МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК

СЕКЦИЯ КСУ

ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине «Автоматизированное управление в технических системах»

«Модернизация токарного станка с ЧПУ модели HOESCH D1000»

Выполнил:                                                                                                                 студент группы СУ-72

Шельпяков В.Ю.

Проверил:                                                                                                                 Толбатов В.А.

Сумы 2011

ПЛАН

ВВЕДЕНИЕ              3

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ              5

1.1 Анализ объекта модернизации              5

1.2 Анализ существующей системы управления привода подачи              9

1.3 Анализ современных систем автоматического управления              12

1.4 Обоснование вариантов решения задачи модернизации              15

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ              17

2.1 Расчет требуемой мощности и выбор ЭД подач              17

2.3 Расчет и выбор датчика линейного перемещения              22

2.3.1 Расчет датчика линейного перемещения              22

2.3.2 Выбор датчика линейного перемещения              23

2.4 Моделирование привода подачи              27

2.4.1 Обоснование метода моделирования              27

2.4.2 Системы управления электроприводом              28

2.4.3 Математическая модель САУ              33

2.4.4 Математическая модель электропривода в среде моделирования Simulink пакета Matlab              34

3 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПОДАЧИ  СТАНКА HOESCH D1000              35

3.1 Назначение системы управления электроприводом станка              35

3.2.1 Выбор системы управления SINUMERIK              36

3.2.2 Выбор панели оператора, кнопочной панели и ручного пульта              39

3.2.3 Выбор SINUMERIK PCU              43

3.2.4 Описание контроллера SIMATIC S7              43

3.2.5 Выбор преобразователя SIMODRIVE 611              46

3.2.6 Разработка интерфейса системы управления приводом подачи              55

3.3 Разработка программного обеспечения для управления приводом подач токарного станка HOESCH D1000              56

3.4. Разработка алгоритма управления              57

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ              60

ПРИЛОЖЕНИЕ А              61

ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущий станок является основным видом технологического оборудования для размерной обработки деталей. Он представляет собой систему, обеспечивающую относительные перемещения металлорежущего инструмента и обрабатываемого изделия для придания изделию требуемой согласно чертежу формы с заданными производительностью и точностью путем снятия стружки.

За последние годы произошли существенные качественные изменения в области электроприводов с системами тиристорного управления, а также в области автоматизации управления (сокращения полупроводниковых приборов и микросхем, устройств программного управления). Значительно повысился объем задач, решаемых системами электрического управления станками, усложнился их характер, что позволило расширить технологические возможности станков, упростить управление ими, что в конечном итоге привело к повышению производительности труда в основных и вспомогательных операциях.

В настоящее время заводами электропромышленности выполняется для тяжелых станков, как правило, комплектная поставка систем электроприводов и устройств автоматического управления станками не в виде разрозненных станций управления, а в виде законченных комплексных устройств, разрабатываемых организациями и заводами тяжелого станкостроения.

В тяжелых металлорежущих станках в большинстве случаев механизмы, выполняющие как основные, так и вспомогательные движения, имеют индивидуальные электродвигатели, что существенно упрощает кинематику передачи и конструкцию станка. Все электроприводы станков можно разделить на три категории: главные, приводы подачи и вспомогательных механизмов.

До 1910-1916 г.г. привод станков в основном осуществлялся от крупных трансмиссий. В дальнейшем началось дробление крупных трансмиссий на группы, каждая из которых приводилась в действие своим электродвигателем. Так возник групповой электропривод станков. Последующее развитие станков характеризовалось переходом от групповых трансмиссий к одиночному приводу. В этом случае каждый станок стал приводиться в действие от самостоятельного двигателя.

Применение одиночного и многодвигательного приводов позволяет регулировать скорость отдельных механизмов изменением скорости двигателя. При этом возникает необходимость в получении искусственных механических характеристик, двигатель становится неотъемлемой частью машины-орудия. Автоматизация одних процессов управления оказалась недостаточной, поэтому появилась необходимость в автоматизации производства.

К современным металлорежущим станкам предъявляются следующие основные требования:

1 Возможно большая производительность при соблюдении достаточной точности и соблюдение размеров, а также чистоты поверхности обрабатываемых на станке изделий.

2 Простота и легкость обслуживания.

3 Сравнительно низкая первоначальная стоимость и небольшие эксплуатационные расходы.

4 Простота изготовления и сборки отдельных узлов станка и в том числе электрооборудования.

5 Возможно малый вес и габариты.

Возможность использования преимуществ электрического управления и стремление значительно упростить кинематику отдельных звеньев станка привели к современному многодвигательному приводу, в котором различные движения на станке выполняются от отдельных электродвигателей.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ объекта модернизации

Модернизация системы управления токарного станка HOESCH D1000 предназначена для повышения качества механической обработки деталей с цилиндрической поверхностью, конусных поверхностей, нарезание резьб и других деталей, обработка которых ранее была невозможна из-за недостаточной точности. Станок оснащен системой ЧПУ фирмы SIEMENS, модель SINUMERIC 520К. На данный момент эта система является морально и физически устаревшей, блоки этой системы часто выходят из строя, а ремонт осложняется невозможностью найти детали для замены, силовая цепь нуждается в полной замене, датчики очень устарели и не удовлетворяют показателям точности и быстродействия, однако, механика станка в хорошем состоянии. Технические характеристики и высокая жесткость станка позволяют применять инструмент из быстрорежущих сталей и твердых сплавов и вести обработку в режиме скоростного точения. Безлюфтовые кинематические цепи подач обеспечивают точность и плавность перемещений исполнительных органов станка, но также нуждаются в замене, так как при длительной эксплуатации имеются выработки. Исполнительные органы станка перемещаются от индивидуальных приводов с электродвигателями постоянного тока с бесступенчатым регулированием, что позволяет выбирать наиболее рациональные режимы обработки. Привод подачи шпинделя приводится в движение от двигателя через коробку скоростей, обеспечивающую различные частоты вращения. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики станка HOESCH D1000

Внешний вид станка HOESCH D1000 приведен на рисунке 1.1.

Точность зависит практически от всех компонентов системы управления:

–   зазоров и сил трения в кинематических звеньях;

–   места установки, статических и динамических погрешностей датчиков;

–   упругих отклонений инструмента и детали в статических и динамических режимах, воздействия внешних возмущений.

Задача повышения точности должна решаться путем тщательного анализа механизмов формирования погрешностей и последующей разработки комплексных мероприятий, направленных на следующие мероприятия:

–   сокращение длины кинематической цепи между рабочим органом и датчиком положения;

–   введение программной или аппаратной компенсации нелинейностей звеньев цифрового электропривода. Один из показателей производительности обеспечивается заменой обыкновенных приводов современными высокоскоростными приводами. Надежность оборудования характеризуется коэффициентом технического использования. Наиболее эффективными средствами повышения надежности являются: выбор элементов, которые имеют наименьшую вероятность отказа; проектирование средств защиты от аварий; разработка развитой системы диагностики.

В настоящее время токарный станок модели HOESCH D1000, 1975г. выпуска, имеет недостаточные показатели точности и быстродействия, система автоматического управления устарела морально и физически, что обуславливает частые сбои и простои станка. Повышение надежности работы оборудования позволяет сократить потери времени на ремонт оборудования, а также уменьшить материальные расходы, так как срок службы современных систем управления значительно дольше.

Рисунок 1.1 - Расположение основных органов и органов управления (вид сверху)

1.2 Анализ существующей системы управления привода подачи

Привод продольной подачи, смонтированный на корпусе салазок, состоит из двигателя, редуктора и шариковой пары, винт которой закреплен на станине и сообщает возвратно-поступательное перемещение в продольном направлении - координата "Z".

Привод поперечной подачи смонтирован в консоли, винт шариковой пары жестко соединен с салазками и перемещает их в поперечном направлении - координата "X".

Данная система привода подачи работоспособна, но имеет большую, по современным критериям качества, погрешность из-за выработок в процессе длительного использования и нуждается в замене.

Все электродвигатели подач имеют бесступенчатое изменение скорости вращения в широких диапазонах, но так как срок службы их практически пришел к концу то частые сбои и неполадки, на значительно время останавливают процесс работы станка.

Ограничения крайних положений подвижных узлов станка осуществляется блоками путевых конечных выключателей, которые служат также для контроля установки подвижных органов в исходное положение. На современных системах управления используются абсолютные линейные датчики высокой точности, в которых используется абсолютная система измерения, и система управления в реальном времени отслеживает положение режущего инструмента, таким образом, значительно повышая точность и быстродействие.

Кинематическая схема станка представлена на рисунке 1.2

Базовый вариант токарного станка оснащен автоматической системой управление SINUMERIC 520К представленной на рисунке 1.3.

SINUMERIK 520К представляет собою двухкоординатную систему числового контурного управления токарными операциями с линейной и круговой интерполяцией. Считывание с перфоленты со скоростью 150 знаков в секунду, бобина диаметром 7 1/2 дюймов.

Программирование может осуществляться с абсолютным и относительным отсчетом размеров. При программировании с абсолютным отсчетом размеров программируется диаметр. Дискретность ввода 0,001 мм, дискретность вывода 0,002 мм. Информация вводится в систему с помощью восьмидорожечной перфоленты, по выбору, в коде ISO (DIN 66024) или в коде EIA. Номера кадров, путевые условия, путевая информация и значения подачи поступают в буферные накопители.

