utvikle, analysere, identifisere osv.
Første oppgave, som regel, er assosiert med identifikasjon, avklaring, utdyping, metodologisk begrunnelse av essensen, naturen, strukturen til objektet som studeres. Analyser for eksempel formålet med objekter og utvikle et blokkdiagram av en brønnklynge
Sekund– med en analyse av den virkelige tilstanden til emnet forskning, dynamikk, interne motsetninger i utviklingen. Analyser for eksempel driftsteknologien og de viktigste tekniske egenskapene til AGZU, bestem automasjonsparametere og driftsforhold for automasjonsutstyr.
Tredje og fjerde– med metoder for transformasjon, modellering, verifikasjon, eller med å identifisere måter og midler for å øke effektiviteten for å forbedre fenomenet eller prosessen som studeres, dvs. med praktiske aspekter ved arbeidet, med problemet med å administrere objektet som studeres. For eksempel utvikle et automatiseringsskjema, bestemme metoder for eksterne tilkoblinger av automasjonsutstyr, utforske metoder for installasjon, reparasjon, verifisering av automatiseringsutstyr, bestemme økonomisk effektivitet
Forskningsmetoderomfatte bruk av spesifikke teoretiske og empiriske forskningsmetoder, for eksempel: analyse av vitenskapelig og metodisk litteratur, dokumentariske kilder mv.
Arbeidets struktur og omfang(angi hvilken strukturell
elementer arbeidet består av: introduksjon, antall kapitler, avsnitt, konklusjon, litteraturliste, angivelse av antall titler, samt volum av arbeid i sider, etc.).
Innledningen er på 2-3 sider.
2 KARAKTERISTIKKER AV ELEMENTER I DET AUTOMATISKE KONTROLLSYSTEMET (ACS)
2.1 Teknologiske egenskaper ved det regulerte objektet
I denne deldelen av emneprosjektet er det nødvendig å kort skissere teknologien og de viktigste teknologiske egenskapene til det regulerte objektet som vurderes.
2.2 Matematisk modell av det regulerte objektet
Det er nødvendig å tegne overgangskarakteristikken til det regulerte objektet i henhold til alternativet på en gitt skala.
Basert på typen transientkarakteristikk er det nødvendig å bestemme hvilke typiske dynamiske lenker kontrollobjektet tilsvarer når det gjelder dynamiske egenskaper. Skriv ned overføringsfunksjonen til disse koblingene og bestem de numeriske verdiene til koeffisientene fra grafen.
For eksempel:
Ved å bruke den eksperimentelt målte transientresponsen (Figur 2.1) bestemmer vi overføringsfunksjonen til kontrollobjektet.
Kontrollobjektet tilsvarer seriekoblingen av flere aperiodiske lenker og en forsinkelseskobling, derfor dens overføringsfunksjon
Рτ , (2.1)
For å bestemme de numeriske verdiene til koeffisienteneK 1, T 1, τ 1 Ved hjelp av grafen finner vi steady-state-verdien til den kontrollerte parameterenh munn, h munn = 14. La oss gå til relative enheter og ta verdienh munn for 1, del det resulterende segmentet i ti like deler, merk punktene a = 0,7,Jeg=0,3. La oss bestemme fra grafen tiden som tilsvarer disse punktenet Jeg=9,8 og t EN =11,8. Vi aksepterer verdienm=3.Ved å bruke tabell 7.8 bestemmer vi verdien av de konstante koeffisientene T a *, A ia, IN ia, for a=0,7 og Jeg=0,3 avhengig av gradmoverføringsfunksjon
m = 3,
T 7 * = 0,277,
A 37 = 1,125,
B 37 = 1,889.
Bestem forsinkelsestiden til det regulerte objektet
, (2.2)
Bestem tidskonstanten til det regulerte objektet
(2.3)
T 1 = 0,277 (11,8 – 9,8) = 1,19
Bestemme gevinsten til det regulerte objektet
input 
(2.4)
Hvorh munn – konstant verdi av den kontrollerte variabelen.
Siden vi får en overgangskarakteristikk, så X input =1, som betyr
K 1 = h munn , (2,5)
K 1 =14
Som et resultat får vi OR-overføringsfunksjonen i skjemaet
-7,5r
2.3 Bestemme optimale kontrollerinnstillinger
I samsvar med den gitte kontrollloven (initielle data), er det nødvendig å bestemme overføringsfunksjonen til den automatiske kontrolleren og beregne innstillingene.
For eksempel:
I følge de første dataene er reguleringsloven proporsjonal.
Forskriftslovens ligning har formen:
y = Kε (2.6)
Hvory - utgangsverdi;
K - gevinst;
ε – misforhold.
La oss skrive reguleringsloven i generell form:
X ut = K 2 X-inngang (2,7)
La oss bestemme overføringsfunksjonen til den automatiske kontrollerenW 2 (s)
X ut (p) = K 2 X inn (p)
W 2 (p) = K 2 (2,8)
Vi bestemmer kontrollerinnstillingene ved å bruke VTI-formlene (tabell 7.13):
Objektegenskaper:
(2.9)
Vi bestemmer proporsjonalitetsgrensen:
δ = 2 K 1 , (2.10)
5 = 2*14 =28
Bestemme forsterkningen til den automatiske regulatorenK 2 :
(2.11)
Som et resultat får vi overføringsfunksjonen AR i skjemaet
W 2 (s)=0,035
2.4 Matematisk modell av aktuator og måletransduser
AC elektriske motorer er mye brukt som aktuatorer i automatiske kontrollsystemer. I systemer hvor hastighetsregulering av aktuatoren er nødvendig, brukes trefase asynkrone elektriske motorer med viklet rotor. Hvis hastighetskontroll ikke er nødvendig, brukes elektriske motorer med en ekorn-burrotor. To-fase asynkronmotorer er mye brukt som laveffektaktuatorer. De dynamiske egenskapene til asynkrone elektriske motorer bestemmes av differensialligningen
(2.12)
hvor T m – elektromekanisk tidskonstant for den elektriske motoren, s;
TIL R - overføringskoeffisient for den elektriske motoren;
U R – spenning på rotoren, V;
Q – vinkelhastighet til rotoren, rad/s.
Elektromekanisk tidskonstant T m avhengig av treghet, kan OR være innenfor T m =0,006÷2 s. I et kursprosjekt tar vi for eksempel T m = 2s.
