Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматизация технологических процессов и производств

Автоматизированная система управления технологическими процессами

Основной задачей автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) является достижение оптимальных параметров ТП, характеризующих высокое качество продукции.

На схеме сопряжения управляющей ЭВМ с технологическим процессом (оборудованием) обозначены (рис. 6.22): хн неуправляемые входные параметры (геометрия режущего инструмента, форма детали, материал заготовки и др.); ху — управляемые входные параметры (скорость резания, подача, глубина резания и др.); Хф — фиксированные входные параметры (ТО, приспособления, инструмент); Увых выходные параметры, в том числе контролируемые (измеряемые) параметры ук (температура, вибрация, напряжение, потребляемая мощность). Параметры увых представляют собой интегральный функционал качества ТП:

Jн, Ху, Хф, /).

А

Схема сопряжения управляющей ЭВМ с технологическим процессом (оборудованием)

Рис. 6.22. Схема сопряжения управляющей ЭВМ с технологическим процессом (оборудованием):

ас — аналоговый сигнал; цс — цифровой сигнал; ДОС — датчик обратной связи; ПО —

пульт оператора; ИМ — исполнительные механизмы

Информация об измеряемых выходных параметрах с помощью датчиков обратной связи (ДОС) передается через входной мультиплексор (МПЛ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в управляющую ЭВМ. Управляющие сигналы из ЭВМ через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и выходной мультиплексор поступают на исполнительные механизмы ИМ (двигатели, электромагниты, клапаны, реле и др.), связанные с управляемыми входными параметрами ху.

В аппаратные средства сопряжения ЭВМ с ТП, кроме переключающего устройства МПЛ, входят:

  • • генератор импульсов для преобразования цифрового кода в серию импульсов, например, для управления шаговым двигателем;
  • • счетчик импульсов для преобразования серии импульсов от АЦП в цифровой код для ЭВМ;
  • • формирователи сигналов для фильтрации помех и сглаживания аналогового сигнала от датчиков;
  • • согласующие усилители для преобразования входного сигнала к уровню ввода в ЭВМ;
  • • устройство ввода-вывода.

В процессе функционирования АСУ ТП возможны основные прерывания по приоритету низшего уровня:

  • 1) прерывания, инициируемые оператором с целью запроса состояния системы, ввода данных, команды запуска, останова, изменения управляющей программы;
  • 2) прерывания от самой системы для обмена данными между различными ЭВМ;
  • 3) прерывания, назначаемые таймером для регулярной выборки данных из устройств, контролирующих параметры ТП;
  • 4) прерывания для подачи управляющих команд на объект (ТП) в реальном масштабе времени.

Прерывания высшего уровня приоритета генерируются только самим объектом (ТП) при аварийных ситуациях.

ЭВМ нижнего уровня АСУ ТП управляет технологическим оборудованием на основании информации, содержащейся в файлах шести типов:

  • 1) программной обработки заготовок;
  • 2) технологических маршрутов (содержит перечень оборудования, альтернативные маршруты на случай ремонта какого-либо станка);
  • 3) технологических параметров (производительность, точность и качество обработки и т. п.);
  • 4) справочный файл спутников (палет);
  • 5) файл кодов инструментов (для контроля их состояния);
  • 6) файл срока службы инструментов (для управления сменой инструментов).

В настоящее время существует два типа управления ТП:

  • • логическое, когда реализуется последовательность этапов технологического цикла (включения и выключения исполнительных механизмов);
  • • настройка параметров ТП (производится в основном на ключевых операциях).

Автоматизированные системы управления ТП используют оба типа управления.

Принципиальные схемы АСУ ТП

Укажем две основные группы АСУ ТП, различающиеся по принципу структурирования.

1. Централизованные системы управления технологическим оборудованием (рис. 6.23, а). К ним относится двухуровневая система управления, на верхнем уровне которой располагается центральная

а

б

Рис. 6.23. Схемы централизованной (а) и децентрализованной (б) систем прямого цифрового управления технологическим оборудованием:

ШД — шина данных; КДС — канал дистанционной связи

ЭВМ с запоминающим устройством ЗУ большой емкости, где хранятся управляющие программы УП для станков с ЧПУ. Через цифровую шину данных ШД и канал дистанционной связи КДС ЦЭВМ соединена с ЧПУ станков С и управляет ими в реальном масштабе времени. Оператор находится в центре системы, наблюдает за ходом ТП, поддерживая нормальный режим эксплуатации оборудования.

2. Децентрализованные (распределенные) системы управления технологическим оборудованием (рис. 6.23, б). Это трехуровневые системы управления. В такой системе ЦЭВМ верхнего уровня связана с группой периферийных микроЭВМ второго уровня с буферными ЗУ. Каждая микроЭВМ управляет несколькими станками с ЧПУ (нижний уровень). Эта структура АСУ ТП обладает повышенной помехо- и отказоустойчивостью, так как при нарушении связи между ЦЭВМ и периферийной микроЭВМ последняя может работать как автономная система управления (с пониженной производительностью).

Применение микропроцессорных устройств в системах управления позволило разработать основные конфигурации управления оборудованием: машинное числовое программное управление (МЧПУ); прямое цифровое управление (ПЦУ); адаптивное управление (АДУ).

В МЧПУ вместо традиционной системы ЧПУ используется мик-роЭВМ, которая обеспечивает: управление станком; компенсацию отклонений в процессе обработки; диагностику состояния инструмента и ТО; редактирование управляющей программы у станка; графическое представление эквидистанты; различные типы интерполяции и др.

Системы ПЦУ, представленные на схемах систем управления с ЦЭВМ, обладают рядом преимуществ:

  • • исключение программоносителя и фотосчитывающего устройства;
  • • удобное хранение управляющих программ в виде машинных файлов;
  • • повышенные вычислительные возможности и гибкость управления;
  • • связь с АСУП и возможность перехода к автоматизированным предприятиям будущего.

Адаптивные (самоприспосабливаюшиеся) системы управления используются в вычислительно-управляющих комплексах с измерением определенных выходных параметров и выработкой управляющих воздействий по результатам измерений (например, управление скоростью резания и подачи). При обработке резанием основными источниками изменения условий ТП являются:

  • 1) переменная геометрия заготовки при обработке;
  • 2) переменная твердость материала заготовки;
  • 3) переменная жесткость крепления заготовки;
  • 4) износ режущего инструмента, с увеличением которого АДУ снижает величину подачи;
  • 5) воздушные полости в заготовке, при попадании в которые инструмента АДУ увеличивает скорость подачи.

Схема АДУ, реализующего последнее условие, представлена на рис. 6.24. Датчик Д (например, пьезоэлемент) регистрирует величину упругого отжатия инструмента (в данном случае концевой фрезы) в зависимости от глубины t резания, которая определяет скорость подачи Уи каретки станка с заготовкой 3.

Адаптивные системы управления построены на основе двух принципов:

• АДУ с оптимизацией, в которой задается показатель эффективности ТП (например, производительность или затраты на единицу объема удаленного металла при резании);

Схема системы адаптивного управления

Рис. 6.24. Схема системы адаптивного управления:

Рг — составляющая силы резания; ? — глубина резания; Уп — скорость подачи; 3 — заготовка; Ин — инструмент; Д — датчик; БУП — блок управления приводом подачи;

ЭД — электродвигатель привода подачи

• АДУ с ограничениями, которые накладываются на измеряемые переменные. В этом случае скорость резания и подача подстраиваются так, чтобы значения переменных оставались ниже

уровня заданных ограничений.

Преимущества АДУ: уменьшение времени цикла обработки (от 20 до 60 %) и увеличение срока службы инструмента.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы