Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (830798), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

Программыже, созданные для практически готовой машины, никогда не будут оmималь­ными, потеряют в краткости, надежности и быстродействии, что, в своюочередь, потребует избыточности аппаратной части.Одновременное согласованное проектирование механических, электрон­ных и программных компонентов, исходя из заложенных в оборудованиепроцессов, устраняет их избыточность, не реализованную в параметрахмашины, а также позволяет сократить сроки разработки.Задача распределения функций между механическими компонентами,системой их энергообеспечения и управления, а также программным обеспе­чением используемых средств электроники чрезвычайно многовариантна.Согласованного движения заготовки и инструмента можно добиться, исполь­зуясложную кинематическуюцепьс единым приводомили применяя раз­дельные шаговые электродвигатели, импульсы на которые согласованно по­даются от электронного устройства, причем порядок следования и временныепараметры импульсов определяются схемой этого устройства.

Можно такжеприменитьконтроллерыдлякаждогошаговогодвигателяисогласованиевести на программном уровне внутри управляющей сети, в которой онивзаимодействуют.На фоне общего технического прогресса явно выражена тенденция интен­сификации применения и усложнения программного обеспечения, затем ап­паратного оснащения (ресурсов) систем управления и энергообеспечения и,наконец, целевых механизмов.Важно еще на ранних стадиях проектирования рационально распределитьфункции между ресурсами различного рода и сформулировать четкие техни­ческие задания на них, чтобы повысить качество, распараллелить работу иускорить ее окончание. Это концепция параллельной проработки компонен­тов машины в противовес еще распространенной до настоящего времениконцепциипоследовательнойпроработки,когдасначаларазрабатывают13.1.135Функции микроэлектронных устройствсистему целевых механизмов, затем-систему их энергообеспечения, ресур­сы системы управления и лишь на последней стадии, когда машина практи­чески готова,ее программное обеспечение.-Опыт показывает, что наиболее успешными разработки оборудованиябывают в том случае, когда ведущий разработчик разбирается в современныхсредствах микропроцессорного управления настолько , что может на началь­ных этапах проектирования распределить функции между различными ком­понентамимашиныпредложенияпоичеткореализациипоставитьтехническоепрограммнойизаданиеаппаратнойивнестичастейсистемэнергообеспечения и управления.13.1.2.

Структураи аппаратное построение систем управленияи энергообеспеченияРазвитые системы управления и энергообеспечения следует строить какиерархические вычислительно-управляющие сети. Выполнение общеприня­тых принципов построения открытых сетевых систем придает им гибкость ваппаратном и программном плане, дает возможность наращивать эти систе­мы с минимальными изменениями, накапливать опыт их построения и широ­ко использовать его в новых разработках.Основной структурной единицей сети систем энергообеспечения и управ­ления является 1<.онтроллер, получающий информацию от датчиков и средствинтерфейса с оператором (рис.13.2).Его назначение-обработка поступа­ющей информации и выдача управляющих воздействий для реализации сово-Последовательныеканалыэнергетических потоковДатчикиПериферийные компонентыРис.13.2.

Функциональная схема типовогоконтроллера13613.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахкупности возложенных на системы функций. В состав развитого контроллеравходит вычислителы-юе ядро, непосредственно обрабатывающее поступаю­щую информацию и организующее обмен с элементами объекта управления.Поддержку вычислительному ядру при вводе и выводе информации от опе­ратораобеспечиваютчеловеко-машинныйинтерфейсисистемаввода­вывода. Это может быть клавиатура, мышь, различные кнопки для ввода ин­формации в цифровом виде, ползунки либо поворотные ручки, позволяющиевводить информацию в аналоговом представлении.При дискретном двоичном представлении информации кнопка либо дво­ичный датчик может иметь два состояния: «О» либоразомкнут) .

Единица дискретной информации-«1» (контакт замкнут 1 бит. При аналоговомпредставлении используется конкретное значение напряжения или тока с ис­точника информации.Устройство связи с объектом предоставляет вычислительному ядрууслуги при обмене элементарными сигналами аналогового АК и дискретногоДК контроля с датчиками, характеризующими состояние объекта управления,и сигналами дискретного ДУ и аналогового АУ управления с преобразовате­лями энергетических потоков (см. рис.13.2).В качестве периферийных ком­понентов системы управления, непосредственно связанных с объектом управ­ления,используютэлектромагнитныереле,включающиеивыключающиеразличные устройства (электромагнитные клапаны, двигатели и т.

п.); твер­дотельныереле;универсальныеключинаэлектронныхкомпонентахилиспециальные драйверы приводов.Адаптер сети необходим для подключения контроллера в сеть. Каждыйконтроллер выполняет возложенные на него функции управления. Если онподдерживает скорость вращения главного привода станка, то по сети от кон­троллера высшего уровня он получает уставку, определяющую значение этойскорости. В той же сети находятся контроллеры, ответственные за проведе­ние других процессов, например контроллер привода подачи. Он также полу­чает и квитирует уставки. Часто адаптер сети бывает конструктивно встроенв вычислительное ядро, на котором бывает несколько последовательных ка­налов и сетевых адаптеров (см.

рис.13.2).По последовательному каналу контроллер может получать информацию от«интеллектуальных» датчиков, оснащенных собственными контроллерами.При этом информация будет поступать не в виде, например, токового сигнала4 ... 20мА в интервале20 ... 100 °С,а как цифровой последовательный код. Поспециальным командам «интеллектуальный» датчик может проводить самоте­стирование, переключать шкалу измерения и т. д. К одному каналу может бытьподключено несколько таких датчиков и устройств управления мощностью.Периферийные компоненты системы управления служат для управленияэнергетическими потоками, поступающими на исполнительные механизмы идругие компоненты машины, нуждающиеся в энергопитании.

Обмен с нимиидет,какправило,элементарнымисигналамидискретногоианалогового13.1.137Функции микроэлектронных устройствуправления. Управляют энергетическими потоками преобразователи, напри­мер, ключи-устройства, способные преобразовать информационный сигналв энергетический поток с требуемыми параметрами.Датчики, входящие в состав периферийных компонентов, выдают на ли­нии связи сигналы, характеризующие состояние объекта управления. Это, какправило, элементарные сигналы аналогового и дискретного контроля.Построение для широкого класса оборудования систем энергообеспече­ния и управления требует три типа контроллеров в соответствии с тремяуровнями иерархии.1.Контроллеры верхнего уровня, или центральные, управляют отдель­ными машинами, производственными участками, цехами и имеют развитыесервисные возможности (вычислительные, графические, накопления инфор­мации, встраивания в локальные вычислительные сети и др.).

Конструктивноони представляют собой многоплатное устройство и содержат вычислитель­ное ядро и блок связи с объектом, ведущий информационный обмен с от­дельными элементами машины. Центральный контроллер координирует ра­боту всей системы, выдает задания на исполнение локальным и узловым кон­троллерам и стоит во главе системы управления.2.Контроллеры среднего уровня, или узловые, управляют достаточно раз­витой подсистемой машины, командуют фрагментом управляющей сети илиотдельнымисложнымимеханизмами,когда разместитьна однойплатеустройство, совмещающее функции управления и энергообеспечения, не уда­ется.

От центральных они отличаются меньшими вычислительными и сер­висными возможностями (как правило, отсутствие дисплея и клавиатуры,небольшие объем памяти и быстродействие и, как следствие, меньшая стои­мость).3.Контроллеры низшего уровня, или локальные, совмещают функциипреобразования энергии и информации. Это контроллеры, располагаемые напериферии системы управления, встраиваемые в управляемое устройство иимеющие, как правило, одноплатную конструкцию.Деление контроллеров на три группы несколько условно. В реальном обо­рудовании наличие контроллеров всех трех уровней не обязательно и одни мо­гут успешно заменять другие. Узловые и центральные контроллеры благодарягибкой модульной конфигурации достаточно универсальны, могут управлятьшироким классом технологического оборудования и поэтому выпускаются се­рийно.

Локальные контроллеры, как правило, узко специализированны, поэто­му их разрабатывают под конкретный механизм.Имеющиеся в настоящее время различные микропроцессорные средствауправления в соответствии с особенностями их построения, комплектации,использования и программирования подразделяют на несколько групп.Локальные регуляторы (рис.13.3, а) управляют каким-либо исполнительныммеханизмом широкого применения, например нагревателем или электродвигате­лем (асинхронным, постоянного тока, шаговым). Часто локальный регулятор13813.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахсовмещает функции электропитания и управления.

Программирование сводитсякзаданиюконстанти уставкипропорционально-интегрально-дифференци­ального закона регулирования. Большинство современных локальных регулято­ров имеют возможность автоматического определения констант закона регули­рования, память и последовательный канал связи, по которому могут получать ихранить параметры ряда этапов технологии. Локальный регулятор может поми­мо формирования управляющего воздействия на энергетический поток обмени­ваться с объектом управления и другими командами дискретного контроля иуправления, а также сообщать о состоянии объекта управления. Такой регуляторможет полностью взять на себя функции локального контроллера и по возмож­ностям адаптации и универсальности часто приближается к программируемомулогическому контроллеру.баРис.13.3. Локальный регулятор(6)(а) и программируемый логи­ческий контроллерВ отличие от локальных регуляторов программируемые логические кон­троллеры не привязаны к исполнительному механизму.

Характеристики

Список файлов книги