CZ20021206A3 - Ovládání sekčního stroje - Google Patents

Description

Ovládání sekčního stroje*''

Oblast techniky

Vynález se týká sekčního stroje (stroje IS), konkrétněji ovládání tohoto stroje.

Dosavadní stav techniky

První sekční stroj byl patentován patenty Spojených států č. 1843159 z 2. února 1932 ač. 1911119 z 23. května 1933. Sekční stroj (stroj IS) obsahuje skupinu totožných sekcí. Každá sekce má rám, na němž je připevněna skupina sekčních mechanismů včetně mechanismu pro otvírání a zavírání přední formy a konečné formy, mechanismu pro převracení a ústní formu, mechanismu závěrové hlavy, foukací hlavy, razníku a odběrového mechanismu. S těmito mechanismy je spojen přívod provozního vzduchu, který se používá např. pro chlazení. Jednotlivé sekční mechanismy a provozní vzduch je třeba regulovat ve zvolenou dobu sekčního cyklu.

V původním sekčním stroji musela být zařízení (např. ventily řídící jednotlivé mechanismy a provozní vzduch) při každém cyklu mechanicky zapínána a vypínána a proces načasování byl ovládán řídicím bubnem v cyklu 360° Jednalo se o buben válcového tvaru se skupinou kruhových zářezů, po jednom pro každý ventil, přičemž každý z nich pracoval se zarážkami pro zapnutí a vypnutí odpovídajícího spínače spojeného s příslušným ventilem. Otočení tohoto mechanického řídicího bubnu o 360° se vždy shodovalo s dokončením řídicího cyklu stroje nebo jedné sekce a odborníci proto vždy analyzovali výkon stroje v zabaleném cyklu, tzn. cyklu, který se periodicky opakuje od 0° do 36(A Když mechanický řídicí buben nahradilo elektronické řízení, byla zařízení zapínána a vypínána elektronickým sekvenčním řadičem, který kopíroval ¹ Poznámka přektadafelkyhš&i. sklářského automatu na tvarováni lahvi (stroje IS).

² Poznámka překladatelky: Pqjtnyrozbalený a zabalený cyklus a vztahy mezi nimi jsou podrobněji vysvětleny níže, např. mt^tranácři 5, 27 a 30překladu.

• to · · • · zabalený řídicí cykíus mechanického řídicího bubnu o periodě 360° Kodér vymezoval kruhové umístění elektronického sekvenčního řadiče, elektronické spínače byly zapínány a vypínány ve stejných úhlech jako u mechanického řídicího bubnu. Zásadním objevem, který značně posílil možností elektronického sekvenčního řadiče byla myšlenka termodynamických režimů (patent Spojených států č. 3877915), kde byly skupiny těchto elektronických spínačů spojeny tak, že mohly být nastavovány současně, Tyto přístrojové řadiče umožňují uživateli elektronicky nastavovat program zapnutí a vypnutí (úhel) různých ventilů, které ovládají sekční mechanismy. Tento zavedený přístup neumožňuje operátorovi přímo řídit stroj s cílem dosáhnout požadovaných dob tvarování (např, kontaktu s přední formou, doby prohřívání). Neumožňuje ani prevenci nastavení neplatných nebo dokonce potenciálně nebezpečných posloupností, při nichž se může mechanismus porouchat. Jen se značnými zkušenostmi a znalostmi postupu může obsluha užitím běžného přístupu správně nastavit načasování stroje, a protože se stupeň dovedností operátorů značně různí, může také silné kolísat výkonnost stroje.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je vytvořit zdokonalený řídicí systém sklářského tvarovacího stroje, který zjednoduší obsluhu přístroje a umožní dosažení vyšší produktivity přístroje.

Další cíle a výhody vynálezu vyjdou najevo z následující částí popisu a z doprovodných výkresů, které znázorňují aktuálně preferované provedení představující principy vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Na obrázku 1 je schematické znázornění jedné sekce sekčního stroje, který může mít jeden nebo větší počet takovýchto sekcí.

Na obrázku 2 je první část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 3 je druhá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

• · 4 · ί 9 9 ·

9999999 9 4

9 44 9944

-3 • 9 99 9

Na obrázku 4 je třetí část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 5 je čtvrtá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 6 je pátá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 7 je šestá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 8 je sedmá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 9 je osmá část síťového schématu podmínek pro dvakrát foukací postup výroby.

Na obrázku 10 je model sítě pro matici výskytu větve.

Na obrázku 11 je výčet načasování událostí pro elektronický řadič cyklu 360°, který řídí sekci sekčního stroje.

Na obrázcích 12A a 12B jsou síťová schémata používaná pro tzv. rozbalení zabaleného cyklu.

Na obrázku 13 je blokové schéma znázorňující vytvoření počítačového modelu matematického vyjádření síťového schématu podmínek vytvořeného rozbalením ze zabaleného cyklu.

Na obrázku 14 je blokové schéma znázorňující část počítačového modelu, který převádí úhly zabalené události na časy rozbalené události.

Na obrázku 15 je logické schéma znázorňující obsíuhu řízení užitím počítačového modelu k analýze rozbaleného schématu porušení podmínek, např. narušení pořadí, kolize nebo doby trvání.

Na obrázku 16 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k analýze rozbaleného schématu pro vymezení trvání procesů tvarování za tepla.

Na obrázku 17 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k analýze rozbaleného schématu pro optimalizaci programu.

Na obrázku 18 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k vymezení úhlů události pro proveditelný program v procesu tvarování za tepía s “N“ vstupy.

Na obrázku 19 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k optimalizaci rozbaleného programu.

fc · • · • · fc fc

-4• · • · fcfcfc • · • fcfc • fcfcfc ·

Na obrázku 20 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k identifikací veškerých aktivních omezujících podmínek bránících dalšímu zdokonalení, pokud je program stanoven jako proveditelný.

Na obrázku 21 je logické schéma znázorňující obsluhu řízení užitím počítačového modelu k minimalizaci opotřebení přemístitelných mechanismů.

Příklady provedení vynálezu

Sekční stroj má několik (obvykle 6, 8, 10 nebo 12) sekcí 10. Každá sekce obsahuje přední formu včetně mechanismu pro otvírání a zavírání formy 12 s protilehlým i podpěrami formy 14, které drží obě poloviny přední formy. Když jsou tyto podpěry formy uzavřeny vhodným přemísťovacím mechanismem 16, který může přesunovat podpěru formy mezi otevřenou (znázorněnou) a uzavřenou polohou a který je ovládán motorem 18, např. servomotorem, mohou být do uzavřené přední formy dodány jednotlivé dávky sklovíny. Otevřená horní část přední formy pak bude uzavřena závěrovou hlavou podpěry závěrové hlavy' 22, která může působením motoru (např. servomotoru) 24 měnit polohu mezi vzdálenou a předsunutou polohou. Pracuje-li sekce v lisofoukacím režimu, je píst mechanismu razníku 26 vtlačen svisle vzhůru do dávky sklovíny, čímž vznikne baňka. Chladicí vzduch bude dodáván do razníku přes ventil V1. Pracuje-li sekce v dvakrát foukacím režimu, provádí se dokončení nastavením vyfukovaného vzduchu přes ventil V2 do mechanismu závěrové híavy 22, přičemž baňka vznikne působením předfuku na razník přes ventil V3 a současném působení podtlaku na závěrovou hlavu přes ventil V4.

Po vytvoření baňky je podpěra razníku stažena, jsou staženy í podpěry formy a dvojice ramen držáků ústní formy 30, které jsou otáčivě podpírány obracecím mechanismem 31, budou otočeny servomorem 32 o 180° Přední forma také obsahuje mechanismus pro otvírání a zavírání formy 12 s protilehlými podpěrami formy 14, které nesou obě poloviny konečné formy. Tyto podpěry formy se pomocí vhodného přemísťovacího mechanismu 16, který je řízen motorem 18, např. servomotorem, přesunují mezi uzavřenou a otevřenou polohou. Když je baňka umístěna v konečné formě, podpěry formy se uzavřou, ramena ústní formy se otevřou a uvolní baňku (každé z ramen lze přesunout pneumatickým válcem (není znázorněn) řízeným vhodným ventilem V5), přičemž mechanismus pro převracení vrátí ramena ústní formy do přední formy (ramena se před tím uzavřou). Podpěry foukací hlavy 34, které mění polohu mezi »· · · k

zataženou a předsunutou, přičemž foukací hlava s podpěrami uzavírá konečnou formu, se přemístí za pomoci vhodného motoru, např. servomotoru 36, do předsunuté polohy tak, aby vyfoukla baňku do tvaru láhve. Tento dofuk je řízen ventilem V6.

Když je láhev hotova, je foukací hlava stažena, přední formy se otevřou a mechanismus odběrače 38, poháněný vhodným motorem 39, např. servomotorem, je přemístěn tak, aby mohl uchopit vytvořenou láhev a přenést ji do místa nad odstávkovou deskou 40, kde je při zavěšení ochlazena, a pak odložena na desku. Kromě pohybu mechanismů a zařízení lze také regulovat přívod provozního vzduchu do pohyblivých nebo stacionárních mechanismů. Když se konečné formy uzavřou, vzduch chladící formu se obrátí tak, aby chladil vzniklou láhev.

Každá sekce je řízena počítačem 42, který pracuje pod vedením řídicího bubnu s cyklem 360° (programovatelného sekvenčního řadiče), jenž určuje konečný počet úhlových intervalů vzhledem k bubnu, v nichž se mohou při každém otočení o 360° zapínat a vypínat řídící mechanismy atd. Při řízení je znám čas, jaký trvá otočení o 360°, přičemž tuto dobu lze nastavit nebo definovat jako dobu mezi impulsy jednou za cyklus, např. mezi impulsy vycházejícími z dávkovače sekčního stroje. Každý ventil se cyklicky zapíná a vypíná, přičemž každý mechanismus je v průběhu cyklu zapínán a vypínán elektronickým řídicím bubnem (programovatelným sekvenčním řadičem), jenž je součástí počítače 42.

Podle vynálezu je nejprve definován nástroj vytvořením schématu podmínek rozbaleného cyklu pro konstrukci skutečného sekčního stroje, a pak je sestaven matematický model podmínek rozbaleného cyklu, který může být automaticky formulován a řešen. Rozbalený znamená, provozní cyklus sekčního stroje, začínající oddělením dávky skloviny ze žlabu se sklovinou a končící odebráním vzniklé láhve z konečné formy. Celý tento provozní cyklus je delší než jeden strojní cyklus o délce 360° řídicího bubnu (v běžném případě 2 strojní cykly o délce 360°).

Obrázky 2 až 9 znázorňují možné síťové schéma podmínek pro modelový proces dvakrát foukacího způsobu výroby skleněných lahví v sekčním stroji. Cyklus začíná odstřihnutím, které představuje časový uzel z1 (z a n označují časový uzel). Dodání dávky/M13 (blok obsahující M představuje činnost, která se bude pohybovat mezi počáteční a koncovou polohou, přičemž směr pohybu je označen šipkami) začíná nazí a končí n177/e26/n6 (svisle orientované rovnítko označené e spojující dva uzly označuje, že se dva spojené uzly vyskytují současně). Pohyb Dodání dávky/M13 je dále rozdělen na dva dílčí pohyby: 1.

• »

Dávka v kolizní obíasti se závěrovou hlavou/m2 (blok označující m představuje dílčí pohyb), který začíná na z1/e1/n3 a končí na n4; 2. Dávka přechází přes přední formu/m3, který začíná na n4/e2/n5 a končí na n6.

Uzel z1 (odstřihnutí) má také další větev Proces jako celek/d13, který začíná na z1/e79/n175 a končí na n176/e78/n84 (obrázek 9). Odvozené větve jsou označeny elipsami s písmenem D“ a znázorňují doby trvání tepelných procesů, které jsou definovány jako funkce událostí stroje.

Obrázek 2 také ukazuje, že krok Razník v zaváděcí po!oze/MP1 (P znamená předchozí cyklus) musí být proveden na n13. Uzel n13 je čas, kdy byl v průběhu předcházejícího cyklu dokončen pohyb Razník v zaváděcí poloze/M1 v n15. To znázorňuje cyklická časová větev (obrázek 6), která spojuje n13 a n15. Razník obsahuje nezávisle se pohybující podpěru, přičemž na konci kroku Razník v zaváděcí poloze/M1 je podpěra i razník nahoře. Uzel n177, tj. konec Dodání dávky/M13 musí být situován v určité době (s2) (s po straně sousedních směrových šipek znamená určitou dobu (podmíněné pořadí), která uplyne mezi spojenými uzly) po n13.