I følge de første dataene, for eksempel, K R =4, dermed overføringsfunksjonen til IM:
(2.13)
Når det gjelder dynamiske egenskaper, tilsvarer måleomformeren forsterkerdelen. Hans ligning:
X ut = KX inn (2,14)
Forsterkningskoeffisient K=1, derfor overføringsfunksjonen til IP:
W 5 (s)=1 (2.15)
3 BLOKKDIAGRAM FOR DET AUTOMATISKE KONTROLLSYSTEMET
3.1 Prosesskontroll
Det er nødvendig å velge typene ACS-elementer, gi en beskrivelse av deres driftsprinsipp og tekniske egenskaper. Beskriv virkemåten til det automatiske kontrollsystemet.
3.2 Blokkskjema over et automatisk styringssystem med åpen sløyfe for referanse og forstyrrende påvirkninger
Det er nødvendig å utvikle et blokkskjema av et automatisk kontrollsystem basert på master og forstyrrende påvirkninger. Bestem overføringsfunksjonen til et åpent sløyfesystem.
For eksempel.
Figur 3.1 – Blokkskjema
Vi beregner overføringsfunksjonen til seriekoblede elementer
Overføringsfunksjon for en åpen ACS i henhold til referansepåvirkningen
(3.1)
Overføringsfunksjon av en åpen ACS for forstyrrelsespåvirkning
(3.2)
3.3 Blokkskjema over et lukket sløyfe automatisk kontrollsystem basert på referanse og forstyrrende påvirkninger
La oss bestemme overføringsfunksjonen til et automatisk kontrollsystem med lukket sløyfe basert på referansepåvirkningen (figur 3.1):
(3.3)
La oss bestemme overføringsfunksjonen til en lukket ACS basert på den forstyrrende påvirkningen (figur 3.1):
(3.4)
4 STABILITET FOR DET AUTOMATISKE KONTROLLSYSTEMET
4.1 Stabilitet i henhold til Hurwitz-kriteriet. Kritisk gevinst
I henhold til Hurwitz-kriteriet er systemet stabilt hvis det er på en 0 >0 Hurwitz-determinanter er positive. La den karakteristiske ligningen til systemet under vurdering
3,36r 4 +10,14r 3 +11,37r 2 +5,57r+2,17=0
Beregning av Hurwitz-determinanter
Δ1 = 10,14
Konklusjon: Systemet er stabilt.
Vi bestemmer grensegevinsten ved å bruke Hurwitz-kriteriet.
Vi erstatter gevinstfaktorene med bokstavbetegnelser.
W 2 (s)= K 2
W 3 (s)= K 3
W 5 (s)= K 5
Vi beregner overføringsfunksjonen til ACS.
Dermed har den karakteristiske ligningen til systemet formen:
K 2 K 1-5 =0
Vi gjør en erstatning K 2 K 1-5 = K gr.
3,36 gni 4 +10,14 gni 3 +11,37 gni 2 +5,57 gni +1+ K gr =0
Vi komponerer Hurwitz-determinanten:
Systemet er på stabilitetsgrensen hvis en av Hurwitz-determinantene er lik 0.
Fra det resulterende uttrykket bestemmer viK gr.
642,17-102,81-102,81 K gr -104,24=0
102,81 K gr = -435,12
K gr =4,23
Dermed er den kritiske gevinstenK gr =4,23.
4.2 Stabilitet i henhold til Mikhailov-kriteriet. Kritisk gevinst
I henhold til Mikhailov-kriteriet er systemet stabilt hvis Mikhailov-hodografen passerer sekvensielt mot klokkenn-fjerdedeler av det komplekse planet ved endring av ω=0 ÷ + 
. La den karakteristiske ligningen til systemet være:
3,36 rub 4 +10,14 rub 3 +11,37 rub 2 +5,57 rub +2,176=0
Mikhailovs polynom:
Gitt verdiene ω=0 ÷ + Vi bygger Mikhailovs hodograf.
Beregningen må utføres programmatisk. For eksempel ved å brukeEXEL. La oss lage et program for dette eksemplet.
B2=3,36*B1^4-11,37*B1^2+2,176
B3=-10,14*B1^3+5,57*B1
Tabell 4.1 – Beregningsresultater
Hodografen må være konstruert ved hjelp av et programvaremiljø.
Figur 4.1 - Mikhailovs hodograf
Konklusjon: systemet er stabilt.
Vi bestemmer grensekoeffisienten ved å bruke Mikhailov-kriteriet.
Den karakteristiske ligningen for ukjente forsterkningsfaktorer har formen:
3,36 gni 4 +10,14 gni 3 +11,37 gni 2 +5,57 gni +1+ K gr =0
Mikhailov-polynomet er lik:
F(jω)
Systemet er på stabilitetsgrensen hvis Mikhailovs hodograf passerer gjennom opprinnelsen til koordinatene med frekvensen ω≠0. Følgelig er systemet på stabilitetsgrensen hvis de reelle og imaginære delene er lik 0.
4.3 Stabilitet i henhold til Nyquist-kriteriet. Stabilitetsmargin i amplitude og fase
For at systemet skal være stabilt i lukket form, er det nødvendig og tilstrekkelig at hodografen til AFC til det stabile åpensløyfesystemet ikke dekker et punkt på det komplekse planet med koordinater
(-1;0) når du endrer ω=0 ÷ +0. Et åpent sløyfesystem anses som stabilt dersom det består av stabile standardlenker.
La overføringsfunksjonen være et åpent sløyfesystem.
Vi bestemmer AFC:
Sette betydninger 
vi bygger AFC av et åpent sløyfesystem ved hjelp avutmerke:
Tabell 4.2 – Beregningsresultater
Figur 4.3 – AFM hodograf
Konklusjon: systemet er stabilt
Stabilitetsmarginen i amplitude og fase bestemmes av hodografen til AFC til åpensløyfesystemet
Amplitude stabilitetsmargin ΔA=0,74
Fasestabilitetsmargin Δφ=130 0
5 KVALITET PÅ SAU
5.1 Overgangsgraf
Overgangsprosessgrafen kan konstrueres ved hjelp av trapesmetoden. For å gjøre dette er det nødvendig å bestemme AFC for lukket sløyfe-systemet, markere den faktiske frekvensresponsen og konstruere en DFC-graf. Utfør deretter operasjonene i følgende rekkefølge.
La oss vurdere å konstruere en graf over overgangsprosessen ved å bruke et eksempel.
