Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (831035), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Согласующие устройства выполняют функцию преобразователейформы сигналов и усилителей мощности.В станке управление дискретными сигналами осуществляется через релеи силовые электромагниты.ууРис.12.12.Схема сопряжения устройства ЧПУс устройствами аналогового действия станкаНа рис.12.12показана схема сопряжения микропроцессорного устройства ЧПУ с устройствами аналогового действия станка. Из магистрали принимаются адреса опрашиваемых источников напряженияU 1,••• , Ип. Адресапересылаются в регистр адресов РА и затем на коммутатор К. Далее запускается АЦП и в информационном регистре РИ формируется код, который передается через УУ в системную магистраль вычислителя.Контрольные вопросы1. Назовитеосновные компоненты микропроцессорной системы.
Каковоих функциональное назначение?2. Дайте классификацию микропроцессорных устройств ЧПУ.3. Перечислите задачи и функции, решаемые микропроцессорнымустройством ЧПУ при управлении станком.12. 4.4.Сопря:жение станка с микропроцессорным устройством ЧПУ131Приведите схемы сопряжения микропроцессорного устройства ЧПУс регулируемыми приводами станка.5. Вчем заключается метод масок при управлении микропроцессорнымустройством ЧПУ циклами смены инструментов и столов-спутников настанке?6.Приведите схемы сопряжения микропроцессорного устройства ЧПУс устройствами дискретного действия станка.7. Приведитесхему сопряжения микропроцессорного устройства ЧПУс устройствами аналогового действия.8.
Назовитеосновныепринципыорганизациимикропроцессорныхустройств ЧПУ.9. Приведите структуры построения однопроцессорных устройств ЧПУ.10. Приведите структуры построения мультипроцессорных устройствЧПУ.13. МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА В СТАНКАХИ СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ13.1. ФУНКЦИИ МИКРОЭJШКТРОПНЫХ УСТРОЙСТВ13.1.1. Станочный комплекскак система преобразованияматериальных, энергетических и информационных потоковСтаночный комплекс, как и любая технологическая машина, обрабатывает материальные, энергетические и информационные потоки.
Материальныепотоки на входе и выходе-это прежде всего обрабатываемые заготовки иизделия, СОЖ, стружка и т. п., энергетические-поступающая электроэнергия, сжатый воздух и другие энергоносители. Входная информация поступаетиз заводской или цеховой информационно-управляющей сети и представляетсобой директивные задания на обработку, квитирование и отчеты по исполнению заданий. В зависимости от того, какой из потоков обрабатывают элементы станочного комплекса, их можно отнести к системе станков или исполнительных механизмов,централизованной системе энергообеспеченияили к системе управления (рис.13.1).Станки или отдельные исполнительные механизмы непосредственно взаимодействуют с полуфабрикатами и заготовками.
На вход таких механизмовпоступает материальный поток М (заготовки, технологические среды обработки). Для своей работы исполнительные механизмы нуждаются в потокахЭСистемаИсполнительныемеханизмыуправленияченияСистемаэнерrообеспеченияСтанкиили исполнитель ныемеханизмыСтаночный комплексРис.13.1.Системауправлен и яиСостав станочного комплексаи13.1.Функции микроэлектронных устройств133энергии Этого или иного вида (электроэнергия, давление газа или жидкостии т.
п.). Основное назначение энергетических потоков-совершение работыпо предписанному технологией преобразованию свойств полуфабрикатов.Основная задача системы энергообеспечения заключается в питании станковили исполнительных механизмов тем или иным видом энергии. Для этогосистема получает энергию извне и, преобразуя ее должным образом, передаетисполнительному механизму.Система управления преобразует информационные потоки. Ее основнаязадача (целевая функция)управления(состоянии-на основе информации о состоянии объектасистемы исполнительных механизмов и системыэнергообеспечения) выдать такие управляющие воздействия, чтобы технологическая машина функционировала в соответствии с предписанной (директивной) технологией.В сложном исполнительном механизме также можно выделить свои подсистемы исполнительных механизмов, энергообеспечения и управления.
Нарис.13.1это отражено в виде рекурсии, когда структура станочного комплекса многократно отображена в структуре отдельных механизмов. Таким образом, все три системыстаночного комплекса оказываются распределеннымипо ряду иерархических уровней и обрабатывают материальные потоки, потоки энергии и информации как между отдельными исполнительными механизмами, так и внутри них.Для каждого элемента станочного комплекса можно выделить четыре интерфейса:целевой, определяющий его назначение и способ взаимодействия в системе;механический, отражающий его расположение, крепление и подключениек материальным потокам;энергетический, определяющий виды, характеристики и способы взаимодействия с ним энергетических потоков;информационный, ответственный за способы и правила (протоколы) обмена информацией на различных функциональных уровнях.Определить элемент технологической машины и сформулировать четкоетехническое задание на его дальнейшую проработку, т.
е. полностью задатьего целевой, механический, энергетический и информационный интерфейсы-основная задача инженера-разработчика станочного комплекса. Дляэтого он должен обладать запасом знаний по организации аппаратной и программной частей систем управления и энергообеспечения, уметь видеть перспективность принимаемых решений, знать базовые понятия для дальнейшего самообразования в этом направлении.
В условиях бурного прогрессасредств микроэлектроники последнее является решающим условием успешных разработок.В создании современной технологической машины принимают участиетри группы специалистов: инженеры-механики, разрабатывающие машину вцелом и ее исполнительные механизмы, инженеры-электрики и электронщи-13413.Микроэлектронные устройства в станках и станочных комплексахки, создающие систему энергообеспечения и аппаратную часть системыуправления, и инженеры-программисты, выпускающие программное обеспечение.Исходя из заданной технологии в большинстве случаев первоначальносоздают механические компоненты машины-исполнительные механизмы,затем систему управления и, наконец, ее программное обеспечение.
Такимобразом, сложилась следующая цепочка: технологияненты -аппаратная часть системы управления-механические компопрограммное обеспечение.-Обратные связи в этой последовательности, как правило, реализуются слабо.Если разработчик аппаратной части системы управления и может в какой-тостепениповлиятьнаконцепциюпостроениямеханическихкомпонентовмашины и конструкцию отдельных механизмов, то ожидать влияния на нихпрограммиста практически не приходится.Для успешной реализации такой цепочки закладывают избыточность вмеханизмы, а затем и в аппаратную часть системы управления.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
