- •Программное управление
- •Утверждено редакционно-издательским советом университета
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля.
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа
- •Тема 1.1. Системы управления технологическим оборудованием
- •Тема 1.2. Устройства контроля состояния объекта управления
- •Тема 1.3. Устройства обработки информации и формирование
- •Тема 1.4. Определение и назначение интерполятора
- •Тема 1.5. Исполнительные устройства
- •Тема 2.1. Код исо-7 бит. Структура программы
- •Тема 2.2. Правила программирования
- •Тема 2.3. Режимы резания
- •Тема 2.4. Этапы подготовки управляющих программ
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Программное управление»
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2 25 .5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1. Практические занятия (очная форма обучения)
- •2.5.1.2. Практические занятия (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.1.3. Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторный практикум
- •Лабораторные работы (очная форма обучения)
- •Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •Информационные ресурсы дисциплины
- •Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Введение
- •Раздел № 1. Аппаратная реализация устройств числового программного управления технологическим оборудованием
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.1
- •Тема 1.2. Устройства контроля состояния объекта управления
- •1.2.1. Тахогенераторы.
- •1.2.2. Вращающиеся трансформаторы.
- •1.2.3. Индуктосины.
- •1.2.4. Оптические датчики.
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.2
- •Тема 1.3. Устройства обработки информации и формирование команд управления;
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.3
- •Тема 1.4. Определение и назначение интерполятора
- •14.1. Линейный интерполятор
- •1.4.2. Круговой интерполятор
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.4.
- •Тема 1.5. Исполнительные устройства
- •1.5.1. Разомкнутый (шаговый) привод подач.
- •1.5.2. Замкнутый (следящий) привод подач.
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.5.
- •Раздел № 2. Программное обеспечение устройств числового программного управления технолдогическим оборудованием
- •Тема 2.1. Код исо7 бит. Структура программы
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.1.
- •Тема 2.2. Правила программирования
- •2.2.1. Рекомендуемая последовательность адресов в кадре:
- •2.2.2. Скорость подачи режущего инструмента
- •2.2.4. Частота вращения силового привода
- •2.2.5. Вывод режущего инструмента на рабочую позицию
- •2.2.6. Задание системы координат
- •2.2.7. Выбор плоскости обработки
- •2.2.8. Линейная интерполяция
- •2.2.10. Подпрограммы, условные переходы и циклы
- •2.2.1. Рекомендуемая последовательность адресов в кадре:
- •2.2. 2. Скорость подачи режущего инструмента
- •2.2.4. Частота вращения силового привода
- •2.2.5. Программное смещение нулевой точки
- •2.2.6. Задание системы координат
- •2.2.7. Выбор плоскости обработки
- •2.2.8. Линейная интерполяция
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.2.
- •Тема 2.3. Режимы резания
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3.
- •Тема.2.4. Этапы подготовки управляющих программ
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.4.
- •3.3. Глоссарий
- •3.4. Задание на курсовую работу
- •3.5. Лабораторные работы лабораторная работа № 1 ручной режим управления станком
- •Технические данные:
- •Лабораторная работа № 2
- •1. Скорость подачи режущего инструмента
- •4. Частота вращения силового привода
- •5. Программное смещение нулевой точки
- •6. Задание системы координат
- •7. Выбор плоскости обработки
- •8. Линейная интерполяция
- •Г. Программа проведения лабораторной работы
- •Лабораторная работа № 3 создание и ввод новой программы
- •В. Программа выполнения лабораторной работы
- •С помощью клавиш управления курсором
- •Н ажав клавишу
- •Лабораторная работа № 4 автоматический режим выполнения управляющей программы
- •Лабораторная работа № 5 ввод эквидистанты
- •В. Программа выполнения лабораторной работы
- •1.2. Составить управляющую программу:
- •2.2. Составить управляющую программу:
Раздел № 1. Аппаратная реализация устройств числового программного управления технологическим оборудованием
В раздел № 1 включены следующие темы.
Тема 1.1. Системы управления технологическим оборудованием.
Тема 1.2. Устройства контроля состояния объекта управления.
Тема 1.3. Устройства обработки информации и формирование
команд управления.
Тема 1.4. Определение и назначение интерполятора.
Тема 1.5. Исполнительные устройства.
По этому разделу проводится одно практическое занятие на тему “Построение траекторий режущего инструмента”.
Тема 1. . Системы управления технологическим оборудованием
Управление это целенаправленное воздействие на объект управления (управляемый процесс), приводящее к заданному изменению его параметров или поддержанию его параметров в заданных пределах.
Автоматическое управление – это управление, осуществляемое без непосредственного участия человека, но по составленным им алгоритмам управления.
Система управления (СУ) это комплекс взаимосвязанных устройств, обеспечивающих сбор информации о текущем состоянии объектов управления (ОУ), ее обработку в соответствии с заданным алгоритмом и формирование команд управления исполнительными устройствами.
СУ должна содержать три основные элемента:
устройства контроля состояния объекта управления;
устройства обработки полученной информации в соответствии с заданным алгоритмом управления и формирование команд управления;
исполнительные устройства.
В качестве устройств контроля применяются датчики физических величин, преобразующие различные параметры системы управления в сигналы, выраженные в виде напряжения или тока с различной модуляцией.
В настоящее время все устройства обработки полученной информации строятся на базе цифровой вычислительной техники, основой которых являются персональные компьютеры или микропроцессорные комплексы.
Исполнительными устройствами в большинстве случаев являются электроприводы и гидроприводы.
Автоматизация технологических процессов не сводится только к автоматизации работы металлорежущего станка или промышленного робота. В настоящее время под автоматизацией технологических процессов все больше понимают создание автоматических участков, цехов и целых предприятий. В этом случае все электронные устройства управления участка, цеха или предприятия объединяются при помощи локальной вычислительной сети в единую систему с центральным процессором (сервером) во главе. Производство (участок, цех, предприятие), объединенное единой системой управления и работающее в автоматическом режиме, принято называть гибким автоматическим производством (ГАП).
Гибкое автоматическое производство базируется на использовании технологического оборудования с программным управлением, построенным по модульному принципу. Основные технологические модули (ТМ) это металлорежущие станки, промышленные роботы, транспортные средства, контрольно-измерительные устройства, автоматические склады и т. д. Каждый ТМ оснащен собственным устройством программного управления. В процессе функционирования в автоматическом режиме собственные устройства управления контролируют техническое состояние и формируют команды управления данным ТМ.
Один или несколько ТМ могут объединяться посредством общей системы управления в производственные ячейки с общей программой, реализующей их совместное функционирование. Производственную ячейку можно рассматривать как единый объект, идентичный ТМ. В этом случае управление технологической ячейкой организуется по двухуровневой схеме.
На первом (нижнем) уровне находятся собственные устройства программного управления, а координация работы нескольких ТМ осуществляется от общей систем управления второго (среднего) уровня.
Несколько технологических ячеек могут быть объединены в линии или участки, а совокупность нескольких линий или участков в цех. Соответствующие производственные единицы (линии, участки, цеха) управляются единой системой управления третьего (высшего) уровня.
Если первый уровень управления базируется на устройствах собственного программного управления, а второй уровень управления, как правило, на промышленных контроллерах, то третий уровень управления базируется на персональных компьютерах большой производительности. Эти компьютеры называются центральными.
Устройства управления первого уровня осуществляют программное управление ТМ, их диагностику и коррекцию режимов работы.
Системы управления второго уровня обеспечивают координацию совместной работы нескольких ТМ на базе анализа значений их текущих параметров и заданной временной последовательности выполнения технологических операций. Системы управления второго уровня реализуют штатные операции управления, которые можно отнести к тактическому управлению.
Системы управления третьего уровня осуществляют стратегическое управление, которое заключается в координации работы всех производственных единиц (линий, участков, цехов), разрешении нештатных (аварийных) ситуаций, смены программ управления на всех уровнях, наладке и коррекции технологического оборудования, а также информирование соответствующих служб предприятия о производительности и текущем состоянии производства.
Под управлением металлорежущим станком будем понимать формирование команд на перемещение управляемого объекта (режущего инструмента, заготовки, и т. д.) по заранее рассчитанной траектории при заданной скорости и точности движения, а также включение и выключение различных устройств (двигателей, электромагнитных муфт, реле, пускателей и т. д.) на различных этапах работы технологического оборудования.
Такое управление производится специальным устройством без участия человека, но по заранее составленной им программе, и называется программным управлением. Программное управление ведет к повышению автоматизации процессов механической обработки машиностроительной продукции и является одной из основных задач в современном развитии станкостроения.
Применение технологического оборудования с программным управлением позволяет:
1) повысить производительность труда за счет сокращения вспомогательного и машинного времени обработки на технологическом оборудовании;
2) исключить предварительную ручную разметку и сократить слесарно-доводочые работы;
3) повысить точность обработки при уменьшении штата контролеров с сокращением пригоночных работ в процессе сборки;
4) упростить и удешевить специальную оснастку;
5) сократить производственные площади;
6) сократить период освоения новой продукции;
7) расширить технологические возможности предприятия.
В то же время виды и характер работ по технологической подготовке и эксплуатации производства с использованием оборудования с программным управлением существенно отличаются от работ, производимых с помощью обычного универсального оборудования. В этом случае значительно возрастает сложность задач и трудоемкость проектирования технологических процессов. Встает задача использования обслуживающего персонала высокой квалификации и применения специалистов новых специальностей, которые ранее не использовались в условиях промышленного производства. К таким специалистам относятся программисты, математики, электронщики, технологи, корректирующие чертежи на технологичность их применения в условиях оборудования с программным управлением.
Системы числового программного управления (СЧПУ) совокупность функционально взаимосвязанных технических и программных средств, предназначенных для управления металлорежущими станками в автоматическом режиме.
К техническим средствам относятся станок, устройства подготовки управляющих программ, устройства управления станком, устройства размерной настройки режущего инструмента и т.д. К программным средствам относятся инструкции, методики, техническое и функциональное программирование и т.д.
Программа управления группа команд, составленных на языке данной системы управления и предназначенных для управления станком в автоматическом режиме.
Числовое программное управление базируется на программе, в которой команды выражены в виде чисел.
Устройство числового программного управления (УЧПУ) часть системы числового программного управления, управляющее работой станка по командам, поступающим из управляющей программы.
УЧПУ выполняют две основные функции:
1) формирование траектории движения режущего инструмента;
2) управление устройствами автоматики станка.