© Strojniški vestnik (43) št. 3-4, str. 137-142, 1997 © Journal o f M echanical Engineering (43) No. 3-4, pp. 137-142 , 1997 Tiskano v Sloveniji. Vse pravice pridržane. Printed in Slovenia. All rights reserved. UDK 62-51:681.518:621.9.04 SV 0039-2480(97)2-R4 UDC 62-51:681.518:621.9.04
Model informacijskega vmesnika
med enotami prilagodljivega obdelovalnega sistema
A Model of Informational Interface
between Flexible Manufacturing System Units
JO ŽE BA LIČ - IV O P A H O LE
Obratovanje prilagodljivih obdelovalnih sistemov (POS) j e odvisno od ustreznega delovanja nadzorno upravljalnega sistema. Nadzorno upravljalni modul lahko kakovostno deluje le takrat, ko j e kom unikacija m ed enotam i PO S in nadzorno-upravljalnega m odula kakovostno in pravilno zasnovana. Prispevek opisuje model, kako lahko pregledno sestavimo tok informacij od izvora do centralnega dela, kjer izdelamo krmilne informacije. Nadalje je prikazano tudi usmerjanje informacij k pravemu naslovniku v POS.
Ključne besede: sistemi obdelovalni prilagodljivi, informacije krmilne, krmiljenje numerično, vmesniki, modeli informacijski
One o f factors important fo r operation offlexible manufacturing systems (FMS) is trouble-free functioning o f the monitoring-operating system. The monitoring-operating module can function trouble-free, if the communication between the units o f the FMS and the monitoring-operating module is well and correctly conceived. The paper describes how to model in a clear way the information flo w from the source to the central p a rt where the control information is made. Further the orientation o f information to the correct addressee in the FMS is presented.
Keywords: flexible manufacturing systems, control information, numerical control, interface, informational models
0 U V O D
Pri vodenju prilagodljivih obdelovalnih siste m ov (PO S) je bistv en eg a pom ena povezava m ed posam eznim i enotam i. V današnjem času im am o običajno opravka z velikim številom m ed seboj različnih inform acij. V saka posam ezna enota POS ne p o treb u je c e lo tn e g a sp e k tra in fo rm acij o določenem stanju ozirom a sprem em bi stanja. V elika količina inform acij za določeno enoto pom eni tudi z a h te v n e jš o , k a k o v o s tn e jš o p o v e z a v o N N K (n e p o sre d n o n u m e rič n o k rm ilje n je ), ki j o m ed delovanjem tudi zaseda. P osredno je zato potreben tudi večji in zm ogljivejši računalnik, ki vzdržuje povezavo N N K . Povprečno se pojavljajo dogodki v POS vsake tri sekunde [1], [3], Prevelika količina informacij na posamezni enoti POS privede velikokrat do težjega razum evanja zahtev.
1 Z A S T A V L JE N A N A L O G A
O praviti želim o natančno analizo stanj za vse enote POS ter izdelavo in postavitev tega m odela, definirati krmilne informacije in vse podinformacije, ki so aktualne za posam ezne enote, izdelati model inteligentnega vm esnika za razporejanje inform acij po posam eznih enotah. Pod pojm om razporejanje inform acij je m išljena določitev le tistih potrebnih inform acij, ki jih potrebuje posam ezna enota POS v
0 IN T R O D U C T IO N
For the operating o f flexible m anufacturing sy stem s (F M S ) th e c o m m u n ic a tio n b etw e en the individual units is o f vital im portance. Today we have usually to deal w ith a great n u m b er o f m u tu ally different bits o f information. However, each individual unit o f the FM S does not need the entire spectrum o f inform ation on a certain state o r change o f state. A great quantity o f the inform ation for a particular unit involves m ore dem anding/higher quality DNC (Direct N um erical C ontrol) connection w hich it occupies during functioning. Indirectly, to this end a larger and m ore capable com puter is necessary to m aintain the DNC connection. On the average, the events in the FM S occur every 3 seconds [1] and [3], Too large a quantity o f inform ation on the individual unit o f FM S often leads to m ore d ifficult u nderstanding o f the requirem ents.
1 SCO PE O F TA SK
dani sprem em bi stanja katerekoli enote POS. T eorija celotne zastavljene naloge se preiz-kuša delno na resnično postavljenem PO S, delno pa z m etodam i sim uliranj v laboratoriju na Fakulteti za strojništvo v M ariboru. R ačunalniška izvedba je v fazi dodelave in preizkušanja le za določen segment, v nadaljnjem delu pa bo v okviru projekta IPROS v celoti izvedena [9], Slika 1 prikazuje m odel POS, k ije skoraj v celoti izveden na Fakulteti za strojništvo v M arib o ru . M o d el je s e sta v lje n iz en o t, ki so karakteristične za kovinsko predelovalno industrijo v n aše m in d u s trijs k e m b a z e n u . V P O S so a v to m atizirane le tiste funkcije, ki se dovolj pogosto pojavljajo. R eševanje konfliktnih, nepredvidljivih situacij je prepuščeno operaterjem .
he theory o f the entire task set is tested partly on a real set FM S and partly by sim ulation m ethods in the laboratory o f the Faculty o f M echanical Engineering in M aribor. The com puter application is at the stage o f com pleting and testing for a certain segm ent only; in further w ork it w ill be executed com pletely [9] in the fram e o f the project IPRO S. Figure 1 show s a FM S m odel w hich has been alm ost com pletely built at the Faculty o f M echanical E ngineering in Maribor. The model consists o f units characteristic o f the metal processing industry in the M aribor industrial region. In the FM S only those functions are autom ated which o c c u r o f te n e n o u g h . S o lv in g o f c o n f lic tin g , unforeseeable situations is left to the operators.
Sl. 1. Model prilagodljivega obdelovalnega sistema
1, 2 - numerično krmiljena stružnica, 3, 4 - numerično krmiljen vrtalno-frezalni stroj, 5 - pralni stroj, 6 - vpenjanje - izpenjanje, 7 - samovozni voziček, 8 - vmesno skladišče
Fig. 1. Model o f flexible machining system
1,2 - NC-lathe, 3 ,4 - NC- milling machine, 5 - washing machine, 6 - part clamping, 7 - automated guided vehicle, 8 - buffer storage
2 ZA Z N A V A N JE D O G O D K O V V POS Z a vsak stroj ali kakšno drugo enoto, ki jo p o stav im o v PO S, m o ram o n a tan č n o d efin ira ti zahteve, ki jih m ora ta enota ozirom a stroj, kot ele m ent POS, izpolnjevati. Ko kupujem o nov stroj, so to navad n o d o d atn e za h te v e za d o lo čen stroj [6], V prim eru, ko vključujem o v POS sedanje stroje, m oram o dograditi ustrezne elem ente, (npr. vm esnike N N K v krmiljih im.), ki omogočajo dodatno zahtevane aktivnosti v POS. V sako enoto, ki je sestavni del sistem a, m oram o torej jem ati kot sklenjeno celoto. Z a vsak tak del pa m oram o potem seveda natančno opredeliti vstopne in izstopne informacije. Delo znotraj sklenjenih celot nato prevzam ejo interna krm ilja ali eno samo krm ilje, kar j e odvisno od načina izvedbe. N a sliki 2 je shem atsko prikazano, kakšne so navedene trditve. V osnovi lahko opišem o stanje [7] vsake enote POS z dvem a osnovnim a stanjem a:
- stanje obratovanja, - stanje, ko ne obratuje .
Taka razdelitev sicer natančno določi stanje elem enta, vendar bistveno pregrobo. Z ato je treba opredeliti tudi podstanja vsake enote: 1 - obratovanje; 2 - program iranje, vnos; 3 - nastavljanje, opremljanje; 4 - stanje pripravljenosti; 5 - vzdrževanje; 6 - motnje; 7 - okvare, zastoji; 8 - posvet, nepredviden poseg v stroj.
- state during operation, - state out o f operation.
Such distribution accurately defines the state o f the com ponent but too roughly. T herefore it is necessary also to define the sub-states o f each unit: 1 - operation; 2 - program m ing, reading-in; 3 - setting, eq u ip p in g ; 4 - state o f re a d in e ss; 5 - m ain ten an c e; 6 - troubles; 7 - defects, stoppages; 8 - consulting, unforeseen interference w ith the m achine.
SI. 2. Prikaz vstopnih in izstopnih informacij enot POS 1 - delovanje - vožnja, 2 - stanje pripravljenosti, 3 - vzdrževanje, 4 - okvare
Fig. 2. Representation o f input and output information o f FMS units 1 - operation - travel, 2 - state of readiness, 3 - maintenance, 4 - defects
3 D EJA N SK A R E ŠIT E V PR O B LEM A N a sliki 4 je skupni diagram poteka za celoten p ro g r a m s k i p a k e t z a v o d e n je P O S . P a k e t j e sestavljen iz naslednjih program skih enot - modulov:
- simulacijski modul, ki daje m ožnost polnjenja datoteke, dobljene iz paketov C A PP (računalniško podprto načrtovanje in vodenje proizvodnje) in PPC (neposredno k rm iljen je p roizvodnje), in j e nujen pripom oček v fazi testiranja program skega sistem a,
-m odul za kom unikacijo, za prenos podatkov med krmilji enot obdelovalnega sistem a in vodilnim računalnikom.
U porabljen je sistem za prenos in sprem ljanje proizvodnih in strojnih podatkov podjetja DLOG,
- glavni modul za izdelavo krm ilnih informacij. Pri izdelavi in testiranju sam ega vm esnika so u p o ra b lje n a s ta n d a r d n a p ro g ra m s k a o ro d ja na računalniških sistemih V A X in osebnih računalnikih, d eln o pa tu d i p o sto p k i o b je k tn e g a p ro g ra m ira n ja in d o g o d k o v n o u s m e rje n e g a p ro g r a m ir a n ja .V analitičnem delu se za določitev spektra podatkov uporablja m etoda razstavitve. D elo se v dejanskem
3 A C TU A L SO LU TIO N OF T H E PR O B LEM Figure 4 show s a jo in t diagram o f the progress o f a com plete program m e package for operating the F M S . T h e p a c k a g e c o n s is ts o f th e fo llo w in g program m e units - m odules:
-simulation module which ensures filling o f the d a ta f ile o b ta in e d fro m C A P P ( C o m p u te r A id e d P ro c e s P la n in g ) and P P C ( P ro c e s s P la n in g and C ontrol) package and w hich is an urgently necessary d e v ic e at th e sta g e o f te s tin g o f th e p ro g ra m m e system,
-com m unication m od u le fo r tra n sfe r o f data betw een FM S unit co n tro ls and lead in g com puter.
T he DLOG system fo r tra n s fe r and follow up o f p ro d u ctio n and m ec h a n ic a l d a ta are used,
- m ain m o d u le fo r p re p a rin g c o n tro l in fo r mation.
izvajalnem nivoju ujema s projektom IPROS [4], ki poteka v laboratoriju LAOP. POS je sestavljen iz enot, ki so značilne za kovinsko-predelovalno indu strijo v našem industrijskem bazenu. Ker pomeni iz d e la v a sa m e g a in fo rm a c ijs k e g a v m e sn ik a sorazmerno zapleteno in obsežno delo, se za zdaj obdeluje le področje ravnanja z orodji za odrezovalne stro je. S lik a 4 p rik a z u je m o d el, kako d e lu je informacijski vmesnik z uporabo pretočne matrike.
implementation level agrees with the project IPROS [4] which is being executed in the laboratory LAOP. The FMS consists o f units characteristic o f the metal processing industry in the Maribor industrial region. Since m aking o f the inform ation interface itself represents relatively complex and comprehensive work, for the time being only the area o f tool handling for cutting machines is dealt with. Figure 4 indicates a m odel showing how the inform ation interface operates by the use o f flow a matrix.
