В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп icon

В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп




Скачати 80.23 Kb.
НазваВ. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп
Дата01.07.2012
Розмір80.23 Kb.
ТипДокументи

УДК 62-83-52: 621.3


В.Д.Червяков, доц., канд. техн. наук

А.А.Паныч, ст. преп.

Сумский государственный университет

ул. Римского-Корсакова, 2, г.Сумы, Украина, 40007

info@ksu.sumdu.edu.ua


СИНТЕЗ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ НА ЭТАПЕ
КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ


Рассмотрен процесс концептуального синтеза систем управления технологическими машинами на основе объектно-ориентированного подхода на примере синтеза системы управления несущим органом летучей пилы. Представлены объектные модели и функциональная схема системы.


Объектно-ориентированный подход (ООП), впервые систематизировано изложенный Г.Бучем [1], стал эффективным средством разработки технических систем, что выражается формированием перспективного направления в методологии проектирования, получившего название объектно-ориентированного проектирования. Экономический аспект ООП в приложении к задачам синтеза систем управления техническими объектами заключается в экономии временных и финансовых ресурсов на всех этапах жизненного цикла (стандарт ISO 9004) технологических машин, классы которых содержат достаточно большое количество экземпляров. На основе ООП могут создаваться автоматизированные системы, модульное построение которых обеспечивает возможность их дальнейшего совершенствования в процессах проектирования и модернизации при минимальных затратах, поскольку в существенной мере может использоваться первоначально созданный на базе ООП структурно-алгоритмический базис многоуровневой системы управления (СУ).

Важнейшим этапом создания любых технических объектов, в том числе и систем управления рабочими органами технологических машин, является концептуальное проектирование. Именно на этом этапе объекту проектирования придаются свойства широкой применимости по классу принадлежности, в основном формируются его технико-экономические показатели и, что самое важное, решаются задачи ресурсосбережения на всех этапах жизненного цикла этого объекта.

В машиностроительном производстве можно выделить достаточно большое количество классов технологических машин, например, компрессоры, насосы, металлорежущие станки, конвейеры, подъемное оборудование. Повысить экономическую эффективность процессов проектирования данного оборудования, в частности концептуального синтеза соответствующих систем управления, позволяет применение ООП.

Проведенный авторами системный анализ широко распространенного в промышленности суперкласса технологических машин, названных летучими механизмами, позволил выделить подкласс, экземплярами которого являются летучие пилы с несущими органами возвратно-поступательного движения. Последние также являются классом (в терминологии ООП), наследующим многие атрибуты и методы классов более высоких уровней иерархии. На этапе концептуального проектирования решаются задачи построения эталонной модели объекта-представителя рассматриваемого класса и структурно-алгоритмического базиса системы управления, с конечным результатом в виде объектно-ориентированной функциональной схемы и алгоритма ее функционирования. В настоящей статье рассматривается методология решения поставленных задач в процессе синтеза объектно-ориентированной системы управления несущим органом (НО) летучей пилы (ЛП).

В начальной стадии составлена объектная модель суперкласса Летучий механизм (ЛМ), отражающая иерархическую структуру класса в отношениях агрегации и наследования [2]. Эта модель (рисунок 1) позволила определить класс механизмов нижнего уровня иерархии, имеющих в своем составе НО возвратно-поступательного движения. Характерным представителем этого класса являются летучие пилы, широко применяемые в металлургической и деревообрабатывающей промышленности. Указанная модель характеризует всю совокупность наиболее существенных признаков и отношений, структурные аспекты суперкласса, которые наследуются различными классами ЛМ, порождающими реальные объекты.

Н




Рисунок 1 Объектная модель суперкласса "Летучий механизм"

а основе объектной модели суперкласса Летучий механизм строится объектная модель интересующего нас подкласса ЛП с НО возвратно-поступательного движения, показанная на рисунке 2. В данной модели ЛП агрегирована классами СУЛП (СУ летучей пилы), НО и набором исполнительных механизмов (ИМ): механизмы сцепления (МС), подачи (МП) и вращения (МВ) режущего инструмента. Общие признаки ИМ сведены в соответствующий наследуемый ими класс. Классы НО и ИМ, в свою очередь, агрегированы классами Платформа и привод НО, РОИМ (рабочий орган ИМ) и Привод ИМ соответственно. Классы Привод НО и Привод ИМ агрегированы классами Силовой канал и СУ привода. Первый из них осуществляет преобразование энергии с реализацией заданных движений РО (входящего в состав механической части силового канала), а второй (называемый в теории электропривода информационным каналом привода) выполняет функции управления силовым каналом. Данные СУ подчинены СУЛП, которая, в свою очередь, подчинена СУ технологической линии. Между классами различных СУ происходит информационный обмен сигналами разного назначения (обозначение ). Классы Силовой канал, РОИМ, Платформа и ОИ (обрабатываемое изделие) связаны отношениями механического взаимодействия (обозначение ). Таким образом, в данной модели отражено иерархическое построение ЛП и входящих в ее состав ИМ, и соответствующее ему иерархическое соподчинение СУ. В соответствии с проведенной структуризацией, в модели разделены материально-энергетические и информационные отношения.

Р




Рисунок 2 Объектная модель класса "Летучая пила"

ассматривая процесс объектного моделирования в качестве начальных этапов разработки СУ привода конкретного ИМ, например НО, на следующем этапе моделирования необходимо рассмотреть соответствующие классы и отношения между ними. Этой задаче отвечает объектная модель класса СУЛП, представленная на рисунке 3. Здесь, в развитие модели рисунка 2, СУЛП агрегирована тремя структурными элементами: УУ (управляющим устройством), ИС (информационной системой) и ПУ (пультом управления). УУ является центральным звеном, реализующим алгоритм управления мерным порезом. Класс ИС абстрагирует устройства (датчики), предоставляющие информацию о текущем состоянии ЛП (ОИ, Платформы, РО остальных ИМ). Посредством класса ПУ в модели представлена взаимосвязь СУЛП с человеком-оператором. Классы СУТЛ (СУ технологической линии) и СУЛП, УУ и ИС, ПУ, СУ приводов НО и РО других ИМ связаны отношениями информационного обмена. В модели рисунка 3, отражающей состав СУ и взаимодействие между ее элементами, отчетливо усматривается структурная схема СУЛП, приведенная в [3]. СУЛП осуществляет координационное управление всеми механизмами ЛП путем выдачи соответствующей командной информации в СУ их приводов. Для регламентации порядка осуществления возможных эксплуатационных режимов работы ЛП строится общий алгоритм работы СУЛП, который вместе с ее структурной схемой образует структурно-алгоритмический базис [3].

П




Рисунок 3 Объектная модель класса "Система управления летучей пилы"

редставленные объектные модели (рисунки 1, 2 и 3) отражают статические аспекты рассмотренных классов. Требования технологии и особенности конструктивного исполнения ЛП определяют ее рабочий цикл. Для него проведен ситуационный анализ, в результате которого он был разбит на пять последовательно исполняемых этапов. С целью определения необходимого набора логических переменных и правил их логического вывода произведен сигнальный анализ рабочего цикла ЛП [4].

П




Рисунок 4 Функциональная схема СУЛП

олученная в результате объектно-ориентированного анализа предметной области ЛП информация позволяет построить функциональную схему СУЛП, представленную на рисунке 4. Она имеет достаточно полный для концептуального построения системы набор блоков – СУТЛ, СУМП, ПУ, СУ приводов НО и ИМ, набор информационных устройств и набор сигналов. Состав информационных устройств (дискретные датчики) отвечает набору переменных, полученному в результате сигнального анализа, а также функциям, возложенным на СУМП и СУ приводом НО. Кроме того, данная схема не обладает избыточностью относительно набора функциональных блоков.

На схеме рисунка 4 номерами 1, 2, 3 и 4 обозначены СУ приводов НО, МВ, МП и МС соответственно. Номера 5 – 16 соответствуют следующим датчикам, входящим в состав ИС: положений, соответствующих минимальной и максимальной координатам, ограничивающим зону допустимых положений НО, началу и концу зоны обработки; скорости движения и пути перемещения сечения реза на профиле; скорости движения и пути перемещения НО; исходного положения режущего инструмента; зажима профиля; вращения режущего инструмента; наличия профиля, подлежащего порезу.

