2. Информация, необходимая для проектирования систем автоматического управления

Одна из профессиональных задач инженера-технолога в области автоматизации производственных процессов – разработка технического задания на проектирование систем управления технологическим оборудованием. От того, насколько полно и обоснованно составлены технические требования к системам управления, зависит эффективность функционирования и эксплуатации создаваемого технологического оборудования, а равно и стабильное качество выпускаемого продукта, в частности,

5

качество сварного соединения, сварной конструкции.

Для создания систем автоматического управления циклом работы технологического оборудования и систем автоматического регулирования (САР) нужна различная исходная информация, которая должна быть включена в техническое задание. Рассмотрим коротко эту информацию отдельно по каждому виду управления.

1.2.1. Информация, необходимая для проектирования систем управления циклом работы технологического оборудования

Системы управления циклом проектируются обычно одновременно с проектированием механической части технологического оборудования (источников питания дуги, сварочных автоматов и установок). Разработчик систем управления в первую очередь должен знать, какие и в какой последовательности должны выполняться элементарные технологические операции и требуемые по технологии промежутки времени, регламентирующие эту последовательность. Соответствующая информация должна быть подготовлена специалистом, хорошо знающим особенности процесса сварки или другой технологической операции, а также физику процессов обработки предмета труда на каждой рабочей позиции технологического процесса. Эта информация может быть представлена или в форме текста, или, что предпочтительнее, в форме циклограммы

Оформление текстов технического задания по описанию последовательности выполнения элементарных операций или соответствующих этим текстам циклограмм не регламентировано какими-либо обязательными правилами ни по форме, ни по содержанию. Однако в любом случае необходимо стремиться к тому, чтобы информация воспринималась легко и однозначно. Этому требованию в большей мере отвечает циклограмма - упорядоченная во времени последовательность выполнения совокупности основных и вспомогательных элементарных операций, из которых состоит конкретная технологическая операция, например, такие, как операция «сборка под сварку» или «сварка», или обе эти операции в совокупности.

Для примера на рис. 2 представлен один из возможных вариантов изображения циклограммы для процесса точечной контактной сварки при изготовлении сварного узла, состоящего из двух свариваемых деталей. Сборку деталей под сварку и съем готового узла планируется выполнять автоматически. Сам процесс сварки предполагает постановку двух точек последовательно друг за другом.

6

На циклограмме цикл выполнения каждой элементарной операции изображается прямоугольником произвольной высоты (для наглядности прямоугольник можно заштриховать).

Промежутки времени на циклограмме рекомендуется отмечать качественно, не нормировано; количественное значение этих

п ромежутков времени целесообразнее указывать в таблице параметров режима (см. ниже).

Рис. 2. Циклограмма процесса контактной точечной (две точки)

сварки с автоматической сборкой узла под сварку

и его удалением из рабочей зоны после сварки

Изменение какого-либо параметра по величине в ходе процесса целесообразно изображать на отдельной строке как отдельную элементарную операцию, например, так, как это показано на рисунке для такого параметра режима, как усилие сжатия.

В графе циклограммы «Наименование элементарной операции» вместо термина «сварка» следует употреблять там, где это явствует из физики способа сварки, термин «плавление металла».

7

Кроме циклограммы, техническое задание должно содержать характеристику каждого параметра режима по следующим позициям:

1. наименование параметра и его размерность;

2. рабочее (рабочие) значение параметра;

3. допустимые отклонения (точность) рабочего значения параметра в абсолютных единицах или в процентах от рабочего значения;

4. максимально желаемое значение параметра;

5. минимально желаемое значение параметра;

6. характер изменения параметра в пределах заданного диапазона (или плавно, или дискретно; если дискретно, то указать шаг дискретности);

7. закон изменения (линейно, по экспоненте или как-то иначе);

8. необходимость контроля величины параметра в ходе выполнения операции.

Сведения по всем восьми пунктам и всем параметрам режима, включая и характеристику промежутков времени, отмеченных на циклограмме, целесообразно оформлять в виде таблицы (см. таблицу 1 для циклограммы, изображенной на рис. 2).

Таблица 1

Характеристика параметров режима для сварки толщин 3 + 3 мм

материала 40ХН2МА

Наименование и размерность параметра режима	Ток, А	Усилие сжатия, кГс	Время t1 сжатия, с	Время t2 сварки, с	Время t3 разжатия, с	Время t4 до начала ковочного усилия, с
Рабочее значение	16800	1500	0,2	1,3	0,2	1,48
Макс. значение	20000	4000	1,0	2,0	2,0	2,0
Мин. значение	2000	500	0,04	0,08	0,2	0,06
Характер измен.	дискрет. шаг 200 А	плавно	плав- но	дискретно шаг 0,02 с	плав- но	дискретно шаг 0,04 с
Закон изменения	-	линей-но	-	-	-	-
Необход. контроля	да	да	нет	нет	нет	нет
Точность, %	5	10	10	10	10	10

8

При характеристике параметров режима их максимальные значения целесообразно указывать примерно на 20% больше рабочих. Это требование обусловлено двумя обстоятельствами. Во-первых, необходимо иметь запас по величине параметра для возможной его корректировки по ходу выполнения операции; во-вторых, работа на режимах, несколько меньших максимального, характеризуется большей надежностью и стабильностью.

Минимальные значения параметра назначают примерно в 10 раз меньше рабочих, что определяется спецификой конкретных процессов (однозначных и универсальных правил относительно минимальных значений не существует). Например, установлено, что для качественной заварки кратера замкнутого шва при сварке неплавящимся электродом рабочее значение тока сварки следует уменьшать не меньше, чем в четыре раза, что уже может служить ориентиром при назначении минимальной величины этого параметра режима.

Характер изменения параметра режима может быть или плавным, или дискретным; при выборе дискретного характера изменения необходимо указывать шаг дискретности.

Закон изменения параметра может быть или линейным, или нелинейным. В последнем случае закон изменения изображается или на отдельной строке циклограммы, или специальным рисунком (графиком) после таблицы параметров режима.

Необходимость контроля в таблице параметров режима можно отмечать словами «да» или «нет».

Точность для большинства параметров следует выбирать в пределах (3…5)% от рабочего значения.

Кроме всех вышеперечисленных сведений, техническое задание должно содержать и другие требования, относящиеся к проекту системы управления. Например, требования по количеству и размещению пультов управления, размещению органов управления и приборов контроля, требования к блокировкам, обеспечивающим безаварийную эксплуатацию оборудования и т.д. Однако эти вопросы уже выходят за рамки настоящего курса по отведенному на него времени.