Vi bestemmer AFC for et lukket sløyfesystem:
Bygge en DFC-graf
Tabell 5.1 – Resultater av DFC-beregning
Vi deler DFC i trapeser, slik at to sider av hver trapes er parallelle med ω-aksen, og den tredje faller sammen med P-aksen.
Figur 5.1 – Faktisk frekvensrespons
Vi bestemmer for hver trapes ω 0 , ω d , h 0.
For eksempel, 1 trapes: ω 0 =0,54.
ω d =0 ,31
h 0 =45,5
Vi beregner X-verdien for hver trapes:
Ved å bruke X-verdien finner vi verdiene i tabellenh x funksjoner, gitt av verdiene til τ, for hver trapes.
Automatisering og modellering av den teknologiske prosessen
1 PROSESSAUTOMATISERING
Automatisering er en retning i utviklingen av produksjonen, preget av frigjøringen av en person ikke bare fra muskulær innsats for å utføre visse bevegelser, men også fra den operasjonelle kontrollen av mekanismene som utfører disse bevegelsene. Automatisering kan være delvis eller kompleks.
Kompleks automatisering er preget av automatisk utførelse av alle funksjoner for å utføre produksjonsprosessen uten direkte menneskelig innblanding i driften av utstyret. En persons ansvar inkluderer å sette opp en maskin eller gruppe av maskiner, slå den på og overvåke den. Automatisering er den høyeste formen for mekanisering, men samtidig er det en ny form for produksjon, og ikke en enkel erstatning av manuelt arbeid med mekanisk arbeid.
Med utviklingen av automatisering blir industriroboter (IR) i økende grad brukt, som erstatter en person (eller hjelper ham) i områder med farlige, usunne, vanskelige eller monotone arbeidsforhold.
En industrirobot er en omprogrammerbar automatisk manipulator for industriell bruk. De karakteristiske egenskapene til PR er automatisk kontroll; evnen til raskt og relativt enkelt å omprogrammere, evnen til å utføre arbeidshandlinger.
Det er spesielt viktig at PR kan brukes til å utføre arbeid som ikke kan mekaniseres eller automatiseres med tradisjonelle midler. PR er imidlertid bare ett av mange mulige virkemidler for å automatisere og forenkle produksjonsprosesser. De skaper forutsetningene for overgangen til et kvalitativt nytt automatiseringsnivå - opprettelsen av automatiske produksjonssystemer som opererer med minimal menneskelig innblanding.
En av hovedfordelene med PR er muligheten til raskt å bytte til å utføre oppgaver som er forskjellige i rekkefølgen og arten av manipulasjonshandlinger. Derfor er bruken av PR mest effektiv under forhold med hyppige endringer av produksjonsanlegg, så vel som for automatisering av manuell lavkvalifisert arbeidskraft. Like viktig er det å sikre rask etterjustering av automatiske linjer, samt deres montering og igangkjøring på kort tid.
Industriroboter gjør det mulig å automatisere ikke bare grunnleggende, men også hjelpeoperasjoner, noe som forklarer den stadig økende interessen for dem.
Hovedforutsetningene for å utvide bruken av PR er som følger:
øke kvaliteten på produktene og volumet av deres produksjon med et konstant antall arbeidere på grunn av å redusere tiden som kreves for å fullføre operasjoner og sikre en konstant "tretthetsfri" modus, øke skiftforholdet mellom utstyr, intensivere eksisterende og stimulere etableringen av nye høyhastighetsprosesser og utstyr;
endre arbeidsforholdene til arbeidere ved å frigjøre dem fra ufaglært, monotont, hardt og farlig arbeid, forbedre sikkerhetsforholdene, redusere tap av arbeidstid fra arbeidsskader og yrkessykdommer;
spare arbeidskraft og frigjøre arbeidere for å løse nasjonale økonomiske problemer.
1.1 Konstruksjon og beregning av modellkretsen "stiv ledning – hull på kretskort".
En vesentlig faktor i implementeringen av monteringsprosessen er å sikre monteringsevnen til den elektroniske modulen. Monteringsevnen avhenger i de fleste tilfeller av nøyaktigheten av posisjonering og innsatsen som kreves for å sette sammen de strukturelle elementene til modulen, og design og teknologiske parametere til paringsflatene.
I tilfellet der en stiv ledning er satt inn i bretthullet, kan følgende karakteristiske typer kontakt mellom de sammenkoblede elementene skilles:
kontaktløs utgangspassasje gjennom hullet;
null type kontakt når enden av ledningen berører hullets avfasning;
kontakt av den første typen, når enden av ledningen berører sideoverflaten av hullet;
kontakt av den andre typen, når sideoverflaten av ledningen berører kanten av hullet avfasing;
kontakt av den tredje typen, når enden av ledningen berører hullets sideflate, og ledningens overflate berører hullets avfasede kant.
Følgende er akseptert som klassifiseringskriterier for å identifisere typer kontakt: endring i normal reaksjon ved kontaktpunktet; friksjon kraft; formen på stangens elastiske linje.
Den pålitelige driften av innstillingshodet påvirkes betydelig av toleransene til individuelle elementer. I prosessene med posisjonering og bevegelse oppstår en kjede av toleranser, som i ugunstige tilfeller kan føre til feil ved installasjon av ERE, noe som fører til montering av dårlig kvalitet.
Produktets monteringsevne avhenger derfor av tre faktorer:
dimensjons- og nøyaktighetsparametere for de sammenkoblede overflatene til produktkomponenter;
dimensjons- og nøyaktighetsparametere for paringsflatene til produktets basiselement;
dimensjons- og prtil det utøvende organet med komponenten plassert i den.
La oss vurdere tilfellet med en null-type kontakt, diagrammet som er vist i figur 1.1.
M G
R G
RF l
Q
 |
j
Figur 1.1 – Designdiagram av en nulltype kontakt.
Opprinnelige data:
F – monteringskraft rettet langs hodet;
f - friksjonskoeffisient;
Rg - reaksjon av monteringshodet, vinkelrett på bevegelsen;
N – reaksjon normal til avfasningsgeneratrisen;
Mg – bøyemoment i forhold til monteringshodet;
1.2 Utforming av gripeanordningen
Gripeanordninger (GD) til industriroboter brukes til å gripe og holde gjenstander som skal manipuleres i en bestemt posisjon. Ved utforming av gripeanordninger tas formen og egenskapene til objektet som gripes, betingelsene for den teknologiske prosessen og funksjonene til det teknologiske utstyret som brukes, i betraktning, noe som bestemmer variasjonen av eksisterende gripeanordninger til PR. De viktigste kriteriene ved vurdering av valg av gripere er tilpasningsevne til formen på objektet som gripes, grepsnøyaktighet og grepsstyrke.
I klassifiseringen av gripeenheter til laderen, egenskapene som kjennetegner gjenstanden for fangst, prosessen med å fange og holde gjenstanden, den teknologiske prosessen som betjenes, samt skiltene som gjenspeiler de strukturelle og funksjonelle egenskapene og designgrunnlaget til ladere er valgt som klassifisering.
Faktorer knyttet til det gripende objektet inkluderer formen på objektet, dets masse, mekaniske egenskaper, sideforhold, fysiske og mekaniske egenskaper til objektets materialer og overflatetilstand. Massen til gjenstanden bestemmer den nødvendige gripekraften, dvs. lastekapasiteten til PR, og lar deg velge type stasjon og designbase til laderen; tilstanden til overflaten av objektet bestemmer materialet i kjevene som minnet må være utstyrt med; formen på objektet og forholdet mellom dets dimensjoner påvirker også valg av laderdesign.
Egenskapene til objektets materiale påvirker valget av metode for å fange objektet, nødvendig grad av sansing av minnet, muligheten for å reorientere objekter i prosessen med å fange og transportere dem til den teknologiske posisjonen. Spesielt for et objekt med høy grad av overflateruhet, men ikke-stive mekaniske egenskaper, er det mulig å bruke bare et "mykt" klemelement utstyrt med sensorer for å bestemme klemkraften.
Variasjonen av minneenheter som er egnet for å løse lignende problemer, og det store antallet funksjoner som karakteriserer deres ulike design og teknologiske funksjoner, tillater ikke å konstruere en klassifisering på et rent hierarkisk prinsipp. Gir skilles ut i henhold til operasjonsprinsippet: gripe, støtte, holde, i stand til å flytte en gjenstand, sentrere, basere, fikse.
Basert på typen kontroll er minneenheter delt inn i: ukontrollert, kommando, hardkodet, adaptiv.
Basert på arten av vedlegg til PR-hånden, er alle minner delt inn i: ikke-utskiftbare, utskiftbare, hurtigskiftbare, egnet for automatisk endring.
Alle gripeanordninger drives av en spesiell enhet - en stasjon.
En stasjon er et system (elektrisk, elektromekanisk, elektropneumatisk, etc.) designet for å drive aktuatorene til automatiserte teknologi- og produksjonsmaskiner.
Hoveddrivfunksjoner: kraft (kraft, dreiemoment), hastighet (sett med hastigheter, hastighetsområde); evnen til å opprettholde en gitt hastighet (kraft, dreiemoment) under forhold med lastendringer; hastighet, design kompleksitet; effektivitet, kostnad, dimensjoner, vekt.
Grunnleggende krav til stasjoner. Drivenheten må:
1) overholde alle hovedegenskapene til de gitte tekniske spesifikasjonene;
2) tillate elektrisk fjernkontroll automatisk;
3) være økonomisk;
4) ha en liten masse;
5) gi enkel koordinering med lasten.
I henhold til typen kraftenergi som brukes, skilles drevene ut: elektrisk, pneumatisk, hydraulisk, mekanisk, elektromekanisk, kombinert.
Pneumatiske stasjoner bruker energien til trykkluft med et trykk på ca. 0,4 MPa, hentet fra verkstedets pneumatiske nettverk gjennom en luftforberedende enhet.
1.2.1 Tekniske spesifikasjoner for enhetsdesign
På det tekniske spesifikasjonsstadiet bestemmes den optimale struktur- og layoutløsningen og tekniske krav til utstyr utarbeides:
1) navn og anvendelsesområde - enhet for installasjon av elektrisk elektronikk på et trykt kretskort;
2) grunnlaget for utvikling - oppdraget for KKP;
3) formålet og formålet med utstyret er å øke nivået av mekanisering og automatisering av den teknologiske operasjonen;
4) kilder til utvikling - bruk av erfaring med å introdusere teknologisk utstyr i industrien;
5) tekniske krav:
a) antall mobilitetstrinn er minst 5;
b) maksimal lastekapasitet, N 2,2;
c) statisk kraft ved driftspunktet for utstyret, N ikke mer enn 50;
d) tid mellom feil, timer, ikke mindre enn 100;
e) absolutt posisjoneringsfeil, mm +0,1;
f) bevegelseshastighet med maksimal belastning, m/s: - langs en fri bane ikke mer enn 1; - langs en rett bane ikke mer enn 0,5;
g) arbeidsrommet uten utstyr er sfærisk med en radius på 0,92;
h) pneumatisk drift av gripeanordningen;
6) sikkerhetskrav GOST 12.1.017-88;
7) tilbakebetalingstid 1 år.
1.2.2 Beskrivelse av design og driftsprinsipp for industriroboten RM-01
Industriroboten (IR) RM-01 brukes til å utføre ulike operasjoner med folding, installasjon, sortering, pakking, lasting og lossing, buesveising, etc. Den generelle visningen av roboten er vist i figur 1.2.
Figur 1.2 – Industrirobot RM-01
Robotmanipulatoren har seks trinn med mobilitet. Manipulatorlenkene er koblet til hverandre ved hjelp av ledd som imiterer det menneskelige albue- eller skulderleddet. Hvert ledd i manipulatoren drives av en individuell DC-elektrisk motor gjennom en girkasse.
De elektriske motorene er utstyrt med elektromagnetiske bremser, som lar deg bremse manipulatorlenkene pålitelig når strømmen er slått av. Dette sikrer sikkerheten ved service på roboten, samt muligheten til å flytte delene manuelt. PR RM-01 har et posisjonskonturkontrollsystem, som er implementert av SPHERE-36 mikroprosessorkontrollsystem, bygget på et hierarkisk prinsipp.
