Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Такие системы используются в транспортном и подъемно-транспортном оборудовании. Анализ всех составляющих суммарной погрешности позиционирования в такой системе дан в работе (21). Остановимся на главных моментах этого анализа. Установка ИО в требуемое фиксированное положение может обеспечиваться при нулевом значении напряжения на двигателе и включении механического тормоза.
Команда на отключение двигателя поступает от ПД, установленного на некотором расстоянии от точки остановки. Так как положение ПД при работе остается неизменным, точность позиционирования полностью определяется условиями движения электропривода с момента поступ- Рис. 3.18 175 ления в схему сигнала на отключение двигателя до момента полной остановки. Если принять, что отключение двигателя и включение механического тормоза происходят одновременно и усилие тормоза возрастает до установленного значения скачком, то процесс остановки можно разделить на два этапа.
Первый этап обусловлен наличием собственного времени срабатывания ПД и аппаратуры г, в схеме управления электроприводом. В течение времени г, ИО механизма продолжает движение со скоростью и„, с которой он подошел к ПД, и проходит путь епга. (3.53) По истечении времени срабатывания аппаратуры г, двигатель отключается от сети и включается механический тормоз. Наступает второй этап процесса остановки, во время которого запасенная во всех поступательно и вращательно движущихся частях установки кинетическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил статического сопротивления движению на проходимом при этом нуги х' — Рз/2а (3.54) где а — ускорение системы в процессе остановки.
Ускорение а = (Г, + Г )/тг, где Г, + à — суммарное усилие сопротивления движению, обусловленное моментом механического тормоза М, и моментом статической нагрузки М, приведенное к поступательному движению рабочего органа; т, = /,/рз — суммарная масса движущихся частей установки, приведенная к поступательному движению ИО; /х — приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции электропривода; р = и/а — радиус приведения; а — угловая скорость двигателя, соответствующая линейной скорости движения рабочего органа к Полный пугь, пройденный рабочим органом механизма с момента поступления в схему импульса датчика до полной остановки, з = и„г, + аз/2а (3.55) Величины г„и„, ./х, Г„Г, определяющие полный путь о, при работе механизма могуг изменяться по различным причинам, поэтому остановка электропривода будет происходить с определенной погрешностью. Параметр г, представляет собой суммарное среднее значение времени срабатывания всех последовательно действующих в схеме управления аппаратов.
Среднее время срабатывания для каждого аппарата указывается в справочной литературе, где оговаривается возможный разброс конкретных значений времени срабатывания. Для большинства аппаратов в среднем возможный разброс времени срабатывания составляет+ (15 ... 20) % среднего времени срабатывания, поэтому относительное значение ог/г, = 0,15 176 может быть с достаточной точностью принято в большинстве расчетов. Для уменьшения неточности остановки при проектировании схем автоматического управления подъемно-транспортными механизмами следует стремиться к уменьшению времени срабатывания аппаратуры г„для чего использовать быстродействуюшие аппараты и сокрашать число последовательно действующих элементов схемы.
При выполнении этого общего требования суммарное среднее время срабатывания аппаратуры в процессе проектирования задается. Возможные значения статического усилия и приведенной массы установки полностью определяются конструктивными особенностями и режимом работы механизма.
Для большинства подъемно-транспортных механизмов статические нагрузки изменяются в широких пределах, что является важнейшей причиной разброса значений пути торможения и соответствуюшей неточности остановки. Тормозное усилие Р, при проектировании для повышения точности остановки выбирают возможно ббльшим. Увеличение тормозного усилия увеличивает среднее ускорение при торможении и при прочих равных условиях уменьшает его относительные отклонения, так как тормозное усилие является более стабильным, чем другие параметры.
Если для механизма характерны значительные пределы изменения статической нагрузки, усилие тормоза в расчетах можно полагать постоянным, принимая ЬГ, = О. Для механизмов с относительно мало меняющейся статической нагрузкой необходимо учитывать возможность изменения усилия тормоза на +(10...
20) % из-за ряда факторов, не поддающихся строгому учету (случайные изменения коэффициента трения, настройки тормоза и т.п.). Возможности снижения неточности остановки за счет повышения усилия тормоза невелики вследствие необходимости ограничения максимального ускорения допустимым значением. Если принять, что при включении тормоза максимальное ускорение должно быть равно допустимому а„,„, то можно определить максимально допустимое усилие тормоза, которое в дальнейших расчетах является заданным: Р;„„„= тха„„- Г С учетом перечисленных факторов реальные значения относительных отклонений ускорения оа/а находятся в пределах 0,1 ...
0,5 и являются существенными возмушениями, вызывающими неточность остановки. Влияние средней остановочной скорости и„р и ее относительных отклонений на точность остановки зависят от пределов изменения нагрузки на валу двигателя и жесткости механической характеристики. Средняя остановочная скорость и„о наиболее значительно вли- 177 яет на максимальную неточность остановки. Из формулы (3.55) следует, что от средней остановочной скорости зависят среднее значение пути на первом этапе процесса остановки з' и путь торможения з". Путь торможения з' зависит от квадрата остановочной скорости, поэтому уменьшение средней остановочной скорости эффективно снижает и максимальную неточность остановки. Относительное отклонение остановочной скорости от среднего значения Ьи/и„а при данном значении и„ь также существенно влияет на точность остановки. Чем выше жесткость механической характеристики двигателя перед остановкой, чем более стабильна начальная скорость привода зю тем точность остановки выше.
Для замкнутых систем с ПИ-регулятором скорости Ьи/е„» = О. При рассматриваемом способе остановки подбор необходимых значений и„а и Ьи/и„» обеспечивает получение заданной точности остановки. В соответствии с этим остановка электропривода выполняется с использованием двух путевых датчиков. После срабатывания первого датчика привод переходит с номинальной скорости на минимальную.
После срабатывания второго осуществляется остановка привода. Задачей проектирования точной остановки является определение требуемой средней остановочной скорости и жесткости механической характеристики при «дотягивании» к датчику точной остановки, исходя из заданной допустимой неточности остановки ЬЯ„„, которая для различных механизмов приведена ниже (мм): Лифты скоростные, больничные и грузовые, загружаемые посредством напольного транспорта .......................................
10 ... 20 Лифты остальные 35...50 Грузовые подъемники с вагонетками на рельсовом ходу .......... 5 ...!0 Клетевые шахтные подъемники с качающимися площадками ... 50 ... 200 То же, с посадкой на кулаки 50... 100 Скиповые шахтные подъемники и маятниковые канатные дороги . . 200...300 Механизмы передвижения мостовых кранов с автоматической установкой по заданным координатам при дистанционном управлении в специальных случаях ..... !0 З.б.2.
Программное управление Управление сложными движениями ИО, включающими в себя цикловые, позиционные, контурные движения, выполняется устройством числового программного управления (ЧПУ). В состав современных устройств ЧПУ входят: модули связи с пользователем, средства чтения и трансляции управляющей программы, расшифровки кадров управляющих программ, интерполяции, расчета скоростей разгона и торможения, управления исполнительными механизмами. 178 В состав программного обеспечения (ПрО) ЧПУ входят прикладные и системные программные средства реального времени, объединенные проблемно-ориентированной базой данных. В прикладное ПрО входят: программы обработки деталей и управления технологией, объединенные в библиотеку со своим каталогом; различные таблицы смещений, коррекций и инструментов;модули технологических расчетов, контроля, диагностирования и структурного программирования производственной среды.
Прикладное ПрО направлено на решение конкретных задач, возложенных на систему ЧПУ, в пределах определенного технологического процесса. Программы обработки деталей и управления технологией объединяются в технологические управляющие программы (УП), составляющие основу прикладного ПрО. Эти программы, описывающие алгоритм функционирования оборудования при выполнении заданий пользователя, образованы упорядоченным множеством блоков — кадров, каждый из которых содержит данные, соответствующие выполнению одного технологического перехода или движению по одному из участков аппроксимации между опорными точками. В кадре содержится вся информация, необходимая для работы: длина обрабатываемого сегмента, скорость движения и его характер, команды на включение и выключение различных устройств.