- •Автоматизация технологических процессов и производств
- •220200.62.1 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •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 (объем 140 часов) Введение (4 часа)
- •Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств (28 часов)
- •1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении
- •1.2. Оборудование автоматизированных производств
- •1.3. Автоматизация процессов сборки
- •Раздел 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки (28 часов)
- •2.1. Гибкие производственные системы
- •2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы
- •2.3. Система автоматического контроля гпс
- •Раздел 3. Моделирование работы технологических систем
- •3.2. Моделирование работы гпс
- •Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения (16 часов)
- •4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств
- •4.2. Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий
- •Раздел 5. Автоматические линии (20 часов)
- •5.1. Автоматические линии последовательного действия
- •5.2. Автоматические линии параллельного действия
- •5.3. Автоматические линии последовательно-параллельного действия
- •Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями (20 часов)
- •6.1. Основы построения интегрированных систем управления
- •6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
- •6.3. Системы автоматизации управления предприятиями
- •Заключение (4 часа)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •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
- •2.5.2.1. Лабораторные работы (очная форма обучения)
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.3. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Методические указания к изучению дисциплины
- •Введение
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств
- •Тема 1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.1
- •Тема 1.2. Оборудование автоматизированных производств
- •1.2.1. Управление технологическим оборудованием
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.2
- •Тема 1.3. Автоматизация процессов сборки
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.3
- •Раздел 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки
- •Тема 2.1. Гибкие производственные системы
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.1
- •Тема 2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы
- •Складские системы
- •Транспортные системы
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.2
- •Тема 2.3. Система автоматизированного контроля гпс
- •Система поддержания работоспособности гпм
- •Контроль состояния инструмента в гпм
- •Размерный контроль в гпс
- •Адаптивное управление процессом обработки
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3
- •Тема 2.4. Автоматизированная система инструментального обеспечения
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3
- •Тема 2.5. Автоматизированная система удаления отходов
- •Способы дробления стружки
- •Система стружкоудаления
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.5
- •Раздел 3. Моделирование работы технологических систем
- •Тема 3.1. Моделирование процессов обработки резанием
- •Вопросы для самопроверки по теме 3.1
- •Тема 3.2. Моделирование работы гпс
- •3.2.1. Основные понятия и классификация систем массового обслуживания
- •3.2.2. Потоки заявок
- •3.2.3. Дисциплины обслуживания
- •3.2.4. Параметры и характеристики смо
- •3.2.5. Одноканальные смо с ограниченным количеством мест в очереди и терпеливыми заявками
- •3.2.6. Многоканальные смо с ограниченным количеством мест в очереди и с нетерпеливыми заявками
- •Вопросы для самопроверки по теме 3.2
- •Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения
- •Тема 4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств
- •Основные виды современной компьютерной графики
- •Вопросы для самопроверки по теме 4.1
- •4.2. Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий
- •Передача данных на станок с чпу
- •Вопросы для самопроверки по теме 4.2
- •Раздел 5. Автоматические линии
- •Тема 5.1. Автоматические линии последовательного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.1
- •Тема 5.2. Автоматические линии параллельного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.2:
- •Тема 5.3. Автоматические и линии последовательно-параллельного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.3
- •Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями
- •Тема 6.1. Основы построения интегрированных систем управления
- •Планирование производства
- •Диспетчирование
- •Оперативное управление
- •Вопросы для самопроверки по теме 6.1
- •Тема 6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
- •Вопросы для самопроверки по теме 6.2
- •Тема 6.3. Системы автоматизации управления предприятиями
- •6.3.1. Информационная поддержка жизненного цикла продукта cals-технологии
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Технические средства обеспечения дисциплины
- •3.5. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1
- •Расчет уровня автоматизации технологического оборудования
- •Со средствами автоматизации
- •Цель работы
- •2. Содержание лабораторной работы
- •3. Порядок проведения лабораторной работы
- •3. Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •4. Содержание отчета
- •3.6. Методические указания к проведению практических занятий
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Общие указания
- •1. Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению.
- •2. Блок тестов текущего контроля.
- •3. Блок итогового контроля.
- •4.2. Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению
- •4.2.1. Задание на курсовую работу
- •Маршрут перемещения элемента материального потока
- •4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •4.3. Текущий контроль Тренировочные тесты Тест №1 (по разделу 1)
- •Тест №2 (по разделу 2)
- •Тест №3 (по разделу 3)
- •Тест №4 (по разделу 4)
- •Тест №5 (по разделу 5)
- •Тест №6 (по разделу 6)
- •4.4. Итоговый контроль
- •4.4.1. Вопросы для подготовки к экзамену
- •Министерство образования и науки рф
- •Курсовая работа
- •Содержание
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
3. Порядок выполнения лабораторной работы
1. По заданному варианту (соответствующему варианту задания предыдущей лабораторной работы №4) исследовать объект управления.
Для загрузки программы в контроллер используется FTP-клиент (например FileZilla).
- Запускаем FTP-клиент, появляется окно:
Рис. 5.9. Рабочее окно FTP-клиента FileZilla
- Затем выбираем «Файл» → «Менеджер сайтов». Появляется окно:
Рис. 5.10. Рабочее окно «Менеджер сайтов» FTP-клиента FileZilla
- Нажимаем «Соединиться» появляется окно:
Рис. 5.11. Рабочее окно FTP-клиента FileZilla
В правой части отображается то, что находится на контроллере, в левой – на компьютере.
Для того чтобы записать свою программу в контроллер, необходимо в левой панели найти Ваш файл и при помощи мыши, перетащить его в правую панель.
Далее проделываются процедуры, описанные выше для локального пользователя.
2. Определить потребность в каналах управления для заданного объекта управления (вариант соответствует заданию в Л.Р. № 4).
3. Определить потребность в согласующих устройствах.
4. Составить структурную схему управления заданного объекта управления.
4. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
Краткое описание устройства управления, исполнительных устройств и датчиков обратной связи.
Функциональную схему объекта управления.
Схему подключения исполнительных устройств и датчиков к промышленному контроллеру.
3.6. Методические указания к проведению практических занятий
Студенты заочной формы обучения с элементами дистанционных обучающих технологий могут выполнить и защитить практические работы через сайт дистанционного обучения СЗТУ в соответствие с Порядком выполнения и вариантами практических заданий изложенными в п.3.6
Практическое занятие №1
Разработка структуры гибкого производственного модуля механообработки
1. Цель работы
Освоение методики автоматизации технологических операций механообработки.
2. Указания к выполнению
Гибкий производственный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования с программным управлением и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные автоматические циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры и имеющая возможность встраиваться в гибкую производственную систему.
Для обеспечения автономного функционирования технологическое оборудование должно быть обеспечено средствами автоматизации. Их номенклатура включает в себя накопители, устройства загрузки и выгрузки, устройство замены технологической оснастки, устройство автоматизированного контроля, включая техническое диагностирование, устройство переналадки и т.д.
Для загрузки металлорежущего оборудования штучными заготовками используются промышленные роботы (ПР) подвесного, напольного и встраиваемого видов. На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться ГПМ различных компоновок, комплектуемых ПР, обладающими различными технологическими и техническими возможностями.
Наибольшее распространение получили следующие компоновочные решения ГПМ:
– с напольным ПР, расположенным рядом со станком (рис. 1.1);
– с навесным ПР, расположенным на станке (рис. 1.2);
– с подвесным роботом, расположенным над станком (рис. 1.3).
Для обслуживания сверлильно-фрезерно-расточных обрабатывающих центров (ОЦ) станков используется система столов-спутников (паллет). Для перемещения и подачи на станок используются устройства автоматической загрузки/выгрузки столов-спутников со станка – двухпозиционный стол (рис. 1.4). Заготовку устанавливают на стол вручную, в то время как на другом столе изготавливается деталь. Совмещение времени установки со временем обработки дает выигрыш в производительности. Более совершенным является ГПМ, содержащий станок типа ОЦ с многопозиционным накопителем и двумя магазинами инструментов (рис. 1.5).
Выбор структуры ГПМ заключается в правильном, учитывающем ситуации производственного процесса, определении экономически оправданного состава системы обеспечения ее функционирования. Моделирование является единственным методом, позволяющим оценить реальное (или близкое к реальному) поведение системы и рассмотреть влияние на производительность ГПМ реальных производственных ситуаций и конкретных параметров ее составляющих.
Разработка компоновочного плана ГПМ – учет потребности в необходимых производственных площадях, рациональное размещение и взаимоувязка основного технологического оборудования, транспортно-складской системы, энергетического оборудования и вспомогательных систем и устройств. На основании компоновочного плана осуществляется выдача заданий на разработку специальных частей проекта. От компоновочного решения в значительной мере зависят технологические, организационные и технико-экономические показатели ГПМ.
3. Порядок выполнения работы
1. По заданному преподавателем варианту технологической операции (выбирается в соответствии с заданием курсовой работы с. 175…185) определить потребность в технических средствах автоматизации для обеспечения функционирования системы в заданный промежуток времени.
2. Произвести выбор необходимых средств технического оснащения.
3. Разработать компоновку ГПМ.
4. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
Обоснование выбранной компоновки ГПМ.
Эскиз ГПМ.
Описание компонентов ГПМ
Практическая работа №2
Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса механообработки
1. Цель работы
Приобретение навыков для определения функций работы гибкого производственного комплекса механообработки со средствами автоматизации.
Изучение работы гибкого автоматизированного участка (ГАУ) и всех средств автоматизации комплекса.
Построение алгоритма функционирования гибкого автоматизированного участка.
2. Содержание работы
Автоматизированная система управления. В состав комплекса технических средств (КТС) входят (в соответствии с ГОСТ 24.003-84): управляющий вычислительный комплекс (УВК), средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства подачи сигналов и исполнительные устройства.
Основные функции автоматизированной системы управления (АСУ) подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.
Управляющие функции АСУ – функции, результатом которых являются выработка и реализация управляющих воздействий на технический объект управления.
К управляющим функциям относятся:
- программно-логические управления оборудованием;
- адаптивное управление объектом в целом.
Информационные функции – функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации о состоянии ГПС оперативному персоналу или передача информации для последующей обработки.
Вспомогательные функции – функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.
Составные части АСУ. Для выполнения указанных функций необходимо взаимодействие следующих составных частей АСУ: технического обеспечения; программного обеспечения; информационного обеспечения; организационного обеспечения; оперативного персонала.
Состав оперативного персонала. В состав оперативного персонала входят:
- операторы, осуществляющие контроль за работой и управлением технологического объекта управления (ТОУ) с использованием информации и рекомендаций КТС;
- эксплуатационный персонал, обеспечивающий правильность функционирования КТС.
Ремонтный персонал в состав оперативного персонала не входит.
Задачи, решаемые АСУ гибкой производственной системы (ГПС). Выбор технических средств систем управления (СУ) и состав функций, подлежащих автоматизации, в значительной мере зависят от следующих факторов: технологии обработки; состава и компоновки ГПС; организации производства; экономической целесообразности автоматизации составляющих ГПС.
Состав функций и набор решаемых задач АСУ определяются условиями функционирования конкретных ГПС. Задачи оперативного управления:
а) управление технологическим процессом: сбор и обработка информации о ходе технологического процесса; координация работы основного технологического оборудования и оборудования автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС); перераспределение ресурсов в зависимости от фактического состояния производства; организация взаимодействия персонала ГПС и ЭВМ; обеспечение работоспособности СУ при сбоях и перезапусках;
б) групповое управление основным технологическим оборудованием: управление работой устройств числового программного управления (УЧПУ) (запуск по команде ЭВМ, приостановка обработки, замена программы и т.д.); организация хранения на устройствах внешней памяти ЭВМ библиотек управляющих программ (УП) и документов; раздача УП в УЧПУ;
в) управление АТСС: прямое управление оборудованием АТСС; взаимодействие с устройствами управления ГПС.
Задачи автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП): обеспечение технологичности конструкций изделия; разработка технологических процессов; проектирование средств технологического оснащения.
Для конкретных изделий гибкого автоматизированного участка (ГАУ) АСТПП должна решать следующие задачи: проектирование технологических процессов; подготовку управляющих программ для оборудования с ЧПУ; разработку технических заданий на проектирование средств технологического оснащения.
АСТПП для ГПС должна создаваться с учетом интеграции с АСУ для использования единого технического, информационного и программного обеспечения. При этом должно предусматриваться статическое и динамическое взаимодействие с подсистемами управления, планирования, учета и контроля.
Управление технологическим процессом. При создании системы управления ГПС необходима разработка средств, обеспечивающих автоматическую координацию работы технологического оборудования, АТСС и вспомогательного оборудования, принятие решений и регулирование технологического процесса (ТП).
Принятие решений и регулирование ТП основывается на анализе информации, поступающей от объектов управления. В оперативной памяти ЭВМ строится динамическая модель ГПС в табличной форме, описывающей состояния всех элементов объекта управления.
Особое место в общей системе управления ТП занимает система управления АТСС, которая выполняется самостоятельным законченным блоком, функционирующим автономно относительно длительный период времени, что придает ГПС большую гибкость и «живучесть».
Система управления автоматизированной транспортно-складской системы должна обеспечивать выполнение следующих информационных и управляющих функций: прием информации о положении и состоянии оборудования и прием запросов на обслуживание; ведение динамической модели склада (накопителей); выработку рациональных принципов организации накопления и перемещения объектов обработки; подготовку и передачу адресов и команд, обеспечивающих выполнение транспортными механизмами последовательности перемещения объектов обработки; прием информации (в том числе и от оператора), контроль выполнения задания, включая накопление (складирование) и перемещение; диагностирование состояния оборудования и системы управления; выполнение процедур обмена информацией; возможность восстановления информации о состоянии АТСС перед перезапусками системы.
Наличие динамической модели предполагает хранение в информационной памяти микро-ЭВМ данных о грузах, находящихся на всех стадиях обработки: код детали; стадия обработки; номер партии; число деталей в партии запуска и транспортной партии; место (адрес) нахождения детали (транспортной партии).
Комплекс технических средств является инструментом для реализации функции системы управления ГПС и состоит из управляющего вычислительного комплекса (УВК), связанного с ним периферийного оборудования, каналов связи, средств сбора и обработки информации на элементах объектов управления.