Рязанский институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый
университет имени В.С. Черномырдина»
Кафедра Информационных технологий
Пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине «Управление системами и процессами»
Выполнил:
студент 4 курса
Филин Д В
группа 391-Д
шифр 309484
спец. 151001
факультет МС
Проверил:
Миловзоров О.В.
Рязань 2012 г
Рязанский институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый
университет имени В.С. Черномырдина»
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу студенту Филину Д В ,
шифр 309484 , группа 391
по дисциплине
«Управление системами и процессами»
на тему
«Разработка автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП)», вариант №13
Разработать систему управления токарным станком-автоматом с контролем следующих дополнительных параметров:
Аварийные ситуации:
открытие заграждения в процессе обработки (заграждение закрывается перед началом обработки вручную).
падение давления в гидравлической системе.
Управляемые механизмы:
подвести манипулятор для захвата готовой детали после обработки и отвести его после захвата обработанной заготовки и ее разжима в патроне
зажим заготовки с контролем усилия зажима
Разработать программу числового программного управления обработки корпусной детали в CAM-системе PEPS Mill 2,5D.
Исходные данные - чертеж детали в соответствии с вариантом задания.
Задание выдано __________________
Руководитель __________________
Студент ___________________
Рязанский институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый
университет имени В.С. Черномырдина»
РЕЦЕНЗИЯ
на курсовую работу
Тема:_____________________________________________________
по дисциплине_____________________________________________
Студента группы _____ курс_____
Рязанского института (филиала) МГОУ
(фамилия, имя, отчество)
Соответствие теме и заданию
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Оценка качества выполнения курсовой работы (полнота раскрытия теоретических вопросов, правильность выполнения практических заданий, соответствие требованиям выполнения и стандартам)
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Замечания
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Допуск к защите
__________________________________________________________________
(Решение о допуске, подпись преподавателя)
Защита курсовой работы
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оценка______________________________
Руководитель курсовой работы_________________ ___________________
(подпись) (фамилия)
Дата защиты курсовой работы «_____»_______________20____г.
Студент________________________________________________
Содержание
Введение 5
1. Разработка системы логико-командного циклового управления токарным станком автоматом 6
1.1 Описание работы токарного станка-автомата 6
1.2 Программа управления работой станка-автомата 13
2. Разработка программы числового программного управления обработки корпусной детали на станке с ЧПУ 23
2.1 Текст управляющей программы 30
Заключение 48
Список используемой литературы 49
Введение
Для выполнения курсовой работы было использовано следующее программное обеспечение:
SCADA-система GENIE версии 3.0 или выше – необходима для построения систем управления в первом задании курсовой работы;
Peps V5.3.14 - объектно-ориентированная CAD/CAM - система для внешнего программирования любого станка с ЧПУ, необходимая для выполнения второго задания курсовой работы.
Курсовая работа состоит из двух заданий:
В первом задании создается система логико-командного управления токарным станком-автоматом.
Во втором задании необходимо разработать программу числового программного управления обработки детали на станке с ЧПУ. Разработка программы осуществляется в САМ-системе PEPS Milling.
1. Разработка системы логико-командного циклового управления токарным станком-автоматом
1.1 Описание работы токарного станка-автомата
Последовательность работы механизмов станка:
- открытие заграждения;
- захват автооператором заготовки и вынос ее на линию центров;
- центр задней бабки заталкивает заготовку в патрон;
- зажим патрона (с контролем усилия зажима);
- отвод автооператора;
- закрытие заграждения;
- включение двигателя главного движения;
- подвод инструмента;
- перемещение суппорта до момента окончания обработки;
На этом обработка заготовки закончена. Приводим станок в исходное положение для обработки следующей заготовки.
- отвод инструмента;
- отключение двигателя главного движения;
- подвод манипулятора для захвата готовой детали;
- перемещение суппорта в исходное положение;
- отвод задней бабки;
- разжим патрона ;
- отвод манипулятора после захвата обработанной заготовки и ее разжима в патроне.
Для управления станком используются показания датчиков положения
рабочих органов станка.
Рабочие органы и контролирующие их датчики:
Все датчики двухпозиционного типа
Автооператор
Управляется двумя управляющими сигналами – А1 (захват автооператором заготовки и вынос ее на линию центров) и А2 (возврат автооператора в исходное положение).
Положение автооператора контролируется двумя датчиками – а1 (исходное состояние) и а2 (состояние на линии центров).
Задняя бабка
Управляется двумя управляющими сигналами – В1 (центр задней бабки заталкивает заготовку в патрон) и В2 (возврат задней бабки в исходное положение).
Положение задней бабки контролируется двумя датчиками – b1 (исходное состояние) и b2 (центр задней бабки затолкнул заготовку в патрон).
Патрон
Чтобы зажать патрон, нужно перевести датчик в положение соответствующее значению > 2,5 кгс/см2
Двигатель главного движения
Управляется одним управляющим сигналом – D (1 – вкл., 0 – выкл.).
