4.5. Управление автоматическими циклами

СТАНКОВ И ОБОРУДОВАНИЯ СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Циклом работы технологического агрегата называют полную совокупность движений, совершаемых его механизмами в заданной последовательности. Цикл работы автоматиче­ских агрегатов является замкнутым, т.е. со­стояния и положения его механизмов в на­чальной и конечной фазах совпадают.

Циклы, осуществляемые при работе ав­томатического станочного оборудования, мож­но разделить на две группы.

К первой группеотносятся циклы, кото­рые остаются неизменными и повторяются многократно в процессе эксплуатации обору­дования по крайней мере в течение периода между его остановками для переналадки. Ха­рактерный пример - циклы работы автомати­ческих линий и агрегатных станков.

Ко второй группе'относятся циклы, со­вершаемые однократно в определенные мо­менты. Включение того или иного цикла осу­ществляется с помощью специальной вспомо­гательной команды. Характерный пример - циклы движений вспомогательных механизмов в станках с ЧПУ (поиска и смены инструмен­та, зажима и освобождения подвижных узлов, загрузки-выгрузки и зажима заготовок и т.п.).

Управление автоматическими циклами работы оборудования традиционно осуществ­лялось с помощью схем релейно-контактной автоматики.

Создание современных СУ стало воз­можным с появлением специального устройст­ва, так называемого программируемого логи­ческого контроллера (ПЛК) (ProgrammableLogicalController-PLC). ПЛК представляет собой универсальное устройство, которое на­страивают на управление конкретным циклом путем занесения в его память соответствующей рабочей программы (совокупности операто­ров), согласующей между собой содержимое адресов памяти, связанных с входными и вы­ходными сигналами объекта управления (операндами).

ПЛК построен по тем же структурным принципам, что и универсальная цифровая ЭВМ, и содержит все ее характерные функ­циональные блоки - процессор, оперативное запоминающее устройство, устройство управ­ления, устройство ввода-вывода информации, устройство индикации. Вместе с тем он имеет и существенные отличия.

1. Разрядная сетка ПЛК содержит один разряд, т.е. предусматривается обработка не чисел, заданных в том или ином цифровом коде, а отдельных дискретных сигналов о сра­батывании соответствующих рабочих органов, причем результатом этой обработки также является дискретный сигнал 1 или О ("Включить" или "Выключить"), адресованный соответствующему исполнительному механиз­му.

2. Минимально необходимая система команд ПЛК может быть ограничена несколь­кими логическими операциями (дизъюнкция, конъюнкция и инверсия ). Это позволяет соз­давать программные эквиваленты любых ре- лейно-контактных структур, поскольку соот­ветствует всем имеющимся в них элементам - параллельному и последовательному соедине­ниям и инверсным контактам.

3. Язык программирования основан на представлении команд в виде булевых опера­торов либо соответствующих им графических символов релейно-контактных схем.

Входными и выходными данными яв­ляются не массивы алфавитно-символьной информации, вводимой и редактируемой пер­соналом, обслуживающим оборудование, до начала и по окончании процесса их вычисли­тельной обработки вне связи с объектом управления (режим "OffLine"), а дискретные одноразрядные сигналы обмена данными с объектом управления, либо поступающие по мере их появления в объекте, либо генерируе­мые в процессе вычислений (режим "OnLine").

Существенной конструктивной особен­ностью ПЛК является наличие устройств вво- да-вывода сигналов. Сигналы могут поступать на входы ПЛК от конечных выключателей, контролирующих положение подвижных рабо­чих органов на различных участках их пере­мещения; от реле давления, контролирующих давление масла в соответствующих полостях гидро- и пневмосистем; от блок-контактов пускателей, коммутирующих силовые цепи питания электродвигателей; от оперативных командных устройств (кнопок управления, переключателей и т.п.), используемых персо­налом; от внутренних запоминающих элемен­тов. Все эти источники сигналов являются электрическими контактными или бесконтакт­ными устройствами.

Выходные сигналы ПЛК поступают на исполнительные элементы объекта управле­ния - усилители мощности, управляемые ком­мутирующие ключи, реле, пускатели, алектро- управляемые пневмо- и гидрозолотники, тор­мозные и зажимные механизмы, муфты, уст­ройства индикации типа сигнальных лампо­чек, транспарантов и т.п.

Комплекты входных и выходных уст­ройств ПЛК компонуются по модульному принципу, и в зависимости от их суммарного числа Nразличают малые ПЛК (N =16 -г 64), средние (N = 128 + 512) и большие (N = 1024 -г 2048 и более).

Для программирования ПЛК важен спо­соб описания задания на программирование цикла конкретного объекта. Известны сле­дующие способы такого описания: цикло­грамма движений исполнительных механиз­мов, в которой строки соответствуют переме­щениям рабочих органов из одного крайнего положения в другое, а столбцы - интервалам времени между изменениями состояния соот­ветствующих входов ПЛК; циклограмма вклю­чений, в строках которой горизонтальные от­метки соответствуют длительности включения того или иного привода; специальная таблица, где в текстовой форме приведены перечни входных и выходных сигналов, значения их длительности, источники и адресаты, условия появления и снятия; булевы соотношения (логические уравнения) между входными и выходными сигналами при определенной по­следовательности их появления и снятия; гра­фическое изображение релейно-контакгной схемы, реализующей заданный цикл.

Процедура программирования ПЛК применительно к конкретному объекту сво­дится к следующему: 1) по конструктивным соображениям проводят распределение источ­ников и адресатов сигналов по входным и выходным модулям (составляют карту комму­тации), и им присваивают внутренние логиче­ские номера; 2) составляют и заносят в память ПЛК последовательность булевых соотноше­ний или соответствующих им символов релейно-контакгных схем; 3) осуществляют установ­ку ПЛК на объекте управления и физическую коммутацию его входов и выходов в соответст­вии с картой коммутации; 4) запускают про­грамму, обеспечивая возможность работы в старт-стопном режиме и выполнение необхо­димого редактирования.

Современные ПЛК, кроме описанных логических функций, минимально необходи­мых для выполнения автоматических циклов, в ряде случаев имеют развитые функции, по­зволяющие выполнять арифметические опера­ции и обработку текстов, а также снабжены устройствами внешней памяти и устройствами для документирования рабочего процесса.

Для управления сложными объектами посредством ПЛК служат универсальные ло­кальные сети. Главной задачей таких сетей является разделение функций управления, контроля и диагностирования на ряд слабо связанных функций и распределение их между несколькими устройствами управления. Это повышает пропускную способность и живу­честь СУ |1], увеличивает гибкость ее структу­ры и позволяет наращивать управляющую мощность.

Для управления циклами электроавтома­тики в современных системах ЧПУ, как пра­вило, используются входящие в состав систе­мы автономные ПЛК, связанные с процессо­ром системы с помощью кодов вспомогатель­ных команд, выделяемых из кадров управ­ляющей программы. Вместе с тем в микро­процессорных системах ЧПУ задачи электро­автоматики иногда решаются путем програм­мирования микропроцессоров, входящих в состав собственно системы ЧПУ. Для этой цели создают специальные проблемно- ориентированные языки программирования циклов и соответствующие кросс-средства.