Obrázek 2 také znázorňuje uzel n20, což je doba, kdy byl v předcházejícím cyklu t2 dokončen krok Závěrová hlava vypojena/MP15. To je označeno časovou větví cyklu t2, která je spojena s uzlem n22 (obrázek 4), což je čas, kdy je v následujícím cyklu ukončen krok Závěrová hlava vypojena/M15. Uzel n20 je spojen s n1, kdy je v určitou dobu (s22) po n20 zahájen krok Závěrová hlava zapojena/M14, tj. krok Závěrová hlava zapojena/M14 nemůže začít, dokud nebude dokončen krok Závěrová hlava vypojena/15. Větev pohybu Závěrová hlava zapojena/M14 končí v uzlu n93. Pohyb závěrové hlavy se rozděluje na dva dílčí pohyby: Závěrová hlava se pohybuje směrem k interferenci s dávkou/m4, který začíná na n1/e27/n7 a končí na n8, a Zapojení závěrové hlavy dokončeno/m5, který začíná na n8/e3/n9 a končí na n10/e28/n93. Znázorněna je také kolizní větev Závěrová hlava v kolizi s dávkou/c1 (kolizní větve jsou znázorněny klikatou čarou označenou c) spojující uzly n4 a n8. To znamená, že aby s jistotou nedošlo k srážce, musí být dávka v n4 dříve nebo ne později, než závěrová hlava dojde do n8.

Obrázek 2 také znázorňuje uzel n40, který odpovídá času, kdy dojde ke kroku Přední formy se zavírají/MP9 posledního cyklu (n40 je spojen s uzlem n55 na obrázku 6, což je konec kroku Přední formy se zavírají/M9 stávajícího cyklu, přičemž t1 označuje cyklický rozdíl). Krok Přední formy se zavírají/MP9 byl dokončen v n40, což je určitou dobu (s21) před zahájením kroku Dávka přechází přes přední formu/m3 v n5.

4 4 4·· ♦ W · tt 4 4

-7 · 4 4 · · * 4«·«

- t ~ 4 4 4 4· ···· · · 4 • 4 4 · 4 ·····»· 4 4

4 · · · · 4 · · • 4 444 «· » «4 4444

Když je dávka plně dodána do předních forem, začne v n177/e24/n26 Kontakt s přední formou/d1 (obrázek 3), který pokračuje až do n25/e25/n28, kdy nastává krok Přední formy se otevírají/M5. Před krokem Kontakt s přední formou/d1 v čase n5/e63/n183 (v čase, kdy začíná krok Dávka přechází přes přední formu/m3) se otevře podtlakový ventil, čímž zahájí větev procesu Využití podtlaku/p13 (větve procesu jsou označeny elipsami, obsahujícími písmeno P).

Využití podtlaku/p13 bude pokračovat až do n182, kdy se podtlakový ventil uzavře. To znamená, že když bude dávka přecházet přes přední formu, bude působit přes ústní formu podtlak (před ukončením přesunu razníku do zaváděcí polohy) tak, aby dávka mohla být vtažena do ústní části přední formy a do ústní formy.

V uzlu n12, což je určitý čas (s5) po dodání dávky (n177) a určitý čas (s3) po zapojení závěrové hlavy (n10), se otevře ventil na stlačený vzduch, aby zahájil Nastavení foukání/p1, které končí v uzlu n11/e73/n21/e68/n155 uzavřením ventilu na stlačený vzduch. Když Nastavení foukání/p1 skončí, začne krok Ventilace nastavení foukání/p10, který skončí v uzlu n19, a krok Kontakt s ústní formou/d8, který skončí v n154/e69/n113 krokem Otevření ústní formy/m21 (obrázek 5). To znamená, že při dokončení regulace foukání bude dávka ve styku s ústní formou a po dobu otevření ústních forem bude z dávky odebíráno teplo. Krok Závěrová hlava dole/M2 (obrázek 2) začne na n69, určitou dobu (s1) po n11, a skončí v n35 (uzavře se vrchol přední formy pro předfuk). V uzlu n172 (obrázek 3), což je určitá doba s10 po n177, když je dávka plně naložena do předních forem, a v další dobu s11 po Ochlazování přední formy/pP7 dokončeném v n173 v minulém cyklu (t11) začne otevřením ventilu Ochlazování přední formy/p7, které bude probíhat až do n171, kdy se ventil uzavře.

V uzlu n156 (obrázek 3) v čase s40 po skončení kroku Využití podtlaku/p13 v n182 a čase s7 po n19, kdy je dokončen krok Ventilace nastavení foukání/p10, je proveden krok Razník se přemístí do polohy předfuku/M3 (ze skla je stažena podpěra), přičemž tento proces končí v n70 a současně (n156/e70/n158) se sklo v oblasti dokončení, kdy je v plném kontaktu s formami, bude prohřívat (Prohřívání ústí/d9) až do n157/e71/n160, což je určitý čas (s39) po n70 a určitý čas (s36) po n35 (konec kroku Závěrová hlava dole/M2). V n160 začne Předfuk/p11 otevřením ventilu a bude pokračovat až do okamžiku n159/e80/n181, kdy se otevře ventil otvírající otvor v závěrové hlavě, umožňující zahájení procesu Ventilace předfuku/p12. Tento proces končí na n180. V čase n148, určitou dobu (s38) po n159, je proveden krok Razník (se přemístí) do převrácené polohy/M4, kde je podpěra i razník v poloze dole (to trvá až do n147).

9 · · · ·

Q 9 9 9 9 · 9 ·«··

- Ο - 9 · ··· 9 9 · 9 9 9 9 • · 9·· 9999999 9 9 «9 9 9 9 · «99 «99 «· 9 «9 9999

V n149/e66/n151, určitou dobu (s37) po dokončení Ventilace předfuku/p12 v n180, začínají současně následující kroky:

1. Prohřívání spodní části baňky/d7 trvající až do n150/e651.

2. Závěrová hlava vypojena/M15 (obrázek 4), který trvá až do n22/e30/n33.

Krok Závěrová hlava vypojena/M15 lze rozdělit do dvou dílčích pohybů; první je Vypnutá závěrová hlava uvolňuje interferencí s mechanismem pro převracení/m 11, který začíná na n149/e29/n32 (obrázek 3) a končí na n31/e7/n34, a druhý je Dokončení vypojení závěrové hlavy (po ínterferencí)/m12, který začíná na n34 a končí na n33. V uzlu n28 (obrázek 3), určitou dobu (s8) po n149, proběhnou současně následující události:

1. Přední formy se otevírají/M5, končící v n27 (obrázek 4), přičemž spodek baňky zůstává na doiní desce přední formy;

2. Prohřívání (baňky)/d4 začíná v čase n28/e15/n29 (obrázek 4) a pokračuje až do n61/e16/n30 (obrázek 6) (určitou dobu, s15, po dokončení pohybu Foukací hlava zapojena/M18 v n101), kdy začíná Dofuk/p2 (obrázek 7) končící v n63 a

3. Prohřívání v převrácené po!oze/d3, začínající v n28/eS/n38 (obrázek 3) a pokračující až do n37/e9/n39 (obrázek 5), což odpovídá dokončení kroku Převracení/M6, který začíná v n24. V uzlu n36 (obrázek 5), určitou dobu po n37, bude prohřívání pokračovat s převrácenou baňkou (Obnovení převrácení baňky/p4) až do n17. Pohyb v převrácené poloze je rozdělen na řadu dílčích pohybů. Přemístění mechanismu pro převracení (n24/e53/n153) (obrázek 4) začíná dílčím pohybem Mechanismus pro převracení se přesune k interferenci se závěrovou hlavou/m40, který končí v čase n152/e67/n125. Další dílčí pohyb je Přesun od interference mechanismu pro převracení se závěrovou hlavou k interferenci s foukací hlavou/m32, který končí v čase n124/e52/n127. Další dílčí pohyb, jímž je Mechanismus pro převracení se z interference s foukací hlavou přesune k interferenci s odběračem 1/m3, končí v n126/e60/n140, když se Mechanismus pro převracení přesune k interferenci s odběračem 2/m33, což končí v n139/e61/n142. Další dílčí pohyb je Mechanismus pro převracení se přesune k interferenci s odběračem 3/m38, který začíná v n142 a končí v n141/e54/n129. Nakonec se uskuteční krok Dokončení pohybu mechanismu pro převracen í/m35 (obrázek 5), začínající v N129 a končí v n128/e55/n39.

Je vymezena řada kolizních větví, např. Razník v kolizi s mechanismem pro převracení/c2 (obrázek 3), když se razník nepřemístí do polohy mechanismu pro převracení, než se mechanismus pro převracení začne pohybovat (čas n147 a čas n24). Když se přední formy M5 nepřepnou do otevřené poiohy před «· · · · φ φ φ φ Φφ

Λ Φ Φ ΦΦΦ · Φ · Φ • Φ · · · Φ Φ · · « · Φ • · Φ · Φ ···«·♦· Φ Φ ft · Φ · · Φ ··· • · ··· · » · ···«·· zahájením pohybu mechanismu pro převracení (čas n27 a čas n24), bude proveden krok Přední formy v kolizi s mechanismem pro převracení/c3 (obrázek 4). Je znázorněna řada dalších kolizí: Závěrová hlava v kolizi s mechanismem pro převracen í/c4, když závěrová hlava m11 dosáhne zvoleného bodu před n24, a Závěrová hlava v kolizi s mechanismem pro převracení/c1S, když závěrová hlava m11 dojde do své plně vypnuté polohy před n152, kdy mechanismus pro převracení dospěje k vnějším okrajům své oblasti interference se závěrovou hlavou. Rozdělením oblasti interference na více oblastí může mechanismus dříve zahájit činnost. Foukací hlava a mechanismem pro převracení se srazí v c12, pokud se krok Foukací hlava zvednuta/M19 (poslední cyklus 14) neuskuteční před tím, než mechanismus pro převracení dokončí krok Přesun od interference mechanismu pro převracení se závěrovou hlavou k interferenci s foukací hlavou (čas n23 a čas n124).

Znázorněn je také pohyb odběrače: Odběrač přes interferenci 1/mp13 (obrázek 4), který končí v n143 (poslední cyklus/t7); Odběrač přes interferenci 2/mp24, který končí v n144 (poslední cyklus/t8) a Odběrač přes interferenci 3/mp36 (obrázek 5), který končí v n145 (poslední cykíus/t9). Je stanovena řada kolizí: Odběrač v kolizi s mechanismem pro převracení/d3 (obrázek 4), dosáhne-li mechanismus pro převracení Interferencel před odběračem (n143 a n126); Odběrač v kolizi s mechanismem pro převracen í/d 7, dosáhne-li mechanismus pro převracení Interference 2 před odběračem (n144 a n139); Odběrač v kolizi s mechanismem pro převracení/c16, dosáhne-li mechanismus pro převracení Interference 3 před odběračem (n141 a n145). V n179 (obrázek 4), určitou dobu (s34) po n28, začne otevřením ventilu Chlazení ústní formy/p9, které pokračuje až do n178, což je určitá doba s35 před n24, když se mechanismus pro převracení/M6 začne pohybovat.

Konečné formy, které se otevřely v čase n14 během posledního cyklu t10 Mp24 (obrázek 4), se začnou zavírat v čase n98/e56/n146, určitou dobu (s17) po n14. Uzavírání má řadu dílčích pohybů: Formy se zavírají na šířku výrobku/m39 (obrázek 5), který začíná v n146 a končí v n109/e62/n85; Formy se zavírají na šířku baňky/m16, což začíná v n85 a končí v n62/e32/n42; Formy se zavírají na přijímací pozici/m14, což začíná v n42 a končí v n41/e10/n44, a Formy se zcela zavírají/m15, což začíná v n44 a končí v n43/e31/n97 (obrázek 6). Krok Odběrač vybírá výrobek z formy/Mp30 (obrázek 4) musí být proveden v předcházejícím cyklu 13, než dojde ke kroku Formy se zavírají na šířku výrobku/m39, aby se předešlo kolizi odběrače s formami c10 (čas n89 a čas n109). Dále by před • · • ·

-10 • * · · · · · « 1 · • ♦ · * · ♦ · · · · ♦ 4 • · « · · · ··*· « · · · β· 111 · » · « · 1111 uzavřením forem (čas n17 a n62/e32/n42) měl být dokončen krok Obnovení převrácení baňky/p4, jinak dojde ke srážce Baňka v kolizi s formou/c5.

