Уважаемы члены государственной аттестационной комиссии, вашему вниманию представляется дипломный проект на тему "разработка программного обеспечения микропроцессорной системы автоматической коррекции скорости движения гидропривода".
{Слайд– Классификация}
На данном слайде показана классификация станков по способу управления.
Станки автоматы и полуавтоматы делятся на станки имеющие один распределительный вал и на станки имеющие два распред. вала с разными скоростями вращения.
Станки с электронным управлением делятся ПУ – программное управление – управление станком по детерминированной программе;
ЦПУ – цикловое программное управление
NC (ЧПУ) – числовое программное управление
HNC – разновидность ЧПУ (Hand NC) с ручным заданием программы с пульта устройства.
SNC – разновидность ЧПУ (Speicher numerical control), имеющая память для хранения всей управляющей программы
CNC – автономное управление станком с ЧПУ (Computer numerical control), содержащие ЭВМ или процессор
DNC – управление группой станков от общей ЭВМ (Direct numerical control).
{Слайд– Электронная система управления}
В общем виде электронная система управления может быть представлена следующем виде.
П – управляющая программа,
БУ – блок управления (микропроцессор/промышленная ЭВМ),
У – усилитель,
ИО – исполнительный орган,
РО – рабочий орган,
ДП – датчик перемещения или датчик обратной связи.
{Слайд– Выбор элементов. ГЭПП конструкция}
В качестве датчика обратной связи скорости движения рабочего органа станка выбираем гидроэлектрический преобразователь плотности (ГЭПП), предназначенный для измерения плотности минеральных масел. Его конструкция изображена на слайде.
1 – трубопровод; 2 – капилляр; 3 – проточная часть ГЭПП; 4 – катушки индуктивного датчика; 5 – магнитожидкостный сенсор
{Слайд– Выбор элементов. ГЭПП стат.харк-ка}
На данном слайде изображена статическая характеристика ГЭПП. Стат. Хар-ка это зависимость тока на выходе с датчика от плотности рабочей жидкости.
Передаточная функция элемента такая…
{Слайд– Выбор элементов. Гидроцилиндр}
В качестве исполнительного устройства выбираем гидроцилиндр Г29-32.
1 , 2 , 6 – впускные и выпускные патрубки подачи рабочей жидкости, 3 – шток поршня, 4 – деталь, 5 – возвратная пружина.
Передаточная функция ГЦ:…..
{Слайд– Выбор элементов. ЭМЖ РЭ}
В качестве регулирующего устройства выбираем электрический магнитожидкостный регулирующий элемент.
1 – входной патрубок;
2 – крышка;
3 – управляющая катушка;
4 – проточная часть устройства;
5 – магнитная жидкость;
6 – магитожидкостный сенсор.
Передаточная функция:….
{Слайд– Выбор элементов. Усилитель мощности}
Усиление слабого выходного сигнал с ЦАП производиться с помощью усилителя К157 УД1. Напряжение питания усилителя составляет 15 В Напряжение на выходе равно +/- 12 В.. Стоит отметить, что сопротивление нагрузки небольшое и равно 0,02 кОМ. Этот позволяет подключаться сравнительно мощную нагрузку.
Передаточная функция : …..
{Слайд– Выбор элементов. ЦАП/АЦП}
Для сопряжения аналоговых и дискретных элементов системы выбираем внешний модуль ЦАП/АЦП EM-114 для последовательного порта RS-232.
На данном слайде представлены технический характеристики. Одними из важнейших являются для АЦП:
Кол-во каналов : 15
Разрядность: 14 бит
Макс.частота преобразования : 400 кГц
Для ЦАП:
Колв-во каналов :2
Разрядность: 12 бит
Время установления : 8 мкс
Так же стоит отметить, что промышленный компьютер строиться на базе высокопроизводительного процессора Intel Pentium III. Материнская плата ABIT имеет 1 слот ISA и 3 слота PCI, а так же последовательную шину передачи данных RS232 (com port) для подключения внешнего модуля ЦАП/АЦП.
{Слайд– Функциональная схема}
На данном слайде изображена функциональная схема системы автоматической коррекции, а так же таблица с передаточными функциями элементов.
{Слайд– Расчет устойчивости. Критерий устойчивости Найквиста}
На данном слайде изображена диаграмма Найквиста. Суть данного критерия заключается в том что кривая Найквиста не охватывает точку -1 j0
Система устойчива.
Из диаграммы Найквиста тяжело определить запасы устойчивости по фазе и амплитуде. Для этого были построены ЛАЧХ и ЛФЧХ
{Слайд– Расчет устойчивости. ЛАЧХ и ЛФЧХ}
Из графиков видно, что запас устойчивости по амплитуде равен 52.8 дБ, а по фазе 89.7 градусов.
Для удовлетворительной работы системы запас устойчивости по фазе должен составлять 30…400, по амплитуде - - 8..10 дБ. Следовательно, данная САР устойчива, а найденные величины запасов являются приемлемыми для системы.
{Слайд– Анализ качества дискретной системы. Переходный процесс}
Показатели качества дискретных систем наиболее просто определяются по кривой переходного процесса, вызванного единичным ступенчатым воздействием. По графику определили время первого согласования, которое равно 1.15 сек и время регулирования – 1.5 сек.
{Слайд– Анализ качества дискретной системы АЧХ}
Косвенные оценки качества проводятся по частотным характеристикам. Наиболее часто используется амплитудно-частотная характеристика. (АЧХ) замкнутой системы.
Один из показателей качества – колебательность. Она определяется по формуле:….
В данном случает частота при Максимум АЧХ и значение амплитуды при нулевой частоте равны, значит переходный процесс происходит без колебаний по апериодическому закону.
{Слайд– Алгоритм управляющей программы}
На данном плакате представлен алгоритм управляющей программы и формула для расчета управляющего воздействия.
//читаю алгоритм//
Управляющее воздействие высчитывается по формуле:….
Где коэффициенты равны…..
Эти коэффициенты определяются по крутизне прямых.//название графиков//
{Слайд– Управляющая программа. Единичный расчет}
Этот режим предназначен для расчета управляющего воздействия. Значение плотности вводятся в ручную. Рассчитанное значение показывается на графике.
{Слайд– Управляющая программа. Запись результата в файл }
Программа может работать в режиме записи результата в файл. В этом режиме задаются диапазоны изменения плотности рабочей жидкости и необходимый расход. Так же выбирается ком-порт, к которому подключен ЦАП/АЦП и скорость этого порта. Интервал периодичности опроса датчика задается в миллисекундах.
Запись полученных данных производиться в файл в виде таблицы. Эти данные могут быть использованы для статистических исследований.
{Слайд– Управляющая программа. Запись результата в Com-порт}
Режим записи в ком-порт.
Этот режим настраивается как и предыдущий, за тем исключением что рассчитанное управляющее воздействие записывается в ком-порт и поступает в ЦАП. Для наглядности имеется диаграмма, которая показывает изменение плотности во времени. Программа начинает работать по нажатии кнопки старт.
{Слайд– Технико-экономическое обоснование. Точка безубыточности}
Для расчета точки безубыточности необходимо было рассчитать условно-постоянные (затраты на Эл. Энергию, арендная плата и др) и условно-переменные расходы (социальные выплаты, зар-плата, затраты на чистые СД-диски). Так же необходимо было знать стоимость одного СД-диска с программным продуктом.
После проведенных расчетов точка безубыточности была на уровне 10 914 рублей. С учетом того что один Сд-диск с программой стоит 3 246 рублей, следовательно для безубыточного производстве необходим продать не менее 4-CD-дисков.
{Слайд– Технико-экономическое обоснование. Экономический эффект}
Экономический эффект от использования данной управляющей программы на одном станке образуется в результате снижения времени простоя, а следовательно и увеличения выработки продукции. После внедрения программы годовая выработка увеличилась на 8%.
На диаграмме видно, что годовая прибыль предприятия до внедрения программы составляла 200 000 тыс. рублей. Эта прибыль получалась в результате изготовления и реализации 10 тысяч единиц продукции. А так как после внедрения программы производство продукции увеличилось на 8% то результат от использования программы составит 20 тысяч рублей. Экономический эффект равен результату от внедрения программного продукта минус затраты на его внедрение. Таким образом он составил примерно 10 тыс. рублей.
{Слайд– БЖД. }
Комфортные и безопасные условия труда – один из основных факторов влияющих на эффективность работы.
В данном разделы был произведен расчет оптимального расположения наблюдателя относительно экрана. Расчет производился для 17 дюймового монитора.
Расчет показал, что оптимальное расстояние от монитора должно быть 50 см.
Так же угол обзора не должен превышать 40 градусов. На след. Слайде показаны зоны удобные для восприятия пользователем видео информации и зоны не рекомендуемые для расположения пользователя.
Заключение.
В ходе дипломного проектирования было разработано программное обеспечение, которое повышает точность работы гидропривода станка. Также был проведен расчет системы на устойчивость. Расчет показал, что данная система устойчива и удовлетворяет заданным параметрам по быстродействию и точности. Также было проведено технико-экономическое обоснование, которое показало, что разработанное программное обеспечение дешевле и конкурентно-способней, чем существующие аналоги. В результате, можно сделать вывод, разработанное программное обеспечение может применяться на станках с ЧПУ, где предъявляются высокие требования к точности и скорости изготовления деталей.