3 - 2005

Автоматизация проектирования циклограмм работы технологического оборудования в среде T-FLEX CAD

Борис Рутенберг

Конструкторский отдел автоматических линий и агрегатных станков производства технологического оборудования Волжского автомобильного завода (ПТО АО «АвтоВАЗ») занимается проектированием металлорежущего оборудования для механической обработки деталей автомобилей. Проектирование столь сложного оборудования в непростой рыночной обстановке постсоветского периода невозможно без постоянного усовершенствования методов организации и автоматизации основных этапов проекта.

В таком проекте, как правило, участвуют несколько групп, специализирующихся на составляющих частях проекта, таких как механика, электрика, гидравлика и электроника. Слаженная работа этих групп обеспечивается за счет общего плана и обмена между собой детальными заданиями (исходными данными), а также отчетами (выходными данными). При этом в качестве центрального организующего документа нами была выбрана циклограмма работы оборудования.

О подобном документе, используемом для описания последовательности работы различных элементов оборудования в заданном цикле, писали наши коллеги из СКБ Минского завода автоматических линий (см. Автоматизация проектирования тактовых циклограмм работы производственных машин в среде T-FLEX CAD, № 12'2002), однако в нашем процессе проектирования ему отводится иная, более важная роль.

При нашем методе проектирования данный документ проходит весь жизненный цикл: от технико-коммерческого предложения, где служит обоснованием планируемых показателей работы оборудования по всем этапам проекта — в качестве источника данных для технических заданий подразделениям-исполнителям, до этапа изготовления, отладки и испытания — в качестве руководства по отладке и источника контролируемых параметров при приемке и, наконец, при эксплуатации — в качестве одного из документов для наладки в случае сбоев и после проведения регламентных работ или ремонта. На каждом из перечисленных этапов проекта параметры цикла работы любого элемента оборудования могут быть изменены по результатам расчетов, тестирования испытаний и наладок, что отражается на общем цикле работы оборудования. Это требует проведения изменений по всем документам, которые выполняются на основе выходных данных, полученных при разработке и редактировании циклограммы. Для соблюдения принципа однократного ввода данных, что необходимо для снижения трудоемкости проведения изменений и предупреждения ошибок, возникающих при корректировке разных документов, должна обеспечиваться ассоциативная связь между всеми документами по общим параметрам.

Для того чтобы обеспечить реализацию перечисленных функций при помощи цикло­граммы, потребовалось переосмыслить форму и содержание этого документа, в том числе все реквизиты данных, с тем чтобы выдерживался принцип их однократного ввода/редактирования с ассоциативностью выходных данных, используемых всеми соисполнителями. Была поставлена цель создания некоторой единой информационной модели, которая имела бы возможность визуального представления взаимосвязанной работы составляющих механизмов оборудования и элементов управления в пространстве времени.

В качестве инструментального обеспечения для создания такой модели мы выбрали T-FLEX CAD российской компании «Топ Системы», поскольку данная система обладает полным набором функциональных возможностей для решения подобных задач, а также возможностью разработки означенной модели непосредственно специалистами, обладающими знаниями в области проектирования оборудования, без привлечения программистов.

Пример выполнения документа «Циклограмма работы оборудования» показан на рис. 1.

Как видно из приведенного примера, это может быть многостраничный файл, содержащий на отдельных листах описание циклов работы отдельных механизмов станка, взаимоувязанных между собой по времени, причем каждый механизм представляет собой сложную параметрическую модель, состоящую из различных функциональных элементов. T-FLEX CAD имеет достаточный арсенал инструментальных средств для реализации подобных задач.

Основой описываемого метода является разработанная средствами T-FLEX CAD библиотека функциональных элементов и моделей основного ряда типовых механизмов, которая может развиваться самими пользователями в процессе описания циклограмм по мере проектирования оборудования.

Перечислим наиболее важные элементы функциональных элементов.

Положение механизма (рис. 2) — элемент содержит набор данных об одном из возможных состояний механизма во время работы оборудования. Каждый механизм может иметь два или несколько таких состояний. В состав элемента входит один или несколько вложенных элементов « д атчик положения» (см. ниже).

Событие (рис. 3) — содержит параметры перехода механизма из одного положения в другое за один шаг цикла его работы. Одним из видов события является ожидание механизма в каком-либо положении. Параметрами события являются временн ы е и технические данные процесса перехода, а также набор данных об исполнительном органе управления событием (например, об электромагните управления), который, в свою очередь, может входить в состав какого-либо аппарата (например, гидрораспределителя).

Датчик положения (рис. 4) — содержит данные о датчике, контролирующем состояние механизма в каком-либо положении. Для контроля одного положения могут быть применены один или несколько датчиков, которые, в свою очередь, могут входить в состав блочных аппаратов и применяться для каждого положения в некоторых сочетаниях.

Привод механизма (рис. 5) — содержит параметры привода, осуществляющего изменения положений. Для удобства принято считать элементарным механизм, который имеет не более одного привода; в противном случае мы условно делим его на составные части, содержащие не более одного привода. В зависимости от типа силового органа имеет различные графические представления.

Каждый функциональный элемент, благодаря возможностям, обеспечиваемым T-FLEX CAD, содержит все необходимые внешние параметры для ассоциативной связи их с параметрами модели механизма, на который он наносится, поэтому при нанесении его на модель механизма или при ее редактировании эти параметры автоматически принимают соответствующие значения. К таким параметрам относятся как идентификаторы этих элементов, соответствующие принадлежности их к конкретному механизму, так и некоторые временн ы е характеристики событий, определяемые относительным положением их в модели механизма.

С помощью названных функциональных элементов создаются модели механизмов, которые используются для включения в состав моделей циклограмм групп механизмов также с обеспечением ассоциативной связи внешних параметров с параметрами, определяемыми группой. Типовые модели механизмов и групп включаются в библиотеки для последующего применения в различных проектах по мере необходимости.

Перечислим некоторые базовые типовые механизмы, которые были в свое время разработаны и в дальнейшем используются при создании циклограмм оборудования.

Механизм без привода (рис. 6) — модель циклограммы, не имеющего собственного привода механизма, предназначенная для применения в качестве составляющей части циклограммы групп механизмов или оборудования для отображения состояния контролирующих его датчиков и элементов управления в течение рабочего цикла. Может использоваться как базовый элемент для разработки механизма с любым приводом, в том числе с ручным.

Механизм с гидроприводом (рис. 7) — модель циклограммы механизма с гидравлическим (или пневматическим) приводом, предназначенный для включения в состав циклограмм для отображения состояния привода механизма и элементов управления им. Может использоваться как базовый элемент для разработки механизмов с гидравлическими приводами с любым количеством датчиков, элементов управления и событий, осуществляемых за цикл работы оборудования.

Механизм с электроприводом (рис. 8) — модель циклограммы механизма с электрическим приводом, предназначенная для включения в состав циклограмм для отображения состояния привода механизма и элементов управления им. Может использоваться как базовый элемент для разработки механизмов с электрическими приводами с любым количеством датчиков, элементов управления и событий, осуществляемых за цикл работы оборудования.

Используя инструменты параметризации, предоставляемые T-FLEX CAD, «события» во всех компонентах циклограммы согласуются по времени цикла простой настройкой соответствующих параметров при вставке в механизмы, а также с помощью внешних параметров механизмов при нанесении их на циклограмму. При этом любое изменение данных параметров может осуществляться как на детальном уровне, так и на любом иерархическом уровне сборной модели циклограммы, либо путем изменения значений в диалоговых панелях элементов либо с помощью перетаскивания ключевых точек в узлах сопряжения событий одного или нескольких механизмов, связанных общим циклом работы. На рис. 9 в верхней части показан участок циклограммы до изменения, а в нижней — изменение перетаскиванием с помощью мыши одного из ключевых узлов. При этом соответственно изменяется расположение последующих событий, а также их параметры, отображаемые в текстовых баллончиках. Аналогичные изменения происходят в других механизмах и группах механизмов, состояния которых зависят от окончания изменяемого события в любом из механизмов.

Полученная таким образом динамическая модель описания цикла работы всех элементов оборудования используется для генерации различных спецификаций и отчетов с помощью имеющихся в T-FLEX CAD инструментальных средств непосредственно в T-FLEX CAD, а кроме того, все данные могут автоматически передаваться в различные СУБД, например в MS Access, где также могут быть созданы необходимые документы с сохранением ассоциативности с единственной средой подготовки и изменения исходных данных. Пример одного из документов, полученных с использованием данных циклограммы, — «Диаграмма расходов и минимального давления в гидросистеме» — приведен на рис. 10.

Основной продукцией Производства технологического оборудования ОАО «АвтоВАЗ» являются преимущественно разовые проекты, разрабатываемые по индивидуальным заказам, поэтому конкурентоспособность здесь напрямую зависит от сроков проектирования, изготовления, отладки и испытания производимого оборудования. Благодаря подобным вышеописанным решениям, которые реализуются с помощью доступных и мобильных средств инструментального обеспечения системы T-FLEX CAD, существует перспектива сокращения указанных сроков и снижения трудоемкости проектных работ.

«САПР и графика» 3'2005