"SPHERE-36" har to kontrollnivåer: øvre og nedre. På toppnivå løses følgende oppgaver:
Beregning av algoritmer for planlegging av bevegelsesbanen til manipulatorgriperen og forberedelse av bevegelsesprogrammer for hver av dens lenker;
Logisk behandling av informasjon om tilstanden til enheten som utgjør robotkomplekset, og avtale om å fungere som en del av robotkomplekset;
Utveksling av informasjon med en datamaskin på høyere nivå;
Interaktiv driftsmodus for operatøren ved hjelp av en videoterminal og tastatur;
Lese-skrive, langsiktig lagring av programmer ved hjelp av float-drive;
Manuell modus for manipulatorkontroll ved hjelp av et håndkontrollpanel;
Diagnostikk av driften av kontrollsystemet;
Kalibrering av posisjonen til manipulatorlenkene.
På det nedre kontrollnivået løses oppgavene med å behandle spesifiserte bevegelser av manipulatorlenkene, som er dannet på det øvre nivået. Programposisjoner utarbeides med spesifiserte parametere (hastighet, akselerasjon) ved hjelp av digitale elektromekaniske moduler som driver manipulatorlenkene. Kontrollsystemet består av følgende enheter: sentral prosesseringsenhet (CPM); RAM; ROM; en analog inngangsmodul (MAV), hvor signaler fra potensiometriske grove beregningsposisjonssensorer leveres; seriell grensesnittmodul (SIM); input/output modul (IOM); kommunikasjonsmodul (MC).
Informasjonsutveksling mellom toppnivåmoduler utføres ved hjelp av systembussen.
Det lavere ledelsesnivået har:
Drive prosessor moduler (MPM);
Drive kontrollmoduler (MCM).
Antall MPP- og MUP-moduler tilsvarer antall manipulatorlinker og er lik 6. MPP-en er koblet til kommunikasjonsmodulen ved hjelp av systemmotorveier. De elektriske motorene til manipulatorlenkene styres ved hjelp av transistor pulsbredde-omformere (PWC), som er en del av strømforsyningsenheten (PSU). MCP er basert på K1801 mikroprosessoren og har:
Single-chip prosessor;
Første startregister;
System RAM, kapasitet 3216 – bitord; system-ROM, med en kapasitet på 2x16 bit ord;
Resident ROM med en kapasitet på 4x16 bit ord;
Programmerbar timer.
Ytelsen til MCP er preget av følgende data:
Summering med registeradressering betyr – 2,0 µs;
Summering med middelmådige registeradresseringsmidler – 5,0 µs;
Fastpunktmultiplikasjon – 65 µs.
Operatørpanelet er designet for å utføre operasjoner på og av PR, for å velge driftsmoduser.
Hovedelementene i panelet er:
Strømbryter (NETTVERK);
Nødavstengningsknapp (EMERGENCY). Strømforsyningen slås av når knappen trykkes inn. Knappen returneres til utgangsposisjonen ved å vri den med klokken;
Kontrollsystem strømknapp (CK1);
Av/på-knapp for kontrollsystemet (CK0);
Kjør strømknapp (DRIVE 1). Ved å trykke på en knapp
drivkraften slås på, og samtidig låses de elektromagnetiske bremsene til motorene opp;
Driver av-knapp (DRIVE 0);
Modusvalgbryter. Den har tre posisjoner ROBOT, STOP, RESTART. I ROBOT-modus fungerer systemet normalt. I STOP-modus vil programkjøringen stoppe ved slutten av linjetrinnet.
Flytting av bryteren til ROBOT-modus vil fortsette programkjøringen til begynnelsen av neste trinn. RESTART-modus brukes til å starte kjøringen av et brukerprogram på nytt fra det første trinnet;
Automatisk startknapp (AUTOSTART). Et trykk på knappen starter systemet slik at roboten begynner å kjøre programmet uten å gi kommandoer fra tastaturet. Knappen trykkes inn etter at SC-strømmen er slått på. Modusen aktiveres etter at DRIVE 1 er slått på.
Håndkontrollpanelet brukes til å plassere manipulatoren under undervisning og programmering. Fjernkontrollen har 5 driftsmoduser:
Datamaskinkontroll av manipulatoren (COMP);
Manuell kontroll i hovedkoordinatsystemet (WORLD);
Manuell kontroll av grader av bevegelighet (LED);
Manuell styring i verktøyets koordinatsystem (TOOL);
Deaktivering av mobilitetstiltak (GRATIS).
Den valgte modusen identifiseres av et signallys.
Bevegelseshastigheten til manipulatoren justeres ved hjelp av "SPEED", "+", "-"-knappene. For å komprimere og dekomprimere manipulatorens gripeanordning, bruk "CLOSE" og "OPEN"-knappene.
"STER"-knappen brukes til å registrere koordinatene til punktene når du spesifiserer en bevegelsesbane. "STOPP"-knappen, plassert på slutten av det manuelle kontrollpanelet, er ment å avbryte kjøringen av programmet ved å slå av strømmen til stasjonene. Brukes til å stoppe bevegelse i normale situasjoner. "AV"-knappen har samme formål som "STOPP"-knappen. Forskjellen er at strømmen til manipulatordrevene ikke er slått av.
Bevegelse av leddene til manipulatoren ved hjelp av håndkontrollpanelet utføres i tre moduser: JOINT, WORLD og TOOL.
I JOINT-modus (valgt av den tilsvarende knappen på kontrollpanelet) kan brukeren direkte kontrollere bevegelsen til individuelle lenker til manipulatoren. Denne bevegelsen tilsvarer parene med knapper "-" og "+", henholdsvis for hver lenke på manipulatoren (dvs. kolonne, skulder, albue og tre grepsbevegelser).
I WORLD-modus er systemet faktisk fast i forhold til hovedkoordinatsystemet og beveget seg i visse retninger av dette systemet (henholdsvis X, Y, Z).
Det skal bemerkes at arbeid i WORLD-modus kan utføres ved lave hastigheter for å forhindre at roboten kommer inn i robotens rom innenfor håndgrensen. Vi påpeker også at bevegelse gis automatisk ved å bruke alle deler av manipulatoren samtidig.
VERKTØY-modus gir bevegelse i det aktive koordinatsystemet.
12-bits linjeindikatoren er designet for å vise informasjon om driftsmoduser og feil:
NOKIA AOX - vises kort ved oppstart;
ARMPWROFF - strømmen til manipulatordrevene er slått av;
MANUALMODE - lov til å kontrollere roboten fra kontrollpanelet;
COMP MODE - manipulatoren er datastyrt;
LIMIT STOR - leddet flyttes til ytterstilling;
FOR NÆRT - det gitte punktet er veldig nært manipulatoren;
FAR LLP - det angitte punktet er utenfor robotens arbeidsområde;
TEACH MOOE - TEACH-modus er aktivert, manipulatoren beveger seg langs vilkårlige baner;
STEACH-MODUS - TEACH-S-modusen er aktivert, manipulatoren beveger seg langs rette baner;
FEIL - knapper på håndkontrollpanelet trykkes samtidig, som danner en uakseptabel operasjon osv.