Opis diagnoze za enoto POS št. 1 Description of diagnosis for FMS unit No.l
Vrednost 1 - pozitivno, pripravljeno 0- negativno Value
1 - positive, ready 0 - negative 1 Opis stanja enote
Description of unit state (number o f state from 1 dot 8)
1
2 NK program za obdelovanec NC-program, for workpiece
1 3 Paleta obdelovancev, tip palete
Pallet for work pieces, type of pallet
1 4 Paleta z orodjem
Pallet for tools (drum with bars, if the bars on tool drum are correct)
1
5 Orodni adapterji v skladišču Tool adapters in tool magazine
1 6 Prijemala manipulatorja za polnjenje
Gripping arms of filling manipulator
1 7 Prijemala manipulatorja za praznjenje
Gripping arms of emptying manipulator
1 8 Nastavitev konjička
Adjustment of tailstock
1 9 Opremljenost s pravilnim vpenjalom
Correct clamping head
1 10 Pravilne vpenjalne čeljusti
Correct jaws
1 11 Pripravljenost stružnih orodij
Readiness of turning tools
1 12 Pripravljenost gnanih stružilno-frezalnih
orodij
Readiness of driven drilling - milling tools
0
13 Pripravljenost merilnih in nadzornih priprav za obdelovanec
Readiness of measuring, checking devices for workpiece
1
X
Opis stanja enote POS Description of state of FMS unit
1 Delovanje Operations
2 Programiranje, vnos Programming, reading in 3 Nastavljanje, opremljanje
Setting, preparation 4 Pripravljenost Readiness 5 Vzdrževanje Maintenance 6 Motnje Troubles 7 Okvare Defects 8 Drugo Other
SI. 3. Primer opisnega vektorja za enoto POS
SI. 4. D ia g ra m p o te k a p r o g r a m s k e g a p a k e ta z a v o d e n je P O S
Fig. 4. D ia g ra m o f p r o g r e s s o f p r o g r a m m e p a c k a g e f o r o p e r a tin g o f th e F M S
SI. 5. In fo r m a c ijs k i v m e s n ik z a s e le k tir a n je in fo r m a c ij v P O S
4 SKLEP
Prikazano delo je opis razvoja in testiranja, ki poteka v laboratoriju za POS. Nadaljnje delo sloni na izboljšanju rezultatov dosedanjega dela. Predvsem je treba izboljšati simuliranje prikaza delovanja POS, kar bi olajšalo testiranje programskega paketa.
4 CONCLUSION
T he w ork p re se n te d is a su rv e y o f the development and testing which are in progress in the laboratory for FMS. Further work will be based on improving the results o f the work performed. In p articu lar, it is necessary to im prove also the simulation o f presentation o f the functioning o f the FMS, which would facilitate testing o f the programme package.
6 LITERATURA 6 REFERENCES
[1] Katalinić, B.: Industrieroboter und flexible Fertigungssystee fur Drehteile. VDI-Verlag GmbH, Düseldorf 1990. [2] Veža, I.: Projektiranje proizvodnih procesa. Fakultet strojarstva i brodogradnje Split, Split 1994.
[3] Templmeier, H., H. Kuhn: Flexible Fertigungssysteme. Springer-Verlag, Berlin 1992.
[4] Balič, J., Z. Živec, F. Čuš: Model of universal manufacturing interface in CIM for small and medium sized compa nies. Journal of Materials Processing Technology, (52) 1995, 103-114.
[5] Živec, Z., I. Pahole: Integracija sistemov v avtomatizirani proizvodnji; mma '90, Novi Sad, 1990,917-922. [6] Gildemeister-Projecta: System Integration, Bielefeld 1991. Prikazno gradivo proizvodnje.
[7] Pahole, I.: Model zagotavljanja krmilnih informacij v fleksibilni proizvodnji. Magistrsko delo, Tehniška fakulteta, Maribor, Maribor 1991.
Naslov avtorjev: dr. Jože Balič, dipl. inž. mag. Ivo Pahole, dipl. inž. Univerza v Mariboru Fakulteta za strojništvo Smetanova 17
2000 Maribor
Authors’ Address: Dr. Jože Balič, Dipl. Ing. Mag. Ivo Pahole, Dipl. Ing. University of Maribor
Faculty of Mechanical Engineering Smetanova 17
2000 Maribor, Slovenia
Prejeto
Received: 27.2.1997
Sprejeto:
