Aplikácia mikropočítača SM 50/40-1 v riadiacich systémoch robotov
Riadiaci systém RS-1C
RS-1C predstavoval univerzálny programovateľný mikropočítačový systém na diskrétne riadenie priemyselných robotov s maximálnym počtom riadených jednotiek 24. Jeho výstupy dokázali ovládať pneumatické, elektrické alebo hydraulické pohony PRaM (napr. PR-04, M-4, AM-5, PR 16-P, MTL-10, stavebnicový manipulačný systém M-63). Samotný operátor mohol zadávať zmeny sledu pohybov, rôznych podmienok a technologických výstupov. Programovací jazyk, ktorý bol blízky jazyku stolných programovateľných zariadení, umožňoval jednoduchú prípravu a ladenie programov. Jednotlivé inštrukcie jazyka zodpovedali elementárnym technologickým operáciám a ich vizualizácia prebiehala pri zápise aj čítaní, mnemonicky na jednoriadkovom displeji. Systém RS-1C v základom vyhotovení obsahoval:
- modul procesora SM 2138,
- 2 x modul vstupno-výstupných signálov SM 1355,
- zdrojový modul KZ 1/A,
- modul styku s operátorom JSM 0001.
Vďaka vysokej kompatibilite bolo možné základnú zostavu doplniť o ďalšie potrebné moduly, napr. moduly výkonových členov jednosmerných alebo striedavých, ďalšie moduly SM 1355 alebo KZ 1/A.
Riadiaci systém RS-3A
Riadiaci systém RS-3A predstavoval univerzálny programovateľný mikropočítačový systém určený na dráhové riadenie až šiestich osí PRaM (napr. PR-32E, APR 40, AM 80 a iné). Jeho výstupy ovládali elektrické alebo elektrohydraulické pohony. Centrálna jednotka riadenia bola postavená na moduloch SMEP II, konkrétne na moduloch mikroprocesorovej stavebnice SM 50/40-1. Samotné programovanie sa realizovalo prostredníctvom prvotného predvádzania. Na pohybovanie s priemyselným robotom mal operátor k dispozícii 10 pohybových tlačidiel na jednotke ručného ovládania. Používateľský program operátor vytváral navedením robota do zvoleného bodu, v ktorom naprogramoval zvolený pohyb alebo inú inštrukciu. Na archiváciu programu sa používali kazetopáskové jednotky KPP 800.
Po spustení systému prebehla inicializácia, ktorej súčasť tvorila aj autodiagnostika (časť z nej prebiehala neustále počas práce systému). Operátor mal možnosť vytvorenia štyroch samostatných programov s podmienenými a nepodmienenými skokmi, podprogramom a opakujúcimi sa cyklami. Na rýchlu opravu a diagnostiku systému možno využiť samostatný modul s testovacími programami.
Aplikácia mikropočítača M 16-22 v riadiacich systémoch robotov
Riadiaci systém RS-4A
RS 4A predstavoval riadiaci systém na riadenie robotov s adaptívnymi vlastnosťami. Uvedený systém bol postavený na báze 16-bitového mikropočítača M 16-22. Samotný systém pozostával z troch hierarchických úrovní, z ktorých každá obsahovala jeden mikropočítač. Najvyššia úroveň reprezentovala riadiacu a plánovaciu úroveň, stredná zabezpečovala kinematický popis mechaniky robota s generátorom trajektórie. Najnižšia úroveň sa používala na riadenie polohových väzieb jednotlivých väzieb motorov robota a periférnych zariadení (polohovadiel). Pri konštrukcii systému bola akceptovaná vlastnosť „čo najďalej od systému a čo najbližšie k technológii“. Z toho dôvodu celá komunikácia na používateľskej a technologickej úrovni prebiehala po sériových linkách, ktoré umožňovali bezpečnú komunikáciu na veľké vzdialenosti. Uvedenou koncepciou sa veľmi výrazne znížili nároky na mechanickú montáž riadiacich systémov a náročnosť práce a zvýšila sa kvalita a rýchlosť montáže. K systému boli vyvinuté nasledujúce periférne jednotky zo sériovou linkou:
- vstupno-výstupný modul, ktorý umožňoval pripojiť galvanicky oddelených max. 48 diskrétnych technologických vstupov a 48 výstupov,
- 32-znakový jednoriadkový displej s alfanumerickou jednotkou na zápis používateľského programu a celkové riadenie a ovládanie systému,
- pohybová jednotka na pohyb jednotlivými osami robota,
- radič na kazetopáskovú jednotku KPP 800 (slúžil na archiváciu programov),
- senzorický subsystém (snímanie polohovacej odchýlky medzi programovanou a skutočnou trajektóriou pohybu),
- programovacia jednotka zváracieho zdroja (riadenie prúdu a napätia pri oblúkovom zváraní),
- polohovací stôl (manipulácia zo zvarencom),
- voľný kanál na pripojenie k nadradenému počítaču (archivácia programov, on-line riadenie).
Z hľadiska programového vybavenia bol vyvinutý operačný systém, ktorý umožňoval ľahkú implementáciu paralelného programovania na systémovej a používateľskej úrovni. K tomuto systému bol vo VÚKOV vyvinutý programovací jazyk vyššej úrovne technologicky zameraný na oblúkové zváranie, ktorý umožňuje prácu so senzormi rôzneho typu, vytváranie paralelných konštrukcií v používateľskom programe, tvorbu virtuálneho používateľského programu atď. RS-4A umožňoval naprogramovať robot niekoľkými spôsobmi:
- programovanie v absolútnych súradniciach cez alfanumerickú jednotku,
- programovanie v absolútnych súradniciach na externom počítači a jeho prenesenie cez sériovú linku alebo prenositeľné médium (kazetová magnetická páska, floppy disk) do RS-4A,
- navádzanie robota pomocou tlačidiel na pohybovej jednotke v režimoch kĺbový, cylindrický, karteziánsky, nástrojový,
- kombináciou predošlých spôsobov.
Bohatý matematický model umožňoval na používateľskej úrovni pohyby po priamke a kružnici v celom pracovnom priestore, transformáciu bodov a priestoru a mnoho ďalších výhodných funkcií, ktoré bolo možné využiť pri komplikovaných pohyboch v priestore so senzorickým systémom alebo bez neho.
Objavilo sa viacero informácií o tom, že na mikropočítačový systém M 16-22 bol prepracovaný aj pôvodný riadiaci systém zváracieho robota OJ 10. Príslušnú dobovú dokumentáciu sa však doteraz nepodarilo dohľadať.
Trenažér obsluhy atómovej elektrárne s blokmi VVER 440
Vývoj trenažéra obsluhy atómovej elektrárne s blokmi VVER 440 začal ORGREZ Brno v rokoch 1976 až 1978 vypracovaním jeho detailnej špecifikácie a návrhom celkovej koncepcie riešenia vlastných prostriedkov na jeho realizáciu. Súčasne boli vypracované a čiastočne overené prvé verzie modelov na simuláciu hlavných komponentov primárneho okruhu bloku VVER 4400. Prijalo sa tiež rozhodnutie, že trenažér bude pariť do kategórie tzv. plnorozsahových simulátorov schopných simulovať v reálnom čase všetky dôležité prevádzkové systémy bloku VVER 440. V neposlednom rade sa rozhodlo, že výpočtový systém bude realizovaný na hybridnom princípe, ktorý kombinuje centralizovaný číslicový dvojpočítačový systém s číslicovo-analógovým spôsobom riešenia, realizovaným špeciálnymi blokmi elektroniky. Vlastná realizácia trenažéra prebehla v r. 1982 až 1983 v Brne, skúšky potom v prvom polroku 1984 a v druhom polroku bol trenažér prevezený do VÚJE Trnava, kde bol inštalovaný a od r. 1985 spustený do skúšobnej prevádzky.
Riešenie
Systém pozostával zo štyroch hlavných častí:
1. Bloková dozorňa je pracovisko zaškoľovaného personálu realizované ako verná napodobenina operatívnej časti blokovej dozorne referenčnej atómovej elektrárne. Iba v prípadoch, keď sú v originálnej dozorni použité sovietske prístroje a systémy, boli nahradené čs. funkčnými ekvivalentmi.
2. Výpočtový systém trenažéra bol realizovaný ako dvojúrovňový.
Dolná úroveň bola tvorená decentralizovane riešeným súborom cca 50 elektronických výpočtových modulov zostavených zo špeciálnej elektroniky, ktoré realizovali:
– predspracovanie informácií pre počítačovú časť výpočtového systému,
– jednoduchšie časti simulačných modelov,
– náhradu funkcie špeciálnej inštrumentácie,
– interfejs medzi prístrojmi v dozorni a vlastným výpočtovým systémom trenažéra.
Tieto výpočtové moduly boli realizované ako pevná (neprogramovaná) logika. Dolná úroveň sa pripojovala na hornú úroveň cez JSP DASIO 600. Celkom bolo cez DASIO 600 pripojených:
– 308 analógových signálov,
– 320 analógových výstupov,
– 1 728 dvojhodnotových vstupov,
– 1 472 dvojhodnotových výstupov.
Horná úroveň spracovania informácií bola centralizovane riešená a tvorená dvoma vzájomne cez ACU prepojenými číslicovými počítačmi RPP 16 S (jeden pre primárny okruh a druhý pre sekundárny okruh) a terminálom operátora procesu (TOP) systému SM 53/10 (na simuláciu funkcie neutrónovej inštrumentácie reaktora).
Konfigurácia systémov RPP 16 S:
– procesor RPP 16 S s FP/DP aritmetikou, RTC, IS,
– feritová operačná pamäť 64 Kslov,
– KJP a KBP,
– referenčné PZ,
– RJ diskových pamätí DP 4,
– 2 ks mechanizmov diskových pamätí DP 4,
– abecedno-číslicový displej EC 7063,
– abecedno-číslicový videoterminál CM 7202 – 5 ks,
– abecedno-číslicová mozaiková tlačiareň DZM 180 – 2 ks,
– podsystém JSP DASIO 600 pripojený cez KBP,
– operačný systém RTOS 3.5.
Konfigurácia systému TOP SM 53/10:
– modul procesora,
– modul polovodičovej pamäte 64 KB,
– modul semigrafického farebného displeja,
– podsystém pamäte na pružnom disku.
Na hornej úrovni sa riešili tieto úlohy:
– simulačné programy modelujúce správanie rozsiahlejších a náročnejších technologických a prístrojových častí VVER 440,
– simulačné programy pre základné funkcie počítačového informačného systému bloku s výstupom na obrazovkové terminály,
– programové obslúženie funkcií pracoviska učiteľa,
– komunikačné funkcie na výmenu dát medzi jednotlivými časťami výpočtového systému,
– uloženie a obsluha databázy.
3. Pracovisko učiteľa
Bolo to oddelené pracovisko umiestnené na zvýšenom podlaží v zadnej časti dozorne s priamym výhľadom a kontaktom na jej priestor. Učiteľ komunikoval so systémom trenažéra jednoduchým a prehľadným spôsobom. Komunikácia prebiehala formou dialógu s počítačom, ktorý ponúkal prístup k definovanému súboru základných riadiacich a kontrolných funkcií, ktoré umožňovali hlavne:
– výber a nastavenie zvoleného východiskového stavu na simuláciu,
– kontrolu správneho nastavenia všetkých ovládacích prvkov,
– štart, zastavenie, príp. reštart dynamickej simulácie,
– riadenie dokumentačnej činnosti,
– zadanie, príp. zrušenie poruchových stavov,
– simuláciu vybratých manipulácií mimo vlastného priestoru dozorne,
– kontrolu hodnôt parametrov a stavov zariadení simulovaného bloku.
4. Systém interfejs
Vzájomné prepojenie všetkých technických prostriedkov trenažéra zabezpečoval systém interfejs, ktorý bol tvorený:
– dvoma podsystémami DASIO 600,
– decentralizovaným súborom jednotiek špeciálnej elektroniky.
Vlastné prepojenia boli realizované mnohožilovými káblami s konektorovými spojmi.
Modely na simuláciu
Základom návrhu systémového riešenia aj vlastného riešenie technických a programových prostriedkov trenažéra bolo vypracovanie opisu správania simulovaného objektu vo forme príslušných matematických modelov. Modely na simuláciu boli zostavované na základe zjednodušeného opisu základných fyzikálnych zákonitostí dejov prebiehajúcich v príslušných častiach technológie, resp. algoritmov funkcie konkrétneho prístrojového systému. Simulácia v trenažéri prebiehala zásadne v reálnom čase.
V dobovej literatúre sa objavujú poznámky o tom, že VÚJE nielenže prevádzkoval tento trenažér obsluhy jadrových elektrární, ale pripravoval jeho preklopenie na dva systémy SM 52/11+ (resp. SM 52/11+ a SM 52/12) a jeho ďalšiu modernizáciu. Literatúru, ktorá by opisovala takúto modernizáciu, sa však doteraz nepodarilo dohľadať.
Na základe dobových dokumentov zostavil:
Ing. Milan Gábik