Контролируется одним датчиком: d=1 – двигатель включен; d=0 – двигатель выключен.
Суппорт
Управляется двумя управляющими сигналами – S1 (рабочее перемещение суппорта) и S2 (возврат суппорта в исходное положение).
Положение суппорта контролируется двумя датчиками – s1 (исходное состояние) и s2 (обработка закончена).
Резцедержатель
Управляется двумя управляющими сигналами – R1 (подвод резца) и R2 (отвод резца).
Положение резца контролируется двумя датчиками – r1 (исходное состояние) и r2 (резец подведен для обработки).
Манипулятор
Управляется двумя управляющими сигналами – М1 (рабочее перемещение манипулятора) и М2 (возврат манипулятора в исходное положение).
Положение манипулятора контролируется двумя датчиками – m1 (исходное состояние) и m2 (захват готовой детали).
Заграждение
Управляется двумя управляющими сигналами – Z1 (открытие заграждения для выноса детали) и Z2 (закрытие заграждения перед началом обработки).
Положение манипулятора контролируется двумя датчиками – z1 (исходное состояние) и z2 (открытие заграждения).
Таблица 1 – Таблица состояний системы
|
a1 |
a2 |
b1 |
b2 |
s1 |
s2 |
r1 |
r2 |
p |
d |
z1 |
z2 |
m1 |
m2 |
1. Исходное состояние |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
2.Открытие заграждения |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
3. Вынос детали |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
4. Подвод бабки |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
5. Зажим патрона |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||||||||||||||
6.Отвод автооператора |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||||||
7.Закрытие заграждения |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||||||
8.Включение двигателя |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0
|
1
|
0
|
1
|
0 |
1 |
||||||||||||||
9. Подвод резца |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1
|
0
|
1
|
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
10.Движение суппорта |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1
|
0
|
1
|
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
11. Отвод резца |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1
|
0
|
1
|
0 |
1 |
0 |
|||||||||||||
12. Выключение двигателя |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1
|
0
|
1
|
0 |
0 |
||||||||||||||
13.подвести манипулятор |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||||||
14. Отвод суппорта |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1
|
0
|
0
|
1 |
1 |
0 |
|||||||||||||
15. Отвод бабки |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1
|
0
|
0
|
1 |
1 |
0 |
|||||||||||||
16. Разжим патрона |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||||||||||||
17.Отвод манипулятора |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Логические функции работы перемещающихся механизмов:
А1
(задняя бабка в исходном, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон
разжат, двигатель выключен, заграждение
открыто, манипулятор в исходном, 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,
заграждение открыто, манипулятор в
исходном, сигнал B1
действует, пока не сработает датчик
b2);
В2
(автооператор в исходном, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон зажат,
двигатель выключен, заграждение закрыто,
манипулятор подведен, этап работы станка
– возврат механизмов в исходное
состояние, сигнал B2
действует, пока не сработает датчик
b1).
S1
(автооператор в исходном, задняя бабка
подведена, резец подведен, патрон зажат,
двигатель включен, заграждение закрыто,
манипулятор в исходном, сигнал S1
действует, пока не сработает датчик
s2);
S2
(автооператор в исходном, задняя бабка
подведена, резец в исходном, патрон
зажат, двигатель выключен, заграждение
открыто, манипулятор подведен, этап
работы станка – возврат механизмов в
исходное состояние, сигнал S2
действует, пока не сработает датчик
s1);
R1
(автооператор отведен, задняя бабка
подведена, суппорт в исходном, патрон
зажат, двигатель включен, заграждение
открыто, манипулятор в исходном, сигнал
R1
действует, пока не сработает датчик
r2);
R2
(автооператор отведен, задняя бабка
подведена, суппорт в конечном положении,
патрон зажат, двигатель включен,
заграждение открыто, манипулятор в
исходном, этап работы станка – возврат
механизмов в исходное состояние, сигнал
R2
действует, пока не сработает датчик
r1);
M1
(автооператор отведен, задняя бабка
подведена, суппорт в конечном положении,
патрон зажат, двигатель включен, этап
работы станка – возврат механизмов в
исходное состояние, сигнал M2
действует, пока не сработает датчик
m2);
M2
(автооператор отведен, задняя бабка в
исходном, суппорт в исходном, патрон
разжат, двигатель выключен, этап работы
станка – возврат механизмов в исходное
состояние, сигнал M2
действует, пока не сработает датчик
m1);
Z1
(задняя бабка в исходном, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон
разжат, двигатель выключен, заграждение
открыто, манипулятор в исходном, сигнал
Z1
продолжает действовать до тех пор, пока
не сработает датчик z2,
т.е. пока не откроется заграждение);
Z2
(задняя бабка в исходном, суппорт в
исходном, резец в исходном, патрон
разжат, двигатель выключен, заграждение
закрыто, манипулятор в исходном, сигнал
Z1
продолжает действовать до тех пор, пока
не сработает датчик z2,
т.е. пока не закроется заграждение);
В работе станка можно выделить две фазы:
1) Стадия обработки.
