Автоматизация и моделирование технологического процесса

ручное управление в основной системе координат (WORLD);

ручное управление за степенями подвижности (JOINT);

ручное управление в системе координат инструмента (ТООL);

- отключение приводов мер подвижности (FREE).

Выбранный режим идентифицируется сигнальной лампочкой.

Скорость движения манипулятора регулируется с помощью кнопок «SPEED», «+», «-».Для сжатия и разжатия захватывающего устройства манипулятора используются кнопки «CLOSE» и «ОРЕN».

Кнопка "SТЕР" служит для записи координат точек при задаче траектории перемещения. Кнопка "ОСТАНОВ", расположенная на торце пульта ручного управления, предназначена для прерывания выполнения программы с отключением питания приводов. Используется для остановки движения в нормальной ситуации. Кнопка "ОFF" имеет аналогичное назначение, как и "ОСТАНОВ". Разность заключается в том, что питание приводов манипулятора не выключается.

Перемещение суставов манипулятора с помощью пульта ручного управления осуществляется в трех режимах: JOINT, WORLD и ТООL.

В режиме JOINT (выбирается соответствующей кнопкой на пульте управления) пользователь может руководить непосредственно перемещением отдельных звеньев манипулятора. Этим перемещением отвечают пары кнопок «-» и «+» соответственно каждому звену манипулятора (т.е. колона, плечо, локоть, и три движений захвата).

В режиме WORLD осуществляется фактически фиксация относительно основной системы координат и перемещение в отдельных направлениях этой системы (соответственно Х,Y,Z).

Следует отметить, что работа в режиме WORLD может осуществляться на малых скоростях, чтобы исключить попадание в границе руки пространства робота. Также укажем, что перемещение обеспечивается автоматически с помощью одновременно всех звеньев манипулятора.

Режим ТООL обеспечивает перемещение в активной системе координат.

12-разрядный строчный индикатор предназначен для вывода информации о режимах работы и ошибки:

-NОКІА АОХ - высвечивается краткосрочное при запуске;

-ARM PWR OFF - питание приводов манипулятора отключено;

-MANUAL MODE - разрешено управления роботом из пульта управления;

-СОМР МОDЕ - манипулятор руководствуется от ЭВМ;

-LІМІТ SТОР - сустав перемещен к крайнему положению;

-ТОО CLOSE - заданная точка находится весьма близко к манипулятору;

-ТОО FAR - заданная точка находится вне рабочей зоны робота;

-ТЕАСН МООЕ - активизирован режим ТЕАСН, манипулятор перемещается за произвольными траекториями;

-SТЕАСН МОDЕ - активизирован режим ТЕАСН-S, манипулятор перемещается за прямолинейными траекториями;

-ERROR - на пульте ручного управления одновременно нажаты кнопки, которые образовывают недопустимую операцию и т.п..

Кроме того, индикатор выбранной скорости при таком кодировании:

-1 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 1.9 мм/с;

-2 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 3.8 мм/с;

-3 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 7.5 мм/с;

-4 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 15.0 мм/с;

-5 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 30 мм/с;

-6 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 60 мм/с;

-7 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 120 мм/с;

-8 засвеченный элемент - скорость инструмента ? 240 мм/с.

Ниже представлен пример программы управления ПР РМ-01 для сверления отверстий под поверхностный монтаж ЭРЭ:

G04*

G04 File: SVETOR~1.BOT, Thu Dec 01 21:35:19 2006*

G04 Source: P-CAD 2000 PCB, Version 15.10.17, (C:\DOCUME~1\Овчарик\РАБОЧИ~1\SVETOR~1.PCB)*