Ústní formy se otevřou, aby uvolnily baňku ve foukací hlavě (Ústní formy se otevírají/M8) (obrázek 5). Tento pohyb, který probíhá od n46 do n45/e44/n112, je rozdělen na dvě části: Opožděné otevření ústní formy/m18, začínající ve stejné době n46/e45/n111 a končící v n11 Q/e43/n113 (určitou dobu, s26, po n41, tj. konci kroku Formy se zavírají do přijímací polohy/m14 a určitou dobu (s25) před ukončením kroku Konečné formy se zavírají/M16 v n97 (obrázek 6), když začíná druhá část (Ústní formy se otevírají/m21). Tato druhá část končí v n112. V případě, že dojde (n49) ke kroku Ústní formy se zavírají/M7 (obrázek 6) před krokem Návrat k ústní formě/!nterference s přední formou/m19 (n51), proběhne událost Ústní formy v kolizi s přední formou/c6. V n100 (obrázek 5), určitou dobu (s13) po otevření ústních forem (M8) v n45, bude mechanismus pro převracení přemístěn zpět do své původní polohy (Návrat/M17). Návrat je dokončen v n99/e34/n53. Návrat se skládá ze tří dílčích pohybů: 1. V n100/e33/n48 začíná krok Návrat uvolňuje interferenci s foukací hlavou/m17, končící v n47/e12/n52, po němž následuje 2. Návrat k ústní formě/lnterference s přední formou, který končí v n51/e13/n54, a 3. Dokončení návratu/m20, končící v n53/e34/n99. Od n50, což je určitou dobu (s14) po n100, bude až do n49 probíhat krok Ústní formy se zavírají/M7. Nejsou-li ústní formy uzavřeny před návratem do počátečního místa interference s přední formou (čas n49 a n51), dojde ke kolizi Ústní formy v kolizi s přední formou/c6.

V čase n102 (obrázek 5), určitou dobu (s23) po n23, bude probíhat pohyb Foukací hlava zapojena/M18 (obrázek 6), který skončí v n101/e36/n59. Jde o dvoufázové přemístění, který začíná krokem Přesun foukací hlavy k interferenci s návratem/m22, které začíná v n102/e35/n58 a končí v n57. V případě, že před krokem Přesun foukací hlavy k interferenci s návratem nedojde ke kroku Návrat uvolňuje interferenci s foukací hlavou, proběhne krok Návrat v kolizi s foukací hlavou/c8 (n57 a n47). Poslední část přemístění foukací hlavy je Dokončení zapojení foukací hlavy/m23, začínající v n57/e14/n60 a končící v n59.

V n56 začne krok Přední formy se zavírají/M9 (obrázek 6), který pokračuje až do n55. Nebude-li před zahájením kroku Přední formy se zavírají/M9 v n56 dokončen krok Návrat/M17 v n99, proběhne krok Návrat v kolizi s předními formami/c7. V n16, určitou dobu (s6) po n99, dojde k přemístění Razník do zaváděcí polohy/M1, které skončí v n15.

Pozice n30/e17/n66 (obrázek 7) je začátkem kroku Kontakt s formou./d5 (obrázek 8), který končí v n65/e18/n68, a kroku Dofuk/p2, který končí v n63. Uzel • * 9 9 9 9 > * *

-11 n30/e11/n165 představuje také konec Vedení foukání při podtlaku/d12, které začíná v n166/e77/n168. V n168 také začíná Foukání při podtlaku/p5, které končí v n167, určitou dobu (s29) před ri68/e18/n65 (obrázek 8), čímž je ukončen Kontakt s formou/d5. Kroky Vedení foukání při podtlaku/d12 a Foukání při podtlaku/p5 začínají v n168/e77/n166 (obrázek 6), určitou dobu (s9) po n97. V n91, určitou dobu (s27) po ukončení kroku Konečné formy se zavírají/M16 v n97, začne krok Chlazení konečné formy/p3 (obrázek 8), který pokračuje až do n90, určitou dobu (s30) před koncem (n65/e18/n68) kroku Kontakt s formou/d5. Navíc ve stejnou dobu n91/e74/n162 začne krok Přípravné chlazení konečné formy/d11 (obrázek 6), probíhající až do n161/e75/n30/e16/n61, což je také konec Prohřívání/d4. Krok Konec chlazení/p6 (obrázek 7) začíná v n170, určitou dobu (s31) po ukončení pohybu Foukací hlava zapojena/M18 v 101, a končí v n169.

V n104 (obrázek 7), určitou dobu (s32) po skončení kroku Konec chlazení/p6 v n169, začíná krok Foukací hlava nahoře/M19, končící v n103/e38/n73. Tento pohyb lze rozdělit na řadu dílčích pohybů:

1. Foukací hlava nahoře do konce dofuku/m41, který začíná v n104/e76/n164 a končí v n163, určitou dobu (s20) před n63 (konci Dofuku/p2),

2. Foukací hlava uvolňuje interferenci 1 s odběračem/m25, který začíná v n163/e37/n72 a končí v n71,

3. Foukací hlava nahoře uvolňuje interferenci 2 s odběračem/m7, který začíná v n71/e21/n95 a končí v n92,

4. Foukací hlava nahoře uvolňuje interferenci 3 s odběračem/m8, který začíná v n92/e5/n96 a končí v n94 (obrázek 8) a

5. Dokončení kroku foukací hlava nahoře/m26, který začíná v n94/e6/n74 a končí v n73.

Krok Nůžky se otevírají MP12 (obrázek 6) je ukončen v n86 (předcházejícího cyklu t5) a určitou dobu (s28) poté, v n119, začíná krok Zpětný náraz (pohotovostní poloha odběrače)/M22, který končí v n118. V n106, určitou dobu (s24) po n118, začíná krok Odběrač dovnitř/M20, končící v n105. Pohyb odběrače se skládá z řady dílčích pohybů:

1. Odběrač dovnitř směrem k interferencí 1 s foukací hlavou/m27, který začíná v n106/e39/n76 a končí v n75;

2. Odběrač dovnitř směrem k interferenci 2 s foukací hlavou/m9, který začíná v n75/e22/n117 a končí v n166;

3. Odběrač směrem k interferenci 3 s foukací hlavou/m10, který začíná v n116/e19/n132 a končí v n131 a

-12 9*-9 · *· 9 ·· 99 • 9* 999 9 » 9 9 »999 9 «<9 9 * 9 • 9 9*9 9 9 · 9 9 · 9 9 *

9 9 9 9 999 «99 «9 9 «* 9999

4. Dokončení kroku odběrač dovnitř/m28, který začíná v n131/e20/n78 a končí v n77/e40/n105 (obrázek 8).

Je stanovena skupina kolizí:

1. Foukací hlava v kolizi s odběračem/c9, k níž dojde, bude-li n75 před n71;

2. Foukací hlava v kolizi s odběračem/c14, bude-li ni 16 před n92 a

3. Foukací hlava v kolizí s odběračem/c15 (obrázek 8), bude-li n131 před n94.

V n80, určitou dobu (s18) po n105 (konci kroku Odběrač uvnitř/M20) proběhne krok Nůžky se zavírají/M11, končící v n79/e51/n120. V n68 začíná krok Přední formy se otevírají/M10, který končí v n67/e50/n122. Tento pohyb se skládá z řady dílčích pohybů:

1. Formy se otevírají k bodu uvolnění/m29, který začíná v n68/e49/n121 a končí v n120/e4/n64;

2. Formy se otevírají k odběru výrobku/m6, který začíná v n64 a končí v ri130/e48/n123a

3. Dokončení otevírání forem/m31, který začíná v n123 a končí v n122/e50/n67.

V n108, určitou dobu (s19) po n79 /M11 a kroku Nůžky se zavírají/M11, proběhne krok Oběrač ven/M21, který skončí v n107 (obrázek 9). Tento pohyb se skládá ze skupiny dílčích pohybů:

1. Odběrač ven přes interferenci 1/m13, který začíná v n108/e41/n138 a končí v n133;

2. Oběrač vybírá výrobek z formy/m30 (obrázek 9), který začíná v n133/e57/n82 a končí v n81;

3. Odběrač ven přes interferenci 2/m24, který začíná v n81/e23/n135 a končí v n13;

4. Odběrač ven přes interferencí 3/m36, který začíná v n13/e58/n137 a končí v n136 a

5. Dokončení kroku odběrač ven/m37, který začíná v n136/e59/n88 a končí v n87/e42/n107.

Proběhne-li n82 před n130, dojde ke srážce Formy v kolizi s odběračem/c11.

Nakonec, při uzavření kroku Odběrač ven/M21 (n107/e46/n115) bude až do n114 probíhat Chlazení při zavěšení nad odstávkovou deskou/d6. V n174, určitou dobu (s12) po n107, se uskuteční krok Zvýšení vzhledem k odstávkové desce/p8, trvající do n18. Určitou dobu (s33) poté, v n84/e78/n176/e47/n114 • · · fc-fc · fc » • · ··

- 13 • · fcfcfc • fc • fc fcfcfc· • fc fcfc fc · * fc • · · fcfcfc • fcfc •fc 99 9 9 skončí kroky Proces jako celek/d13, Chlazení při zavěšení nad odstávkovou deskou/d6 a Nůžky se otevírají/MI2, končící v n83.

Pro větší názornost byla popsána jedna specifická konstrukce stroje pro dvakrát foukací způsob výroby, je však třeba mít na paměti, že existuje velké množství provozních sestav, s nimiž uživatelé pracují včetně dvakrát foukacího a lisofoukacího způsobu výroby a všichni uživatelé si vypracovali specifické postupy, které se navzájem mírně odlišují. Odborník v oboru, který rozumí zde vysvětlené konstrukci, by mě! být schopen definovat síťové schéma podmínek pro svou vlastní sestavu.

Další krok spočívá v převodu tohoto síťové schématu podmínek na model, který bude ideální pro automatizovanou formulaci a řešení plánované syntézy a analýzy problémů počítačem. V preferovaném provedení se používá maticový algebraický model síťového schématu podmínek, lze však také využít jiných forem matematického modelování. Následovně lze formulovat Matici výskytu větve F:

1. Očíslujte větve v síťovém schématu podmínek od 1 do M_b, kde M_b je celkový počet větví sítě. Pořadí přidělování čísel větvím je volitelné.

2. Očíslujte uzly v síťovém schématu podmínek od 1 do N_n, kde N_n je celkový počet větví sítě. Pořadí přidělování čísel větvím je libovolné.

3. Vytvořte první řádek matice F s M_b řádky a N_nsloupcí zapsáním hodnoty 1 (plus jedna) do sloupce odpovídajícího výchozímu uzlu pro první větev a hodnoty -1 (mínus jedna) do sloupce odpovídajícího cílovému uzlu pro první větev, do ostatních sloupců se zapíší nuly.

4. Opakováním postupu popsaného v kroku 3 vytvořte řádek číslo dvě až řádek s číslem M_b matice F pro druhou, třetí atd. větev sítě až po větev označenou M_b.

Tak vznikne matice F s M_b řádky a N_n sloupci, která bude téměř celá obsahovat nuly, kromě vždy jedné 1 a jedné -1 v každém řádku.

Na obrázku 10 je jako konkrétní příklad uvedeno síťové schéma podmínek pro jednoduchý síťový model. Síť má M_b = 7 větví a N_n = 6 uzlů. Matice výskytu větve F pro tuto síť tedy bude mít 7 řádků a 6 sloupců. Pro tento model, kde budou použita čísla větví a uzlů uvedená na obrázku 3, bude matice F vypadat následovně:

14,·»««« ·· « ·· *«

	-14-	to ♦ · to to to • · «·· to tototo • · tototo ♦····♦ • to to · · · totototo· · to ·
	1	-1 0 0 0 0
	0	1 0 0-10
	1	0-1000
F =	0	0 0 0 1 -1		(rovnice 1)
	0	0 1 -10 0
	0	0 0 10-1
	0	10-100
	Každá větev, i, představuje v síťovém schématu podmínek dvojici vztahů
ve tvaru:
	tdestínationj tsource, i 5= 5maxj		(rovnice 2)
	tdestínationj tsource, i - 3minj		(rovnice 3)
Kde:
tdestínationj	- čas, přiřazený cílovému uzlu i-té větve
tsource, f	= čas, přiřazený výchozímu uzlu	i-té větve
3max,i		= maximální povolené trvání i-té větve
Smín.i		= minimální povolené trvání i-té větve
	Definujme vektor času t přiřazeného uzlu, kde	-tý prvek času t je čas
přiřazený	j-tému uzlu sítě. Označíme-li i-tý	řádek matice výskytu větve F

písmenem F_f. můžeme rovnice 2 a 3 přepsat následovně:

- F_ft < Smax.i (rovnice 4)

- F,t > 5_min,i (rovnice 5)

Toto vyplývá ze skutečností, že vynásobením i-tého řádku matice podmínek, F|, vektorem času přiřazeného uzlu, t, získáme pouze čas výchozího a cílového uzlu, protože všechny další hodnoty v řádku budou rovny nule. Hodnota jedna s kladným znánkem bude podle zavedené konvence přiřazena prvku odpovídajícímu výchozímu uzlu a hodnota mínus jedna bude náležet cílovému uzlu.

Protože rovnice 3 a rovnice 4 platí pro každou větev v síti, lze rovnice základní matice podmínek matice rozepsat takto:

Ft < S_max

-Ft > S_mjn (rovnice 6) (rovnice 7) • -0--Φ ·

-15• · · · Φ * 4 9 4 4 • 4 4 44 4 4 4 4 · 4 · • · 444 444494» · ·

-9 ·4 9 4 9 4 4 4 44 4 4

Pro větve, u nichž není stanovena horní hranice trvání, je 8_max,i nastaveno na plus nekonečno. Analogicky pro větve, u nichž není stanovena žádná dolní hranice trvání, je 8_mjn,i nastaveno na mínus nekonečno. Pro větve, které musí splňovat přesně cílovou hodnotu, je horní a dolní hranice nastavena přesně na tuto cílovou hodnotu, 5t_arget,j.

Rovnice základní matice podmínek (rovnice 6 a rovnice 7) jsou rozšířeny tak, aby platily pro tří typy dalších podmínek. Jedná se o následující tři typy podmínek:

1. Trvání větve pro všechny větve cyklu musí být stejné. To je třeba k zajištění jednotné periody cyklu v celém systému.

2. Trvání větve pro každou větev dílčího pohybu musí být konstantním zlomkem trvání větve pro odpovídající větev hlavního pohybu.

3. Absolutní čas události pro jeden uzel v síti musí být nastaven na požadovanou referenční hodnotu (v běžném případě na nulu).

Tyto požadavky lze vyjádřit pomocí dříve definované matice výskytu větve F následovně:

Každá větev cyklu musí trvat stejně dlouho jako perioda cyklu, T, a proto, nezávisle na konkrétní hodnotě periody cyklu musí mít všech N_{ větví cyklu stejné trvání větve. Označme čísla větví odpovídající větvím cyklu množinovým zápisem {h, 12,· ^· Trvání k-té větve cyklu pak lze vyjádřit jako:

-F|t = 6i. (rovnice 8), kde F_i(představuje i_k-tý řádek matice výskytu větve F.

Splnění podmínky jednotného trvání větve je pak zaručeno nastavením trvání každé z větví na hodnotu rovnou trvání první větve cyklu:

		- 'Fh
-F'3	t =	-A	t (rovnice 9)
.' Fi\		:Fi<

Po úpravě získáme:

·· 44*4 ··

4 · 4 4

4··· « 4

4 4 * 4 4 •4 4*4

4 4 4 4 4 ·

-Fix+ Ρ, -F,J+FU	t =	»* — 0 0
-Fí,+ F		0
'i

44

4 4 4

4 4 • 4 4 4

4 4 4 • 44 4444 (rovnice 10)

A,=

Definujme matici A_t představující levou stranu rovníce 10:

- Fí_x+ F -F_{iJ +} F,

-Fu+ F_u

Rovnici 10 pak lze ve stručnějším tvaru zapsat jako:

A,t = 0 (rovnice 11) (rovnice 12)

Mění-li se trvání větve pro větev hlavního pohybu, měly by podle toho být upraveny i dílčí větve (pokud existují) související s touto větví.

K vymodelování této množiny pomocných podmínek je třeba nejdříve definovat způsob zápisu. Označme čísla větví odpovídajících větvím hlavního pohybu (včetně větví, s nimiž jsou spojeny větve dílčího pohybu) množinou {M_1; M₂₎... M_Nm}, kde Nm je celkový počet větví hlavního pohybu, s nimiž jsou asociovány větve dílčího pohybu. Označme větve dílčího pohybu asociované s ktou větví hlavního pohybu množinou {m_k1, m_k2,...m_kNk}, kde N_k je celkový počet větví dílčího pohybu asociovaných s k-tou větví hlavního pohybu. Trvání každé z větví dílčího pohybu představuje konstantní ziomek trvání asociované hlavní větve. Nechť označuje tento konstantní zlomek pro j-tou větev dílčího pohybu asociovanou s k-tou větví hlavního pohybu.

Požadovaná množina podmínek asociovaných s k-tou větví hlavního pohybu může pak být představována rovnicí:

FCtklFjvt^ Fm O^F (rovnice 13) ·* ♦♦♦·

-17 ♦ * 9 ·

• ··

999

99

9 9 9

9 9

9 9

9 9

9999

Defiηujeme-ii matici A_M|^která bude představovat levou stranu rovnice 13, takto

F^miy ^M

Fm - O^FM

Kl (rovnice 14)

Fm.,7 «Λ lze rovnici 13 zapsat ve stručnějším tvaru:

Am^ - 0 (rovnice 15)

Definujeme-li dále matici A_m:

Am, ^Am1

Am

Nm (rovnice 16) lze celou množinu pomocných podmínek dílčího pohybu vyjádřit rovnicí:

A_mt = O (rovnice 17)

Zvolíme v síti jeden referenční uzel a absolutní čas, v němž má nastat tato událost, nastavíme na nulu. Označíme-li číslo referenčního uzlu jako k, můžeme tuto podmínku vyjádřit jako

A_zt = 0 (rovnice 18) kde k-tý prvek řádkového vektoru A_z má hodnotu 1 a všechny ostatní prvky jsou nulové.

A nakonec bude rozšířená matice podmínek A definována jako ** ·♦·· • 4

9 99

-18·< 9 99 99

9 9 9 9 9 9

9 9 · 99 9

9999 9999 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 9 9 9 99 9 9

A,

Am

A_z (rovnice 19) kde F_f je redukovaná matice výskytu větve vytvořená vyloučením všech nyní nadbytečných řádků v matici F. K vytvoření F_r se z matice F odstraní řádky odpovídající všem větvím dílčího pohybu a všechny kromě první cyklické větve. Jsou definovány délkové vektory b_m,„ a b_max pro N_Ď + N_f + N_M + 1 :

ůmln min (rovnice 20)

>max max (rovnice 21)

Úplnou množinu podmínek sítě pak lze vyjádřit kombinací rovníce 6, rovnice 7, rovnice 12, rovnice 17, rovnice 20 a rovnice 21 do jediné množiny rovnic rozšířených podmínek:

At < bmax (rovnice 22)

At > bmin (rovnice 23)

Na pravé straně rovnice 22 a rovnice 23 jsou koncové prvky N_t + N_M + 1 vektorů b_max a bmin vždy rovny nule. Cílem je najít množinu časů události (programu), která bude splňovat všechny požadované podmínky sítě. Obecně zde bude existovat více než jeden, a ve skutečnosti nekonečně mnoho, programů, které vyhovují podmínkám sítě. K výběru nejvhodnějšího programu z mnoha možností, jež jsou k dispozici, proto využijeme metodu vycházející z podmíněné optimalizace. Obecný postup lze upravit tak, aby byl vhodný pro různé praktické problémy tím, že se zvolí přiměřené hodnoty optimalizačních • 4 44 4 4 • · • · ··

-19• 4 4 4 • 4 4

444

4

4 4 • 4 4·

44444

4 4 ·

• 4

4 4 4

4 4

4 4 4

4 4 • 4 4444 kritérií. Mezi neoficiální příklady optimalizačních kritérií, která mohou být zajímavá z praktického hlediska, patří:

1. Minimalizace periody cyklu se stanoveným trváním tepelných procesů

2. Maximalizace trvání konkrétních tepelných procesů, např. prohřívání, v rámci stálé periody cyklu.

3. Minimalizace opotřebení na základě co největšího zpomalení mechanismů v rámci stálé periody cyklu a specifikované množiny trvání tepelných procesů.

Optimální programy s využitím těchto kritérií se snadno získají užitím nové metodologie, která byla vyvinuta.

Vyjádřeno maticovým algebraickým modelem, popsaným výše, je třeba řešit obecný problém spočívající v nalezení vektoru t délky N_n časů, přiřazených uzlům, který vyhovuje rovnici:

minimalizovat f(t) (rovnice 24) za podmínek daných parametry:

At < bmax At > bmin

Skalární funkce f, označovaná jako cílová funkce, určuje kritérium pro rozpoznání nejvíce žádoucího řešení mezi mnoha možnými řešeními problému. To je známo jako podmíněný optimalizační problém (jako protipól nepodmíněného optimalizačního problému), protože hledáme optimální řešení, aie omezujeme množinu možných řešení na ta, která splňují stanovenou množinu podmínek. V tomto případě jsou podmínky vyjádřeny jako množina lineárních nerovnic.

Velké množství praktických kritérií lze vyjádřit formou kvadratické cílové funkce formy (ve skutečnosti není konstantní f₀ nutně vyžadováno, protože nemá vliv na umístění systémového minima a maxima). Zachovává se zde pouze proto, že později umožňuje jasnější interpretaci cílové funkce jako skutečné vzdálenosti trvání větve měřeného od požadovaných cílových hodnot f(t) = 1 /2 t^T Ht + Ct + f₀ (rovnice 25) ·*

-20 ····· · · · · · · φ • · · · · · ·>··· 9 9 9 9

9 9 9 9 8 9 9 9

999 99 9 88 9999

Jak bude podrobněji vysvětleno dále. základní problémy s naprogramováním přístroje mohou být v podstatě vyjádřeny užitím kvadratické cílové funkce ve tvaru daném rovnicí 25.

Optimalizační problém s touto kombinací kvadratické cílové funkce a lineárních podmínek, je znám jako problém kvadratického programování. K řešení problémů kvadratického programování se používá bohatá škála rychlých a spolehlivých číselných algoritmů. V některých praktických případech (např. při minimalizaci periody cyklu) lze optimalizační kritéria vyjádřit užitím lineární cílové funkce ve tvaru:

f(t) = Ct + f₀ (rovnice 26)

Tato kombinace lineární cílové funkce s lineárními podmínkami je známa jako problém lineárního programování. Problémy lineárního programování lze v mnohých případech řešit s menším výpočetním úsilím, a proto i rychleji než problémy kvadratického programování, metodou řešení problémů kvadratického programování při zachování lineární a kvadratické cílové funkce bude však to nejúspornější řešení.

Základní myšlenka tzv. obecné metodologie syntézy cílového programu spočívá v přiřazení cílové hodnoty trvání každé větve v síti. Tyto cílové hodnoty představují ideální množinu hodnot, jichž by uživatel chtěl dosáhnout pro veškerá trvání větví. Protože je také třeba splnit mnoho síťových podmínek, nelze ve skutečnosti dosáhnout všech cílových hodnot trvání větví. Obecná metodologie syntézy cílového programu proto najde ten program, který se nejvíce blíží cílovým hodnotám.

Obecná metodologie syntézy cílového programu může poskytnout jednotný přístup k mnoha problémům díky čtyřem hlavním vlastnostem, jimiž jsou:

1. Kvadratická cílová funkce - kvadratická cílová funkce vytváří matematicky přesný zápis programu, který se nejvíce blíží k cílové hodnotě.

2. Přísné limity - na povolená trváni každé větve sítě lze uplatnit přísný horní a dolní iimit.

3. Zablokování - trvání stanovených větví lze zablokovat tak, aby ve výsledném programu dosáhla přesných hodnot.

4. Kvadratické řešení - použití robustního numerického řešení kvadratického programování.

Každá z výše uvedených vlastností bude nyní popsána podrobněji. K realizaci automatizovaného numerického řešení je třeba provést intuitivní zápis programu blížícího se cílové hodnotě matematicky přesně. Proto definujme cílovou funkci, f(t), následovně:

(rovnice 27) kde:

W| = konstanta, která váží významnost odchylky mezi cílovým a skutečným chováním pro i-tou větev sítě δι (t) = trvání i-té větve sítě jako funkce t v délkovém vektoru N_n času přiřazeného událostem větve (program)

8t = cílové trvání pro i-tou větev sítě

Nb = celkový počet větví sítě

Vzdálenost od cíle je tak vyjádřena jako vážený součet kvadratických odchylek mezi cílovým a skutečným trváním větve. Bylo zaznamenáno, že v dvourozměrném nebo trojrozměrném případě (N_b = 2 a N_b = 3) a w₍ = 1 vyjadřuje rovníce 27 známý euklidovský vztah vzdálenosti.

Trvání větve pro trvání í-té větve lze vyjádřit jako i-tý řádek matice výskytu větve:

8,= -F,t

Rovnici 27 lze vyjádřit pomocí výše definovaného maticového algebraického systémového modelu jako:

f(t) = (W(Ft + 8))^T(W(Ft + 8)) (rovnice 28) kde:

W = váhová matice = vektor cílového trvání větve

F = matice výskytu větve

T = délkový vektor N_n času přiřazeného uzlu (program) horní index T = transpozice matice

Následující rutinní algebraické zpracování rovnice 28 lze přepsat jako:

f(t) = t^T F^TW^TWFt + 2 8, W^T Wft + 8,^T W^T W 8, (rovnice 29)

-22••fcfcfcfc fcfcfc fcfc fcfc fcfcfc fcfcfc fcfcfcfc fc » · fcfc fcfcfcfc fcfc fc • ♦ ··· fc fcfcfcfc · · fc fc • fc · fcfcfc fcfcfc fcfc fcfcfc fcfc fc fcfc fcfcfcfc

Rovnici 29 pak lze vyjádřit ve standardním tvaru daném rovnicí 25 pro kvadratickou cílovou funkci:

f(t) =- 1/2tT Ht + Ct + f₀ (rovnice 30) kde:

H = 2 F^TW^TWF C = 23fWTWF f₀ = 6t^TW^TW5t

V definici prvků diagonální váhové matice je povolena určitá pružnost. Nejjednodušší alternativou je nastavení vah každé z větví W| na hodnotu 1 (jedna), aby W byia maticí identity. Díky tomu bude mít stejnou váhu absolutní chyba (odchylka) mezi požadovanými a cílovými hodnotami pro všechny větve sítě. Ačkoli v některých případech může být postup s využitím absolutní chyby vhodný, je běžnější, pracujeme-li s relativní chybou, přičemž chyba každé větve bude normalizována jejím typickým trváním. U postupu s využitím relativní chyby je odchylka 1 milisekundy pro větev s typickým trváním 10 milisekund považována za stejně významnou jako odchylka 1 sekundy pro větev s typickým trváním 10 sekund. Definujme váhovou matici W pro postup s relativní chybou:

FjShigh^ - ňlowj)

1/(5(^(,^- SioyJ o

o o o o o o o o o o (rov. 31)

1/(ShíghN kde

Shighi = horní měřítko hodnoty pro i-tou větev sítě δια»! = dolní měřítko hodnoty pro i-tou větev sítě

Často je vhodné mít možnost omezit povolené rozsahy trvání konkrétních větví. Příkladem situací, kdy je tato funkce požadována, jsou mechanismy, které mají dolní omezení trvání pohybu a kroky procesu, které mají dolní a (nebo) ·« ΦΦΦ· φ #

-23• Φ φ ·» ΦΦ φφφ φφφφ φφφφ · · φ • φ φφφ ΦΦΦΦ··· φ φ ·· φφφφ φφφ

ΦΦ φφφ ΦΦ φ ΦΦ φφφφ horní omezení trvání pohybu. Tato omezení jsou nastavena v obecné metodologii syntézy cílového programu přiřazením příslušných hodnot prvkům vektorů b_min a b_max, tvořícím pravé strany vztahů matic daných rovnicí 24.

V některých případech je žádoucí určit, aby konkrétní trvání větví bylo přesně rovno cílovým hodnotám. To bude označeno jako zablokování cílové hodnoty. V některých případech je např. nutné zablokovat trvání větví cyklu, protože periodu cyklu zařízení v horní části, jako je dávkovač, nelze ihned nastavit. Tuto možnost provádí obecná metodologie syntézy cílového programu nastavením hodnoty příslušných prvků horního a dolního omezení (vektorů b_min a bmax tvořících pravé strany vztahů matic podmínek daných rovnicí 24) na hodnotu rovnou cílové hodnotě. Matice H by měla být pozitivně definitní. Abychom se vyhnuli komplikacím s tímto číselným problémem, je možno malé váhy rovnoměrně přiřadit větvím, jejichž trvání není předmětem zájmu nebo lze použít metodu řešení, která bude vhodná konkrétně pro případ, kdy je H pouze pozitivně semidefinitní.

Na základě předcházející zkušenosti nebo konkrétních zkoušek lze zjistit požadovaná trvání všech kroků procesu tvarování za tepla (prohřívání, dofuku atd.) a může se stát, že výrobce lahví nebude chtít tyto hodnoty měnit. S odblokovaným trváním větve periody cyklu, zablokovaným trváním všech větví souvisejících s tvarováním za tepla a trváním větví pohybu mechanismů zablokovaným na hodnotě odpovídající trvání nejrychlejšího možného mechanismu je možno nastavit cílovou hodnotu trvání periody cykiu na nulu (z čehož vyplývá, že by měla být co možná nejkratší). Metodou řešení problému kvadratického programování se pak nalezne program s nekratší možnou periodou cyklu, splňující všechny podmínky sítě. (Mezi tyto podmínky patří zablokování trvání tepelných procesů a trvání pohybu mechanismů společně s požadavkem na eliminaci srážek, správné pořadí kroků atd.).

Je možné, že konkrétním programem dosáhneme požadované periody cyklu a množiny trvání tepelných procesů, bude však vyžadovat rychlejší pohyb určitých mechanismů, než je přesně nutné k dosažení těchto cílů. Místo toho může být žádoucí obsluhovat mechanismy jen tak rychle, jak je absolutně nezbytné k dosažení dalších požadovaných cílů. Tím by se zmenšil průměrný a špičkový proud servomotorů (a související zahřívání motoru), a zřejmě by se i jinak snížilo obecné opotřebení systému. Potom by měla být perioda cyklu a trvání dalších tepelných procesů zablokováno na požadované hodnotě. Trvání všech větví pohybu by byla odblokována a jejich cílové hodnoty nastaveny na relativně vysokou hodnotu. Metoda řešení kvadratického programování by pak

• 0 > 0 « 0 · ·« 0

0 0 0 0 • 0 0 0

-24• · ·00« mohla v případě potřeby urychlit mechanismus, je~ii třeba splnit podmínky periody cyklu a trvání tepelných procesů, jinak by však prodloužila trvání pohybu do nejvyšší možné míry.

Když nelze přesně dosáhnout požadovaných cílových hodnot, může uživatel dostat určitý pokyn, která omezen? musí uvolnit, aby snáze dosáhl požadovaného cíle. To lze provést ověřením hodnot Lagrangeova multiplikátoru pro násobení hodnot vypočítaných v místě optimálního programu. Lagrangeovy multiplikátory mohou být interpretovány jako parciální derivace cílové funkce vzhledem k prvkům ve vektorech b_mi_n a b_max tvořících pravé strany vztahů podmíněných matic daných rovnicí 24. Nenulové hodnoty konkrétního Lagrangeova multiplikátoru pak ukazují, že cílová funkce může být zvýšena, nebo snížena (v závislosti na algebraickém znaménku Lagrangeova multiplikátoru) změnou hodnoty souvisejícího prvku vektorů b_min a b_max- Tyto podmínky jsou tzv. aktivní. Jiné podmínky, jejichž hodnoty Lagrangeova multiplikátoru jsou nulové, jsou tzv. inaktivní. Vhodnou prezentací aktivních podmínek seřazených podle relativní velikosti jejich Lagrangeova multiplikátoru by uživatel byl informován, která omezení představují největší překážku dosažení požadovaných výsledků. Znaménko Lagrangeova multiplikátoru by dále mohlo být použito ke stanovení a následnému zobrazení uživateli, zda by ke snadnějšímu dosažení cílových hodnot neblokovaných větví cílová hodnota (v případě zablokované větve) měla být zvýšena nebo snížena. Nejvíce omezené optimalizační algoritmy poskytují možnost počítat hodnoty Lagrangeových multiplikátorů (nebo je počítat již jako součást normální operace), takže by tyto dodatečné informace mohly být využity jako další vodítko pro uživatele, pokud si to přeje.

Pokud uživatel systém omezí příliš silně podmínkami, nemusí existovat proveditelné řešení problému kvadratického programování, který byl předložen. V takovém případě je důležité si uvědomit, že problém je neřešitelný, a uvolnit omezení tak, aby umožnily schůdné řešení. Řešení problému kvadratického programování obvykle dokáže rozeznat, že zde neexistuje proveditelné řešení, a vhodným způsobem to oznámí. Tento indikátor může využít software, který pracuje s obecnou metodologií syntézy cílového programu, aby upozornil uživatele na maximální možné uvolnění veškerých podmínek.

Maticový algebraický model také umožňuje analyzovat navrhovaný program ke zjištění jakéhokoli možného poškození nebo nežádoucího narušení podmínek. Tato funkce poskytuje mechanismus pro provádění inteligentní

-25titi titititi titi ti titi ·· • titi tititi ti ti · ti • · ··· titititi · ti ti • · < e · · ···· ··· « ·· ···· ··· ·· ··« ·· · »· ·*·· kvalifikace vstupu změn pro časy události požadované uživatelem, které překračuji běžnou kontrolu horního a dolního omezení.

Základním cílem metodologie analýzy cílů je poskytnout možnost kontroly navrhovaného plánu porušení podmínek a oznámit veškerá porušení, která by se mohla vyskytnout. Tímto postupem lze také zaznamenat porušení takovým způsobem, který dává uživateli možnost porozumět důsledkům porušení a do možného rozsahu ukazuje i nápravu.

Skutečná kontrola porušení podmínek je po výpočetní stránce celkem jednoduchá a spočívá pouze ve vynásobení a odečtení matice. K dosažení požadované plné funkčnosti je třeba vzít v úvahu také některé další okolnosti.

Další rysy vycházejí primárně z faktu, že časy jednotlivých uzlů (událostí) lze naplánovat pouze pro podmnožinu celkového modelu systému. Tato podmnožina uzlů je označována jako množina nezávislých uzlů. Časy přiřazené uzlům pro zbývající, tj. závislé uzly, jsou pak automaticky počítány z nezávislých časů přiřazených uzlům a známých stálých hodnot trvání větví.

Metoda v souhrnném pohledu se pak skládá z následujících složek:

1. Řešení závislých časů přiřazených uzlům

2. Detekce porušení podmínek

3. Diagnóza a třídění porušení

Závislé časy přiřazené uzlům lze vyřešit pomocí dříve definované množiny podmínek užitím následujícího postupu.

1. Vytvořme podmnožinu podmínek rovnosti:

keq t = b_e<> (rovnice 32)

Zachováme pouze ty řádky A a b (jak jsou definovány v rovnicích 19 a 20), pro které si je horní a dolní omezení rovno. Uvědomme si, že horní a dolní omezení pro větve se známými a stálým trváním budou nastaveny na tuto známou stálou hodnotu. Horní a dolní hraníce těchto větví o stálém trvání pak budou stejné a řádky A odpovídající těmto větvím spolu s pomocnými podmínkami budou pak zachovány v A_e. Větve se známými stálými hodnotami pak budou v běžném případě větve Pohybu, Cyklu a Souběžného průběhu. Aby byl problém dobře vymezen, řádek o rozměru A_eq musí být větší nebo roven počtu závislých časů přiřazených uzlům. Ke splnění této podmínky je třeba, aby stálé hodnoty byly přiřazeny dostatečnému počtu větví.