I tillegg er indikatoren for valgt hastighet med denne kodingen:
1 opplyst element - verktøyhastighet ≈ 1,9 mm/s;
2 belyste element - verktøyhastighet ≈ 3,8 mm/s;
3 belyste element - verktøyhastighet ≈ 7,5 mm/s;
4 belyste element - verktøyhastighet ≈ 15,0 mm/s;
5 belyste element - verktøyhastighet ≈ 30 mm/s;
6 belyste element - verktøyhastighet ≈ 60 mm/s;
7 opplyst element - verktøyhastighet ≈ 120 mm/s;
8 belyste element - verktøyhastighet ≈ 240 mm/s.
Nedenfor er et eksempel på PR RM-01 kontrollprogram for boring av hull for overflatemontering av ERE:
G04 Fil: SVETOR~1.BOT, Thu Des 01 21:35:19 2006*
G04 Kilde: P-CAD 2000 PCB, versjon 10.15.17, (C:\DOCUME~1\Shepherd\WORKERS~1\SVETOR~1.PCB)*
G04-format: Gerber-format (RS-274-D), ASCII*
G04-formatalternativer: Absolutt posisjonering*
G04 Leading-Zero Suppression*
G04 Skalafaktor 1:1*
G04 INGEN sirkulær interpolasjon*
G04 millimeterenheter*
G04 Numerisk format: 4,4 (XXXX.XXXX)*
G04 G54 brukes IKKE til blenderåpning*
G04-filalternativer: Offset = (0,000 mm, 0,000 mm)*
G04 Drill Symbol Størrelse = 2,032 mm*
G04 Pad/via hull*
G04 Filinnhold: Pads*
G04 Ingen betegnelser*
G04 Ingen boresymboler*
G04 blenderåpningsbeskrivelser*
G04 D010 EL X0,254 mm Y0,254 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) DR*
G04 "Ellipse X10.0mil Y10.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*
G04 D011 EL X0,050 mm Y0,050 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) DR*
G04 "Ellipse X2.0mil Y2.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*
G04 D012 EL X0,100 mm Y0,100 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) DR*
G04 "Ellipse X3.9mil Y3.9mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*
G04 D013 EL X1,524 mm Y1,524 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) FL*
G04 "Ellipse X60.0mil Y60.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*
G04 D014 EL X1,905 mm Y1,905 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) FL*
G04 "Ellipse X75.0mil Y75.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*
G04 D015 SQ X1,524 mm Y1,524 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) FL*
G04 "Rektangel X60.0mil Y60.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*
G04 D016 SQ X1,905 mm Y1,905 mm H0,000 mm 0,0 grader (0,000 mm, 0,000 mm) FL*
G04 "Rektangel X75.0mil Y75.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*
Etter å ha boret hull i PCB, installerer roboten ERE. Etter installasjon av ERE sendes brettet til bølgelodding.
2 MODELLERING AV DEN TEKNOLOGISKE PROSESSEN
Modellering er en metode for å studere komplekse systemer, basert på at systemet som vurderes erstattes av en modell og modellen studeres for å få informasjon om systemet som studeres. En modell av systemet som studeres er forstått som et annet system som oppfører seg fra synspunktet til forskningsmålene på en måte som ligner systemets oppførsel. Typisk er en modell enklere og mer tilgjengelig å studere enn et system, noe som gjør det lettere å studere. Blant de ulike typer modellering som brukes for å studere komplekse systemer, spiller simuleringsmodellering en stor rolle.
Simuleringsmodellering er en kraftig ingeniørmetode for å studere komplekse systemer, brukt i tilfeller der andre metoder er ineffektive. En simuleringsmodell er et system som viser strukturen og funksjonen til det opprinnelige objektet i form av en algoritme som kobler sammen inngangs- og utdatavariabler akseptert som kjennetegn ved objektet som studeres. Simuleringsmodeller implementeres i programvare ved bruk av forskjellige språk. Et av de vanligste språkene spesielt designet for å bygge simuleringsmodeller er GPSS.
GPSS (GeneralPurposeSystemSimulator)-systemet er designet for å skrive simuleringsmodeller av systemer med diskrete hendelser. GPSS-systemet beskriver mest hensiktsmessig modeller av køsystemer, som er preget av relativt enkle regler for funksjonen til deres bestanddeler.
I GPSS er systemet som modelleres representert av et sett med abstrakte elementer kalt objekter. Hvert objekt tilhører en av objekttypene.
Hver objekttype er preget av en spesifikk atferd og et sett med attributter definert av objekttypen. For eksempel, hvis vi vurderer arbeidet til en havn, lasting og lossing av ankommende skip, og arbeidet til en kasserer i en kinosal, som utsteder billetter til lånetakerne, vil vi legge merke til store likheter i deres funksjon. I begge tilfeller er det gjenstander som hele tiden er tilstede i systemet (havnen og kassereren) som behandler gjenstander som kommer inn i systemet (skip og kinokunder). I køteori kalles disse objektene enheter og forespørsler. Når behandlingen av et innkommende objekt avsluttes, forlater det systemet. Hvis tjenesteenheten er opptatt på tidspunktet for mottak av forespørselen, plasseres forespørselen i en kø, hvor den venter til tjenesteenheten blir ledig. En kø kan også betraktes som et objekt hvis funksjon er å lagre andre objekter.
Hvert objekt kan karakteriseres av en rekke attributter som gjenspeiler dets egenskaper. For eksempel har en tjenesteenhet en viss produktivitet, uttrykt ved antall forespørsler den behandler per tidsenhet. Selve applikasjonen kan ha attributter som tar hensyn til tiden den brukte i systemet, tiden den ventet i køen osv. En karakteristisk egenskap for en kø er dens nåværende lengde, ved å observere hvilken under drift av systemet (eller dets simuleringsmodell), man kan bestemme dens gjennomsnittlige lengde under drift (eller simulering). GPSS-språket definerer objektklasser som du kan definere tjenesteenheter, kundestrømmer, køer, etc., samt angi spesifikke attributtverdier for dem.
Dynamiske objekter, kalt transaksjoner i GPSS, brukes til å spesifisere tjenesteforespørsler. Transaksjoner kan genereres under simuleringen og ødelegges (forlat systemet). Opprettelsen og ødeleggelsen av transaksjoner utføres av spesielle objekter (blokker) GENERATE og TERMINATE.
Meldinger (transaksjoner) er dynamiske GPSS/PC-objekter. De lages på bestemte punkter i modellen, videresendes gjennom blokker av tolken og blir deretter ødelagt. Meldinger er analoge med trådenheter i et ekte system. Meldinger kan representere forskjellige elementer selv innenfor samme system.
Meldinger flyttes fra blokk til blokk på samme måte som elementene de representerer (programmer i datamaskineksemplet) flytter seg.
Hver kampanje betraktes som en begivenhet som må finne sted på et bestemt tidspunkt. GPSS/PC-tolken bestemmer automatisk når hendelser inntreffer. I tilfeller der en hendelse ikke kan inntreffe, selv om tiden for dens forekomst har nærmet seg (for eksempel når du prøver å okkupere en enhet når den allerede er opptatt), slutter meldingen å bevege seg inntil blokkeringstilstanden er fjernet.
Når systemet er beskrevet i forhold til operasjonene det utfører, skal det beskrives på GPSS/PC-språk ved bruk av blokker som utfører tilsvarende operasjoner i modellen.
Brukeren kan definere spesielle punkter i modellen hvor statistikk om køer skal samles inn. Da vil GPSS/PC-tolken automatisk samle inn statistikk om køer (kølengde, gjennomsnittlig tid brukt i kø osv.). Antallet forsinkede meldinger og varigheten av disse forsinkelsene bestemmes kun på disse gitte punktene. Tolken teller også automatisk det totale antallet meldinger som kommer til køen på disse punktene. Dette gjøres omtrent på samme måte som for enheter og minner. Enkelte tellere teller antall meldinger som er forsinket i hver kø, siden antall meldinger som passerer et hvilket som helst punkt i modellen uten forsinkelse kan være av interesse. Tolken beregner gjennomsnittlig tid en melding tilbringer i køen (for hver kø), samt maksimalt antall meldinger i køen.
2.1 Utvikling av blokkskjema og modelleringsalgoritme
For å modellere køsystemer brukes et generellt modelleringssystem – GPSS –. Dette er nødvendig på grunn av det faktum at i praksis med forskning og design av komplekse systemer, er det ofte systemer som trenger å behandle en stor flyt av forespørsler som går gjennom serviceenheter.
Modeller basert på GPSS består av et lite antall operatører, på grunn av hvilke de blir kompakte og følgelig utbredt. Dette er fordi GPSS har innebygd maksimalt mulig antall logiske programmer som kreves for modelleringssystemer. Den inkluderer også spesialverktøy for å beskrive den dynamiske oppførselen til tidsvarierende systemer, med endringer i tilstanden som skjer på diskrete tidspunkter. GPSS er veldig enkelt å programmere fordi GPSS-tolken utfører mange funksjoner automatisk.Mange andre nyttige elementer er inkludert i språket. GPSS opprettholder for eksempel en tidtaker for simulering, planlegger hendelser som skal skje senere i simuleringstiden, får dem til å skje i tide og administrerer ankomstrekkefølgen.
For å utvikle et blokkdiagram vil vi analysere den teknologiske prosessen med å sette sammen modulen som utvikles.
Denne teknologiske prosessen er preget av sekvensiell utførelse av teknologiske operasjoner. Derfor vil blokkdiagrammet se ut som en kjede av sekvensielt koblede blokker, som hver tilsvarer sin egen teknologiske operasjon og som hver varer en viss tid. Forbindelseslenkene til disse blokkene er køene som dannes som et resultat av hver teknologisk operasjon, og er forklart av de forskjellige utførelsestidene for hver av dem. Dette blokkskjemaet er basert på designdiagrammet for monteringsprosessen til den utformede modulen (fig. 1.2) og er presentert i fig. 2.1.
Figur 2.1 – Blokkdiagram over den teknologiske prosessen
I samsvar med denne ordningen vil vi lage en algoritme for modellen.
Denne algoritmen inneholder følgende blokker:
 |
– oppretter transaksjoner med bestemte tidsintervaller; |
 |
– okkupere køen med en transaksjon; |
 |
– tømme køen; |
 |
– utstyrsbruk; |
 |
– frigjøring av enheten; |
 |
– forsinkelse i behandling av transaksjoner. |
Alle blokker skrives fra den første posisjonen på linjen, først kommer blokknavnet, og deretter, atskilt med komma, parametrene. Det skal ikke være mellomrom i parameteroppføringen. Hvis en parameter mangler i blokken (angitt som standard), forblir kommaet som tilsvarer den (hvis det ikke er den siste parameteren). Hvis det er et *-symbol i den første posisjonen på en linje, er denne linjen en kommentar.
La oss beskrive parametrene til noen blokker:
EN). GENERER A,B,C,D,E,F
Oppretter transaksjoner med angitte tidsintervaller.
A – gjennomsnittlig tidsintervall mellom transaksjoner.
B – 1) hvis et tall, så er dette halve feltet der verdien av intervallet mellom forekomstene av transaksjoner er jevnt fordelt;
2) hvis det er en funksjon, multipliseres verdien av A med verdien av funksjonen for å bestemme intervallet.
C er tidspunktet når den første transaksjonen vises.
D – maksimalt antall transaksjoner.
E – transaksjonsprioritetsverdi.
F – antall parametere for transaksjonen og deres type (PB-byte-heltall, PH-halvordsheltall, PF-helordsheltall, PL-flytepunkt).
b). AVSLUTT A
Ødelegger transaksjoner fra modellen og reduserer fullføringstelleren med A-enheter. Modellen vil avsluttes hvis fullføringstelleren blir mindre enn eller lik null. Hvis parameter A mangler, ødelegger blokken ganske enkelt transaksjoner.
Hvis enheten kalt A er ledig, opptar transaksjonen den (setter den til "opptatt"-tilstand); hvis ikke, står den i kø til den. Enhetsnavnet kan være et numerisk tall eller en sekvens på 3 til 5 tegn.
Transaksjonen frigjør enheten som heter A, dvs. bytter den til "fri" tilstand.
d). ADVANCE A,B
Forsinker behandlingen av en transaksjon ved denne prosessen og planlegger starttidspunktet for neste behandlingstrinn.
