Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Модернизация электросхемы станка 6в11

Модернизация электросхемы станка 6в11

Исходные данные, анализ кинематики и функциональная схема системы числового программного управления. Подключение ее к станку и схемы электроавтоматики. Реализация комплекса вспомогательных М-функций, S-функций. Разработка программы цикла позиционирования.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.06.2014
Размер файла 517,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Исходные данные

2. Анализ кинематики станка

3. Функциональная схема СЧПУ

4. Определение разрядности и объема ОЗУ

5. Схемы электроавтоматики и подключения СЧПУ к станку

6. Реализация схемы подключения СЧПУ

7. Реализация комплекса вспомогательных М-функций и S-функций

8. Разработка алгоритма и программы цикла позиционирования

9. Блок-схема алгоритма

Заключение

Библиографический список

1. Исходные данные

Выбираем данные в соответствии с заданием

1) Тип датчика обратной связи: Cельсин БС-155. Цена оборота датчика h=2 мм/об; величина дискреты 0,005 мм

2) Тип интерфейса связи со станком: АЦП;

3) Тип цикла позиционирования: Ступенчатый;

4) Тип базовой УЧПУ: "Электроника НЦ-31"

5) Скорость перемещения исполнительного органа: Рабочая подача 1,2 м/мин, скорость быстрых ходов 4,8 м/мин;

6) Величина максимального перемещения: 500 мм.

Для систем с мультиплексированной шиной адрес внешних устройств принимаем равным . Где - начальный адрес, закрепленный за внешними устройствами в данной СЧПУ, а

Принимаем допущение, что система управления с разомкнутой главной обратной связью описывается передаточной функцией, имеющей первый порядок астатизма.

- коэффициент усиления системы по одной из координат,

- постоянная времени системы, с.

С целью сохранения устойчивости и обеспечения колебательного перехода процесса, принимаем:

2. Анализ кинематики станка

Рассмотрим кинематическую схему фрезерного станка модели 6Ш11. Кинематическая схема состоит из следующих цепей:

Привод главного движения M1;

Продольное перемещение суппорта: продольная подача (привод Z) M2;

Вертикальное перемещение суппорта: вертикальная подача (привод Y) M3;

Поперечное перемещение суппорта: поперечная подача (привод X) M4;

Станция смазки M5;

СОЖ M6;

Фрезерный станок 6Ш11 имеет в своей компоновке станину с коробкой скоростей, к которой крепится стол с коробкой подач. Станок имеет три кой управляемые координаты: Z - перемещение суппорта вдоль оси шпинделя, X- перемещение суппорта перпендикулярно оси шпинделя, Y - вертикальное перемещение суппорта, Контроль перемещения по оси Z осуществляется при помощи конечных выключателей SQ1…SQ5, по оси Y - SQ6…SQ10, по оси X - SQ11...SQ15. На каждом ходовом винте установлен датчик типа БС-155.

3. Функциональная схема СЧПУ

Аппаратно-программное исполнение систем этого поколения в значительной степени ориентировано на определенную группу станков. Таким специализированным УЧПУ является "Электроника НЦ-31", предназначенная главным образом для токарной группы станков. Конструктивно устройство рассчитано на встройку в станок. Им оснащают фрезерные станки различных типоразмеров, в том числе встраиваемые в ГПС. В последнем случае УЧПУ оснащают дополнительным модулем. УЧПУ "Электроника НЦ-31" обеспечивает контурное управление при следящем приводе подач и импульсных датчиках обратной связи.

Ввод программы может быть выполнен тремя способами: с клавиатуры УЧПУ, с кассеты электронной памяти и по каналу связи от ЭВМ верхнего ранга. Вычислительная часть УЧПУ "Электроника НЦ-31" состоит из процессора П1 (П2); ОЗУ (4К слов), адаптера магистрали и таймера. Базовое программное обеспечение заносится в ПЗУ на этапе изготовления УЧПУ.

Модули УЧПУ взаимодействуют между собой с использованием магистрали типа "общая шина". Одновременно могут взаимодействовать только два из них, выполняя одну из двух функций: передачу управления магистралью или обмен информацией. В свою очередь, обмен информацией подразделяется на чтение и запись по нему. Ведомые модули (ОЗУ и контроллер привода) участвуют в обменах только после адресного вызова от одного из остальных ведущих модулей.

Обмен информацией по магистрали осуществляется 16-разрядными словами. Объем адресного пространства, в котором возможны обмены по "общей шине", равен 64К слов. Запросы на обмен информацией по магистрали возникают от ведущих модулей асинхронно и независимо. Предоставление магистрали одному из ведущих модулей, запросивших обмен, выполняется арбитром магистрали, входящим в состав процессора.