2) Стадия возврата в исходное положение.
В соответствии с заданием система управления станком должна учитывать следующие дополнительные параметры:
Аварийные ситуации:
открытие заграждения в процессе обработки (заграждение закрывается перед началом обработки вручную).
падение давления в гидравлической системе.
Управляемые механизмы:
подвести манипулятор для захвата готовой детали после обработки и отвести его после захвата обработанной заготовки и ее разжима в патроне
зажим заготовки с контролем усилия зажима
Для учета аварийных ситуаций создадим один аварийный датчик давления гидравлической системы.
Аварийная
ситуация с открытием заграждения в
процессе обработки описывается следующей
логической функцией: AZAG
(заграждение
открыто, двигатель включен).
Аварийная ситуация с падением давления в гидравлической системе возникает при срабатывании датчика давления гидравлической системы независимо от состояния других механизмов. Соответствующая логическая функция имеет вид: ADAV = adav
Для разработки системы управления токарным станком-автоматом используем средства SCADA-системы GENIE.
Для этого были созданы необходимые элементы управления и отображения в окнах TASK1 и DISP1 и выполнена настройка этих элементов. Рабочая область задачи показана на рисунке 1.
В качестве датчика открытия - закрытия заграждения используем элементы «Кнопка» с двумя состояниями с надписями «Z1; Z2».
Работу механизма открытие, закрытие заграждения контролируем двумя элементами отображения «Индикатор» с соответствующей подписью (открытие заграждения, закрытие заграждения).
В качестве датчика, контроля усилия зажима заготовки в патроне, используется элемент «Движковый регулятор», которому соответствует переменная p >2,5кгс/см2. Диапазон установлен от 0 до 5 кгс/см2. Будем считать, что минимальное значение, при котором патрон будет зажат это 2,5 кгс/см2. Для конкретной работы указывать конкретные значения и единицы измерения.
В качестве датчика подвод - отвод манипулятора используем элементы «Кнопка» с двумя состояниями с надписями «M1; M2».
Работу механизма подвод, отвод манипулятора контролируем двумя элементами отображения «Индикатор» с соответствующей подписью (подвести манипулятор, отвести манипулятор).
В качестве датчика контроля давления в гидравлической системе используется элементы: «Индикатор» с соответствующей подписью и «Движковый регулятор», которому соответствует переменная m < 2 Па. Диапазон установлен от 0 до 5 Па. Будем считать, что при превышении значения ниже 2 Па датчик будет срабатывать.
В окне задачи TASK созданы элементы Тег, количество которых соответствует числу управляющих сигналов, кроме того, еще один элемент Teг используется для хранения значения состояния станка.
Для выдачи управляющих сигналов через выходы контроллера на исполнительные устройства станка воспользуемся элементом «Блок дискретного вывода» DO.
Для хранения программы управления работой станка создадим элемент Basic Script.
Рисунок 1 – Рабочая область системы управления токарным станком-автоматом (система управления –TASK1 и форма управления датчиками – DISP1)
Для создания алгоритма работы системы необходимо составить описание с помощью логических функций всех исполнительных сигналов. Аргументами функций являются сигналы с датчиков положения. Кроме того, необходима переменная, которая будет содержать в себе информацию о состоянии станка – стадии обработки: состояние «Обработка» (первые 7 пунктов алгоритма) и состояние «Возврат в исходное» (пункты 8-11 алгоритма). В качестве этой переменной используем переменную SOSTOY:
SOSTOY = 1 – состояние обработки;
SOSTOY = 0 – возврат в исходное.
Состояние обработки должно прерываться при возникновении аварийных ситуаций – превышения допустимой мощности резания или усилия зажима заготовки в патроне ниже допустимого уровня.
В блок «SCR1» введен сценарий программы, формирующей управляющие сигналы в зависимости от состояния кнопок – датчиков на форме отображения.
Для присвоения булевым переменным значений состояний датчиков используем функцию:
GetTag("DISP1","BBTN1").Value,
где "DISP1" – форма отображения, в которой находится элемент управления;
"BBTN1" – наименование элемента управления (датчика), в данном случае – Кнопка с двумя состояниями с №1.
Для формирования управляющих сигналов создадим соответствующие этим сигналам виртуальные теги и внесем их в таблицу виртуальных тегов под именами А1, А2, В1, В2, D, S1, S2, R1, R2, Z1, Z2, M1, M2, ADAV, AZAG.
Для инициализации виртуальных тегов и присвоения им значений, которые должны принимать соответствующие управляющие сигналы, воспользуемся функцией:
GetTag("VIRTASK", "имя виртуального тега").Value,
где "VIRTASK" – имя виртуальной задачи, которой принадлежит таблица виртуальных тегов;
"имя виртуального тега" – имя, которому соответствует данный управляющий сигнал;
Value – функция, позволяющая присвоить управляющему сигналу значение логического выражения.