G04 Format: Gerber Format (RS-274-D), ASCII*

G04*

G04 Format Options: Absolute Positioning*

G04 Leading-Zero Suppression*

G04 Scale Factor 1:1*

G04 NO Circular Interpolation*

G04 Millimeter Units*

G04 Numeric Format: 4.4 (XXXX.XXXX)*

G04 G54 NOT Used for Aperture Change*

G04*

G04 File Options: Offset = (0.000mm,0.000mm)*

G04 Drill Symbol Size = 2.032mm*

G04 Pad/Via Holes*

G04*

G04 File Contents: Pads*

G04 Vias*

G04 No Designators*

G04 No Types*

G04 No Values*

G04 No Drill Symbols*

G04 Bottom*

G04*

G04*

G04 Aperture Descriptions*

G04 D010 EL X0.254mm Y0.254mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) DR*

G04 "Ellipse X10.0mil Y10.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*

G04 D011 EL X0.050mm Y0.050mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) DR*

G04 "Ellipse X2.0mil Y2.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*

G04 D012 EL X0.100mm Y0.100mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) DR*

G04 "Ellipse X3.9mil Y3.9mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Draw"*

G04 D013 EL X1.524mm Y1.524mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) FL*

G04 "Ellipse X60.0mil Y60.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*

G04 D014 EL X1.905mm Y1.905mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) FL*

G04 "Ellipse X75.0mil Y75.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*

G04 D015 SQ X1.524mm Y1.524mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) FL*

G04 "Rectangle X60.0mil Y60.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*

G04 D016 SQ X1.905mm Y1.905mm H0.000mm 0.0deg (0.000mm,0.000mm) FL*

G04 "Rectangle X75.0mil Y75.0mil H0.0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"*

Выполнив сверление отверстий в ПП, робот выполняет установку ЭРЭ. После установки ЭРЭ, плату отправляют на пайку волной припоя.

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Моделирование - это метод исследования сложных систем, основанный на том, что рассматриваемая система заменяется на модель и проводится исследование модели с целью получения информации об изучаемой системе. Под моделью исследуемой системы понимается некоторая другая система, которая ведет себя с точки зрения целей исследования аналогично поведению системы. Обычно модель проще и доступнее для исследования, чем система, что позволяет упростить ее изучение. Среди различных видов моделирования, применяемых для изучения сложных систем, большая роль отводится имитационному моделированию.

Имитационное моделирование является мощным инженерным методом исследования сложных систем, используемых в тех случаях, когда другие методы оказываются малоэффективными. Имитационная модель представляет собой систему, отображающую структуру и функционирование исходного объекта в виде алгоритма, связывающего входные и выходные переменные, принятые в качестве характеристик исследуемого объекта. Имитационные модели реализуются программно с использованием различных языков. Одним из наиболее распространенных языков, специально предназначаемых для построения имитационных моделей, является GPSS.

Система GPSS (General Purpose System Simulator) предназначена для написания имитационных моделей систем с дискретными событиями. Наиболее удобно в системе GPSS описываются модели систем массового обслуживания, для которых характерны относительно простые правила функционирования составляющих их элементов.

В системе GPSS моделируемая система представляется с помощью набора абстрактных элементов, называемых объектами. Каждый объект принадлежит к одному из типов объектов.

Объект каждого типа характеризуется определенным способом поведения и набором атрибутов, определяемыми типом объекта. Например, если рассмотреть работу порта, выполняющего погрузку и разгрузку прибывающих судов, и работу кассира в кинотеатре, выдающего билеты посетителям, то можно заметить большое сходство в их функционировании. В обоих случаях имеются объекты, постоянно присутствующие в системе (порт и кассир), которые обрабатывают поступающие в систему объекты (корабли и посетители кинотеатра). В теории массового обслуживания эти объекты называются приборами и заявками. Когда обработка поступившего объекта заканчивается, он покидает систему. Если в момент поступления заявки прибор обслуживания занят, то заявка становится в очередь, где и ждет до тех пор, пока прибор не освободится. Очередь также можно представлять себе как объект, функционирование которого состоит в хранении других объектов.

Каждый объект может характеризоваться рядом атрибутов, отражающих его свойства. Например, прибор обслуживания имеет некоторую производительность, выражаемую числом заявок, обрабатываемых им в единицу времени. Сама заявка может иметь атрибуты, учитывающие время ее пребывания в системе, время ожидания в очереди и т.д. Характерным атрибутом очереди является ее текущая длина, наблюдая за которой в ходе работы системы (или ее имитационной модели), можно определить ее среднюю длину за время работы (или моделирования). В языке GPSS определены классы объектов, с помощью которых можно задавать приборы обслуживания, потоки заявок, очереди и т.д., а также задавать для них конкретные значения атрибутов.

Динамические объекты, называемые в GPSS транзактами, служат для задания заявок на обслуживание. Транзакты могут порождаться во время моделирования и уничтожаться (покидать систему). Порождение и уничтожение транзактов выполняется специальными объектами (блоками) GENERATE и TERMINATE.

Сообщения (транзакты) - это динамические объекты GPSS/PC. Они создаются в определенных точках модели, продвигаются интерпретатором через блоки, а затем уничтожаются. Сообщения являются аналогами единиц потоков в реальной системе. Сообщения могут представлять собой различные элементы даже в одной системе.

Сообщения движутся от блока к блоку так, как движутся элементы, которые они представляют (программы в примере с ЭВМ).

Каждое продвижение считается событием, которое должно происходить в конкретный момент времени. Интерпретатор GPSS/PC автоматически определяет моменты наступления событий. В тех случаях, когда событие не может произойти, хотя момент его наступления подошел (например, при попытке занять устройство, когда оно уже занято), сообщение прекращает продвижение до снятия блокирующего условия.

После того, как система описана, исходя из операций, которые она выполняет, ее нужно описать на языке GPSS/PC, используя блоки, которые выполняют соответствующие операции в модели.

Пользователь может определить специальные точки в модели, в которых нужно собирать статистику об очередях. Тогда интерпретатор GPSS/PC автоматически будет собирать статистику об очередях (длину очереди, среднее время пребывания в очереди и т.д.). Число задержанных сообщений и продолжительность этих задержек определяется только в этих заданных точках. Интерпретатор также автоматически подсчитывает в этих точках общее число сообщений, поступающих в очередь. Это делается примерно также, как для устройств и памятей. В определенных счетчиках подсчитывается число сообщений, задерживающихся в каждой очереди, так как может представлять интерес число сообщений, прошедших какую-либо точку модели без задержки. Интерпретатор подсчитывает среднее время пребывания сообщения в очереди (для каждой очереди), а также максимальное число сообщений в очереди.

2.1 Разработка структурной схемы и алгоритма моделирования

Для моделирования систем массового обслуживания используется общецелевая система моделирования - GPSS. Это необходимо из-за того, что в практике исследования и проектирования сложных систем нередко встречаются системы, которые нуждаются в обработке большого потока заявок, проходящих через обслуживающие приборы.

Модели на GPSS состоят из малого числа операторов, в силу чего становятся компактными и соответственно широко распространёнными. Это объясняется тем, что в GPSS встроено максимально возможное число логических программ, необходимых для моделирующих систем. В него также входят специальные средства для описания динамического поведения систем, меняющихся во времени, причем изменение состояний происходит в дискретные моменты времени. GPSS очень удобен при программировании, поскольку интерпретатор GPSS многие функции выполняет автоматически.. В язык включены и многие другие полезные элементы. Например, GPSS обслуживает таймер модельного времени, планирует события, которые должны произойти позднее в течение времени моделирования, вызывает их своевременное появление и управляет очередностью поступления.

Для разработки структурной схемы проведем анализ технологического процесса сборки разрабатываемого модуля.

Для данного технологического процесса характерно последовательное выполнение технологических операций. Поэтому структурная схема будет иметь вид цепочки последовательно соединенных блоков, каждый из которых соответствует своей технологической операции и каждая из которых длится определенное время. Связующими звеньями данных блоков являются очереди, образуемые в результате выполнения каждой технологической операции, и объясняются различным временем выполнения каждой из них. Данная структурная схема составлена на основе схемы проектирования техпроцесса сборки проектируемого модуля (рис. 1.2) и представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Структурная схема технологического процесса

В соответствии с данной схемой составим алгоритм модели.

Данный алгоритм содержит следующие блоки:

Все блоки записываются с первой позиции строки, сначала идет имя блока, а затем, через запятую, параметры. В записи параметров не должно быть пробелов. Если какой-то параметр в блоке отсутствует (задается по умолчанию), то соответствующая ему запятая остается (если это не последний параметр). Если в первой позиции строки стоит символ *,то эта строка с комментарием.

Опишем параметры некоторых блоков:

а). GENERATE A,B,C,D,E,F

Создает транзакты через определенные интервалы времени.

A - средний интервал времени между появлениями транзактов.

B - 1) если число, то это половина поля, в котором равномерно распределено значение интервала между появлениями транзактов [A-B,A+B];

2) если функция, то для определения интервала значение A умножается на значение функции.

C - момент времени появления первого транзакта.

D - предельное количество транзактов.

E - величина приоритета транзакта.

F - число параметров у транзакта и их тип (PB-байтовый целый, PH-полусловный целый, PF-полнословный целый, PL-с плавающей запятой).

б). TERMINATE A

Уничтожает транзакты из модели и уменьшает значение счетчика завершения на A единиц. Работа модели завершится, если счетчик завершения станет меньше или равен нулю. Если параметр A отсутствует, то блок просто уничтожает транзакты.

в). SEIZE A

Если прибор с именем A свободен, то транзакт занимает его (переводит в состояние "занято"), если нет, то ставится в очередь к нему. Именем прибора может быть числовой номер или последовательность от 3 до 5 символов.

г). RELEASE A

Транзакт освобождает прибор с именем A, т.е. переводит его в состояние "свободно".

д). ADVANCE A,B

Задерживает обработку транзакта данным процессом и планирует время начала следующего этапа обработки.

A - среднее время задержки.

B - имеет тот же смысл, что и для GENERATE.

е). QUEUE A

Собирает статистику о входе транзакта в очередь с именем A.

ж). DEPART A

Собирает статистику о выходе транзакта из очереди с именем A.

2.2 Разработка программы для моделирования технологического процесса с помощью языка GPSS.

Теперь задача моделирования состоит в создании машинной модели на ЭВМ, которая позволит изучить поведение системы в течение времени моделирования. Иначе говоря, нужно реализовать построенную блок-схему на ЭВМ, используя блоки и операторы языка GPSS.

Так как работа модели связана с последовательным возникновением событий, то вполне естественно использовать понятие "Таймер Модельного Времени" в качестве одного из элементов модели системы. Для этого вводят специальную переменную и используют ее для фиксации текущего времени работы модели.

Когда начинается моделирование, таймер модельного времени обычно устанавливают на нулевое значение. Разработчик сам решает вопрос о том, какое значение реального времени принять за точку отсчета. Например, началу отсчета может соответствовать 8 ч. утра первого моделируемого дня. Разработчик также должен решить вопрос о выборе величины единицы времени. Единицей времени может быть 1 с, 5 с, 1 мин, 20 мин или 1 ч. Когда единица времени выбрана, все значения времени, получаемые при моделировании или входящие в модель, должны быть выражены через эту единицу. На практике значения модельного времени должны быть достаточно малыми по сравнению с реальными промежутками времени, протекающими в моделируемой системе. В данной системе обычно выбирают единицу времени, равную 1 мин.

Если при моделировании некоторой системы при текущем значении модельного времени ее состояние изменилось, то нужно увеличить значение таймера. Чтобы определить, на какую величину должно быть увеличено значение таймера, используют один из двух методов:

1.Концепция фиксированного приращения значений таймера.

При таком подходе увеличивают значение таймера ровно на одну единицу времени.

Затем нужно проверить состояния системы и определить те из запланированных событий, которые должны произойти при новом значении таймера. Если таковые имеются, то необходимо выполнить операции, реализующие соответствующие события, снова изменить значение таймера на одну единицу времени и т.д. Если проверка покажет, что для нового значения таймера не запланировано ни одного события, то произойдет передвижение таймера непосредственно к следующему значению.

2.Концепция переменного приращения значений таймера.

В этом случае условием, вызывающем приращение таймера, является наступление времени "близкого события". Близкое событие - это то событие, возникновение которого запланировано на момент времени, равный следующему ближайшему значению таймера модельного времени. Колебания приращения таймера от случая к случаю объясняют выражение " переменное приращение времени".

Обычно после какого-то момента времени наступает необходимость прекратить моделирование. Например, нужно предотвратить приход новых заявок в систему, но обслуживание надо продолжать до освобождения системы. Одним из способов является введение в модель основного псевдособытия, называемого "завершением моделирования". Тогда одной из функций модели будет планирование этого события. Момент времени, наступление которого должно вызвать остановку моделирования, задается обычно в виде числа. Т.е., в процессе моделирования нужно проверять, является ли событие "завершение моделирования" следующим событием. Если "да", то в таймере устанавливается значение времени конца моделирования, а управление передается процедуре, которая отрабатывает завершение моделирования.

Исходными данными для разработки программы являются интервалы времени, через которые ЭРЭ поступают на первый блок, время обработки на каждом блоке и время моделирования, в течении которого необходимо изучить поведение системы. Разработанная программа представлена ниже.

simulate 1

generate 693,34.65

queue cher1

seize B1

depart cher1

advance 99.6,4.98

release B1

queue cher2

seize B2

depart cher2

advance 75,3.75

release B2

queue cher3

seize B3

depart cher3

advance 450,22.5

release B3

queue cher4

seize B4

depart cher4

advance 300,18

release B4

queue cher5

seize B5

depart cher5

advance 600,30

release B5

queue cher6

seize B6

depart cher6

advance 248.4,12.42

release B6

queue cher7

seize B7

depart cher7

advance 225,11.25

release B7

queue cher8

seize B8

depart cher8

advance 248.4,12.42

release B8

queue cher9

seize B9

depart cher9

advance 36,1.8

release B9

queue cher10

seize B10

depart cher10

advance 42,2.1

release B10

queue cher11

seize B11

depart cher11

advance 78,3.9

release B11

queue cher12

seize B12

depart cher12

advance 49.8,2.49

release B12

terminate

generate 7200

terminate 1

start 1,,,1

Результат выполнения программы представлен в приложении А.

Из полученных результатов видим, что за одну рабочую смену будет изготовлено 6 изделий. При этом ни на одном из участков не создается очередь, но в то же время на пяти участках не завершился технологический процесс изготовления прибора. Полученные величины коэффициента загрузки оборудования и времени обработки на каждом участке при моделировании с небольшими отклонениями соответствуют рассчитанным в технологической части данного дипломного проекта.

Подводя итоги, делаем вывод, что технологический процесс разработан правильно.

ВЫВОДЫ

В ходе выполнения дипломного проекта была разработана конструкция усилителя низкой частоты. При этом учитывались все требования технического задания и соответствующих нормативных документов.

В первом разделе дипломного проекта были проанализированы исходные данные, выбран тип производства, стадию разработки технологичной документации, вид технологического процесса по организации производства.

Выбрали типовой технологический процесс, на основании которого сформировали ТП сборки ПП.

Во втором разделе КП была рассчитана и построена схема модели «жесткий вывод - отверстие печатной платы». Разработано захватное устройство.

В третьем разделе была разработана структурная схема и алгоритм моделирования, на основании которых с помощью языка GPSS смоделировали технологический процесс изготовления устройства.

1 ГОСТ 3.1102-81 ”Стадии разработки и виды документов”.

2 ГОСТ 3.1109-82 ”Термины и определения основных понятий”.

3 Технология и автоматизация производства РЭА: Учебник для вузов/Под ред. А.П.Достанко.-М.:Радио и связь, 2009.

4 Технология производства ЭВМ - Достанко А.П. и др.:Учеб.-Мн.:Высшая школа, 2004.

5 Технологічне оснащення виробництва електронних обчислювальних засобів: Навч. Посібник/М.С.Макурін.-Харків: ХТУРЕ,1996.

Страницы: 1, 2