Определение состава сигналов управления исполнительными устройствами и логических функций для сигналов управления
Для управления механизмами базового варианта системы необходим следующий набор исполнительных сигналов:
А1 – вынос заготовки автооператором на линию центров («1» – вкл, «0» – выкл);
А2 – возврат автооператора в исходное положение («1» – вкл, «0» – выкл);
В1 – подвод задней бабки («1» – вкл, «0» – выкл);
В2 – отвод задней бабки («1» – вкл, «0» – выкл);
D – включение двигателя главного движения («1» – вкл, «0» – выкл);
P – зажим патрона («1» – вкл, «0» – выкл);
R1 – подвод резца («1» – вкл, «0» – выкл);
R2 – отвод резца («1» – вкл, «0» – выкл);
S1 – рабочее перемещение суппорта («1» – вкл, «0» – выкл);
S2 – возврат суппорта в исходное положение («1» – вкл, «0» – выкл).
Подача сигналов включения исполнительных механизмов осуществляется на основе логических функций. Аргументами логических функций являются сигналы с датчиков системы, по которым определяется текущее состояние системы управления станком, и, в случае необходимости, элементы памяти, фиксирующие стадии работы системы. Реализацию логических функций осуществляют программируемые логические контроллеры, обеспечивающие прием сигналов с датчиков, вычисление логических функций и выдачу сигналов на исполнительные механизмы. Вычисление логических функций будет выполняться в программной системе GENIE.
Для правильного описания логических функций необходимо составить таблицу состояний (переключений) системы (табл.1). В ней каждому состоянию соответствует выполнение какого-либо действия исполнительного механизма, которое однозначно определяется состоянием датчиков и элементов памяти.
Рассмотрим работу перемещающихся механизмов, для управления которых есть два сигнала (суппорт, автооператор, задняя бабка, резец). Выдача таких сигналов описывается одной строкой таблицы состояний. В строках таблицы состояний ячейки белого и желтого цветов. Белые ячейки соответствуют сигналам с датчиков, которые не изменяют своего состояния в процессе выполнения перемещения или включения исполнительного механизма: «1» (датчик включен) или «0» (датчик выключен). Ячейки желтого цвета показывают состояния датчиков, изменяющих свое состояние в процессе срабатывания механизма. В этих ячейках верхнее значение соответствует исходному состоянию датчика в начале перемещения механизма, нижнее значение – в конце перемещения. Как уже говорилось, состояние перемещающегося механизма контролируется двумя датчиками крайних положений. Когда механизм начинает свое перемещение, датчик, который был включен и фиксировал его положение, отключается. Т.е. он меняет свое состояние с «1» на «0». Когда перемещение механизма заканчивается, включается датчик противоположного положения, меняющий свое состояние из «0» на «1». Таким образом, датчик, который в конце перемещения меняет свое состояние из «0» на «1», практически является источником сигнала для отключения работы данного механизма.
Таблица 1 – Таблица состояний системы
|
a1 |
a2 |
b1 |
b2 |
s1 |
s2 |
r1 |
r2 |
p |
d |
1. Исходное состояние |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2. Вынос детали |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||
3. Подвод бабки |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||
4. Зажим патрона |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
||||||||||
5. Отвод автооператора |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||
6. Включение двигателя |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||||||||||
7. Подвод резца |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|||||||||
8. Движение суппорта |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|||||||||
9. Отвод резца |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|||||||||
10. Выключение двигателя |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
||||||||||
11. Отвод суппорта |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||
12. Отвод бабки |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||
13. Разжим патрона |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
При составлении логической функции управляющего сигнала перемещающегося механизма (A1, A2, B1, R1, S1) следует придерживаться следующих правил. Через логическое «И» включаем все сигналы с датчиков, которые не изменяют своего состояния в процессе работы механизма, при этом для механизма, контролируемого двумя датчиками, берем тот, который находится в состоянии «1». Далее, через лог. «И» в функцию включаем инверсное (лог. «НЕ») значение датчика, который отключает работу механизма, т.е. изменяет свое состояние на противоположное в самом конце цикла перемещения механизма.
Рассмотрим функцию сигнала А1 – вынос заготовки автооператором на линию центров. Этот механизм перемещающийся, сигналу A1 соответствует строка 2 таблицы состояний. При этом задняя бабка находится в исходном состоянии (b1=1), суппорт – в исходном (s1=1), резец – в исходном (r1=1), патрон разжат (p=0), двигатель выключен (d=0). Сигнал A1 продолжает действовать до тех пор, пока не сработает датчик a2 (a2=1), т.е. автооператор не выполнит выдвижение детали на линию центров). Таким образом, логическая функция A1 примет вид:
А1
.
Как правило, для того, чтобы составить логические функции включения механизмов, одних только сигналов с датчиков оказывается не достаточно. Если, например, обратиться к таблице и просмотреть строку 6 (включение двигателя) и строку 12 (отвод бабки), можно увидеть, что они полностью идентичны. Т.е. в момент включения двигателя состояния датчиков точно такие же, как и в момент подачи сигнала отвода задней бабки. Это значит, что по одним состояниям датчиков определить момент срабатывания этих механизмов нельзя. Поэтому дополнительно к датчикам в систему управления цикловой автоматикой вводят элементы памяти, состояния которых используются в качестве дополнительных аргументов в логических функциях.
Цикловые механизмы обычно имеют две стадии работы, которые в нашем случае можно представить как стадию обработки, заканчивающуюся срабатыванием датчика s2 – «обработка закончена», и стадию возврата механизмов в исходное состояние.
Для определения состояния станка введем переменную bsost:
bsost=1, если ведется обработка – состояние «обработка»;
bsost=0, если осуществляется возврат механизмов в исходное состояние – состояние «возврат в исходное».
Ее удобно использовать для формирования сигналов управления механизмами после того, как обработка закончится, т.е. на этапе возврата резца, суппорта, задней бабки в исходное состояние. Также эта переменная управляет индикацией – идет процесс обработки, или осуществляется возврат механизмов станка в исходное состояние по окончании обработки.
В этом случае логические функции работы перемещающихся механизмов можно представить в следующем виде:
А1 (задняя бабка в исходном, суппорт в исходном, резец в исходном, патрон разжат, двигатель выключен, сигнал A1 продолжает действовать до тех пор, пока не сработает датчик a2, т.е. автооператор не выполнит выдвижение детали на линию центров);
А2
(задняя бабка в рабочем, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон зажат,
двигатель выключен, сигнал А2
действует, пока не сработает датчик
a1);
В1
(автооператор в подведенном состоянии,
суппорт в исходном, резец в исходном,
патрон зажат, двигатель выключен, сигнал
B1
действует, пока не сработает датчик
b2);
S1
(автооператор в исходном, задняя бабка
подведена, резец подведен, патрон зажат,
двигатель включен, сигнал S1
действует, пока не сработает датчик
s2);
R1
(автооператор отведен, задняя бабка
подведена, суппорт в исходном, патрон
зажат, двигатель включен, сигнал R1
действует, пока не сработает датчик
r2);
R2
(автооператор отведен, задняя бабка
подведена, суппорт в конечном положении,
патрон зажат, двигатель включен, этап
работы станка – возврат механизмов в
исходное состояние, сигнал R2
действует, пока не сработает датчик
r1);
S2
(автооператор в исходном, задняя бабка
подведена, резец в исходном, патрон
зажат, двигатель выключен, этап работы
станка – возврат механизмов в исходное
состояние, сигнал S2
действует, пока не сработает датчик
s1);
В2
(автооператор в исходном, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон зажат,
двигатель выключен, этап работы станка
– возврат механизмов в исходное
состояние, сигнал B2
действует, пока не сработает датчик
b1).
Функции включения механизмов, которые должны работать в течение нескольких циклов (строк таблицы состояний), нужно формировать путем анализа строк таблицы состояний, включая через логическое «И» состояния датчиков, не изменяющих свое состояние на протяжении всех строк. Если это не дает однозначного описания работы механизма, нужно использовать логическое «ИЛИ». Момент окончания работы механизма нужно привязать к датчику, который меняет свое состояние. Таких сигналов в базовом варианте два – сигнал включения двигателя D и сигнал включения зажима патрона Р.
Рассмотрим подробнее формирование сигналов D и P. Двигатель включается сразу после возврата автооператора в исходное положение, при этом есть три механизма, состояния которых в процессе работы двигателя не изменяются: автооператор – в исходном положении (a1), задняя бабка – в подведенном положении (b2), патрон – в зажатом состоянии (p). Отключение двигателя должно происходить сразу после отвода резца, т.е., когда сработает датчик r1 – из состояния «0» в состояние «1». Однако, датчик r1 в момент включения двигателя также находится в состоянии «1», он изменит свое состояние только после подвода резца. Значит, однозначно описать режим двигателя во включенном состоянии только одними датчиками нельзя. Нужно воспользоваться переменной, хранящей информацию о стадии обработки.
Разобьем время работы двигателя на две фазы – первая, приходящаяся на стадию «обработка», вторая – на стадию «возврат в исходное». Первая фаза приходится на строки 6,7,8, причем строка 8 – последняя строка стадии «обработка». Значит, эту фазу можно описать логическим выражением:
.
Вторая фаза приходится на строку 9. Строка 9 описывает работу сигнала R2 – отвод резца, значит, этот сигнал можно использовать и для описания второй стадии работы двигателя. Обе фазы объединяем через логическое «ИЛИ»:
D=
(
)
.
Время работы патрона также приходится на две стадии. Первая фаза соответствует строкам 4, 5, 6, 7, 8. Фаза начинается со срабатывания датчика b2, который далее своего состояния не меняет, все остальные датчики в строках 4-8 могут менять свое состояние. Фаза заканчивается вместе с окончанием стадии «обработка». Значит, ее можно описать логическим выражением:
.
Вторая фаза приходится на строки 9, 10, 11, 12. Единственным датчиком, не изменяющим своего состояния, является a1 – «автооператор отведен». Заканчивается фаза вместе со срабатыванием датчика b1 – «задняя бабка отведена» (из состояния «0» в «1»). Значит, эту фазу можно описать логическим выражением:
.
Объединяем через логическое «ИЛИ» обе фазы и получаем сигнал P:
P=
.
На основе логических функций необходимо сформировать и реализовать с помощью блока Basic Script логические выражения для всех управляющих сигналов.
При формировании системы управления необходимо создать элемент памяти, реализуемый с помощью виртуального тега – SOSTOY (состояние). При SOSTOY=1 происходит обработка, при SOSTOY=0 – возврат механизмов станка в исходное состояние. Сброс этого элемента происходит только при срабатывании датчиков, определяющих конец стадии «обработка» и конец стадии «возврат в исходное». В базовом варианте задания это будут датчик s2 – суппорт закончил рабочее перемещение, и датчики a1, b1, r1, s1 – когда все эти датчики станут в состояние «1», все механизмы будут приведены в исходное положение, датчик р при этом должен быть в состоянии «0» - патрон разжат.
Вид логических функций можно просмотреть на странице с текстом программы. В ней логические функции обозначены следующим образом:
Лог. «И» – AND
(математический символ -
);
Лог. «ИЛИ» – OR (математический символ - );
Лог. «НЕ» – NOT (математический символ – черта над переменной).