A er gjennomsnittlig forsinkelsestid.
B - har samme betydning som for GENERETER.
Samler inn statistikk om oppføringen av en transaksjon i en kø kalt A.
Samler statistikk om utgangen av en transaksjon fra køen kalt A.
2.2 Utvikling av et program for modellering av en teknologisk prosess ved bruk av GPSS-språket.
Nå er oppgaven med modellering å lage en maskinmodell på en datamaskin, som vil tillate oss å studere oppførselen til systemet under simuleringstiden. Med andre ord, du må implementere det konstruerte blokkdiagrammet på en datamaskin ved å bruke blokker og operatører av GPSS-språket.
Siden driften av modellen er assosiert med sekvensiell forekomst av hendelser, er det ganske naturlig å bruke konseptet "Model Time Timer" som et av elementene i systemmodellen. For å gjøre dette, introduser en spesiell variabel og bruk den til å registrere gjeldende driftstid for modellen.
Når en simulering starter, settes simuleringstimeren vanligvis til null. Utvikleren bestemmer selv hvilken verdi av sanntid som skal brukes som referansepunkt. For eksempel kan startpunktet tilsvare kl. 08.00 den første simulerte dagen. Utbygger må også ta stilling til valg av størrelse på tidsenheten. Tidsenheten kan være 1 s, 5 s, 1 min, 20 min eller 1 t. Når en tidsenhet er valgt, må alle tidsverdier produsert av simuleringen eller inkludert i modellen uttrykkes i form av den enheten . I praksis bør verdiene av modelltiden være ganske små sammenlignet med sanntidsintervallene som forekommer i det simulerte systemet. I dette systemet er tidsenheten vanligvis valgt 1 minutt.
Hvis, når du modellerer et bestemt system med gjeldende verdi av modelltiden, har tilstanden endret seg, må du øke timerverdien. For å bestemme hvor mye tidtakerverdien skal økes med, bruk en av to metoder:
1. Konseptet med en fast økning av timerverdier.
Med denne tilnærmingen økes timerverdien med nøyaktig én tidsenhet.
Deretter må du sjekke systemtilstandene og bestemme de planlagte hendelsene som skal skje ved den nye timerverdien. Hvis det er noen, er det nødvendig å utføre operasjoner som implementerer de tilsvarende hendelsene, endre timerverdien igjen med en tidsenhet, etc. Hvis sjekken viser at ingen hendelser er planlagt for den nye timerverdien, vil timeren gå direkte til neste verdi.
2. Konseptet med variabel økning av timerverdier.
I dette tilfellet er tilstanden som får tidtakeren til å øke ankomsten av en "nærhendelse"-tid. En nærhendelse er en hendelse som er planlagt å inntreffe på et tidspunkt som er lik den nest nærmeste verdien av modelltidsuret. Svingningen i tidtakeren fra tilfelle til tilfelle forklarer uttrykket "variabel tidsøkning".
Vanligvis, etter et visst tidspunkt, blir det nødvendig å stoppe modelleringen. Det er for eksempel nødvendig å forhindre at nye forespørsler kommer inn i systemet, men vedlikeholdet må fortsette til systemet er frigitt. En måte er å introdusere en større pseudo-hendelse i modellen, kalt "simuleringsterminering". Da vil en av funksjonene til modellen være planlegging av dette arrangementet. Tidspunktet, hvis forekomst skal føre til at simuleringen stopper, angis vanligvis som et tall. Det vil si at under modelleringsprosessen må du sjekke om "simuleringsfullføring"-hendelsen er den neste hendelsen. Hvis "ja", stilles tidtakeren til slutten av simuleringen, og kontrollen overføres til prosedyren som håndterer fullføringen av simuleringen.
De første dataene for utvikling av programmet er tidsintervallene som den elektroniske elektriske energien mottas med på den første blokken, behandlingstiden på hver blokk og simuleringstiden hvor det er nødvendig å studere systemets oppførsel. Det utviklede programmet er presentert nedenfor.
generere 693.34.65
forskudd 99,6,4,98
forskudd 450,22,5
forskudd 248,4,12,42
forskudd 225,11,25
forskudd 248,4,12,42
forskudd 49,8,2,49
Resultatet av programmet er presentert i vedlegg A.
Fra de oppnådde resultatene ser vi at 6 produkter vil bli produsert i ett arbeidsskift. Samtidig opprettes det ikke en kø på noen av nettstedene, men samtidig er den teknologiske prosessen med å produsere enheten ikke fullført på fem steder. De oppnådde verdiene for utstyrets belastningsfaktor og behandlingstid på hvert sted under modellering med mindre avvik tilsvarer de som er beregnet i den teknologiske delen av dette diplomprosjektet.
Oppsummert konkluderer vi med at den teknologiske prosessen ble utviklet riktig.
KONKLUSJONER
I løpet av oppgaveprosjektet ble designet av en lavfrekvent forsterker utviklet. Samtidig ble alle kravene i de tekniske spesifikasjonene og relevante forskriftsdokumenter tatt i betraktning.
I den første delen av diplomprosjektet ble de første dataene analysert, type produksjon, utviklingsstadiet for teknologisk dokumentasjon og typen teknologisk prosess for organisering av produksjonen ble valgt.
Vi valgte en standard teknologisk prosess, på grunnlag av hvilken vi dannet en TP for PCB-montasjen.
I den andre seksjonen av CP ble et diagram over modellen "rigid terminal - printed circuit board hole" beregnet og konstruert. En gripeanordning er utviklet.
I den tredje delen ble et blokkdiagram og en modelleringsalgoritme utviklet, på grunnlag av hvilken den teknologiske prosessen med å produsere enheten ble modellert ved hjelp av GPSS-språket.
LISTE OVER LENKER
1 GOST 3.1102-81 "Utviklingsstadier og typer dokumenter."
2 GOST 3.1109-82 "Vilkår og definisjoner av grunnleggende konsepter."
3 Teknologi og automatisering av elektronisk utstyrsproduksjon: Lærebok for universiteter / Red. A.P. Dostanko.-M.: Radio og kommunikasjon, 2009.
4 Dataproduksjonsteknologi – Dostanko A.P. og andre: Educational-Mn.: Higher School, 2004.
5 Teknologisk utstyr for utvikling av elektroniske regnskapstjenester: Leder. Pos_bnik/M.S.Makurin.-Kharkiv: KhTURE, 1996.
Laster inn...