СУЛП с реализацией по схеме рисунка 4 осуществляет управление движением НО в режимах "Ожидание", "Ввод НУ" (ввод начальных условий) и "Автомат". В начале работы СУ реализуется режим "Ожидание", заключающийся в диагностике готовности к работе всех элементов системы и переключении на заданный оператором режим работы. После установки начальных условий в режиме "Ввод НУ", система переводится в режим "Автомат" и работает в нем до завершения технологической программы мерного пореза длинномерных изделий. Режимы "Ожидание" и "Ввод НУ" являются относительно простыми по сравнению с режимом "Автомат". В последнем система реализует закон движения НО ЛП, полученный как решение задачи ресурсосберегающего управления приводом НО в виде задачи оптимизации [5]. Заданная мерная длина, скорость движения ОИ, другие важные конструктивные и технологические параметры учитываются в этой задаче системой соответствующих ограничений.

Таким образом, на этапе концептуального проектирования системы управления несущим органом летучей пилы производится анализ предметной области обработки движущихся изделий, выявляются классы объектов и строятся соответствующие объектные модели. При этом указанные в моделях отношения наследования определяют пути экономии ресурсов при разработке соответствующих систем. На основе построенных объектных моделей создаются структурная и функциональная схемы СУЛП, как элементы стандартной проектной документации. При этом посредством прямой связи с объектными моделями они приобретают все преимущества элементов разработки в рамках ООП. Полученная таким образом объектно-ориентированная функциональная схема СУЛП в совокупности с алгоритмом ее функционирования служит основой для детальной разработки объектных моделей классов СУЛП и СУ привода НО с учетом того, что последняя решает задачу минимизации энергозатрат в электромеханической системе привода.

Литература


  1. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения: Пер. с англ./ Г. Буч – М.: Конкорд, 1992. – 519 с.

  2. Червяков В.Д., Паныч А.А. К построению объектной модели системы управления электроприводом несущего органа летучей пилы/ В.Д. Червяков, А.А. Паныч// Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды КГПИ. Вып. 1 – Кременчуг: КГПИ. – 2000. – С.281-286.

  3. Паныч А.А., Червяков В.Д. Структурно-алгоритмический базис объектно-ориентированной системы управления летучими пилами/ В.Д. Червяков, А.А. Паныч// Контроль і управління в складних системах (КУСС-99). Книга за матеріалами п'ятої міжнародної науково-технічної конференції. м. Вінниця, 3-5 лютого 1999 року. У 3-х томах. Том 2. – Вінниця: "УНІВЕРСУМ-Вінниця". – 1999. – С.66-72.

  4. Червяков В.Д., Паныч А.А. Сигнальный анализ в объектно-ориентированной системе управления летучей пилой/ В.Д. Червяков, А.А. Паныч// Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – Херсон: ХГТУ. – 1999. – №1(4). – С.119-124.

  5. Червяков В.Д., Паныч А.А. Задачи ресурсосберегающего управления электроприводом несущего органа летучей пилы/ В.Д. Червяков, А.А. Паныч// Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Збірка наукових праць. Тематичний випуск 10. – Харків, НТУ ХПІ, 2001. – С.370-371.


V.D.Chervyakov, A.A.Panych. The synthesis of the object-oriented technological machines control systems on the conceptual design stage

Схожі:

В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconВ. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп
Рассмотрен процесс концептуального синтеза систем управления технологическими машинами на основе объектно-ориентированного подхода...
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconОсобенности расчетА механического компенсатора погрешностей холодноштамповочного оборудования
В. С. Запорожченко*, канд техн наук, доц.;А. П. Качанов**, канд техн наук, доц
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconТурбомашины для перекачивания газожидкостных смесей евтушенко А. А., канд техн наук, доц.; Колисниченко Э. В., асп.; Сапожников С. В., канд техн наук
Евтушенко А. А., канд техн наук, доц.; Колисниченко Э. В., асп.; Сапожников С. В., канд техн наук
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconУдк 621. 67. 01 Использование сменных проточных частей в центробежных НасосАХ
И. А. Ковалев,* канд техн наук, проф.; С. О. Луговая**, И. Б. Твердохлеб, канд техн наук, доц
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconА. А. Иванов (д-р техн наук, проф.), Б. Б. Петров (канд техн наук, доц.), В. В. Сидоров государственное высшее учебное заведение
А. А. Иванов (д-р техн наук, проф.), Б. Б. Петров (канд техн наук, доц.), В. В. Сидоров
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
В. Д. Червяков, доц., канд техн наук А. А. Паныч, ст преп iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи