4

Аппаратные и программные средства систем управления Введение

В конце 60-х годов прогресс средств автоматизации технологических процессов на основе вычислительной техники достиг такого уровня, что в промышленно-развитых странах встал вопрос о крупномасштабной автоматизации на основе ЭВМ.

Однако, в то время было неизвестно, где именно проявится наибольший эффект от внедрения новых технических средств, в технологии производства или в смежных областях. Поэтому в 70-х годах независимо друг от друга стали развиваться главным образом 2 сферы:

• автоматические системы управления производством (АСУП),

• системы автоматического проектирования (САПР)

Автоматизация производственных технологий

• Оборудование с ЧПУ.

• Робототехнологические комплексы.

• Автоматические системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Полученный опыт показал, что автоматизация обработки информации в отрыве от автоматизации технологических процессов не приводит к желаемым результатам. По этой причине в 80-х годах был взят курс на интеграцию этих двух сфер автоматизации.

Интенсивно такая интеграция осуществляется в направлении, получившем название ГАП (гибкие автоматизированные производства).

В начале 80-х было создано более 60 ГАП (авиационная промышленность). Это позволило:

• увеличить коэффициент использования оборудования на 30%;

• уменьшить простой оборудования на 40%;

• снизить его себестоимость на 10%;

• уменьшить потребность в персонале на 30%

• обеспечить поточное производство единичной партии изделий поступающих в производство.

Рис. Структура ГАП

Для реализации ГАП применяются:

• Автоматические и роторные станки.

• Станки с ЧПУ.

• Робототехнологические комплексы (РТК).

• Гибкие производственные модули (ГПМ).

• Средства автоматизации и приборы.

Каждая система ГАП управляется средствами вычислительной техники со своим програмным обеспечением . Общее управление производится центральной ЭВМ.

1. Системы числового програмного управления станками. Сущность числового управления.

Программа работы любого автомата в самом общем случае должна содержать систему управления станками двух видов:

1. Командную (информирует наблюдателя о размерности ходов во времени).

2. Размерную (информирует наблюдателя о величине ходов цикла);

В зависимости от способа задания информации, системы управления делят на 3 класса:

1. нечисловые(кулачковые, копировальные, путевые),

2. числовые,

3. временные.

В кулачковых системах величина хода исполнительного органа определяется подъёмом профиля кулачка.

В путевых системах величину хода исполнительного органа ограничивают 2 конечных переключателя и переставные упоры.

Во временных системах исполнительным органом управляют при помощи командо- аппарата, который имеет независимый привод или электронное управление.

Цикловая система управления– объединяет признаки путевой и временной систем: последовательность команд определяется контроллерами, а величину хода задают так же, как и в путевых системах (конечными выключателями и упорами).

Нечисловые системыможно отнести к классунепрерывных, а числовые системы к классудискретных.

Числовые системы управленияназываются так потому, что величина каждого хода задается при помощи чисел; каждой единице информации соответствует дискретное перемещение исполнительного органа на определенную величину. Эта величина носит названиеразрешающей способности системыилицены импульса.

Исполнительный орган можно переместить на любую величину кратную единице импульса:

где q– цена импульса, аN– число импульсов подаваемых на вход привода.

Число N, записанное на носителе информации (перфолента, магнитная лента, магнитный диск, и др.) являетсяпрограммой. Программа записывается определенной системой кодирования.

Рис. Структурная схема системы ЧПУ

Рис. Структурная схема целевого механизма (ЦМ)

Блок программ (программа)– считывает информацию с носителя информации (программоносителя);

Блок управления (БУ) – управляет всей системой, состоит из многих блоков;

Целевые механизмы (ЦМ) – осуществляют основные и вспомогательные движения;

Блоки обратной связи (БОС) – контролируют величины перемещений;

Двигательпостоянного тока с фазным ротором, асинхронный, шаговый, гидро и пневмо- двигатели.

Передача– производит преобразование энергии, использует безлюфтовые передаточные механизмы, зубчатые передачи, волновые редукторы, шарико-винтовые передачи.

Исполнительный механизм – стол, салазки, пиноль, каретка, шпиндель.

В зависимости от наличия цепи обратной связи различают:

1. разомкнутые СЧПУ,

2. замкнутые СЧПУ.

В зависимости от технологических возможностей различают:

1. позиционные;

2. контурные;

3. универсальные системы.

Впозиционныхсистемах по каждой оси координат программируется только величина перемещения, это обеспечивает перемещение исполнительного механизма из одной позиции в другую с высокой точностью. При этом траектория перемещения может быть произвольной. Такие системы применяют в сверлильных и координатно-расточных станках.

Рис.

В контурныхсистемах по каждой оси координат программируется закон перемещения и величина хода. При сложении перемещений по отдельным осям координат обрабатываются сложные криволинейные поверхности. Эти системы применяют во фрезерных и токарных станках.

Универсальныесистемы – системы, обладающие свойствами контурных и позиционных систем. Такие системы обычно применяют в многоцелевых станках.

Число управляемых координат задают дробью: 2/1, 3/2, 4/4. Числитель– число управляемых координат,знаменатель– число одновременно управляемых координат.