Структура и программное обеспечение автоматизированной системы управления (асу) универсальной электроннолучевой сварочной установкой
В настоящее время, из-за недостаточной изученности процесса ЭЛС, достоверно еще не установлены параметры, практически пригодные для автоматического управления массопереносом с обратной связью по сварочной ванне. За исключением отдельных лабораторных образцов, еще нет автоматических систем регулирования глубины проплавления или повышения стабильности формыпарогазового канала в сварочной ванне. Поэтому наиболее приемлемым способом стабилизации качества ЭЛС является обеспечение высокой стабильности и точного программного задания основных параметров режима сварки. Для этих целей в отделе разработана автоматизированная система управления (АСУ) универсальной электроннолучевой сварочной установкой.
АСУ представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для управления оборудованием электронно-лучевой сварочной установкой (вакуумной системой, высоковольтным источником питания, приводом манипулятора и вращателей, систем для диагностики луча и РАСТР-5М), как в процессе подготовительных операций, так и в процессе выполнения электронно-лучевой сварки.
Программное обеспечение АСУ жестко связано с аппаратным комплексом установки: все параметры процессорных блоков настроены лишь на работу с поставляемым ПО. Использование процессорных блоков АСУ для решения задач, не связанных с управлением установкой, недопустимо. Это сделано для того, чтобы не допустить загрузку процессора посторонними задачами.
Структурно АСУ представляет собой иерархическую двухуровневую (верхний и нижний уровни управления) распределенную систему (см.рис.3.12).
На верхний уровень (реализованный в операционной среде WINDOWSNT) возлагаются функции: 1) выдача задач подсистемам нижнего уровня;2) отображение результатов работы АСУ; 3) изображение поверхности свариваемого изделия, сварного шва и ванны и слежение за свариваемым стыком (система RASTR-5M).
Программное обеспечение подсистем нижнего уровня реализовано в операционной среде MSDOS.
Функции нижнего уровня: непосредственное управление оборудованием электронно-лучевой сварочной установки и процессом сварки.
Основные преимущества принятой структуры ПО состоят втом, что реализованная структура программного обеспечения позволяет использовать:
надежность MSDOS при непосредственном управлении установкой в режиме реального времени и
графические возможности (графический интерфейс) WINDOWSдля создания дружественного интерфейса оператора-сварщика, с визуализацией процессов электронно-лучевой сварки.
Дополнительно повышается помехоустойчивость АСУ за счет размещения подсистем нижнегоуровня непосредственно возле объектов управления.
Сетевой обмен между уровнями (коммуникация) реализован на сетевых магистралях FastEthernet.
Разработанное ПО позволяет решать все множество задач, которые существуют при эксплуатации электронно-лучевой сварочной установки. Формулировка и решение основных задач производится с помощью набора экранных окон интерфейса оператора-сварщика; практически, под каждую задачу имеется свое окно.
АСУ установкой решает следующие задачи.
Защита от несанкционированного доступа к управлению установкой: процедура регистрации операторов-сварщиков, идентификационные коды, пароли доступа.
Отображение внутрикамерной обстановки: отображение текущего положения электронно-лучевой сварочной пушки и манипулятора, указание размещения концевых выключателей перемещения с индикацией их срабатывания.
Образмеривание свариваемого изделия: выбор из библиотеки изделий, указание размеров и положения в сварочной камере, задание разрешенной зоны перемещения манипулятора с пушкой для предотвращения некорректных действий оператора-сварщика.
Ручное управление приводом: управление движением манипулятора по координатам Х,У и вращателя по координате W в заданном направлении и с заданной скоростью, установка нуля относительных координат, автоматическое перемещение манипулятора в ноль абсолютных координат (позиция “Ноте”) или в ноль относительных координат.
Пульт ручной сварки: «ручное» управление источником питания и перемещением пушки: управление с помощью программных потенциометров токами пучка, фокусировки и бомбардировки и скоростью сварки по заданному направлению; данный режим удобен при сварке образцов.
Графическоеобучение (составление) программы сварки: запись траектории стыка (перемещения пучка) и привязка к ней программных значений токов и скорости сварки (запись точек траектории ведется с использованием системы РАСТР-5М).
Тестовые проходы (эмуляция сварки): выполнение программы сварки, но без сварочного тока; проверка точности движения луча по стыку и других запрограммированных параметров режима сварки.
Р
исунок
3.12 — Блок-схема иерархической структуры
АСУ универсальной электроннолучевой
сварочной установкой.
Автоматическая сварка: выполнение сварки изделия в соответствии с составленной программой, наблюдение за параметрами режима по графикам программы, наблюдение изображения поверхности изделия по системе РАСТР- 5М; вспомогательные процедуры: контроль тока бомбардировки катода до и при сварке (в зависимости от свариваемого материала), получение протокола сварки.
Управление вакуумной системой: автоматическая работа в разных режимах (откачка, ждущий режим, напуск воздуха, останов), отображение на мнемосхеме работы системы и состояния элементов, выдача сообщений.
Работа с системой РАСТР-5М: вывод на экран дисплея изображения стыка и поверхности свариваемого изделия до и во время сварки, слежение за стыком, обзор поверхности сварного шва после сварки.
Формирование базы данных протоколов работы вакуумной системы: регистрация выполняемых команд и состояния элементов системы, привязка к мнемосхеме, распечатка какого-либо протокола из базы данных.
Формирование базы данных протоколов работы высоковольтного источника питания: регистрация набора дискретных и аналоговых величин, просмотр и распечатка протоколов.
Формирование базы данных с протоколами работы привода манипулятора и вращателей: регистрация задаваемых значений и реальных величин, других системных параметров, типов ошибок или нарушений в работе; распечатка протоколов.
Диагностика электронного пучка: определение геометрии пучка (положения фокуса), контроль работоспособности катода, расчет основных параметров пучка (плотность тока, минимальный радиус, распределение плотности тока), формирование базы данных протоколов, просмотр и распечатка.
Библиотека технологий: формирование базы данных протоколов сварочного процесса, просмотр различных отчетов (с возможностью сортировки по материалу, дате и т.д.), распечатка.