Участок механообработки включает в себя два фрезерных станка, одну контрольно-измерительную машину (КИМ), стол загрузки заготовок, два стола выгрузки: один для годных деталей, второй для брака и автоматизированную тележку, которая перемещает заготовки и детали между перечисленными выше объектами. Управляет участком программируемый логический контроллер (далее — контроллер), который взаимодействует при необходимости с системами числового программного управления (СЧПУ) обоих станков и системой управления КИМ.
Стенд участка механообработки показан на рисунке 3.
Рис. 3. Стенд участка механообработки
3.1. СТАНОК 1 (СТАНОК 2). Станок имеет собственную систему управления, в нее загружаются требуемые управляющие программы. Эти аспекты Вами рассматриваться не будут. Для Вас станок представляет из себя объект управления, который может находится в трех состояниях: станок не загружен заготовкой, станок загружен заготовкой и на нем ведется ее обработка, станок загружен и на нем находится готовая деталь. Интересующая Вас взаимосвязь между СЧПУ станка и системой управления всего участка, т.е. контроллером, осуществляется с помощью трех сигналов. Два сигнала подаются от станка на входы I1.2и I1.3 (I1.4 и I1.5 — для второго станка) контроллера управления участком. Присутствие первого сигнала означает, что станок загружен: на нем находится заготовка или готовая деталь. Если на станке нет заготовки ни в каком виде, (т.е. обработанном или необработанном), то на вход I1.2 (I1.4) контроллера выдается сигнал логического нуля.
Второй сигнал выдается станком, когда обработка заготовки на нем завершена и с него можно снять готовую деталь. Этот сигнал снимается СЧПУ станка, как только на станок выдается команда «начать обработку» с выхода контроллера Q0.7 (Q1.0).
Сигнал с выхода Q0.7 (Q1.0) является третьим из сигналов, которыми обменивается станок и система управления участком. Когда последняя, т.е. контроллер хочет инициировать обработку заготовки на станке, то ему необходимо подать сигнал логической единицы на станок с выхода Q0.7 (Q1.0) контроллера.
Аналогичные три сигнала взаимодействия контроллера со станком 2 подключены к контроллеру через входы I1.4 и I1.5 и выход Q1.0
На макете выдача команды «начать обработку» индицируется светодиодом, а выработка сигналов «станок загружен» и «обработка завершена» имитируется с помощью двух тумблеров.
Задача 9. Разработать схему управления, которая осуществит обмен сигналами между контроллером (т.е. системой управления участком механообработки) и станком. По нажатию кнопки «Пуск» на пульте управления (вход I0.0контроллера) схема управления должна выдать сигнал «начать обработку» через выход Q0.7контроллера при условии, что станок загружен и обработка на нем завершена, т.е. на входе I1.2 присутствует логическая единица, а на входе I1.3 – логический ноль. При поступлении команды «начать обработку» станок начинает обработку заготовки и снимает сигнал «обработка завершена». (Вы имитируете изменение этого сигнала переключением тумблера.) Этим же тумблером Вы имитируете конец обработки заготовки на станке, после чего схема управления должна снять сигнал «начать обработку».
Дополнительная информация о станке, работу которого Вы должны понимать и правильно имитировать с помощью двух тумблеров «станок загружен» и «обработка завершена». Начальное состояние станка соответствует выключенному тумблеру «станок загружен» и включенному «работа завершена». Если станок загружен новой заготовкой, и на его систему управления (СЧПУ) поступила команда «начать обработку», то последняя (т.е. Вы) должна снять сигнал «обработка завершена» и начать обработку. После того, как обработка будет завершена, должен быть выставлен одноименный сигнал. После этого станок может быть разгружен, (при этом сигнал «обработка завершена» не изменяется) затем загружен новой заготовкой. Это Вы имитируете включением сигнала «станок загружен» и снятием сигнала «обработка завершена». Теперь при поступлении очередного сигнала «начать обработку» станок готов обрабатывать новую заготовку.
Далее станок загружается заготовкой. Этому соответствует включенное состояние тумблера «станок загружен» и по-прежнему выключенное состояние тумблера «обработка завершена». Следующим должно наступить состояние, когда заготовка обработана. Этому соответствует включенное состояние тумблеров «станок загружен» и «обработка завершена». Завершающее в цикле обработки детали на станке состояние соответствует включенному состоянию тумблера «станок загружен» и выключенному – «обработка завершена». Далее возможна загрузка станка и осуществление очередного цикла обработки заготовки на нем.
3.2. КИМ. Контрольно-измерительная машина, как и станок, имеет собственную систему управления. На описываемом участке КИМ запускается от системы управления всем участком — т.е. от контроллера. Цикл работы КИМ описывается следующим образом: в КИМ загружается деталь, подлежащая измерению и подается сигнал выполнения обмера логической единицей с выхода Q1.1 контроллера. После того, как измерительный цикл заканчивается, КИМ выдает сигнал «конец обмера» на вход I2.0 контроллера и подает на вход I2.1 контроллера сигнал логической единицы, если деталь годна и сигнал логического нуля, если деталь признана бракованной по результатам обмера.
При поступлении сигнала «запуск КИМ» с входа Q1.1 контроллера система управления КИМ сбрасывает в логический ноль сигналы «конец обмера» и «деталь годна» на входах I2.0 и I2.1 контроллера.
На макете выдача контроллером команды “запуск КИМ” индицируется светодиодом, а выработка сигналов “конец обмера” и “деталь годна” имитируется с помощью двух тумблеров.
Задача 10. Разработать схему управления, которая осуществит управление КИМ. По нажатию кнопки “Пуск” (кнопка на пульте, подключенная ко входу I0.3 контроллера), при наличии сигнала с КИМ «конец обмера», схема управления должна выдать сигнал Q1.1 «запуск КИМ». При этом КИМ снимает сигнал «конец обмера» с входа I2.0 контроллера. После завершения своей работы КИМ посылает сигнал «конец обмера» на вход I2.0 контроллера. Пока последний сигнал истинен, схема управления может считать с входа I2.1 контроллера сигнал годности детали. При получении сигнала «конец обмера» схема управления контроллера должна снять сигнал «запуск КИМ».
Указание. Для выключения сигнала «запуск КИМ» в схеме управления необходимо использовать контакт языка S7-200, выделяющий передний фронт сигнала: –IPI–Positive Transition (см. Приложение).
3.3. Автоматизированная тележка. Тележка перемещается по рельсам в двух направлениях от стола загрузки заготовок до стола готовых деталей, имея шесть точек позиционирования, отмеченных конечными выключателями, подключенными к входам контроллера от I0.0 до I0.5(см. рис.9). Тележка приводится в движение мотором постоянного тока, коммутируемым двумя контакторами, подключенными к выходам Q2.0 и Q2.1.При включении выхода Q2.0 тележка перемещается от стола загрузки к столу готовых деталей. При включении выхода Q2.1 тележка перемещается в обратном направлении. При выключенных обоих контакторах тележка находится в состоянии покоя.
Кроме привода перемещения на тележке имеется стол для транспортировки заготовок и деталей от стола загрузки к станкам, КИМ и столам бракованных и готовых деталей. Транспортный стол имеет два гидравлических привода для своего подъема-опускания и выдвижения-втягивания.
Рассмотрим циклы загрузки и разгрузки транспортного стола тележки, являющиеся одинаковыми при работе тележки как с любым из трех столов участка, так и с любым из двух станков и с КИМ. Начальное состояние транспортного стола следующее: он опущен (конечный выключатель I2.3 включен) и вдвинут (конечный выключатель I2.5 включен). Это состояние поддерживается выдачей «нулевых» сигналов с выходов Q2.2 и Q2.3 контроллера на соответствующие электрогидрозолотники.
Цикл загрузки транспортного стола заготовкой или деталью осуществляется следующим образом: транспортный стол выдвигается подачей управляющего сигнала Q2.3 на электрогидрозолотник гидроцилиндра выдвижения стола. После срабатывания конечного выключателя I2.4, фиксирующего конец выдвижения, необходимо поднять стол. Для этого выдается сигнал Q2.2 с выхода контроллера на электрогидрозолотник гидроцилиндра подъема транспортного стола. Сигнал Q2.3 при этом не снимается, т.к. иначе стол начнет вдвигаться. Срабатывание конечного выключателя I2.2 отмечает момент окончания подъема стола. Теперь стол необходимо вдвинуть снятием сигнала Q2.3 с выхода контроллера и после срабатывания конечного выключателя I2.5 опустить его снятием сигнала Q2.2. Цикл заканчивается, когда срабатывает конечный выключатель I2.3. Стол оказывается в исходном положении загруженный заготовкой или деталью.
Цикл разгрузки транспортного стола осуществляется в следующем порядке: сперва стол поднимается. Для этого необходимо выдать «единичный» сигнал с выхода Q2.2 контроллера. Когда сработает конечный выключатель I2.2, необходимо выдать «единичный» сигнал с выхода Q2.3 контроллера (не снимая сигнал Q2.2). Стол начнет выдвигаться. Как только сработает конечный выключатель I2.4 необходимо опустить стол, сняв сигнал Q2.2. Окончание опускания стола будет зафиксировано срабатыванием конечного выключателя I2.3. В этот момент необходимо снять сигнал Q2.3 для того, чтобы вдвинуть назад пустой стол. Окончание цикла фиксируется срабатыванием конечного выключателя I2.5. При этом стол оказывается в начальном положении без заготовки или детали. Сигналы Q2.2и Q2.3 в конце цикла (как и в начале) равны “логическому нулю”.
Отметим, что штоки гидроцилиндров подъема и выдвижения стола ограничены в перемещении механически, т.е. работают по упорам. Конечные выключатели лишь информируют контроллер, что движение в определенном направлении закончено: транспортный стол достиг крайней точки по одной из осей своего перемещения. При этом если необходимо, чтобы шток соответствующего цилиндра оставался в достигнутом конечном положении, управляющий сигнал не меняется. В результате шток не движется, но поджимается к упору.
На макете включение-выключение контроллером контакторов в силовой цепи привода перемещения тележки и электрогидрозолотников гидроцилиндров подъема и выдвижения стола индицируется соответствующими четырьмя светодиодами. Срабатывание конечных выключателей, фиксирующих подъем, опускание, выдвижение и втягивание транспортного стола имитируется с помощью соответствующих четырех тумблеров.
Задача 11.Автоматизированная тележка в начальном положении находится у стола загрузки. Транспортный стол – опущен и находится во вдвинутом состоянии. Необходимо написать управляющую программу для контроллера, которая обеспечит следующий алгоритм работы тележки: по сигналу «пуск цикла» с кнопки I0.6 тележка должна переместиться к станку №1 и остановится. По нажатию на кнопку «продолжение цикла» I0.7 тележка должна продолжить движение и остановиться у КИМ. Далее, после очередного нажатия на кнопку «продолжение цикла» тележка должна доехать и остановиться у стола готовых деталей. Следующее нажатие на кнопку «продолжение цикла» должно привести к перемещению тележки в обратном направлении к столу загрузки. Около него тележка должна остановиться. Цикл перемещения тележки окончен. Она оказалась в начальном положении и готова к исполнению очередного такого же цикла.
При нажатии на кнопку «пуск цикла» необходимо зажигать светодиод Q0.0 на пульте управления. Светодиод должен гаснуть, когда отработка цикла перемещения тележки закончится.
Задача 12. Автоматизированная тележка в начальном положении находится у стола загрузки. Транспортный стол – опущен и находится во вдвинутом состоянии. Необходимо написать управляющую программу для контроллера, которая обеспечит следующий алгоритм работы тележки в ручном режиме управления. После каждого поступления сигнала «пуск вправо» I0.6с пульта управления, тележка должна переместиться к ближайшему справа от нее объекту по пути ее перемещения и остановится. Например, если тележка находилась у стола загрузки, то она должна переместиться к станку №1 и остановиться. Если команда на перемещение поступает тогда, когда тележка находится в крайнем правом своем положении, то схема управления не должна на нее реагировать, т.е. тележка должна оставаться в этом же положении.
Аналогично должна реагировать схема управления и соответственно тележка на поступление с пульта управления команды «Пуск влево» I0.7. Только теперь тележка должна перемещаться до ближайшего объекта слева по пути ее движения. Во время перемещения тележки схема управления не должна реагировать на любые поступающие команды с пульта управления вплоть до окончания перемещения тележки.
Задача 13.Составить для контроллера схему управления участком механообработки в автоматическом режиме. Необходимо обеспечить следующий порядок функционирования участка. Начальное состояние объектов участка: тележка находится у стола загрузки, ее транспортный стол – вдвинут и опущен; станки первый и второй – незагружены, обработка на них завершена; КИМ находится в состоянии конца обмера; столы готовых и бракованных деталей – свободны. Начало работы участка инициируется поступлением команды «Пуск автоматической работы» с пульта управления на вход I0.6контроллера. При этом тележка циклически:
1. Загружает деталь, подлежащую обработке со стола загрузки, при наличии этой детали нем. При отсутствии детали происходит ожидание сигнала «наличие детали», после чего происходит загрузка.
2. В зависимости от типа загруженной детали везет ее к станку №1 («тип детали» = «лог.0») или к станку №2 («тип детали» = «лог.1»).
3. Выгружает деталь на станок, дает команду станку начать обработку.
4. Ждет завершения обработки.
5. Загружает обработанную деталь и везет ее к КИМ.
6. Выгружает деталь на КИМ и дает команду запуска КИМ.
7. Дожидается конца обмера и загружает деталь с КИМ.
8. В зависимости от того, годная деталь или нет, везет ее к столу бракованных или готовых деталей.
9. Если стол свободен, то деталь перегружается на стол, если стол не свободен, то происходит ожидание появления сигнала «стол свободен», после чего деталь перегружается.
10. По окончанию разгрузки тележка возвращается к столу загрузки, и все описанные выше действия повторяются заново.
Циклы отрабатывается бесконечно.
Выход Q0.0 контроллера использовать для индикации состояния участка механообработки: включенное состояние указанного выхода обозначает режим автоматической работы участка, выключенный — состояние останова участка.
Таблица 2
Номера задач
| Предпоследняя цифра номера зачетной книжки | Последняя цифра номера зачетной книжки | |||||||||
Литература
Основная
1. Малафеев С.И., Малафеева А.А. Основы автоматики и системы автоматического управления: Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 384 с.
2. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: Учебник / Под ред. В.М. Терехова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 304 с.
3. Дворецкий С.И. Моделирование систем: Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 362 с.
4. Онищенко Георгий Борисович.Электрический привод : учебник для вузов [Гриф Минобрнауки РФ] / Г. Б. Онищенко. — 2-е изд. — М. : Академия, 2008. — 288 с.
5. Поляков В.Н., Шрейнер Р.Т. Энергоэффективные режимы регулируемых электроприводов переменного тока: монография. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012, 222с.
6. Шрейнер Р.Т. Электроприводы переменного тока на базе непосредственных преобразователей частоты с ШИМ: монография. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012, 223с.
7. Шрейнер Р.Т. Ситемы подчиненного регулирования электроприводов: Учеб. пособие: Изд-во ГОУ ВПО «Ро. Гос. Проф.-пед. ун-т», 2008. 279 с.
Дополнительная
8.Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / А.А.Ефимов, Р.Т.Шрейнер. Под общ.ред. Шрейнера.Р.Т. – Новоуральск: Новоуральский государственный технологический институт, 2001.
9. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., стереот. – Издательский дом МЭИ, 2007. – 224 с.: ил.
10. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Соколовский. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.
11. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / М.П. Белов, О.И. Зементов, А.Е. Козярук и др.; под ред. В.А. Новикова, Л.М. Чернигова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 368 с.
12. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учебник для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.
13. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов/ А.М.Корытин, Н.К.Петров, С.Н.Радимов, Н.К.Шапарев. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 432 с.
14. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами: Учебное пособие для вузов / Б.Г.Коровин, Г.И.Прокофьев, Л.Н.Рассудов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 352с.
15. Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработкой / В.Н.Алексеев, В.Г.Воржев, Г.П.Гырдымов и др.; Под общ. ред. проф. В.Г.Колосова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. — 224 с.
16. Электромеханические системы управления тяжелыми металлорежущими станками/ С.В.Демидов, С.А.Авдушев, А.М.Дубников и др.; Под общ. ред. С.В.Демидова. — Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1986.-23
Методические указания к выполнению
контрольных работ по дисциплине
«Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»
Подписано в печать Формат 60 х 84 / 16. Бумага для множ. аппаратов. Печать плоская. Усл. печ. л. Уч.- изд. л. Тираж экз. Заказ №
ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», г. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11
__________________________________________________________________
Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.
