Материал: Автоматизация, робототехника и ГПС кузнечно-штамповочного производства. курс лекций. Бойко А.Ю., Дегтярёв Г. Л

Используется 2 канала: задающий информацию и обратной связи.

Сопоставление задающей информации с информацией обратной свя­зи осуществляется в сравнивающем устройстве, на выходе которого вы­рабатывается команда управления приводом. Замкнутая система слож­нее разомкнутой, но точность выполнения программа выше, Использует­ся управляемый привод. Замкнутую СУ имеют большинство систем про­граммного управления.

Системы управления использующие 2 и более каналов дополнитель­ной информации и имеющие устройство для коррекции управляющего сиг­нала, можно отнести к классу приспосабливающихся СУ: самонастраи­вающихся, самоорганизующихся, самообучающихся.

Самонастраивающиеся системы имеют постоянную структуру, а в процессе работы изменяются лишь управляющие воздействия или параметры (коэффициенты передаточных функций).

Самоорганизующиеся система: изменяются управляющие воздействия и параметры, а также структура СУ.

Самообучающиеся системы характеризуются изменением в процессе работы алгоритма, по которому они построены.

Приспосабливающиеся СУ еще не освоены для целей управления тех­нологическим оборудованием (за небольшим исключением самонастраива­ющихся СУ), применяемым в ПУ.

Информация (и задающая, и обратной связи) может быть выражена в виде аналога (величины напряжения, силы тока и др.) или последова­тельностью импульсов.

Рис.24. Упрощенная блок-схема самонастраивающейся СПУ.

1 - ПУ - программное устройство,

2 - РУ - решающее устройство,

3 - СП - оперативная память,

4 - УУ - управляющее устройство,

5 - ИМ - исполнительный механизм,

6 - ИП - измеритель-преобразователь,

7 - СРБ - счетно-решающий блок.

Самонастраивающиеся системы отличают от обычных СПУ наличием:

счетно-решающего Блока (СРБ), который поправляет работу СПУ с учетом внешних условий и собственной программы. Системы имеют не ме­нее трех потоков информации об одном параметре.

При обработке первой заготовки управление ИМ осуществляется на основе информации, поступившей только от ПУ через СРБ и УУ. В про­цессе обработки первой заготовки измеритель-преобразователь ИП передает в СРБ второй поток информации СУ о действительных размерах уже обработанной детали. В РУ эта информация суммируется с информацией X от ПУ. Результаты суммирования заполняются в ОП. Вторая заготовка обрабатывается на основе информации, зафиксированной в ОП (при обработке 1-ой заготовки) и в то же время идет суммирова­ние информации от ПУ и ИП (по результатам обработки второй заго­товки).

По виду используемой информации СУ подразделяются на непре­рывные, импульсные, смешанные.

Непрерывные СУ - информация подается в виде непрерывной вели­чины. Например, величина перемещения захвата с заготовкой выражает­ся амплитудой или сдвигом фазы напряжения. Любое изменение регули­руемой величины вызывает непрерывное изменение других; связанных с ней параметров.

Импульсные СУ - информация представлена последовательно им­пульсов. Три вида импульсной информации с модулированием: по амплитуде (амплитудно-импульсная модуляция - АИМ), по длительности (ширине) импульсов (широтно-импульсная модуляция - ШИМ) я по частоте (частотно-импульсная модуляция).

По степени централизации СУ бывают: централизованными, децент­рализованными и комбинированными.

Централизованные системы - управление всеми приводами осуще­ствляется от единой программы.

Простейший вид ЦСУ - управление от распределительного вала или командоаппарата.

Децентрализованные - набор систем управления отдельными цик­лами. Каждая система имеет свою программу. Синхронизация работы систем осуществляется датчиками, переключателями на движущихся ра­бочих элементах А.С.. Выполнение отдельного цикла одним механизмом разрешает работу другому (Не нужна сложная блокировка).

Комбинированные - содержать и первую, разновидность и вторую. Такая система гибка и применяется чаще всего.

4.4. Автоматическое управление в функции пути

Автоматическое управление в функции пути является одной из самых распространенных форм электрической автоматизации кузнечно-штамповочных машин. Основным органом управления в схемах путевой электроавтоматики является путевой переключатель.

Путевым переключателем называют аппарат, замыкающий или размыкающий цепи управления, когда путь, пройденный тем или иным движущимся элементом машины, достигает определенного значения. Когда путевые переключатели установлены на концах пути, их называют конечными выключателями.

Путевые переключатели, снабженные пружиной, возвращающей переключатель в исходное положение после прекращения действия упора, называют переключателями с возвратом.

Различают путевые переключатели как прямого, так и мгновенного действия. Переключатели мгновенного действия обеспечивают большую скорость переключения контактов при любой скорости движения упоров.

Помимо путевых переключателей в управлении электроприводами кузнечно-штамповочных машин широкое распространение получили так же микропереключатели. Микропереключатели отличаются малыми габаритами и малым рабочим перемещением штока. Они также требуют малого усилия для нажатия толкателя (порядка 0,3…9 Н).

Для защиты от внешних воздействий микропереключатели поставляются встроенными в металлический корпус. В этом случае микропереключатель будет иметь значительно бóльшие размеры.

На некоторых прессах путевые переключатели могут срабатывать вследствие сотрясений, возникающих при ударах. В таких случаях переключатели целесообразно устанавливать так, чтобы плоскость перемещения контактов не совпадала с плоскостью действия силы удара.

На механических прессах для осуществления циклового управления в функции угла применяют кулачковые регулируемые командоаппараты. Командоаппарат устанавливают на специально проектируемую сборочную единицу, называемую «Установка командоаппарата». Вал командоаппарата связывают с кривошипным валом машины. На валу укрепляют переключающие шайбы, к которым привинчиваются металлические кулачки, выступы которых и производят замыкание контактов. Осуществить почти любую диаграмму переключений контактов позволяет набор из семи видов стандартизованных кулачков.

4.5. Автоматическое управление в функции времени

Во время работы кузнечно-штамповочных машин возникает необходимость иметь выдержку времени определенной продолжительности, когда ни один из движущихся элементов машины не перемещается. В этом случае, кроме путевых переключателей необходимо применить также и другое средство электроавтоматики – реле времени.

Реле времени – аппарат, который через определенный промежуток времени после подачи командного импульса замыкает или размыкает контакты, предназначенные для работы в цепи управления. Чаще всего реле времени применяют для автоматизации процессов нагрева и охлаждения.

Наряду с автоматизацией технологических процессов, реле времени широко применяют для автоматизации процесса пуска мощных электродвигателей посредством пусковых реостатов.

В системах электрооборудования кузнечно-штамповочных машин широко применяют такие виды реле времени, как пневматическое реле, маятниковые и электромагнитные реле.

Реле времени широко используют для автоматизации циклов работы производственных машин. И основной характеристикой реле времени здесь является величина выдержки времени, которую называют установкой реле.

4.6. Автоматическое управление в функции скорости

Простейшим командным аппаратом в системах автоматического управления в функции скорости является индукционное реле контроля скорости.

Наиболее широкое применение в машиностроении реле контроля скорости получило в схемах торможения противовключением.

Для автоматического управления в функции скорости в кузнечно-штамповочном машиностроении используют также тахогенераторы постоянного тока. Тахогенераторы – маломощные генераторы постоянного тока, работающие в режиме, близком к холостому ходу. Магнитный поток такого генератора является постоянным, и напряжение на зажимах пропорционально скорости его вращения. Поэтому реле, включенное на зажимы тахогенератора, будет срабатывать лишь при определенной скорости вращения вала, с которым сцеплен тахогенератор. Включив на зажимы тахогенератора вольтметр, можно измерять скорость вращения контролируемого вала. При этом измерительный прибор можно поместить в значительном удалении от вала, там, где это удобно для наблюдения.

Вопросы для самоподготовки:

• Перечислите задачи управления простым процессом.

• Перечислите возможные режимы реализации простых процессов.

• Нарисуйте блок-схему самонастраивающейся СПУ.

• В функции каких параметров могут управляться автоматические машины?

Лекция №5 кшо управляемое чпу

5.1.Дыропробивные координатно-револьверные прессы

с числовым программным управлением.

Дыропробивной пресс предназначен для последовательной пробивки разнообразных по форме и размерам отверстий в деталях типа панелей с помощью однопуансонных быстросменных штампов.

Рис 25.

1 – станина;

2 – гл. электродвигатель;

3 – маховик муфта;

4 - ползун;

5 – пуансонная револьверная головка;

6 – матричная револьверная головка;

7 – стол координатный (траверса и каретки);

8 – электродвигатель каретки;

9 – двигатель траверсы;

10 – электродвигатель привода головки;

Таблица №1

Техническая характеристика пресса

Номинальное усиление	40 тс
Число ходов в минута	125
Ход ползуна	30 мм
Максимальный размер пробиваемого отверстия	125 мм
Максимальная толщина листа	6 мм
Размеры стола	1200 х 100
Точность координат отверстий	± 0,15
Число позиций в револьверной головке	28

Техническая характеристика СПУ.

Тип – следящая счетно-импульсная (позиционная аналоговая);

Количество координат – 3;

Программный носитель – 45 или 80 колонковая перфокарта ;

Код задания для координат Х и У – двоично-двадцатичетвертичный;

Для координаты (револьверная головка с 28 комплектами инструмента) – двоичный;

Дискретность задания по координатам:

координатам Х — 0,125 мм;

координате У — 1 инструмент;

Максимальное перемещение:

по координате Х — 1200 мм;

по координате У — 1000 мм;

Максимальная скорость

по координатам Х и У — 6 м/мин;

по координате — 10 об/мин.

Заготовка (лист) устанавливается на координатный стол и крепится пневматическими зажимами. Верхняя каретка перемещается по направляющим нижней каретки (траверсы) параллельно фронту пресса; нижняя – по направляющим стола перпендикулярно фронту пресса. В обязанности оператора входит лишь закладка перфокарт в считывающий механизм, установка заготовок и включение зажимов, пуск пресса и съем готовых деталей.

Работу СПУ пресса удобно рассмотреть по блок-схеме. Набитые перфокарты закладываются в считывающее устройство. Считывание осуществляется при помощи механических щупов, которые через отверстия в перфоленте замыкают цепь питания реле дешифраторов (ДШ) по координатам Х и У и вводят число в сравнивающее устройство блока управления револьверной головкой. Точность установки листа (каретки) по заданной координате обеспечивается введением 3-х систем отсчета координат: грубого, среднего, точного.

Принцип обработки координат Х и У аналогичен

Обработка координат Х. В дешифраторе ДШ (Х) цифровая информация перерабатывается в напряжение. Величина этого напряжения пропорциональна расстоянию, на которое должна переместиться каретка. Датчик обратной связи ДОС (Х) состоит из трех сельсинов: для грубого, среднего и точного отсчетов. Сельсины соединены между собой редуктором. Напряжения, снимаемые с сельсинов, соответствует величине рассогласования заданного и истинного положения их роторов. Выходные напряжения сельсинов поступают на вход схемы управления СхУ(Х) электроприводом Пр(Х) по координате Х. Из схемы управления усиленное напряжение, снимаемого с датчика обратной связи, подается на ноль-орган НО(Х) и на электродвигатель привода Пр(Х). Схема управления электроприводом обратной связью по скорости. Для этого используется тахогенератор Тг(Х).

Рис.26. Схема дыропробивного пресса (КО 126Б).

1. СчУ – считывающее устройство;

2. ДШ – дешифратор;

3. ДОС – датчик обратной связи;

4. СхУ – схема управления электроприводом;

5. Пр – привод

6. Тг – тахогенератор;

7. НО – ноль-орган;

8. СКУ – устройство согласования координат;

9. СхУ(п) – схема управления приводом пресса;

10. Пр(п) – привод пресса;

11. СрУ – сравнивающее устройство;

12. Лог.бл. – логический блок;

13. З.Ск – задатчик скорости;

14. Ус – усилитель;

15. Счет – двоичный счетчик;

(Х), (У) – координаты;

(Г) – головка пуансонная (матричная);

(П) – пресс.

Отработка всех трех координат происходит независимо и одновременно. После обработки координат ноль-органы Но(Х) иНО(У) и логический блок Лог подают сигналы в устройство согласования координат, на выходе которого появляется сигнал “конец отработки координат”. Этот сигнал поступает в схему управления СхУ(П) электропривода ползуна пресса Пр(П) и в считывающее устройство СчУ. Пресс делает один ход и одновременно перфокарта подвигается на следующую строку, с которой считывается информация о следующем перемещении по координатам Х,У. Циклы повторяются до тех пор, пока с перфокарты не поступит сигнал об окончании программы.

Применение одного пресса с СПУ заменяет 10-20 единиц оборудования без СПУ.