2. Změnou pořadí sloupců A_eq vytvořme rozdělenou matici výskytu A_p, v níž prvních N_t sloupců odpovídá nezávislým časům přiřazeným uzlům. Vytvořme parciální vektor t_p časů přiřazených uzlům seřazením sloupců t tak, aby odpovídaly novému pořadí sloupců v F_p. Rovnici 32 pak lze přepsat následovně:

• · • ·

(rovnice 33)

3. Změníme rovnici 33 tak, aby vznikla množina lineárních rovnic

A_Pp t^ - (b_eq -A_Pit = 0 (rovnice 34)

5. Přiřaďme hodnoty nezávislým časům událostí a prvkům be_q odpovídajícím větvím s pevně stanoveným trváním a vyřešme přeurčenou soustavu rovnic 34 pro t_p , To lze provést pomocí standardních číselných postupů pro řešení přeurčených soustav lineárních rovnic, např. lineární metodou nejmenších čtverců. Pro konsistentní množinu větví se stálým trváním a správně sestavené síťové schéma podmínek lze nalézt přesné řešení této přeurčené soustavy rovnic. Tzn. lze najít vektor závislých časů přiřazených větvím tp^který vyhovuje rovnicí 34 bez výskytu chyby. Nelze-lí nalézt přesné řešení, uživateí by měí obdržet příslušné upozornění, aby bylo možno situaci napravit. Měl by být také zahrnut nulový referenční uzel s nezávislými časy události, odpovídající definici dané rovnicí 18.

6. Prvky tp_Da t^jsou přeřazeny do původního pořadí odpovídajícího řádkům rovnic 22 a 23 k vytvoření časových vektorů, přičemž t_p«^_sed označuje navrhovaný program.

Jakmile jsou vypočítány závislé časy a je k dispozici navrhovaný program, je již vlastní zjištění porušení podmínek poměrně jednoduché. Nechť je navrhovaný program dán vektorem časů přiřazených větvím, t_propOseď Z rovnice 22 a rovnice 23 jsou podmínky, které je třeba zkontrolovat, dány souborem nerovnic:

At_pr0posed - b_max < 0 rovnice 35

Atproposed bmin — 0 rovnice 36

Nejsou-li nerovnosti dané některým ze vztahů 35 nebo 36 zcela splněny, pak navrhovaný program porušuje alespoň jednu podmínku.

Každý řádek v rovnici 35 a rovnici 36 představuje konkrétní systémovou podmínku. Každému řádku v těchto rovnicích lze podíe toho přiřadit text s vysvětlivkami a mírou omezení. Navrhovaný program by pak byl zkoušen • · 4 4 4 4 • ·

-27 4 4 4 4 4 4 4*4 • ···· 4 444 4 4

4 444 4444444 4 zhodnocením rovnice 35 nebo rovnice 36. Z čísel všech řádků, které nespiňují požadovanou nerovnost, by vznikl index pro rekapitulaci a zobrazení požadovaného chybového hlášení. K roztřídění vícenásobného porušení podmínek by mohla být použita míra omezení v pořadí podle síly omezení, která by také mohla být klíčem pro příslušný barevný kód nebo jiný znak (blikající) na grafickém uživatelském rozhraní.

Toto přiřazení textu a míry omezení lze provést automaticky. K pochopení toho, jak lze provést takové automatické přiřazení, si uvědomíme, že řádky rovnice 35 nebo nerovnice 36 se odvozují z větví sítě. Porušení vyvolané každým typem větve může být proto vlastností, která se přiřazuje konkrétnímu typu větve, a dále je pro konkrétní větev specifická. Např. pro kolizní větev bychom mohli automaticky definovat text porušení podmínky tak, aby zněl dochází ke kolizi mezi mechanismem pro převracení a závěrovou hlavou, přičemž této události by také mohla být přiřazena míra omezení např. číslem mezi 1 a 10, přičemž 10 bude nejpřísnější. Odpovídající řádek v rovnici 35 nebo rovnici 36 by pak převzal tyto popisy z větví, které z něho vycházejí. Jinak platí, že kdyby pro konkrétní proces tvarování bylo plně definováno síťové schéma podmínek, bylo by možno jednotlivé zprávy vložit ručně nebo upravit automaticky generovanou standardní množinu a uložit výsledné údaje v tabulce pro každou z konečného počtu porušení podmínek, které se mohou vyskytnout Zatímco ruční způsob by vždy umožňoval zdokonalit srozumitelnost zpráv, mohl by však vykazovat tendence k chybám a při jakékoli změně síťového schématu by musel být aktualizován. Preferuje se tedy automatický postup.

V rámci dosavadního stavu techniky je obsluha jednoho z těchto mechanismů nebo postupů řízena zapínáním mechanismu např. do polohy zapnuto (on) a vypnuto (off j ve zvolených úhlech v cyklu vymezeném 360°. Událostí je zapnutí mechanismu a též vypnutí mechanismu. Obrázek 12 znázorňuje běžný výčet načasovaných událostí s úhlovým časem jejich zapnutí a vypnutí sekčního stroje. Tento seznam je k dispozici u řízení stroje.

Rozbalený program lze převést na odpovídající zabalený program užitím známé periody cyklu a výpočtem úhlu události modulo 360°, tzn. úhel událostí = mod 360 (rozbalený čas události/perioda cyklu) x 360. K přechodu ze zabaleného periodického programu na rozbalený program je původní síťové schéma podmínek rozšířeno novou množinou směrových větví nazvaných větve rozbalení. Dílčí graf vytvořený z větví pro rozbalení spolu s větvemi pohybu a pořadí a všemi uzly, které se na těchto větvích vyskytují, budou označeny jako graf rozbalení cyklu. Příklad grafu rozbalení cyklu je znázorněn na obrázku 12, • ·

-28 • · · · · · ··· · · · ·«·· ····· «··· · · · • · ··· ······· · · který ilustruje cyklus lisování a foukání. Graf rozbalení cyklu je vytvořen tak, aby měl následující vlastnosti.

Vlastnost č. 1: Graf rozbalení cyklu je spojitý graf.

Vlastnost č. 2: Uzly grafu rozbalení cyklu jsou přesně množinou veškerých výchozích a cílových uzlů pro všechny větve pohybu a postupu v síťovém schématu podmínek. To znamená, že na grafu je znázorněn každý úhel zapnutí a vypnutí řídicího bubnu (sekvenčního řadiče).

Vlastnost č. 3: Každá větev v grafu rozbalení cyklu je součástí cyklu (cesta od události k dalšímu periodickému opakování této události). Např, nejspodnější řada na obrázku 11 probíhá následovně: M120 (Nůžky se otevírají, M110 (Nůžky se zavírají), M210 (Odběrač ven) a M120.

Obdobně probíhá také další větev směrem vzhůru: M210 (Odběrač ven), M22Q (Zpětný náraz), M200 (Odběrač dovnitř) a M210.

Další větev směrem vzhůru: M190 (Foukací hlava nahoře), M180 (Foukací hlava dole), p2 (Dofuk) a M190.

Další větev směrem vzhůru: MP1000 (Konečné formy se otevírají), M240 (Konečné formy se zavírají) a M1000.

Další větev pokračuje: MP100 (Razník do zaváděcí polohy), M230 (Lisování), M80 (Ústní formy se otevírají), M70 (Ústní formy se zavírají) a M1G0.

Další větev pokračuje: MP90 (Přední formy se zavírají), M230, M40 (Razník do převrácené polohy), M60 (Převracení), M70 (Návrat), M90.

První větev zleva pokračuje: MP150 (Závěrová hlava nahoře), M140 (Závěrová hlava dole), M230, M150 (Závěrová hlava nahoře).

Vlastnost č. 4. Větve se na uzlech grafu rozbalení cyklu vyskytují v podobě tzv. jednostranného vějířovitého uspořádání. To znamená, že směřuje-li do daného uzlu více větví, vychází z uzlu jen jediná větev. To znamená, že vychází-li z daného uzlu více větví, vstupuje-do něj jen jediná větev.

Z výše uvedených vlastností vyplývá, že graf rozbalení cyklu má také následující další vlastnosti.

Vlastnost č. 5: Součástí alespoň jednoho společného cyklu bude jakákoli řada tří uzlů, přes něž mohou procházet dvě propojovací větve ve směru větve. Každý uzel v grafu rozbalení cyklu je mezi dvěma dalšími událostmi v cyklickém pořadí.

Vlastnost č. 6: Protože každá větev v grafu rozbalení cyklu je součástí cyklu, musí být kratší než jedna perioda.

Problém pak řeší série kroků, mezi něž patří kontroly, že vstupní data jsou správně uspořádána, aby bylo řešení platné.

-29• · ···· · · · · · ·· • · · ··· · « · to ····· · · · · ·· « • · · · · · ···· to · · · ti ··· ·· « 99 9999

1. Vytvořme matici výskytu větve pro graf rozbalení cyklu.

2. Rozdělme uzly grafu rozbalení cyklu do dvou množin: na nezávislé uzly, jejichž hodnoty jsou dány ve vstupní množině úhlů zabalené události, a zbývající závislé uzly, jejichž úhly události jsou dosud neznámé. Ke správnému vymezení problému musí být všechny závislé uzly spojeny do nezávislého uzlu větví, jejíž trvání je známo.

3. Přiřaďme známé úhly vstupních událostí nezávislým uzlům v grafu rozbalení cyklu, jimž odpovídají.

4. Stanovme úhly události pro závislé úhly události užitím:

©ř mod ((Θ;+ άφcycie * 360), 360) (rovnice 37)

Kde:

©i je úhel události vypočítaný pro i-tý uzel a

Θ; je závislý uzel spojený s uzlem i větví se známým dočasným trváním <t_H. Znaménko plus v rovnici 37 se zvolí tehdy, když je závislý uzel umístěn směrem dolů od nezávislého uzlu, v ostatních případech dosadíme záporné znaménko.

5. Přiřaďme úhel události pro jakékoli úhly periodického opakování rovný hodnotě uzlu, který kopíruje (uzlu, s nímž je spojen v síťovém schématu podmínek cyklickou větví).

6. Zkontrolujme, že všechny úhly události jsou ve správním cyklickém pořadí. To lze provést na základě kontroly, že úhel události přiřazený každému uzlu je mezi hodnotou každé z dvojic bezprostředně sousedících větví ve směru vzhůru i dolů.

7. Najděme úhlová trvání větví pro všechny větve v grafu rozbalení cyklu užitím:

δ = mod(-F©, 360) (rovnice 38)

Kde:

F je matice výskytu větve pro graf rozbalení cyklu ©je vektor úhlů události uzlů v grafu rozbalení cyklu δ je vektor úhlového trvání události v grafu rozbalení cyklu

8. Převeďme δ, tj. vektor úhlového trvání větve, na vektor d dočasného chování užitím:

• ·

-30 •··· ··· ·· · · • » · ♦ · · ·«·· ····· · · · · ·· · • · · · · ······· · · • · · ··· · · · ·· ·*· π · ·· ··· · d = δ/360*7 (rovnice 39) kde Tje perioda cyklu.

9. Vyřešme užitím běžných numerických metod potenciáině přeurčenou soustavu rovnic pro časy události uzlů:

- F_r t - δ (rovnice 40) kde F_r je matice výskytu větve pro graf rozbalení cyklu ve sloupci odpovídajícím vymazanému nulovému referenčnímu uzíu. (Volba nulového referenčního uzlu je dobrovolná, měl by však odpovídat síťovému schématu podmínek.) Ačkoli výše uvedený systém je přeurčen, řešení metodou nejmenších čtverců bude vykazovat v podstatě nulovou chybu, protože δ bude v prostoru sloupce F_r. To bychom měli ověřit pro případné problémy s výpočty.

10. Nezávislým uzlům v síťovém schématu podmínek jsou přiřazeny hodnoty užitím odpovídajících časů rozbalené události stanovené z rovnice 4. Závislé uzly v síťovém schématu podmínek pak lze stanovit tak, jak bylo popsáno výše.

Na obrázku 13 je blokové schéma znázorňující vytvoření analytického nástroje (Nástroj). Nejprve je třeba provést krok Definovat síťové schéma podmínek pro proces tvarování lahví v sekčním stroji 60 (rozbalený cyklus po vytvoření dávky skloviny, její dodání do přední formy, přenos baňky z přední formy do konečné formy a odběr vytvořené láhve z konečné formy). Pak je proveden krok Přeložit síťové schéma podmínek na datovou tabulku 61, což je kompilace základních dat ve schématu podmínek, obsahující výčty všech větví, kdy se pro každou z nich stanovuje název, typ, číslo výchozího uzlu, číslo koncového uzlu atp. To lze provést ručně na základě výkresu znázorňujícího schéma podmínek nebo na počítači z výkresu schématu podmínek zpracovaného počítačem. Následuje krok Převést datovou tabulku na matematické vyjádření 62, která se pak transformuje na Počítačový model 64 ke zhodnocení. Ve znázorněném provedení je počítačový model založen na maticové algebře, lze však použít i jiné matematické postupy. V závislosti na typu láhve a postupu, používaného k vytvoření láhve (např. lisofoukání, dvakrát foukací způsob atp.) bude možná nutné mít dvě datové tabulky. Jak je znázorněno, lze v paměti a vstupu použít více datových tabulek (Datová tabulka N) a vytvářet vstupy podle potřeby.

-31 • · · · · · ·· · • · · · · · • ··*· · · · · • · · * · ·····

Obrázek 14 znázorňuje část Počítačového modelu 64, který provede krok Rozbalit úhly uhly události strojního cyklu 360° do času událostí procesu tvarování lahví 66 (Rozbalení). Jako vstup bude přijímat ve formě dat od řízení stroje 42 (obr. 1) nebo obdobným postupem, případně ručním zadáním přes řídící panel či koncové zařízení Úhly události, Takt stroje (čas cyklu pro řídicí buben 360° sekčního stroje) a Trvání pohybu (trvání M” (velké M) pro přemístitelné mechanismy. Na výstupu se objeví Časy události v procesu tvarování láhve. Měli bychom uvést, že zatímco úhly události a takt stroje jsou běžně dostupná data ze stávajícího pracovního souboru, délky trvání pohybu by měly být pro úlohu definovány.

Obrázek 15 znázorňuje využití tohoto Počítačového modelu 64 k úloze Analyzovat podmínky rozbaleného programu 68 (Vyloučení porušení podmínek). S Časy události, Taktem stroje, Trváním pohybu, Trváním dílčího pohybu (trváním označením malým písmenem m pro přemístitelné mechanismy), Dolními limity kolizní větve, Dolními limity sekvenční větve a Limity procesu tvarování za tepía N jakožto vstupy může počítačový model stanovit, zda Dojde k porušení podmínky? 70. Zatímco zadání slova znamená, že se informace zpřístupní, lze toto provést z různých zdrojů. Úhly události a takt stroje by mohly být získány ze stávajícího pracovního souboru úlohy a zbývající vstupy by mohly být zadány v čase, kdy je datová tabulka zpracovávána blokem Převést datovou tabulku na matematické vyjádření 62.

Kdykoli může mít vstup celý rozsah hodnot volitelných operátorem, přičemž pak bude tento vstup zahrnovat horní a dolní limity vstupu a volbu, zda má být nastavení zablokováno na určité hodnotě nebo odblokováno, aby bylo možno jej umístit kdekoli v rámci mezí. Dolní limity pro Kolizní a sekvenční větve lze nastavit na nuíu nebo na zvolenou hranici chyby, kterou může operátor odblokovat nebo povolit přístup k těmto vstupům, takže pak může definovat jakékoli požadované dolní limity. Jedno z porušení podmínek by představoval program, který by způsobil narušení pořadí určitých událostí. Dalším by byl program s následkem kolize. Každý z těchto typů porušení podmínek by mohl být zjištěn bez využití kroku Limity trvání procesu tvarování za tepla N. S tímto dalším vstupem (vstupy) lze zhodnotit rozbalený program ke stanovení, zda jedna nebo více hodnot Trvání procesu tvarování za tepla nebude příliš vysoká nebo příliš nízká, čímž by došlo k narušení jedné nebo někoiika podmínek procesu tvarování za tepla. Tyto vstupy a výstupy, stejně jako vstupy a výstupy v dále zmiňovaných provedeních, by mohly být zviditelněny na jakékoli vhodné obrazovce.

9 9999

9 9 ·

9999 · • · · · · • · · • · · · ·

-32Bude-li najeden z dotazů odpověď kladná, spustí řízení Poplach a (nebo) odmítnutí vstupu 74 a Výstup porušení podmínek 76. Není-li odpověď na žádný z dotazů kladná, řízení může provést Výstup vypočítaných hraničních hodnot 78, aby operátor získal určitou představu o tom, do jaké míry je program omezen, a poté Zabalit časy události do úhlů událostí a vytisknout úhly událostí a nový takt stroje 79. Vytisknout zde znamená prezentovat data ve formě čitelné pro operátora jako vstup na obrazovce nebo dokument či ve strojově čitelné podobě, takže řízení stroje může automaticky zpracovat data např. novým spuštěním stroje s novým úhlem události a taktem stroje.

V jednom z režimů může být sekční stroj spuštěn a operátor může chtít změnit jeden nebo více úhlů události v řídicím bubnu s úhlem 360° Probíhá konkrétní úloha a řízení jíž byla zadány konkrétní údaje pro tuto úlohu (trvání a limity). Tyto údaje spoiu s taktem stroje lze zavést z řízení stroje. Úhly události včetně navrhované změny Úhlu událostí lze zavést do Rozbalovacího nástroje 66, takže je možno definovat Časy události. V jiném režimu může mít operátor záznam (Úhlů událostí a Taktu stroje) úlohy, která probíhala dříve a než zahájí úlohu, bude chtít vyhodnotit některé změny.

V běžném sekčním stroji, který má řadu mechanismů obsluhovaných pneumatickými válci, lze empiricky např. pomocí vysokorychlostních kamer definovat Trvání pohybu a Trvání dílčího pohybu. Pokud interference zahrnuje ovladače rozmístěné podle profitů pohybu, lze zóny dílčího pohybu definovat buď empiricky, nebo je stanovit matematicky.

Obrázek 16 znázorňuje užití tohoto počítačového modelu ke sledování trvání procesu tvarování za tepla (Trvání procesu tvarování za tepla). S Časy události, Trváním pohybu, Trváním dílčího pohybu a Taktem stroje, které jsou známy nebo mají formu vstupu, bude Počítačový model 64 Analyzovat rozbalený program trvání procesu tvarování za tepla 80, a poté Počítačový model provede Výstup trvání procesu tvarování za tepía 82. Operátor bude tedy moci kdykoli sledovat Trvání procesu tvarování za tepla a na základě své zkušenosti změnit Úhly události 360° a Takt stroje. S dalším vstupem Limity trvání procesu tvarování za tepla N může počítačový mode! provést Výstup hraničních hodnot trvání procesu tvarování za tepla N 81, takže operátor uvidí, kde na časové ose se nachází vzhledem k povolenému časovému rozsahu.

Obrázek 17 znázorňuje využití počítačového modelu k definici optimalizovaného času cyklu (Optimalizovaného času cyklu) a optimalizovaných Úhlů události pro tento program a dané nastavení stroje. S kroky Trvání pohybu, Trvání dílčího pohybu, Dolní limity kolizní větve, Doiní limity sekvenční větve,

-33•toto··· ··· toto ·· « · · · · · ««·· • to · · · ···· · to * • · · · · · ···· to · · · • to β ·«· ··· ·· ··· ·· ♦ ·· to···

Časy události, Takt stroje a Optimalizovaná hodnota/cílová hodnota/zablokovaný stav taktu stroje, které jsou známy nebo budou použity k funkci Optimalizovat rozbalený program pro minimální takt stroje 82 stanoví Počítačový model 64, zda Je toto proveditelný program? 83. Pokud nikoli, model provede krok Odmítnout vstupy 85. Takt stroje a Časy události mohou být získány z rozbalovacího nástroje, a operátor pak může zadat Optimalizovaný takt stroje. Časy události a Takt stroje jsou potřebné pouze ke stanovení trvání tvarování za tepla, takže tyto hodnoty lze před provedením optimalizace zablokovat. Ekvivalentními vstupy by bylo Trvání tvarování za tepla. Operátor může nastavit Optimalizovaný cílový takt stroje na nulu s nezablokovaným stavem a Počítačový model se bude snažit o optimalizaci navrhovaného programu v nejkratší možné době cyklu. Pokud se operátor rozhodne, že nebude zkracovat takt stroje z aktuální hodnoty Taktu stroje na nejrychlejší Takt stroje, mohl by chtít zkrátit čas cyklu na určitou hodnotu ležící mezi nimi. Může nastavit Optimalizovaný cílový takt stroje na čas ležící mezi Taktem stroje a nejrychlejším taktem stroje se zablokovaným stavem.

Je-li program proveditelný, vykoná model krok Zabaiit optimalizované časy události do úhlů události 84 a Vytisknout úhly události a nový takt stroje 86 pro plánovaný cyklus, takže tyto údaje budou k dispozici pro vstup do části řízení s řadičem.

Obrázek 18 znázorňuje použití Počítačového modelu k vyladění pracujícího sekčního stroje v reakcí na zadání od operátora, definujících jednu nebo více hodnot Trvání procesu tvarování za tepla (Trvání procesu tvarování za tepla N a souvisejícího Citového, íimitního a zablokovaného stavu). S Taktem stroje a Časy událostí (nebo Trváním procesu tvarování za tepla) jako vstupy a s provedením vstupů Trvání pohybu, Trvání dílčího pohybu, Dolní limity kolizní větve, Dolní limity sekvenční větve stanoví část Optimalizovat rozbalený program 88 Počítačového modelu 64, zda Je toto proveditelný program? 90. Jak bylo uvedeno, existuje zde další vstup, Trvání procesu tvarování za tepla N, zahrnující Cílový (čas), limitní a zablokovaný stav.

Operátor může např. rozhodnout, že porucha se projevila proto, že není dostatek času na prohřívání a zadat navrhovaný čas nového prohřívání. Operátor by rovněž mohl při hodnocení procesu ve stavu off-line zadat více hodnot Trvání procesu tvarování za tepla N1, N2,.... V každém z těchto režimů by byly k dispozici Úhly událostí pro celý program, které by zadal operátor nebo by byly zavedeny z řízení stroje.

Není-li proveditelný žádný program, Počítačový model provede krok Odmítnout vstupy 92. Je-li program proveditelný, provede Počítačové řízení krok

-34• · ···· ·· · ·· * · 0 ♦ 0 · · · · · 0 ··*· ·· · 0 0 · · · ···«··· · ·

Výstup trvání procesu tvarování za tepla 89. Na tomto výstupu by mohl být např. výtisk každé hodnoty trvání, cílové hodnoty trvání, indikace, zda bylo cílové trvání zablokováno či nikoli, a skutečné trvání umístěné v rozmetl mezi horní a dolní hranicí trvání. Kdyby existovalo řešení Zabalit optimalizované časy události do úhlů události 84, pak část Počítačový model převede Časy události do Úhlů události a přejde ke kroku Vytisknout úhly události a nový takt stroje 94.

Obrázek 19 znázorňuje využití počítačového modelu pro provedení optimalizace programu (Optimalizace programu). Prvky Takt stroje, Časy události, Trvání pohybu, Trvání dílčího pohybu, Trvání procesu tvarování za tepla, Trvání kolizní větve a Trvání sekvenční větve, které představují cílové hodnoty, jsou možnými vstupy do kroku Optimalizovat rozbalený program 96. Kromě toho je vstupem také řada podmínek: 1. Min/Max trvání pohybu N, 2. Min/Max trvání procesu tvarování za tepla N, 3. Min/Max kolizní větev N a 4. Min/Max sekvenční větev N. Položka Min/Max trvání pohybu N se týká přemístění řízeného servomotorem, které lze výběrově měnit. Při těchto zadaných vstupech se v kroku Optimalizovat rozbalený program 96 vyhledá optimalizovaný program, pokud existuje proveditelný program. Pokud je dotaz Existuje proveditelný program? 98 zodpovězen záporně, dostane operátor pokyn Uvolnit limity 100, aby se pokusil najít řešení změnou hraničních hodnot. Pokud je dotaz Je toto proveditelný program? 98 zodpovězen kladně, může řízení provést krok Nastavit kolízní/sekvenční větve na maximum, zablokovat veškerá další trvání a znovu optimalizovat rozbalený program 101. Tím se tyto větve budou maximalizovat s cílem dále snížit rychlost kolize při nesprávně stanoveném pořadí. Počítačový model pak provede krok Zabalit časy událostí do úhlů události 102, Vytisknout úhly události a nový takt stroje 104 a Výstup optimalizovaných trvání a limitů 106. Operátor má tedy možnost do maximální míry manipulovat s rozbaleným programem. Může začít se stávajícím pracovním souborem, který bude obvykle obsahovat takt stroje, úhly události a trvání větví servomotoru a směřovat k definování optimalizovaného programu. Jinak by mohl zadat Trvání procesu tvarování za tepla a převést je na Časy události (k usnadnění této analýzy by všechny tyto informace mohly být uvedeny na displeji, který zde není znázorněn).

Počítačový model může, pokud Je toto proveditelný program? 107 (obrázek 20) stanovit, zda Existuje aktivní podmínka (podmínky), která omezuje další zdokonalení? 108, a provést Výstup aktivní podmínky (podmínek) (včetně směru pohybu vedoucího ke zdokonalení) 110. Z počítačového modelu lze např. zjistit, že podmínkou, která brání optimalizaci, je doba ochlazování konečné

4 • 4 44 4 4

4

4 4 4

-35 formy. Operátor může díky tomu odstranit tento specifický problém zvýšením toku chladicí látky formami nebo přes formy. Pokud řešení neexistuje, dostane operátor radu Uvolnit limity 100.

Obrázek 21 znázorňuje využití této technologie k optimalizaci opotřebení mechanismu řízeného servomotorem (Optimalizace opotřebení). Zde se používá Počítačový model 64 k optimalizaci rozbaleného programu a když Je toto proveditelné řešení 107, další krok pro počítačový model je Optimalizovat rozbalený program zablokováním všech proměnných kromě trvání servopohybu a nastavení cílových hodnot trvání servopohybu na velkou hodnotu 112. Dalším krokem, který počítačový model provede, je Vytisknout optimalizované trvání pro servomotor N 113 a Dodat optimalizované trvání pro servomotor N do řadiče servomotoru N 114, čímž se pak provede Přesměrování trvání servomotoru N z řadiče servomotoru N na řídicí kartu zesilovače servomotoru N 116. Pak přejde ke kroku Změnit na optimalizované trvání v procesoru digitálního signálu zesilovače 118. Procesor digitálního signálu zesilovače by např. mohl nastavit profil normalizovaného pohybu pro řízený mechanismus tak, aby se přizpůsobil libovolnému trvání pohybu. V tomto prostředí bude ideálním motorem, který se takto přizpůsobí, servomotor s normalizovaným profilem pohybu, jejž lze nastavit od minimálního trvání na maximální trvání. Preferovaným provedením profilovaného aktivátoru je servomotor, je však možno použít i jiné elektronické motory, např. krokový motor.

Popsané řízení lze použít u přístroje na tvarování skla bud přímo jako součást řízení stroje, nebo nepřímo při řízení stroje obsluhovaného simulovaným způsobem pro účely hodnocení.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1, Nástroj usnadňující analýzu stroje na tvarování skla, který zahrnuje přední formu pro vytváření baňky z dávky sklovíny, mající řadu mechanismů, konečnou formu pro tvarování láhve z baňky, mající řadu mechanismů, dávkovači systém včetně stříhacího mechanismu pro odstřihování dávky ze žlabu se sklovinou, aby mohla být dodána do přední formy, mechanismus pro přenos baňky z přední formy do konečné formy a mechanismus odběrače pro odejmutí láhve z přední formy, vyznačující se tím, že stroj na tvarování skla má nastavený takt stroje;

   každý z mechanismů má předem stanovený cyklus, který je prováděn během jednoho taktu stroje;

   trvání každého přemístění každého z mechanismů lze stanovit; mezi drahami pohybu dávky, baňky, láhve a jednotlivých mechanismů existují interference;

   tvarování za tepla baňky a láhve zahrnuje řadu procesů tvarování za tepla, které jsou prováděny během jednoho taktu stroje, přičemž každý z nich má konečné trvání;

   alespoň po dobu jednoho procesu konečného trvání je zapnutím přívodního ventilu a potom vypnutím přívodního ventilu během taktu stroje dodáván provozní vzduch;

   rozbalený proces tvarování láhve, kdy je dávka sklovíny odstřižena ze žlabu se sklovinou, dávka je pak vytvarována v přední formě do baňky, baňka je v konečné formě vytvarována do láhve a láhev je pak z konečné formy odstraněna, trvá déle než dokončení taktu stroje a zahájení každého přemístění pro každý mechanismus a zapnutí a vypnutí přívodního ventilu jsou řízené události, které začínají ve zvoleném pořadí, zahrnující počítačový model matematického vyjádření síťového schématu podmínek rozbaleného procesu tvarování láhve, přičemž dávka sklovíny je vytvarována ze žlabu se sklovinou, dávka je pak vytvarována v přední formě do baňky, baňka je v konečné formě vytvarována do láhve a íáhev je pak z konečné formy odstraněna.

   ·· 4444

   4 4

   -3711 1 4 4

   44 11 • 11 1

   ..... 111 • 4 444 4444444 4 4

   44 4 444 444

   44444 44 4 444444
2. 2. Nástroj usnadňující analýzu stroje na tvarování skla podle nároku 1, vyznačující se tím, že matematické vyjádření je maticové vyjádření.
3. 3. Nástroj usnadňující analýzu stroje na tvarování skla podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje zařízení pro počítačovou analýzu k analýze počítačového modelu jako podmíněného optimalizačního problému.
4. 4. Nástroj usnadňující analýzu stroje na tvarování skla podle nároku 3, vyznačující se tím, že podmíněný optimalizační problém je problém kvadratického programování.
5. 5. Nástroj usnadňující řízení stroje, který přijímá počáteční výrobek a v několika stanicích převádí počáteční výrobek do konečného výrobku, přičemž stroj obsahuje alespoň jeden mechanismus na každé stanici, kde každý mechanismus lze přemístit po dráze pohybu ze zatažené polohy do předsunuté polohy a z předsunuté polohy do zatažené polohy, vyznačující se tím, že stroj má nastavený takt stroje, každý z mechanismů má předem stanovený cyklus, který je prováděn během doby jednoho taktu stroje;

   trvání každého přemístění každého z mechanismů lze stanovit; zahájení každého přemístění je událost, která je výběrově prováděna ve zvoleném pořadí během doby jednoho taktu stroje a obsluha stroje má řadu omezení včetně interferencí, které nastávají mezi drahami pohybu jednotlivých mechanismů, časy zahájení a ukončení přemístění mechanismů a rozbalený proces, kdy je počáteční výrobek převáděn do konečného výrobku, trvá déle než jeden takt stroje, zahrnující počítačový model matematického vyjádření síťového schématu podmínek stroje pro rozbalený proces, přičemž počáteční výrobek se převádí na konečný výrobek.
6. 6. Nástroj usnadňující řízení stroje podie nároku 5, vyznačující se tím, že uvedené matematické vyjádření je maticové vyjádření.

   ti· ···♦

   -38• ti ti titi ·· tititi tititi titititi ····· · ti ti · · · ti • ti titi· titi····· ti ti • ti ···· · ti ti • ti ··· ·· · ·· ····
7. 7. Nástroj usnadňující řízení stroje podie nároku 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje zařízení pro počítačovou analýzu k analýze počítačového modelu jako podmíněného optimalizačního problému.
8. 8. Nástroj usnadňující řízení stroje podle nároku 7, vyznačující se tím, že podmíněný optimalizační problém je problém kvadratického programování.
9. 9. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje na tvarování skla, který zahrnuje přední formu pro vytváření baňky z dávky skloviny, mající řadu mechanismů, konečnou formu pro tvarování láhve z baňky, mající řadu mechanismů, dávkovač! systém včetně stříhacího mechanismu pro odstřihování dávky ze žlabu se sklovinou, aby mohla být dodána do přední formy, mechanismus pro přenos baňky z přední formy do konečné formy a mechanismus odběrače pro odejmutí láhve z přední formy, vyznačující se tím, že stroj má nastavený takt stroje;

   každý z mechanismů má předem stanovený cyklus, který je prováděn během doby jednoho taktu stroje;

   trvání každého přemístění každého z mechanismů lze stanovit; mezi drahami pohybu dávky, baňky, láhve a jednotlivých mechanismů existují interference;

   tvarování za tepla baňky a láhve zahrnuje řadu procesů tvarování za tepla, které jsou prováděny během jednoho taktu stroje, přičemž každý z nich má konečné trvání;

   alespoň po dobu jednoho procesu konečného trvání je zapnutím přívodního ventilu a potom vypnutím přívodního ventiiu během taktu stroje dodáván provozní vzduch;

   každé přemístění každého z mechanismů a zapnutí a vypnutí ventilu nastává v požadovaném pořadí a rozbalený proces tvarování láhve, kdy je dávka skloviny odstřižena ze žlabu se sklovinou, dávka je pak vytvarována v přední formě do baňky, baňka je v konečné formě vytvarována do láhve a láhev je pak z konečné formy odstraněna, trvá déle než dokončení taktu stroje, zahrnující

   -394

   4 · · · 4

   4 4 4 • 4 4·· • 4 • 4

   4 4 4 44

   44 4 • 4

   44 44 • 4 4 «

   4 4 4

   4 4 4

   4 4 4

   44 4444 zahájení každého přemístění pro každý mechanismus a zapnutí a vypnutí přívodního ventilu jsou řízené události, které začínají ve zvoleném pořadí, zahrnující definování síťového schématu podmínek rozbaleného procesu tvarování láhve, přičemž dávka skloviny je vytvarována ze žlabu se sklovinou, dávka je pak vytvarována v přední formě do baňky, baňka je v konečné formě vytvarována do láhve a iáhev je z konečné formy odstraněna, převedení síťového schématu podmínek na matematické vyjádření síťového schématu podmínek a definování počítačového modelu matematického vyjádření síťového schématu podmínek.
10. 10. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje na tvarování skía podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedené matematické vyjádření je maticové vyjádření.
11. 11. Postupzhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje na tvarování skla podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále zahrnuje provedení analýzy počítačového modelu jako podmíněného optimalizačního problému.
12. 12. Postupzhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje na tvarování skla podle nároku 11, vyznačující se tím, že podmíněný optimalizační problém je problém kvadratického programování.
13. 13. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje, který přijímá počáteční výrobek a v několika stanicích převádí počáteční výrobek do konečného výrobku, vyznačující se tím, že stroj má nastavený takt stroje, každý z mechanismů pracuje v cyklech během doby jednoho taktu stroje;

    trvání každého přemístění každého z mechanismů lze stanovit; zahájení každého přemístění je událost, která je výběrově prováděna ve zvoleném pořadí během doby jednoho taktu stroje a obsluha stroje má řadu omezení včetně interferencí, které nastávají mezi drahami pohybu jednotlivých mechanismů, a rozbalený proces, kdy je počáteční výrobek převáděn do konečného výrobku, trvá déle než jeden takt stroje, *· toto·· to ·

    -40·· to to to ·· «to • ·· to ····· · · · · ·· · • · · · · · to··· « · · · ·· · ··· ··· ·· ··· ·· · ·· ···· zahrnující definování síťového schématu podmínek pro rozbalený proces, kdy je počáteční výrobek převáděn do konečného výrobku, převedení síťového schématu podmínek na matematické vyjádření a definování počítačového modelu matematického vyjádření.
14. 14. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje podle nároku 13, vyznačující se tím, že uvedené matematické vyjádření je maticové vyjádření.
15. 15. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje podle nároku 13, vyznačující se tím, že uvedené matematické vyjádření je maticové vyjádření.
16. 16. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje podle nároku 15, vyznačující se tím, že dále zahrnuje provedení analýzy počítačového modelu jako podmíněného optimalizačního problému.
17. 17. Postup zhotovení nástroje usnadňujícího řízení stroje podle nároku 16, vyznačující se tím, že podmíněný optimalizační problém je problém kvadratického programování.