Конкурентоспособное технологическое оборудование, в том числе прессы и комплексы, должно иметь различные информационные системы обслуживания составляющих механизмов, решающие задачи программного управления, улучшения диагностики, облегчения эксплуатации и сопровождения, выполнения различных функций учета параметров работы кузнечно-штамповочных машин (КШМ) и времени работы персонала.

В докладе рассматриваются особенности технологического процесса горячей штамповки на горячештамповочных комплексах. С учетом этих особенностей предлагается структура системы управления (СУ), в которой подсистемы и подпрограммы объединены в блоки по признакам принадлежности к одному классу решаемых задач и по схожести методов реализации. Блоки разделены на три уровня, что соответствует принадлежности трем аппаратным составляющим системы: уровень жесткой, в том числе релейной логики; уровень подсистем, реализуемых программируемыми логическими контроллерами; уровень аппаратуры интерфейса с СУ более высокого уровня и оператором комплекса. Определены потоки информации в СУ.

В докладе разобраны задачи, решаемые СУ. Задачи разделены на три блока: управление механизмами, приводами и узлами комплекса; учет выпуска продукции и временных затрат; дистанционная, экспертная, цикловая и экстремальная диагностика.

Отдельно в докладе разбираются вопросы диагностики. Главной целью подсистемы диагностики является не допустить аварию, путем выявления симптомов предаварийных ситуаций, индикации мест и способов выявления неполадок и осуществления блокировки работы механизмов КШМ если неполадки не устранены. Среди других задач подсистемы диагностики можно выделить учет динамики изменения параметров механизмов КШМ с целью оптимального планирования планово- предупредительного ремонта и статистический учет параметров механизмов КШМ для экспертного анализа состояния узлов и, в случае возникновения аварийной ситуации, ее причин.

Проведено деление задач диагностики на две группы и разобраны вопросы их реализации. Первая группа задач подсистемы диагностики - диагностика реального времени, решается в подсистеме, входящей в состав системы управления комплексом. Подпрограммы этой подсистемы диагностики работают в реальном времени и немедленно реагируют на все нарушения процессов, протекающих в комплексе. Вторая группа задач - дистанционная диагностика. Она проводится в режиме удаленного доступа, то есть может производиться в других зданиях завода или в географически далеко расположенных предприятиях. Для решения задач второй группы информация о работе комплекса предоставляется удаленным клиентам и осуществляется поддержка дистанционного управления.

Характерной особенностью традиционных технологических машин является то, что качество выполняемых ими операций определяется в основном качеством самой машины, а система управления, как правило, осуществляет его или в заданном жестком режиме или с запаздыванием. Интеграция механических систем и микроэлектроники – “мехатронные системы” открывает новые возможности для технологического проектирования и управления, позволяющие повысить качество выполнения заданных операций и надежность системы. Основным отличием таких систем является то, что они используют принцип упреждающего управления: помимо основных обратных связей дополнительное воздействие основывается на знании процесса, то есть на известном или накопленном опыте.

Элементный состав мехатронной системы, значимость каждого из элементов, состав межэлементных информационных связей являются предметом разработок и дискуссий.

Предлагается следующая концепция мехатронной системы (рис.1).

Рис.1. Элементы и информационные связи мехатронной системы

Мехатронную систему отличает наличие блоков “Накопленный опыт” и “Система принятия решений, причем требования к последней достаточно жесткие, так как ее работа проходит в режиме реального времени, что требует четкой и подробной спецификации на взаимоотношения между управляющей программой и механической системой. По методам и методикам проектирования всех элементов системы, кроме “Системы принятия решений”, накоплен достаточный опыт. Поэтому существенной проблемой является организация межэлементных информационных связей.

На этой основе можно сформулировать некоторые принципы проектирования мехатронной системы: четкое определение функционального назначения системы; тщательное рассмотрение всех положений документации с тем, чтобы не пришлось включать в них возникшие позже идеи; разработка систем независимых параллельных измерений состояния системы; минимизация числа объектов измерения и контроля состояния системы; выбор представительных точек измерения и контроля состояния системы.

Этой концепции соответствует работа, выполненная на каф. МТ-6 для АО ТМП (г. Воронеж). Требовалось за счет ввода новых подсистем системы управления (СУ) автоматизированным горячештамповочным комплексом на базе кривошипного горячештамповочного пресса повысить точность по высоте класса штампуемых заготовок и, соответственно, уменьшить энергозатраты технологического процесса. СУ существующего комплекса основана на жестком и программном управлении. Для учета изменяющихся условий работы комплекса СУ дополнена двумя подсистемами программного адаптивного управления. В качестве объектов управления были приняты масса облоя и температура заготовки на первой позиции штамповки. В качестве параллельных измерений состояния процесса приняты две интегральные характеристики: работа и наибольшая сила деформирования. Для проверки работоспособности подсистем проведено имитационное моделирование на ЭВМ.