Данная система не удовлетворяет современным требованиям надежности, точности и быстродействия, из-за неудобства задания программного кода и не высокой надежности перфоленты, система часто выходит из строя и приводит к часты простоям станка.

Диапазон перемещений составляет 4000 мм. В пределах одного кадра интерполируются перемещения по прямой или по дуге окружности величиной до 2000 мм. С помощью дополнительного датчика импульсов на главном шпинделе могут нарезаться резьбы шагом от 0,02 мм до 40 мм. Подача вводится непосредственно от 0,01 до 4000 мм/мин или как подача за время оборота от 0,01∙10-3 до 2 мм/об., эти параметры удовлетворяют современным требованиям диапазона регулирования.

Установленная скорость ускоренного хода предусматривается в пределах от 0,2 до 12 мм/мин.

Различные крепления изделий могут учитываться путем устанавливаемого сдвига нуля.

С помощью программирования постоянной скорости резания по адресу S возможно достигнуть постоянной мощности, расходуемой на резание. При этом принимаются во внимание до 5 ступеней коробки передач.

Результирующее число оборотов шпинделя может быть ограничено на 50, 60, 70, 80, 90% максимально достигаемой величины.

Через переключатель коррекции числа оборотов, возможно, непосредственно программировать число оборотов шпинделя и постоянную скорость резания. Число оборотов шпинделя может быть подвергнуто 10%-му ступенчатому изменению в области от 50 до 100%.

В системе используется абсолютная измерительная система с сельсинами или индуктосинами в качестве измерительных датчиков. Контур управления положением построен на базе тиристорных преобразователей для сервоприводов постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей ограничивает динамические характеристики привода и является причиной значительного рассеивания мощности при переходных процессах.

Проведенный анализ действующей системы управления позволил выявить недостатки системы, влияющие на точность обработки деталей и быстродействие. В связи с этим поставлена задача полной замены системы автоматического управления SINUMERIK 520K.

Рисунок 1.3 – Шкаф ЧПУ SINUMERIK 520K

1.3 Анализ современных систем автоматического управления

Задачи автоматического управления определяют спецификацию функций, которые должна выполнять система управления.

В общем случае перечень этих функций может представлять сотни позиций, однако большинство функций формируется как бы автоматически, согласно сформированным представлениям и опыту проектирования систем ЧПУ по сравнительно небольшому перечню основных требований.

Положительной стороной новейших автоматических систем является тот факт, что имеется контроль использования станка во внутри цеховой системе, а соответственно намного проще контролировать загрузку всего оборудования, которое расположено не только в одном цехе, но и на всем заводе.

В машиностроении представлено множество систем ЧПУ. Ниже представлены некоторые фирмы, которые предоставляют системы для автоматического управления:

1 NUM - Высокая вычислительная мощность систем NUM обеспечивает широкий набор их функциональных возможностей. В них предусмотрены сплайновый и полиномиальный (до пятого порядка) алгоритмы интерполяции, пяти-девятикоординатная интерполяция, пятикоординатная коррекция инструмента, одновременная работа по двум разным управляющим программам, 3D-графика и другое.

2 Allen-Bradley - специализированный промышленный компьютер с Windows NT операционной системой и возможностью разрабатывать пользовательские приложения на Visual Basic; PCI-одноплатный ЧПУ-компьютер, который выполняет все функции ядра, в том числе программно-реализованного контроллера электроавтоматики.

3 ANDRON - Система содержит в себе следующие модули:

- модуль терминального компьютера;

- модуль ЧПУ-компьютера;

- панель оператора и монитор;

- модули удаленных входов-выходов программируемого контроллера;

- одну или несколько групп цифровых (SERCOS) поводов подачи и главного привода.

4 BoschRexroth - Терминальный компьютер имеет операционную систему Windows NT, а ЧПУ-компьютер – операционную систему UNIX. Связь операционных сред осуществляется с помощью протоколов TCP/IP, что допускает изъятое размещение терминала и работу нескольких терминалов с одним ЧПУ-компьютером. В свою очередь, ЧПУ-компьютер допускает многоканальную работу более чем с одной управляющей программой.

5 DeltaTau - разработала двухкомпьютерный вариант PCNC, в котором ЧПУ-компьютер выполнен в виде отдельной платы РМАС (Programmable Multi-Axes Controller), устанавливаемой на ISA или РСI-шине терминального персонального компьютера

6 Beckhoff - дает пример однокомпьютерной архитектуры PCNC, в рамках которой все задачи управления (геометрическая, логическая, терминальная) решаются только программным путем, без какой-либо дополнительной аппаратной поддержки.

7 Siemens- Полный спектр предложений департамента "Промышленная автоматизация" составляют не только стандартные продукты, но и системные решения для энергетики и технологий автоматизации, используемые в производстве и технологическом процессе. Являясь лидером на рынке промышленного программного обеспечения, департамент постоянно совершенствует весь производственный процесс компаний-производителей – от идеи дизайна продукта и её разработки, до производства, сбыта и сервисного обслуживания.

Основными показателями эксплуатационных качеств станка являются точность и производительность обработки деталей. На сегодняшний день критерии качества изготовления деталей, для токарных станков, очень высоки и повышаются каждый день, и поэтому многие станки устарели и не удовлетворяют точностным параметрам. При постоянно растущей рыночной конкуренции не малую роль играет и производительность, потому что при увеличении производительности снижаются затраты на изготовлении продукции и соответственно детали выполненные на таких станках становятся более конкурентоспособными.

Точность обработки определяется относительными перемещениями заготовки и инструмента, а также другими факторами, влияющими на требуемые размеры и формы, а также относительного расположения обрабатываемых поверхностей.

Производительность определяется принятым технологическим процессом, степенью его автоматизации, особенностями конструкции станка и характеристиками его динамической системы.

Требуемые качества станка могут быть обеспечены только при учете динамических процессов, происходящих во время работы, учете упругости и других динамических характеристик.

Достижение самых высоких параметров точности и быстродействия возможно только при использовании современных систем автоматического управления, которые имеют высокое быстродействие, надежность, способны работать в жестких условиях эксплуатации, очень просты в монтаже и программировании.

При обработке тел вращения различают следующие виды погрешностей:

1 Геометрические погрешности узлов самого станка:

- отклонение от прямолинейности направляющих станины;

- отклонение от параллельности оси центров и направляющих станины.

2 Пружинные деформации:

- деформации суппорта и станины;

- деформации заготовки, которые вызываются переменным припуском в продольном разрезе;

- деформации заготовки, которые вызваны изменением положения режущего инструмента;

- изменение силы резания, которая обусловлена неоднородностью физико-механических особенностей обрабатываемого материала в продольном разрезе.

3 Тепловые деформации:

- тепловые деформации станины при неоднородном температурном поле;

- тепловые деформации элементов суппорта и режущего инструмента при переходном процессе (разогрев инструмента после врезания в заготовку).

4 Износ инструмента.

В поперечном разрезе на точность формы влияют следующие факторы:

1 Геометрические ошибки:

- биение шпинделя;

- биение заднего центра.

2 Гибкие деформации:

- гибкие деформации суппорта и станины, которые вызваны припуском поперечном разрезе;

- гибкие деформации заготовки, которые вызваны неоднородным припуском в поперечном разрезе.

Все перечисленные виды погрешностей обусловлены большим количеством причин, многие из которых не поддаются учету и контролю. Современные автоматические системы имеют огромное множество преимуществ, которые помогают управлять технологическими процессами, учитывая влияние практически всех погрешностей и подстраиваться в режиме реального времени. Перед использованием новой программы обработки имеется возможность выполнить симуляцию и выявить ошибки, которые могут привести к браку изготовления деталей, а соответственно практически исключается вероятность того, что предприятие понесет убытки из-за испорченных заготовок.

Проанализировав систему управления, конструкцию и принцип работы станка HOESCH D1000, выявлены следующие недостатки:

- недостаточная точность обработки деталей;

- несоответствие систему управления современным требованиям;

- измерительная система не удовлетворяет параметрам точности и быстродействия;

- плохая динамика из-за сложности управления приводами подач;

- упругие деформации заготовки по длине;

- нагрев узлов станка;

-                     деформации деталей и узлов станка при чрезмерном поджиме заготовки задней бабкой.

1.4 Обоснование вариантов решения задачи модернизации

В процессе анализа привода подачи, выявлены следующие недостатки: электропривода подач имеют износ до 85%, ремонту не подлежат по причине и снятия с производства; станок снабжен устаревшей системой ЧПУ, которая практически не работоспособна по причине износа и отсутствия запчастей вследствие снятия с производства. Кроме того, обнаружены многочисленные обрывы электрических кабелей вследствие старения и потери гибкости. Производимый плановый ремонт не устраняет всех недостатков станка, так как система нуждается в полной замене, а частые поломки приносят большие материальные затраты.

Чтобы устранить указанные недостатки и повысить технические параметры станка по нормам точности необходимо произвести капремонт и модернизацию электрооборудования станка. Для сокращения сроков модернизации, упрощения послеремонтного обслуживания модернизированной СУ целесообразно применение современного оборудования и программного обеспечения, поставляемого на НКМЗ фирмой SIEMENS (Германия).

В данном процессе модернизации целесообразно применить оборудование, которое имеет комплектную поставку и легко монтируется на объект модернизации, менее квалифицированным персоналом. Таким образом, остановим свой выбор на системе SINUMERIK, которая имеет в комплекте все необходимые элементы для системы автоматического управления. В комплект входят, плата MCI вместе с PCU образующие аппаратную базу для SINUMERIK. Главным звеном системы управления выступает контроллер. В качестве главного контроллера используется контроллер серии SIMATIC S7-300 или SIMATIC S7-400, которые представлены в очень широком ассортиментом. В системе управления используется процессор. Для дистанционного управления следует использовать ручные устройства программирования, выполненные в разном сочетании для удобства управления. Станочные пульты также представлены очень разнообразно, что позволяет выбрать наиболее подходящий для модернизации. Также широко представлены панели оператора SINUMERIK. В комплекте поставки имеются широкий ряд двигателей для привода подачи. Для модернизации токарного станка наилучшим образом подходят синхронные двигателя серии 1FT6. Двигатели 1FT6 работают от приводов SIMODRIVE. Полностью цифровое управление приводами SIMODRIVE, со встроенными датчиками в двигателях 1FT6 отвечают самым высоким требованиям по динамике скорости, точности вращения и позиционирования.

Таким образом, при комплектной поставке упрощается процесс комплектного заказа и поставки. При использовании всех комплектующих одной фирмы сокращаются сроки модернизации, а следовательно и затраты на проведение работ. Высокое качество современного оборудования увеличивает фонд рабочего времени и сокращает время простоя, что значительно повышает экономический эффект от использования станка с таким оборудованием. С повышением точности значительно повышается качество обработки с получистовой до чистовой. Итогом этого является уменьшение затрат на изготовление, а также рост рыночной стоимости готовой продукции на данном оборудовании.

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет требуемой мощности и выбор ЭД подач

Для выбора мощности ЭД необходимо рассчитать силы, которые действуют на заготовку и режущий инструмент. На рисунке 2.1 представлен схематический процесс обработки с размещением сил резания.

Рисунок 2.1 – Схематический процесс обработки

Воспользуемся методикой расчета, которая применяется на НКМЗ при конструировании ЭП подач станков, расчет предложен фирмой SIEMENS.

Произведем расчеты для выбора синхронного двигателя привода подачи по координате Z для нахождения момента сопротивления на валу двигателя и требуемой мощности.

Фактическая мощность ЭД определяется по формуле:

, (2.1)

где nном- номинальная частота вращения ЭД, мин-1;

Мv- суммарный момент сопротивления перемещению, приведенный к валу двигателя, Нм.

Величина момента Мz рассчитывается по формуле:

, (2.2)

где Fv- тяговая сила, необходимая для преодоления сил полезного сопротивления, Н;

hs- шаг винта, принимаем hs=0.02м;

- КПД редуктора, - передаточное число редуктора, т.к. редуктор убирается из модернизированного станка, то принимаем ,.

Сила Fv определяется по формуле:

, (2.3)

где Kп- коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента, который возникает вследствие несимметричного приложения силы подачи, для суппортов горизонтально – расточных станков принимаем Кп=1.1;

Pz- составляющая сила резания, действующая в направлении подачи, Н;

Fc- сила трения в направляющих, определяется по формулам, рекомендуемым нормалью станкостроения Н48-61:

, (2.4)

где Qc- вес суппорта:

, (2.5)

=1300·9.84=12,7кН

f=0.01 приведенный коэффициент трения;

Py, Pz- составляющие силы резания Н, определяются по предложенным режимам резания базового ТП.

Рассчитаем силы резания по формуле:

, (2.6)

где t- глубина резания, t=0.02м;

s- подача, s=2мм/об;

Cp, x, y, n- постоянные коэффициенты и показатели степени для расчетных условий, которые соответственно равны: 339, 0.5, 0.55, 0.5;

Kp- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, Kp=1.1;

v - Скорость резания, v=15м/мин.

Осевая сила резания составляет:

Тангенциальную Pz и радиальную Py составляющие силы резания определяем из соотношения:

Px: Py: Pz= 1: 0.4: 0.25, (2.7)

отсюда Pх=1,16 кН; Py= 0,725 кН.

Таким образом, необходимая тяговая сила составляет:

Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя:

.

Рассчитанное значение момента используем для определения серии ЭД.

Расчетное значение требуемой мощности ЭД:

кВт.

Так как двигатели, которые установлены на базовом станке, практически не удовлетворяют точностным и динамическим параметрам, а современные требования к качеству обработки очень велики, то целесообразно использовать двигателя фирмы SIEMENS, которые полностью удовлетворяют требованиям надежности, точности и быстродействия.

Определив момент сопротивления на валу двигателя, требуемую мощность привода подач с номинальным вращающим моментом Мн=10,5 Нм, частотой nн=3000 об/мин и расчетным значением мощности выбираем следующие синхронные ЭД подачи фирмы SIEMENS серии 1FT6136-6АС7. Исходные данные представлены в таблице 2.1.

Двигатели 1FT6 - это синхронные электродвигатели с возбуждением постоянными магнитами в компактном исполнении.

Синхронный ЭД выбран в качестве приводного по следующим причинам:

1 В роторе, как правило, находится постоянный магнит, коллектор отсутствует, и скорость вращения ротора может быть значительно выше.

2 Позволяет регулировать скорость в широком диапазоне при постоянном моменте, что требуется для электропривода подач.

3 Обмотки находятся только в статоре, что значительно облегчает отвод тепла.

4 Перегрузочная способность мало чувствительна к понижению напряжения сети, что относится к числу его основных достоинств.

5 Благодаря отсутствию скользящих контактов щетки - коллектор уменьшаются потери.

Рисунок 2.2 – ЭД подачи SIEMENS 1FT6

Двигатели 1FT6 работают на линейки приводов SIMODRIVE 611 digital/universal HR. Полностью цифровое управление приводами SIMODRIVE 611, а встроенные датчики в двигателях 1FT6 отвечают самым высоким требованиям по динамике скорости, точности вращения и позиционирования.

Двигатели рассчитаны для работы без принудительного охлаждения, а возникающие температурные скачки устраняются путем отведения тепла через корпус без применения других методов охлаждения. Избыточное тепло возникает в обмотке двигателя и в статоре отводятся напрямую через хорошее термическое соединение с корпусом двигателя. Здесь особенно хорошо проявляются преимущества бесщеточного синхронного электродвигателя с возбуждением постоянными магнитами.

Преимущества:

- ысокое качество деталей, благодаря высокой точности обработки;

- подключение силовых и сигнальных штекерных соединений для использовании при сильном загрязнении;

- небольшое время обработки, благодаря высокой динамике;

- простой монтаж, благодаря небольшим затратам на проводку кабелей;

- высокое поглощение поперечного усилия.

Таблица 2.1 - Технические данные ЭД подачи фирмы SIEMENS серии 1FT6-084-8SF71-1AG1

Важной особенностью электродвигателей является возможность фиксации положения его ротора путем подключения обмоток фаз статора к источнику постоянного напряжения. Путем переключения обмоток можно с высокой точностью задавать дискретные перемещения ротора, соответствующие определенному числу шагов. Таким образом, в шаговом режиме СД способен отрабатывать перемещения задаваемые числом электрических импульсов, коммутирующих токи статора в требуемой последовательности. Жесткая связь между числом шагов перемещения ротора и числом электрических импульсов является замечательным свойством этого двигателя, широко используемым в практике дискретного ЭП с цифровым управлением.

Выбор нового СД позволяет исключить из кинематической схемы редуктор. Тем самым исключив погрешность кинематических звеньев увеличив точность станка и быстродействие. Окончательной стадией модернизации кинематики привода станка является замена передачи винт-гайка качения. Из предложенных передач фирмой HaydonKerk Motion Solutions произведен выбор винта с такими же параметрами, как и на исходной модели станка. Технические параметры винта: подача за время оборота от 0,01∙10-3 до 2 мм/об. Данная передача имеет безлюфтовое соединение и минимальное сопротивление трения. Параметры винта приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Параметры передачи винт-гайка качения

Фирма SIEMENS предусмотрела большое количество датчиков для контроля и проверки работы привода. В приводе используется инкрементальный метод измерения.

Инкрементальные датчики передают на вращение определенное количество электрических импульсов, которые и является длиной пройденного пути или угла. Инкрементальные датчики работают по принципу оптоэлектронной развязки разделяющих импульсов при прохождении света.

Напряжение питания датчиков 5В DC или с выбором от 10В до 30В DC.

Выбираем круговой инкрементальный датчик, так как он вмонтирован в синхронный двигатель типа 1FT6.

В качестве выходного интерфейса имеем:

1 RS 422 дифференциальные сигналы (TTL), у датчиков RS 422 (TTL), благодаря обработки фронта, разрешение может быть увеличено в 4 раза.

2 Аналоговые сигналы sin/cos с уровнем 1 Vpp. Для получения еще более высокого разрешения синусоидальный сигнал этих датчиков интерполируется (умножается) в СЧПУ или цифровом приводе.

3 HTL (High Voltage Transistor Logic). Датчики с интерфейсом HTL предназначен для приложений с цифровыми входами с уровнем 24 В.

2.3 Расчет и выбор датчика линейного перемещения

2.3.1 Расчет датчика линейного перемещения

При определении разрядности кода положения рабочего органа необходимо знать цену дискреты .

Цена дискреты – это точность позиционирования инструмента относительно детали. Обычно она выбирается в диапазоне мм.

Разрешающая способность датчика положения – это количество импульсов на выходе датчика на один шаг измерительной системы. Для соответствия линейному перемещению на шаг винта следует, что для измерения линейного перемещения требуется датчик с разрешающей способностью [1]:

имп/об. (2.8)

Необходимая емкость счетчика пути по координате зависит от длины винта и рассчитывается по соотношению:

дискрет. (2.9)

Для представления кода положения его разрядность определяется с помощью выражения:

разрядов. (2.10)

Зная диапазон регулирования скорости , можно определить число импульсов/оборот, которое должен иметь датчик, чтобы на минимальной скорости за период дискретности на его выходе был минимум 1 импульс:

(2.11)

где В – максимальная скорость вращения винта, с-1, период дискретности, диапазон регулирования скорости;

(2.12)

где - шаг винта,м/c максимальная скорость резания.

(с). (2.13)

где величина скоростной ошибки, допускаемым ускорением.

При необходимо применить датчик с разрешающей способностью:

имп/об. (2.14)

2.3.2 Выбор датчика линейного перемещения

Для определения длинны пройденной суппортом при поперечном перемещении используется датчик который снимается значение с шарикового винта через пару зубчатых колес. Точность отсчета ДL зависит от пройденного пути L и вычисляется при снимании с шарикового винта по формуле:

ДL=±(0,03+0,00003 L) мм.

Датчики соединены электрически через коннекторы с индикационными установками. На них непосредственно производится отсчет пройденного пути. Эта система не удовлетворяет требованиям точности. Поэтому в процессе модернизации необходимо поставить современные линейные датчики одной из ведущих фирм. Линейные датчики фирмы HEIDENHAIN удовлетворяют требованиям системы по точности и качеству измерений. Они применяются на станках и установках с регулируемыми линейными осями, таких как, фрезерные, токарные и шлифовальные и горизонтально-расточные станки. Хорошие динамические свойства датчиков линейных перемещений, их высокие скорости перемещения и ускорения позволяют применять их на осях с высокой динамикой.

Преимущества датчиков линейных перемещений. Датчики линейных перемещений определяют положение линейной оси без дополнительных механических передаточных элементов. Если определение положения производится при помощи датчика линейного перемещения, то контур регулирования охватывает механику приводов. Таким образом, датчиком линейного перемещения определяется ошибка передачи механики оси и компенсируется в управляющей электронике. Данный способ помогает исключить целый ряд источников погрешностей:

1 Ошибка позиционирования, вызванная нагревом шарико-винтовой пары.

2 Ошибка, вызванная наличием зазоров в ШВП

3 Кинематическая ошибка, вызванная позиционной ошибкой ШВП

Для станков с высокими требованиями к точности позиционирования и к скорости обработки использование линейных датчиков является необходимым.

Термические свойства

Термические свойства линейного датчика должны соответствовать свойствам заготовки или свойствам измеряемого объекта. При изменениях температуры датчик должен определенным образом растягиваться или сжиматься, причем эти изменения должны быть воспроизводимы. Датчики линейных перемещений фирмы HEIDENHAIN рассчитаны на это.

Носители шкалы у линейных датчиков HEIDENHAIN имеют определенные термические коэффициенты расширения по длине. В зависимости от термических параметров для каждого задания может быть подобран подходящий датчик линейных перемещений.

Линейные датчики HEIDENHAIN отличаются хорошей жесткостью в направлении измерения – одно из главных условий высокой точности станка. Также небольшая масса подвижных частей датчика обеспечивает его хорошие динамические свойства.

Линейные перемещения станка достигают значительных величин – около 10000 км за несколько лет. Поэтому применение прочных датчиков с долговременной стабильностью особенно важно, т.к. повышается коэффициент использования станка. Благодаря особой конструкции и качественным деталям линейные датчики фирмы HEIDENHAIN работают безупречно даже после продолжительной эксплуатации. Отсутствие контакта между шкалой и считывающим элементом при фотоэлектрическом методе считывания гарантирует высокую продолжительность жизни датчика. Кожух, специальный метод считывания и, при необходимости, возможность подключения сжатого воздуха делают датчик хорошо защищенным от загрязнения. Экранирование помогает защитить сигнал от помех. Внешний вид измерительной линейки HEIDENHAIN LC183 представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Внешний вид измерительной линейки HEIDENHAIN LC183

Измерительные датчики HEIDENHAIN, основанные на оптическом методе считывания, имеют шкалу с равномерной текстурой – так называемые штрихи рисунок 2.4. В качестве носителей для штрихов служит стекло или сталь. В линейных датчиках больших длин в качестве носителя шкалы служит стальная лента. Высокоточные штрихи наносятся на носитель различными фотолитографическими методами. Шкалы изготовляются, например, из следующих материалов:

1 Штрихи из хрома на носителе из стекла.

2 Вытравленные матовые штрихи на позолоченной стальной ленте.

3 Трехмерные структурные решетки на стекле или стали.

Рисунок 2.4 – Штриховка на шкале измерительного датчика

Разработанные фирмой HEIDENHAIN фотолитографические методы нанесения штрихов позволяют достичь периода сигнала от 40 мкм до 4 мкм. Помимо очень точного периода шкала, изготовленная такими методами, имеет профиль с очень четкими и ровными краями. В сочетании с фотоэлектрическим методом считывания эти шкалы позволяют получать высококачественный выходной сигнал. Фирма HEIDENHAIN изготавливает эталоны на высокопрецизионных станках на собственном производстве.

При модернизации используются датчики с инкрементным методом измерения. При инкрементальном методе измерения шкала состоит только из ряда равномерных штрихов. Данные о положении получаются путем подсчета отдельных инкрементов относительно выбранной нулевой точки. Для определения положения используется абсолютная точка отсчета, в качестве которой на шкале используется отдельный ряд штрихов (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Шкала линейного датчика с инкрементным измерением

В данном проекте произведена замена старого датчика линейного положения на современный датчик фирмы HEIDENHAIN LC183. Характеристики датчика приведены ниже в таблице 2.3

Таблица 2.3 – Характеристика датчика линейного перемещения HEIDENHAIN LC183

Прецизионные шкалы, выполненные методом ДИАДУР, изготовляются путем нанесения очень тонкого слоя хрома на носитель, в большинстве случаев - это стекло или стеклокерамика, причем точность делений гарантирует минимум микрометр и лучше.

2.4 Моделирование привода подачи

2.4.1 Обоснование метода моделирования

Математическое моделирование обладает более широкими возможностями. Под этим видом моделирования понимают способ исследования различных процессов путем изучения явлений, имеющих различное физическое содержание, но описываемых одинаковыми математическими моделями. Математическое моделирование – это совокупность математических объектов (символов, чисел, множеств, переменных, векторов, графов) и отношений и связей между ними, адекватно отображающих некоторые существенные стороны объектов, важнейшие для проектировщика свойства проектируемого технического объекта. Данный вид моделирования процессов и явлений в различных областях науки и техники является одним из основных способов получения новых знаний и технологических решений.

К математическим моделям можно отнести алгоритмы и программы, составленные для ЭВМ, которые в условных знаках отражают определенные процессы, описанные дифференциальными уравнениями, положенными в основу алгоритмов. На основании математических моделей выполняется анализ исследуемых объектов.

Математическая модель в общем случае представляет собой систему математического описания, отражающую сущность явлений, протекающих в объекте моделирования, которая с помощью определенного алгоритма позволяет прогнозировать поведение объекта при изменении входных и управляющих параметров. Блочно-иерархическое представление объектов проектирования на каждом уровне использует свои математические модели.

Моделирование является одной из важнейших задач анализа систем автоматического управления, позволяющей имитировать поведение реального электропривода в различных условиях эксплуатации, предусмотреть аварийные ситуации или повышение нагрузки. Моделирование заменяет экспериментирование с реальными системами, которые в рабочих условиях должны функционировать устройство, надежно и безопасно. Основные преимущества моделирования:

-       можно исследовать поведение системы при самых разных условиях, в том числе запредельных;

-       по данным модельных испытаний можно оценить поведение проектируемой, но еще не существующей системы;

-       разнообразные испытания можно выполнить за сравнительно короткий промежуток времени;

-       моделирование часто является единственным экологически безопасным и экономически приемлемым методом анализа поведения систем.

Наиболее часто производится имитационное моделирование на цифровых вычислительных машинах.

Данный метод получил широкое распространение благодаря наглядному графическому представлению о взаимосвязи управляемых и входных переменных, кроме того, проектировщик может легко обнаружить необходимость введения в существующую структурную схему дополнительных блоков с целью улучшения характеристик системы.

2.4.2 Системы управления электроприводом

Расчет синхронного двигателя привода подачи токарного станка [5]

Рассмотрим параметры канала регулирования скорости:

1 Передаточная функция датчика тока по оси Z:

- номинальный сигнал задания РТ:

- индуктивность ротора:

(2.15)

где X2=0.28

- ндуктивность статора:

(2.16)

где X1=0.31

- коэффициент рассеивания магнитных полей статора и ротора:

- число пар полюсов:

(2.17)

- взаимная индуктивность между статором и ротором:

(2.18)

- номинальная частота вращения ротора:

(2.19)

- номинальный момент:

- коэффициент трансформации:

(2.20)

- номинальное потокосцепление:

(2.21)

- проекция номинального тока на ось Z:

(2.22)

- перегрузочная способность:

- коэффициент датчика тока:

(2.23)

2 Передаточная функция регулятора тока:

- статический коэффициент передачи ЧП:

(2.24)

- некомпенсированная постоянная времени:

(2.25)

где R1=0,18 статорное сопротивление R2=0,32 роторное активное сопротивление

- постоянная времени статора:

(2.26)

- коэффициент передачи пропорциональной части ПИ-регулятора:

(2.27)

- постоянная времени регулятора:

(2.28)

3 Передаточная функция частотного преобразователя:

- постоянная времени ЧП:

3 Передаточная функция электрической части СД по каналу регулирования тока:

- постоянная времени ПФ электрической части СД:

(2.29)

,

4 Передаточная функция механической части двигателя:

- маховый момент ротора двигателя;

(2.31)

5 Передаточная функция ПИ-регулятора скорости:

- коэффициент обратной связи по скорости:

- коэффициент передачи регулятора скорости:

(2.30)

- постоянная времени интегрирующей части ПИ-регулятора:

(2.31)

6 Передаточная функция датчика скорости

- коэффициент обратной связи по скорости:

Канал регулирования потокосцепления Ш2

7 Передаточная функция канала ОС по току I1x:

- постоянная времени ротора:

(2.32)

(2.33)

- коэффициент передачи звена:

8 Передаточная функция ПИ-регулятора тока I1x:

- коэффициент передачи пропорциональной части ПИ-регулятора:

(2.34)

- постоянная времени интегрирующей части ПИ-регулятора, с

(2.35)

9 Передаточная функция цепи обратной связи по потокосцеплению:

- коэффициент передачи звена:

10 Передаточная функция регулятора потокосцепления:

- постоянная времени регулятора:

- коэффициент передачи пропорциональной части ПИ-регулятора:

(2.36)

- постоянная времени ПИ-регулятора потокосцепления:

(2.37)

11 Передаточная функция электрической части двигателя по каналу регулирования тока i1x:

- коэффициент передачи звена:

2.4.3 Математическая модель САУ

Структурная схема - условное графическое изображение дифференциального уравнения. На основании принципиальной схемы было произведено разделение электромеханической системы на звенья направленного действия. Эти звенья – электродвигатель, получающий энергию от преобразователя, регуляторы тока и скорости и цепи обратных связей с соответствующими коэффициентами передач.

После определения структурных схем отдельных звеньев, составляем структурную схему полной электромеханической системы, дающую наглядное представление об отдельных звеньях и процессах, проходящих внутри – внутренних переменных, что позволяет достичь наилучшего решения при оптимизации параметров. На рисунке 2.7 приведена схема математической модели.

2.4.4 Математическая модель электропривода в среде моделирования Simulink пакета Matlab

Оценка статических и динамических свойств системы регулирования скорости производится при пуске, набросе, сбросе нагрузки и торможении для номинального, минимального и максимального задания скорости во всех зонах регулирования.

На рисунке 2.8 приведены полученные графики изменения скорости , момента М, потокосцепления Ш2, при пуске, набросе нагрузки, сбросе нагрузки и торможении электропривода при номинальном сигнале задания скорости.

Рисунок 2.7 - Математическая модель синхронного
двигателя среде Simulink пакета Matlab

Рисунок 2.8 - Осциллограммы переходных процессов

2

3 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ПОДАЧИ
СТАНКА HOESCH D1000

3.1 Назначение системы управления электроприводом станка

Основным заданием управления для СУ ЕП подач для токарного станка HOESCH D1000, являются обеспечение высокой точности системы, оптимизация режимов работы электрооборудования. Также СУ предназначенная для выполнения функции системы согласования ЭВМ с объектом управления, силовых исполнительных устройств, непосредственно на объект управления.

Система соединения, которая представляет собой цифровой следящий электропривод, что используется для введения в ЭВМ информации о стане объекта, для связи с системами контроля и устройствами представления информации оператору, а также может употребиться как промежуточные средства связи ЭВМ с исполнительными органами станка.

Главной задачей системы числового управления станка является измерение и регулирования величины перемещений.

Для корректной работы проектируемая система управления должна обеспечивать восприятие сигналов от установленных датчиков, переключателей, команды оператора, регулировать технологический процесс, а также обеспечить своевременную работу сигнализации и блокировок.

Чтобы выполнить задачу необходимо соответствующим образом запрограммировать микроконтроллер. Для создания микропроцессорной СУ поводом подачи станку необходимо знать количество и уровни входных и исходных сигналов, требования к точности и быстродействию, алгоритм выполнения операций. Следует также выбрать средства и методы реализации микропроцессорного модулю.

На основании общих требований, следует проанализировать входные и выходные сигналы проектированного привода. Дискретные входные сигналы управления поступают из панели оператора при выборе режима работы, при остановке технологического процесса, из пульта управления и т.д. Выходные дискретные сигналы управления: сигнал для задачи скорости двигателя привода подачи и сигнал для включения/выключение привода стола.

Основные функциональные задачи, которые должна обеспечивать система управления:

1                     Регулирование скорости двигателя привода подачи.

2         Восприятие информации, которая поступает из датчиков и переключателей.

3                     Восприятие информации, которая поступает из клавиатуры и ее соответствующая обработка.

4                     Оперативное оповещение аварийной ситуации.

Входные дискретные сигналы поступают на блоки ввода дискретных сигналов, а аналоговые - на блоки ввода аналоговых сигналов.

Для исходящих дискретных и аналоговых сигналов применяются соответственно дискретные и аналоговые блоки вывода. Значит, микропроцессорный модуль должен содержать: количество дискретных входов, количество исходных сигналов для управления электроавтоматикой.

Исходя из требований для микропроцессорной СУ обеспечивая количество входных и исходных сигналов, возможность блокирования и защиту используется микропроцессорный модуль SIMATIC S7-300 с процессором CPU 317-2DP. Это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Модульная конструкция, работа с внешним встроенным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживание обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в разных областях промышленного производства. С помощью модулей ввода дискретных сигналов к контроллеру подключаются дискретные датчики, поводы.

Модули вывода дискретных сигналов выполняют преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его исходящие дискретные сигналы. С помощью модулей вывода дискретных сигналов к контроллеру SIMATIC S7-300 подключаются вентили, контакторы, небольшие двигатели, лампы, разного рода преобразователи.

3.2.1 Выбор системы управления SINUMERIK

С технологической точки зрения область применения SINUMERIK 840D очень распространена в машиностроении. На сегодняшний день заводы, использующие продукцию фирмы SIEMENS, пытаются обновить оборудование на техники автоматического управления. SINUMERIK 840D имеет множество преимуществ для использования огромной базы систем:

- можно сконцентрироваться на основных технологических проблемах, не упуская из виду всей производственной сферы;

- уменьшение затрат на логистику для РС-техники (получение, квалификация);

- открытость позволяет осуществлять внедрение технологии с минимумом дополнительных собственных инженерных затрат (время, расходы);

- преимущества известности и распространенности техники Siemens.

Обладая такими преимуществами, которые очень важны для современных систем автоматизации, целесообразно использовать систему SINUMERIK 840D для модернизации токарного станка HOESCH D1000 рисунок 3.3. В комплекте используется интегрированный процессор CPU 317-2 DP, так он удовлетворяет поставленным задачам модернизации и полностью совместим с SINUMERIK 840D.

Аппаратной базой для SINUMERIK 840D является промышленный РС SIEMENS вместе с одной из разработанных Siemens плат PCI, т.н. платой MCI (Motion Control Interface) представленной на рисунке 3.2. В зависимости от варианта используемого промышленного РС может быть установлено различное количество плат ОЕМ-РС (PCI или ISA). Через PROFIBUS-DP с функциональностью Motion-Control (тактсинхронная или эквидистантная) модули привода и периферия I/O могут подключаться к SINUMERIK 840D как централизованно, так и децентрализовано.

Программной базой является стандартная операционная система WINDOWS NT 4.0. Разработанный Siemens программный метод позволяет, параллельно с WINDOWS NT, использовать ПО ЧПУ в режиме реального времени. В системное ПО интегрировано ПО NC и PLC, а также ввод в эксплуатацию и управление.

Плата MCI вместе с PCU образуют аппаратную базу для SINUMERIK 840D. В плату MCI интегрированы следующие важные компоненты:

- PLC: SIMATIC S7-300;

- память SRAM для остаточных данных NC и PLC;

- MPI-интерфейс (Multi-Point-Interface) (1,5Мбод);

- PROFIBUS-DP-интерфейс (12Мбод, электрический);

- интерфейс MCI-Board-Extension;

Рисунок 3.2 – Плата MCI

Через PROFIBUS-DP-интерфейс платы MCI SINUMERIK 840D соединяется с приводами и периферией I/O (Системы приводов).

В качестве приводной системы для цифровых приводов имеется модульная линейка приводов SIMODRIVE 611 (Периферия I/O).

В качестве периферии I/O имеется спектр модулей SIMATIC S7-300. Через интерфейс MPI платы MCI SINUMERIK 840D может быть соединен с опционными компонентами:

- станочный пульт;

- программатор (к примеру, PG 740);

- кнопочная панель PP 031-MC;

- Ручной терминал (Handheld Terminal) HT6;

Скорость передачи данных на шине MPI у SINUMERIK 840D стандартно установлена на 1,5 Мбод. Интерфейс MPI выполнен как 9-ти полюсное гнездо SUB D.

Современные программируемые контроллеры способны решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, скоростного счета и логического управления.

С этой целью созданы интеллектуальные модули ввода – вывода. Эти модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять критичные быстродействию задачи, поддерживать связь с процессором с помощью собственных входов – выходов.

Рисунок 3.3 – Выбор системы управления SINUMERIK 840D и NCU

NCU 561.5 подходит для формирования простых задач позиционирования. Две оси могут выполнять простые задачи позиционирования или обработки максимум в двух каналах обработки и в двух группах режимов работы. Система управления приводом подачи токарного станка требует 2-х осевого позиционирования. В базовой версии ЧПУ память пользователя составляет 3 Мб и может быть расширена до 6 Мб. NCU 561.5 имеет большой жизненный цикл, даже при эксплуатации в очень жестких условиях:

- перепадах температуры от -20˚С до +60˚С;

- влажностью < 95% за 1 ч, среднегодовой < 65%.

В NCU 561.5 имеется процессор Celeron с тактовой частотой 400 МГц, который полностью справляется с анализом системы.

Выбор данного аппаратного модуля обусловлен простотой выполнения токарных операций и только 2-х осевой задачей управления приводом подачи, таким образом, система автоматизации имеет не значительную дороговизну по сравнения с много осевыми сложными системами управления.

3.2.2 Выбор панели оператора, кнопочной панели и ручного пульта

Через интерфейс PCU для дисплеев TFT и STN могут подключаться новые опционные панели операторов представленные на рисунке 3.4:

а) панель оператора SINUMERIK OP 010S.

б) панель оператора SINUMERIK OP 010.

в) панель оператора SINUMERIK OP 012.

г) панель оператора SINUMERIK OP 015.

д) панель оператора SINUMERIK OP 015А.

е) Панель оператора SINUMERIK OP 015AT.

Рисунок 3.4 – Панели оператора SINUMERIK

Рассмотрим особенности панелей оператора.

SINUMERIK OP 010S содержит компактные органы управления и наблюдения эргономическое и надежное управление благодаря клавиатуре KB 310C полной клавиатуре ЧПУ.

SINUMERIK OP 010 содержит недорогие органы управления и наблюдения благодаря дисплею 10" с оптимизированной клавиатурой.

SINUMERIK OP 012 содержит очень хорошее наблюдение и управление благодаря дисплею 12" простое управление через встроенную клавиатуру и мышь.

SINUMERIK OP 015 содержит очень хорошее наблюдение и управление благодаря дисплею 15" эргономичное и надежное управление благодаря дополнительной клавиатуре KB 483C полной клавиатуре ЧПУ.

SINUMERIK OP 015A содержит очень хорошее наблюдение и управление благодаря дисплею 15" простое управление через встроенную клавиатуру и мышь.

SINUMERIK OP 015AT содержит плоская панель оператора благодаря небольшой монтажной глубине и низкой мощности рассеяния. Эффективная работа больших станков с использованием макс. 4 дополнительных, распределенных панелей оператора.

Для системы управления оптимально подойдет панель оператора SINUMERIK OP 015А, т.к. полностью удовлетворяет требованиям к заданию сигнала управления, представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Выбор панели оператора, ручного пульта и кнопочной панели

В качестве управления доступны следующие компоненты:

- кнопочная панель SINUMERIK MPP 483;

- кнопочная панель PP 012H;

- кнопочная панель MPP 483A;

- Interface MPI (интерфейс для клиентских станочных пультов).

На рисунке 3.6 и 3.7 изображены кнопочные панели SINUMERIK.

кнопочная панель MPP 483 кнопочная панель PP 012H

Рисунок 3.6 – Кнопочные панели SINUMERIK (кнопочная панель MPP 483A)

Рисунок 3.7 – Кнопочные панели SINUMERIK (кнопочная панель PP 012H)

Рассмотрим особенности станочных пультов.

Кнопочная панель SINUMERIK MPP 483 оформленная в новом дизайне позволяет удобно управлять функциями станка. Он подходит для непосредственного управления токарными станками. Имеется согласование все клавиш, сменные колпачки на клавиши. На колпачки с помощью лазера могут наноситься любые надписи. Крепеж станочного пульта осуществляется с задней стороны с помощью специальных крепежных элементов.

Кнопочная панель PP 012H позволяет осуществлять удобное и обзорное управление функциями станка. Он подходит для непосредственного управления токарными станками. Согласованы 6 горячих клавиш, имеются сменные колпачки на клавиши. Крепеж станочного пульта осуществляется винтами.

Кнопочная панель MPP 483A, выступает как расширение станков с управлением SINUMERIK и SPS, позволяет осуществлять удобное и простое управление благодаря модульности и эргономично расположенным элементам управления. Крепеж с помощью натяжного устройства упрощает монтаж.

Подключение станочного пульта к SINUMERIK 840D осуществляется через интерфейс MPI платы MCI. В комплекте поставки станочный пульт MPP 483, полностью удовлетворяющий требованиям для задания сигнала управления рисунок 3.5. Подключение ручного пульта управления и программирования к SINUMERIK 840D осуществляется через интерфейс MPI платы MCI. В качестве опций здесь доступны следующие компоненты:

- ручной пульт программирования BHG, тип B-MPI;

- ручной пульт Handheld Terminal HT6;

- ручной мини пульт управления.

На рисунке 3.8, 3.9 и 3.10 представлены ручные устройства управления.

Рисунок 3.8 - Ручной пульт Handheld Terminal SINUMERIK HT6

Рисунок 3.9 - Ручной пульт управления BHG-MPI

Рисунок 3.10 - ручной мини пульт управления

Рассмотрим особенности ручных пультов управления.

Handheld Terminal SINUMERIK HT6 объединяет функции панели оператора и станочного пульта в одном устройстве. Таким образом, он предлагает возможность, управлять всеми функциями станка, наблюдать и через Teachen и программирование создавать программы пользователя.

РПУ типа BHG-MPI подходит для ручного управления, к примеру, движениями подачи осей станков. Всем клавишам могут присваиваться любые функции и на клавиатуру могут наноситься надписи.

Концепция управления благодаря простой и удобной градации грубой, средней и точной подачи обеспечивает быстрое, точное по инкрементам позиционирование. Сигналы направляются на ЧПУ параллельно (без MPI).

Для дистанционного управления будет использовано ручное устройство программирования BHG, тип B-MPI, т.к. наиболее оптимально подходит для дистанционного управления станком HOESCH D1000.

3.2.3 Выбор SINUMERIK PCU

Новые мощные SINUMERIK PCU имеют встроенный интерфейс для коммуникации (Ethernet и PROFIBUS-DP/MPI) - свободные встроенные гнезда могут использоваться для других задач. Интерфейс USB, расположенный на задней стороне, обеспечивает концепцию "hot Plug & Play" посредством стандартной клавиатуры ПК и мышки. SINUMERIK PCU оснащен операционной системой Windows NT и программным обеспечением сохранения данных Ghost 6 для дублирования/восстановления данных.

Для систем с низкой и средней степенью сложности подходит SINUMERIK PCU50 имеющие следующие свойства: процессор Intel Pentium III, 566 МГц, оперативная память 256 МБт SDRAM, сменный жесткий диск со средствами защиты при транспортировке 10 ГБт (1 ГБт для данных пользователя), максимальное расширение памяти 512 МБт, операционная система Windows XP Pro EmbSys, дублирование/восстановление данных посредством программного обеспечения Ghost 6. Выбор конфигурации PCU представлен на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 - SINUMERIK PCU

3.2.4 Описание контроллера SIMATIC S7

При проектировании структурной схемы системы управления, которая должны обеспечиваться требования, приведенные ниже. Обеспечения установленной работы системы управления, снижение вероятности поломки, упрощение программирования, а также повышение показателей качества проектированной МПСУ, необходимо придерживаться требований к минимальной и достаточной конфигурации системы и единому внутреннему интерфейсу связи с информационными каналами.

Минимальная конфигурация системы сводится к наличию информационных каналов, центрального процессора, памяти команд и памяти данных. Центральный процессор должен удовлетворять требованию быстродействия, разрядности данных и адреса.

Для простоты проектирования системы управления в программе представлено подключение панели оператора, станочного пульта, контроллера SIMATIC S7-300 и стойки SINUMERIK 840D. На рисунке 3.12 приведены реальные размеры всех блоков необходимых для управления приводами подач.

Рисунок 3.12 – Подключение модулей управления

Внутренний интерфейс системы должен быть построен таким образом, чтобы связь с информационными каналами не требовал применения схем преобразования интерфейса. Это позволит упростить структуру системы, а значит повысить ее надежность, облегчить программирование, и снизить затраты на разработку конструктивных плат и элементную базу.

Главным звеном системы управления выступает контроллер. В качестве главного контроллера используется контроллер SIMATIC S7-300 фирмы SIEMENS. В системе управления используется процессор CPU 317-2DP - центральный процессор для построения модульных систем автоматизации с высокой скоростью обработки данных, до 32 модулей на систему.

Модульная конструкция контроллера, работающая с принудительным охлаждением, возможностью применения локального структурного и распределенного ввода/вывода, широкие коммуникационные возможности, удобство эксплуатации и обслуживание обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления поводом подачи. Данный контроллер объединяет в себе высокую мощность, благодаря большому количеству вмонтированных функций.

Конструкция контроллера SIMATIC S7-300:

1 В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, быстродействием, объемом загружаемой памяти емкостью до 8 Мб, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов.

2 Модули блоков питания (PS), которые обеспечивают возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120 В или от источника постоянного тока напряжением 24/60/110 В.

3 Сигнальные модули (SM), которые предназначены для ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов с разнообразными электрическими и временными параметрами.

4 Функциональные модули (FM), которые способны самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирование, обработки сигналов. Функциональные модули, оснащенные вмонтированным микропроцессором и способны выполнять положенные на них функции даже при отказе центрального процессора.

5 Интерфейсные модули (ІМ), которые обеспечивают возможность подключения к базовому блоку стоек расширение ввода/вывода. Контроллер SIMATIC S7-300 разрешает использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания. Общие технические параметры контроллера SIMATIC S7-300 представлены в таблицы 3.1.

Таблица 3.1 - Общие технические характеристики микроконтроллера SIMATIC S7-300

3.2.5 Выбор преобразователя SIMODRIVE 611

SIMODRIVE 611D это гибко проектируемая система приводов, отвечающая как экономически, так и экологически техническим требованиям современных станков.

Для управления приводом подачи необходимо использовать наиболее современные системы управления, поэтому для управления двигателями используем SIMODRIVE 611D отвечающую наивысшим требованиям в динамике, установленном диапазоне оборотов и точности управления.

Регуляторы привода SIMODRIVE 611D могут использоваться универсально в качестве привода подачи или привода главного движения. Они используются вместе с СЧПУ SINUMERIK 840D в комбинации с синхронными двигателями 1FT6 для приводов подачи или главного движения, линейными двигателями 1FN для приводов подачи, встраиваемыми шпинделями 1FE/2SP1 и асинхронными двигателями 1PM/1PH для приводов главного движения. Обмен данными между приводом и ЧПУ осуществляется по цифровой шине.

Централизованные системы приводов предлагают широкий выбор услуг в модульной технике. С помощью различных модулей управления могут быть реализованы различные соединения приводов с вышестоящей СЧПУ 2-х осевые модули позволяют осуществлять компактную установку модульной структуры.

С помощью предложенной модульной системы могут быть реализованы любые конфигурации приводов. Таким образом, возможно проектирование для любой установки, от компактного станка до комплексной установки.

Следующие интерфейсные платы имеются на различных платах управления:

1 Резольвер.

2 Переключаемое разрешение 14 / 12 бит.

3 Количество пар полюсов 1 до 6; рабочая частота fG макс. до 108 Гц / 432 Гц 1).

4 Увеличение импульсов внутреннее 4096 / 16348 x количество пар полюсов.

5 Инкрементальный датчик с сигналами sin/cos 1 Vpp до 65535 импульсов, fG макс. до 350 кГц, увеличение импульсов внутренне 2048 x импульсов.

6 Абсолютный датчик с интерфейсом EnDat идентично датчику sin/cos 1 Vpp, плюс абсолютное положение через протокол EnDat.

Функции, которые используются для управления 1-й осью:

2 аналоговых входа (14 бит)/выхода (8 бит) ± 10 В

4 цифровых входа/выхода, свободно параметрируемые.

Переключаемый интерфейс датчика углового шага (WSG):

вывод:

- инкрементальные прямоугольные, шаговые сигналы;

- имитация датчика двигателя через дифференциальные квадратурные сигналы A, B, R согласно RS 485, RS 422 (TTL);

- у датчиков sin/cos-1VPP: импульсы = sin/cos;

- у резольвера: 1024 / 4096 импульсов/пара полюсов;

- количество импульсов у резольвера и абсолютного датчика с EnDat;

- умножаемое число импульсов: 2:1, 1:1, 1:2, 1:4, 1:8;

ввод:

- инкрементальное шаговое заданное значение X зад;

- квадратурные сигналы, дорожки A, B; до 2,5 МГц;

- импульсный сигнал/сигнал направления; до 5 МГц;

- сигнал вперед-назад; до 5 МГц;

Прямая вторая измерительная система, подключение у 2-х осевого модуля для оси А через ось В (в этом случае модуль может эксплуатироваться только как 1-о осевой модуль). Резольвер, любое количество пар полюсов. Инкрементальный датчик sin/cos 1 VPP, 0 до 8388607 импульсов. Абсолютный датчик с интерфейсом EnDat. Интерфейс RS 232 / RS 485 (TTL) для подключения PC/PG для ввода в эксплуатацию с помощью вспомогательного ПО SimoCom U. 4 Блока данных двигателя на ось с возможностью сохранения. Все блоки могут вызываться и изменяться через опцию PROFIBUS DP. На рисунке 3.13 изображен преобразователь SIMODRIVE 611D с реальными размерами. В таблице 3.2 представлены технические параметры преобразователя SIMODRIVE 611D.

Рисунок 3.13 - Преобразователь SIMODRIVE 611D

Таблица 3.2 - Технические параметры преобразователя SIMODRIVE 611D

Через модуль питания системная структура SIMODRIVE 611D подключается к сети низкого напряжения с заземленной нейтралью (сеть TN).

Все модули системы приводов SIMODRIVE 611D имеют унифицированную конструкцию. Интерфейсы для питания и коммуникации друг с другом, а также стандартизированные интерфейсы между платами управления и силовыми модулями.

Система приводов SIMODRIVE 611D состоит из функциональных модулей:

- сетевой фильтр;

- коммутирующие дроссели;

- модули питания;

- силовые модули;

- платы управления, предназначенные для определенных типов двигателей;

- специальные модули и прочие принадлежности.

Через модули питания структура приводов подключается к сети питания. Из сетевого напряжения 480В 50Гц модули питания вырабатывают постоянное напряжение для промежуточного контура. Дополнительно напряжения питания электроники ±24В, ±15В, +5В и т.д, подаются централизованно через шину устройств на модули приводов и расположенные в структуре системы SINUMERIK 840D. Для проводки с экранированными силовыми кабелями, соответствующей требованиям ЭМС, имеются пластины для подключения экрана. Модуль питания представлен на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 Модули питания преобразователя SIMODRIVE 611D

Функции сетевых модулей питания:

1 Встроенная защита сети, управляемая через входную клемму (24 В).

2 Через внешний блокирующий вход может прерываться подача энергии на катушку сетевого контактора, таким образом, через аппаратные контакты достигается гальваническое разделение силовых контактов сетевой защиты.

3 Автоматическая предзагрузка промежуточного контура при подключении сети.

4 Возможен режим отладки с двигателями 1FT6 в самотормозящих осях (условие: напряжение промежуточного контура должно понижаться за счет уменьшения сетевого напряжения).

5 Сохранение питания электроники из промежуточного контура для управляемой остановки подключенных осей приводов при отключении питания (активация этой функции через соответствующую внешнюю проводку). Для возможности торможения в этом рабочем состоянии необходим модуль импульсного сопротивления.

6 Централизованный контроль сетевого напряжения, напряжения промежуточного контура и напряжений электроники ±24В, ±15В, +5В.

При установке блока управления в силовой модуль получается модуль привода, для использования в качестве привода подачи или привода главного движения.

Приводные и силовые модули преобразователя SIMODRIVE 611D.

При конструировании модулей преобразователей особые усилия были направлены на требования легкости управления, простоты монтажа и проводки. Здесь, к примеру, благодаря постоянной кратной ширине модулей в 50 мм и хорошо зарекомендовавшим себя на практике соединениям силовых, сигнальных и шинных кабелей были реализованы подходящие решения, при этом проводка кабеля проверена на электромагнитную совместимость (ЭМС):

- ширина всех модулей в кратна 50 мм;

- высота всех модулей стандартно − 480 мм;

- глубина модулей без штекера и опционных модулей относительно монтажной поверхности составляет при внутреннем охлаждении или воздуховодным охлаждении стандартно 288 мм, внешнем охлаждении стандартно 231 мм.

Силовые модули подходят для работы с синхронными двигателями 1FT6. Широкий спектр силовых модулей с градацией по току и подразделенный на три различных вида теплоотвода поставляется в 1-о и 2-х осевом исполнении.

Параметры тока относятся к серийной установке. При более высоких частотах первичных вибраций или увеличенной тактовой частоте учитывать уменьшения. В таблице 3.3 представлены технические параметры солового модуля преобразователя SIMODRIVE 611D.

Цифровые платы управления SIMODRIVE 611D используются в комбинации с синхронными двигателями SIMODRIVE 1FT6 для приводов подачи и двигателями 1PM/1PH/1FE1 для приводов главного движения.

Платы управления обрабатывают встроенный в двигатели 1FT6/1FK или 1PM/1PH датчик с sin/cos 1 VPP. Таким образом, может быть получено до 4,2 миллионов инкрементов/оборот двигателя в качестве разрешения контура измерения. Сгенерированные сигналы для скорости и фактического значения положения обрабатываются через цифровую шину привода в сервообласти SINUMERIK. У плат управления с функцией "Прямая регистрация положения" дополнительно может быть подключена прямая измерительная система (DMS).

Платы управления с цифровым интерфейсом заданного значения по аппаратным свойствам в комбинации с управлением Performance могут использоваться универсально как привод подачи или главного движения. ПО с алгоритмами управления имеется в SINUMERIK 810D/840D/840C. При включении СЧПУ и приводов ПО загружается в цифровые платы управления. При вводе в эксплуатацию через конфигурацию привода определяется, идет ли речь о приводе подачи или приводе главного движения.

У плат управления с цифровым интерфейсом можно выбирать между стандартным и высокопроизводительным управлением Performance.

Оба варианта используют идентичный интерфейс приводов и одно микропрограммное обеспечение с идентичными алгоритмами управления. Технические параметры платы управления приводами подачи представлены в таблице 3.4.

В зависимости от типа охлаждения выбираются дополнительные, согласованные с системой блоки вентиляторов и компоненты воздуховодов. Благодаря модульной конструкции приводных модулей, с помощью небольшого количества отдельных компонентов можно обеспечить решения широкого спектра задач пользователя.

Для успешной и надежной работы системы приводов использовать только оригинальные компоненты системы SIMODRIVE в комбинации с оригинальными принадлежностями Siemens.

Пользователь должен учитывать параметры проектирования.

Силовые модули подходят для работы с синхронными электродвигателями 1FT6/1FK/1FN/1FW6/1FE1/2SP1;

Широкий спектр силовых модулей имеет деление по току и деление на три различных типа охлаждения и поставляется в 1−о и 2−х осевом исполнении.

Параметры тока относятся к серийной предустановке. При более высоких тактовых частотах учитывать коэффициенты уменьшения тока. Для монтажа экранированных силовых кабелей, соответствующих требованиям ЭМС, имеются пластины подключения экрана для монтажа на модуль.

Кабель приборной шины (питание электроники) входит в объем поставки силового модуля. Для системы ЧПУ SINUMERIK 840D powerline с цифровой шиной задания кабели приводной шины заказываются отдельно.

Таблица 3.3 - Технические параметры солового модуля преобразователя SIMODRIVE 611D

Таблица 3.4 - Технические параметры платы управления привода подачи преобразователя SIMODRIVE 611D

Для питания SIMODRIVE 611D используется модуль питания 6SN1124-1AA00-0AA1 в одно осевом исполнении рисунок 3.15 с внутренним теплоотводом, который полностью удовлетворяет требованиям управления приводом подачи токарного станка HOESCH D1000.

Рисунок 3.15 – Модули питания для SIMODRIVE 611D

Структурная схема модернизированной системы управления представлена на рисунке 3.16.

Структурная схема содержит в себе все функциональные части системы управления и взаимосвязь между ними.

2

Рисунок 3.16 – Структурна схема системы управления приводами подач

2

3.2.6 Разработка интерфейса системы управления приводом подачи

Обмен данными между всеми элементами системы управления приводом подачи происходит через интерфейс PROFIBUS-DP. Сеть PROFIBUS может быть использована для организации обмена данными между интеллектуальными сетевыми устройствами. Сеансы связи могут устанавливаться между двумя системами автоматизации, системой автоматизации и компьютером и т.д. PROFIBUS – это мощная открытая сетевая система с коротким часом цикла, который отвечает требованиям международных стандартов. Для связи с полевым уровнем она разрешает использовать два протокола: PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA. Как пассивные устройства используются станции распределенного ввода-вывода SIMATIC ET 200, а также аппаратуры полевого уровня со встроенными интерфейсами PROFIBUS-DP (датчики, регуляторы, преобразователе частоты, пристрою плавного пуска, коммутационные аппаратурам и т.д.). Кроме циклического (синхронного) обмена между активными и интеллектуальными пассивными устройствами поддерживается асинхронный обмен данными, используемый для передачи параметров настраивания, диагностической информации и т. д.

Типы устройств PROFIBUS-DP

1 Проводящие сетевые устройства класса 1 осуществляют управление циклическим обменом данными с ведомыми сетевыми устройствами. Кроме скоростного циклического обмена данными проводящего устройства класса 1 способны поддерживать асинхронный обмен.

Асинхронный обмен используется для передачи параметров настройки или результатов измерений ведомыми устройствами и имеет более низкий приоритет по сравнению с циклическим обменом. Функции проводящих сетевых устройств класса 1 могут выполнять программируемые контроллеры SIMATIC S7-300/S7-400, системы автоматизации SIMATIC S7, промышленные компьютеры и т.д.

2 Проводящие сетевые устройства класса 2 (программаторы, компьютеры и т.д.) употребятся для программирования, конфигурирование, настраивание параметров и диагностирование сетевых станций.

Проводящие устройства этого класса способны считывать содержимое областей ввода-вывода, диагностическую информацию, параметры настраивания и другие данные сетевых станций. Проводящие устройства класса 2 способны поддерживать циклический и асинхронный обмен данными с ведомыми устройствами.

3 Ведомые устройства, предназначенные для организации связи с объектом управления. С их помощью вырабатывается сбор информации о текущем состоянии объекта управления, а также формируются необходимые управляющие влияния.

В каждом цикле обмена данными с проводящим сетевым устройством ведомые устройства способны передавать или принимать до 244 байт.

3.3 Разработка программного обеспечения для управления приводом подач токарного станка HOESCH D1000

Проведя все необходимые расчеты и выбрав все базовые элементы необходимые для модернизации токарного станка, следует произвести программирование, которое наглядно продемонстрирует работоспособность системы управления приводом подачи. Для тестирования и отладки работы программы используем приложение S7-PLCSIM, имитирующее работу реального программируемого логического контроллера (ПЛК). После запуска приложения загружаем программные блоки OB1 и FC1 в контроллер представленные на рисунке 3.17, затем, используя таблицу символов (рисунок 3.18) и разделы объявления переменных в блоках, создаем в PLCSIM необходимые для тестирования видимые объекты. Окно программы S7-PLCSIM представлено на рисунке 3.19 [8].

Рисунок 3.17 – Отображение командных блоков

Рисунок 3.18 – Таблица символьных переменных

Для контроля значений переменных, которые используются в программе, добавляем в окне S7-PLCSIM дополнительные объекты, которые предназначены для:

IB 0, IB 1 – установка значений на входах, адреса которых соответствуют номерам битов (0-й бит – устанавливает значение входа I0.0, 1-й – I0.1и т.д.);

QB 4 – отображение состояния выходов с адресами Q4.0, Q4.1 и Q4.2 – сигналы Ready_load, Ready_rem и Belt_mot1_on соответственно.

C1 – отображение текущего значения положения линейного датчика Counter1 до остановки перемещения резца;

Рисунок 3.19 – Окно программы S7-PLCSIM

Для запуска контроллера устанавливаем в окне CPU флаг RUN-P. Для тестирования функции FC1 открываем ее в редакторе LAD/STL/FBD и устанавливаем режим Online. В окне симулятора S7-PLCSIM устанавливаем необходимые для работы программы значения входных сигналов. Окно редактора LAD/STL/FBD в режиме Online представлено в Приложении А.

3.4. Разработка алгоритма управления

Программное обеспечение станка является типичной задачей управления в масштабе реального времени. Это требует правильного объединения аппаратных и программных ресурсов системы с внешними устройствами. В общем случае управления оборудованием сводится к обмену информацией между управляющей системой и внешними устройствами, которые входят в его состав.

В разработанной микропроцессорной системе управления приводом подачи станка используется микроконтроллер фирмы SIEMENS серии SIMATIC S7-300. Блок-схема разрабатывается для микроконтроллера, который управляет работой электродвигателя привода подач.

Специфика разрабатываемой системы управления состоит в повышенных требованиях к быстродействию программного обеспечения и, в некоторых случаях, в необходимости получения программы минимального размера.

В задачу представленного микроконтроллера входят: прием сигналов от датчика положения и анализ, формирование и передача управляющих сигналов на исполнительные блоки и исполнительные механизмы.

Блок - схема главного модуля программы управления станком представлена на рисунке 3.21.

Исполнительные механизмы считаются включенными, если их значение в блок-схеме алгоритма равняют 1, если они равняют 0, то в этой ситуации данный исполнительный механизм отключен. Если в блоке не указано положения исполнительного механизма (включен/отключен), это означает, что положение данного механизма не имеет значения в данной ситуации.

Блок-схема представляет собой ряд проверок действий, который координируют роботу системы по автоматическому режиму (АВТОМ.) и ручному управлению (РУЧНОЙ). В начале происходит инициализация системы управления. При инициализации происходит подготовка силовой части приводов и електроавтоматики, установление рабочих органов в исходное положение.

Режим автоматической обработки начинается из подпрограммы ЗАГРУЗКА ПРОГРАММЫ, которая разрешает вводить программу обработки по клавиатуре или считывать из готового диска. Для преобразования входной программы во внутренний формат данных системы используется подпрограмма – ТРАНСЛЯТОР.

Рисунок 3.21 – Алгоритм главной программы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Каталог Siemens/Simatic "Компоненты для комплексной автоматизации". 2006 р.

2 Каталог Siemens Industrial Communication "Промышленная связь для систем автоматизации и поводов" ІК РІ 2005.

3 Панкратов А.И. Система управления электроприводом. Учеб. пособие.-Краматорск; ДГМА, 2007-225с.

4 Безопасность производственных процессов. Справочник / Под. ред. С.В. Бєлова. - М: "Машиностроение", - 1985, 448 ст.

5 "Руководство относительно программирования систем автоматизации" Simatic S7" ( Часть 1) Редакция 01/2004.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Окно редактора LAD/STL/FBD в режиме Online

2