Кроме магистрали "общая шина" имеется дополнительный радиальный канал для связи модулей. Дополнительный канал, управляемый адаптером магистрали, увеличивает функциональную гибкость УЧПУ в целом и позволяет упростить аппаратную реализацию модулей.

Адаптер магистрали реализует также функцию отсчета программно задаваемых интервалов времени (максимальная длительность задаваемого интервала 64К дискрет по 0,1 мс). Задание на отработку интервала времени поступает в адаптер от процессора и по окончании отработки сообщается процессору, вызывая его прерывание.

При необходимости обмена информацией с пультом оператора или с одним из контроллеров инициатор обмена запрашивает разрешение захвата общей магистрали и после разрешения генерирует адрес ведомого устройства. Модуль адаптера преобразует этот адрес в сообщение по радиальному каналу на вызываемый ведомый модуль.

Контроллер электроавтоматики (19 входов и 12 выходов) обеспе-чивает электрическое согласование сигналов между УЧПУ и электрооборудованием станка, а также вызывает прерывание процессора при поступлении сигнала электроавтоматики. Обеспечена возможность адресного маскирования (запрета) прерывания процессора. Для организации прерываний могут быть использованы восемь входов. Все входы и выходы в УЧПУ "Электроника НЦ-31" так же, как и в других микропроцессорных системах управления, имеют оптронную развязку с электрическими цепями станка.

Указанное число входов и выходов является достаточным лишь при несложных задачах управления электроавтоматикой. Для ГП-модулей предусматривается программируемый командо-аппарат, связанный по каналам электроавтоматики с УЧПУ.

В УЧПУ "Электроника НЦ-31" предусмотрено четыре входа от импульсных измерительных преобразователей. Один из входов используется для импульсного преобразователя электронного маховика ручного управления. В токарных станках, кроме импульсных преобразователей по координатам, устанавливается датчик на главном приводе для обеспечения режима резьбонарезания. Остальные импульсные преобразователи выполняют функцию датчиков обратной связи по пути (координаты X, Z).

Программное обеспечение УЧПУ позволяет работать в режиме, обучения. В этом режиме при ручном управлении и работе от маховика параллельно с обработкой детали формируется управляющая программа для обработки последующих деталей в автоматическом режиме. Разбиение управляющей программы на кадры, включающие команды по адресам М, S, T также выполняется автоматически.

Контроллер привода обеспечивает управление скоростью движения (подачи) по осям X, Z выполняя функцию преобразования двоичного кода скорости подачи в пропорциональный этому коду аналоговый сигнал (дискретность 5 мВ; диапазон ±10 В).

Модуль пульта оператора обеспечивает взаимодействия оператора с УЧПУ. Элементы индикации позволяют индицировать: скорость подачи; номер и параметры кадра управляющей программы; информацию о состоянии УЧПУ. Клавиши панели пульта оператора обеспечивают ввод и отработку управляющей программы по шагам либо в автоматическом режиме.

Модуль ОЗУ внешней памяти выполнен в виде кассеты электронной памяти. Он позволяет расширить объем оперативной памяти УЧПУ от 4К слов в модуле ОЗУ до 8К слов суммарного объема и выполнить ввод или вывод из УЧПУ отлаженных программ обработки. Кассета имеет аккумуляторный источник питания, обеспечивающий сохранение информации не менее 100 ч.

В основном исполнении УЧПУ "Электроника НЦ-31" имеет специализированное программное обеспечение, ориентированное на выполнение функций токарной обработки. Обеспечивается выполнение развитых технологических циклов, оформленных в виде G-функций. К ним относятся циклы продольного и поперечного точения (G70, G71), многопроходной черновой обработки (G77, G78), глубокого сверления (G73, G72), нарезания торцовых и цилиндрических канавок (G74, G75), нарезания резьбы (G31, G33). В УЧПУ предусмотрена возможность параметрического задания подпрограмм циклов и выполнение команд условных переходов по внешнему сигналу. Основным способом коррекции инструмента является повторный выход в режим размерной привязки. В результате этой процедуры устройство автоматически формирует величины корректоров и запоминает их значения в области памяти корректоров. При этом дискретность величин корректоров соответствует дискретности измерительных преобразователей обратной связи по пути, а не дискретности задания размеров. Область памяти корректоров доступна по записи и чтению с пульта оператора.

Программное обеспечение УЧПУ "Электроника НЦ-31" предусматривает диагностику ошибок и после обнаружения их останавливает отработку управляющей программы. Диагностика превышения допустимых скоростей в определенном диапазоне носит предупредительный характер.

4. Определение разрядности и объема ОЗУ

По адресам координатных перемещений (Х,Y,Z) необходимо определить величину максимального перемещения в дискретах.

где - цена одной дискреты; - максимальное перемещение по координате Х, мм.

где n - число разрядов

Получаем

Емкость одной ячейки памяти - 1 байт двоичной информации. Если принять восьмиричную систему счисления, то в две последовательные ячейки (16 бит) могут быть записаны 7 разрядов восьмеричного числа.

Для записи в этом случае потребуется ячеек.

Стандартный кадр управляющей программы, круговая интерполяция без указания скорости подачи имеет вид:

и занимает объем:

ячеек памяти. Таким образом, если ввести пересчет управляющей программы через кадры круговой интерполяции, то минимальный объем памяти необходимый для ее хранения

Кроме управления приводами перемещений СЧПУ организует и формирует сигналы управления электроавтоматикой станка.

Максимальное время формирования управляющих импульсов

где

максимальная частота импульсов, поступающих с ДОС в СЧПУ.

Минимальный период выдачи импульсов на выходе контроллера электроавтоматики определяется временем вычислительных операций, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом позиционирования.

Время вычислительных операций

где - быстродействие микроЭВМ, оп/с

- число команд по программе, реализующей алгоритм позиционирования.

Тогда максимальное время управляющего сигнала на выходе КЭА

- коэффициент, учитывающий несоответствие реальной длительности выполнения операции алгоритма позиционирования длительности операции.

- время задержки в аппаратной части контроллера электроавтоматики или время преобразования.

5. Схемы электроавтоматики и подключения СЧПУ к станку

Схема электроавтоматики станка содержит:

1) Подключение асинхронных электродвигателей охлаждения, револьверной головки и перемещения задней бабки.

2) Средства защиты: Вводный автомат защиты QF1; предназначен для защиты всей электроавтоматики станка от перегрузок. Автоматы защиты комплектных приводов подач и главного движения QF2, QF3, QF4 от перегрузок. Тепловые реле КК1…КК2; предназначены для защиты асинхронных электродвигателей от недопустимого перегрева при длительных перегрузках. Предназначены для обеспечения защиты трансформаторов и цепей управления от перегрева и короткого замыкания. Блоки для защиты от электрических помех асинхронных электродвигателей.

3) Трансформаторы: Для формирования напряжений, питающих промежуточные схемы управления TV 1, TV 2 и сигнализатор заземления. Для формирования напряжений, питающих комплектные электроприводы TV3, TV4, TV5. станок программный электроавтоматика числовой

4) Средства индикации: Контроль напряжения Н1; предназначен для контроля напряжения в цепях питания. Сигнализатор заземления Н2, Н3; предназначен для индикации наличия заземления.

6. Реализация схемы подключения СЧПУ

Схема подключения СЧПУ отражает все ее функциональные возможности характерные для данного класса систем и технологического оборудования.

На схеме показаны выходы управления вспомогательной функцией М, функцией S, выход "Готовность УЧПУ". Количество выходов определяется в процессе работирования: M - функций - 7, S - функций - 16, "Готовность УЧПУ" - 1. На выходах устанавливаются реле KV1 - KV14. На схеме показаны входы подключения всех конечных выключателей SQ1...SQ10; входы "Ответ М", "Ответ Т", "Ответ S" и вход "Готовность станка".

На схеме подключения СЧПУ показаны выходы КП управления приводами подачи и главного движения (а, б, в, г, д, е, ж, и, к, м, л), входы датчиков положения рабочего органа станка. Выходы КП выводятся через один разъем СЧПУ. Каждый датчик положения связан с СЧПУ через свой разъем. При работировании принципиальных электрических схем электроавтоматики и подключения СЧПУ выполнены все требования ЕСКД.

7. Реализация комплекса вспомогательных М-функций и S-функций

Определим схему реализации комплекса заданных вспомогательных функций, начиная с выходного разъема СЧПУ, на котором реализуется М-функция и кончая конкретными исполнительными приводами.

Для однозначного определения реализации М-функций примем, что:

1. М1 - включение привода главного движения по ч.с. (М1);

2. М2 - включение привода главного движения против ч.с. (М1)

3. М3 - выключение привода главного движения (М1);

4. М4 - включение двигателя станции смазки (M5);

5. М5 - выключение двигателя станции смазки (M5);

6. М6 - включение двигателя охлаждения (M6);

7. М7 - выключение двигателя охлаждения (M6);

Для реализации комплекса функций, начиная с М1 предполагая, что на выходах разъема М01, М02, М04, М08, М10, М20 установлены соответствующие реле KV1, KV2, KV3, KV4, KV5, KV6. Состояние контактов реле будем характеризовать некоторой функцией принимающей значение 1 - контакты замкнуты и 0 - контакты разомкнуты. Реле имеет, как нормально разомкнутые контакты , так и нормально замкнутые

Таким образом, для реализации функций М1 … М7 необходимо реализовать зависимости:

Для S-функции (включение 16 скоростей):

Включение муфт:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

МФ1

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ2

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ3

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ4

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ5

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ6

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ7

1

1

1

1

1

1

1

1

МФ8

1

1

1

1

1

1

1

1

На основании полученных зависимостей строится схема управления. Непременным условием решения задачи работирования схем электроавтоматики станка является формирование сигнала "Готовность станка". Сигнал "Готовность станка" содержит информацию о подаче питания на исполнительные.

На схеме электроавтоматики станка показано решение задачи формирования сигнала "Ответ М". Сигнал "Ответ М" содержит информацию о выполнении М-функций реализованных в дешифраторе, и осуществляет переход к следующему этапу выполнения программы.

Выдача сигнала "Ответ М" происходит с задержкой, реализуемой посредством установки конденсаторов и резисторов. Задержка необходима для того чтобы после команды управления, реализованной по импульсному принципу, существующей на выходе в пределах 200 250 мс, появлялся сигнал "Ответ М".

8. Разработка алгоритма и программы цикла позиционирования

На каждом этапе приближения к точке позиционирования система формирует одно из возможных управлений U.

При

Для положительной области , для отрицательной об-ласти .

Для случая ступенчатого позиционирования . Для построения цикла позиционирования выберем конкретные значения всех параметров. Зона нечувствительности , обеспечи-вающая отсечку различных флуктуаций, равна 2 дискреты.

Для однозначного опреде-ления управляющих воздействий примем

Определяя их учитываем, что .

Соответственно примем значения , , , в дискретах:

Построим график цикла позиционирова-ния (рис. 1).

Рис. 1. График цикла позиционирования.

9. Блок-схема алгоритма

Цикл начинается с расчета текущего значения . После определения знака формируется значение коэффициента . Далее проводится анализ выполнения условия , на основании, которого формируется уравнения

После выполнения условия , включается подпрограмма формирования сигналов конца отработки кадра. На блок-схеме опущена подпрограмма задержки перед формированием сигнала конца отработки кадра.

Рис. 2. Блок-схема цикла позиционирования.

Заключение

В данном курсовом работе был реализован общий подход к задачам работирования СЧПУ металлорежущих станков, их разработки и эксплуатации.

Был произведен анализ кинематики станка и обоснован тип и число управляемых и контролируемых параметров, разработаны электрические принципиальные схемы подключения УЧПУ к станку и электроавтоматики станка, а также алгоритм позиционирования. При выполнении этого работа были использованы знания и навыки, полученные при изучении дисциплин "Электроника и микропроцессорная техника систем управления", "Теория автоматического управления", "Управление процессами и объектами в машиностроении".

Библиографический список

1. Сосонкин В.Л. Микропроцессорные системы числового программного управления станками. - М., 1985. - 198 c.

2. Станки с программным управлением и промышленные роботы. Локтеева С.Е. - М., 1986. - 320с.

3. Станки с программным управлением: Справочник. - М., 1981. - 200с.

4. Ратмиров В.А. Управление станками гибких производственных систем. - М., 1987. - 272с.

5. Гнатек О.Р. Справочник по цифроаналоговым и аналогово-цифровым преобразователям /Пер. с англ. под ред. Ю.А. Рюжина. - М., 1977. - 76с.

6. Волчкевич Л.И., Ковалев М.П., Кузнецов М.М. Комплексная автоматизация производства. - М., 1983. - 270с.

7. Аналоговые и цифровые интегральные схемы: Справочник / Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, -1985.- 360с.

8. Микропроцессоры. В 3-х кн.: Учеб. для втузов / Под ред. Л.Н. Преснухина. Кн. 1. Архитектура и работирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов. - М.: Высш. школа,1986.

9. Работирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

10. Микропроцессоры имикропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2-х т. / Под ред. В.А. Шахнова. - М.: Радио и связь, 1988.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены