Вопросы для самоподготовки:
1. В чем заключаются особенности автоматизированных линий кузнечно-штамповочных машин?
2. Перечислите состав аппаратов электрооборудования средств автоматизации?
3. Дайте характеристику электрооборудования промышленных роботов?
Часть 3. Программное управление в кузнечно-штамповочном производстве Лекция 16. Задачи программного управления в кузнечно-штамповочном машиностроении
Теоретические вопросы
16.1. Программное управление в кузнечно-штамповочном машиностроении
16.2. Назначение и характеристика ведущих устройств цифрового интерфейса
16.3. Назначение и характеристика ведомых устройств цифрового интерфейса
16.1. Программное управление в кузнечно-штамповочном машиностроении
Существовавшие раньше решения предполагали соединение шкафа управления с датчиками и исполнительными механизмами большим количеством проводов и контрольных кабелей. Для подключения таких цепей требовалось большое количество соединительных компонентов.
Сегодня широчайшее распространение получили схемы и устройства управления, основанные на системах программного управления (СПУ), под которыми понимают комплекс устройств, обеспечивающих автоматическую работу оборудования по определенной программе, вводимой обычно в виде чисел. СПУ находят широкое применение в приводах кузнечно-штамповочных машин, например для управления скоростью перемещения прессштемпеля в гидравлических прессах, для изменения давления в установках для прессования пластмасс, в дыропробивных прессах для управления перемещением каретки с закрепленным изделием и поворота револьверной головки с инструментом.
СПУ обеспечивают возможность быстрого перехода от одного технологического процесса к другому без сложной переналадки. В СПУ требуемые движения рабочих органов машины определяется заранее и запоминаются в элементах памяти.
Среди большого разнообразия вариантов схем СПУ можно выделить две основные подгруппы - это так называемые замкнутые и разомкнутые СПУ.
Характерной особенностью замкнутой СПУ (рис. 82) является обратная связь, контролирующая исполнение команды рабочим органом машины. Управляющее устройство УУ выполняет в рассматриваемой схеме декодирование введенной числовой программы и вырабатывает управляющую информацию, обеспечивающую все необходимые перемещения рабочих органов машины.
Сигнал X1 с выхода управляющего устройства поступает на сравнивающее устройство СУ. Туда же поступает сигнал X2 рабочего органа РО машины. Сравнивающее устройство СУ вырабатывает сигнал ошибки e, который усиливается усилителем У и поступает на исполнительный двигатель Д, перемещающий рабочий орган РО.
Рис. 82.Структурная схема замкнутой СПУ
У разомкнутых СПУ (рис. 83) обратная связь с выхода объекта регулирования отсутствует. Разомкнутые СПУ используют специальные так называемые шаговые двигатели ШД. При подаче импульса напряжения на одну или две обмотки статора ротор такого двигателя поворачивается на небольшой угловой шаг.
Распределение импульса по обмоткам двигателя осуществляет специальный блок управления шаговым двигателем БУ. Импульс в ШД направляется, когда на входе БУ появляется импульс управления. Число импульсов определяет величину перемещения; частота – скорость движения. Порядок, в котором импульсы подаются на обмотки, вызывают вращение двигателя в ту или иную сторону.
Рис. 83. Структурная схема разомкнутой СПУ
Системы числового управления делят на аналоговые и дискретные. В аналоговых системах числа, вводимые в УУ, преобразуют в пропорциональные им напряжения, углы сдвига фаз и другие величины. В дискретных системах числовая информация преобразуется управляющим устройством в определенную последовательность импульсов.
Наибольшее распространение в СПУ кузнечно-штамповочных машин получил так называемый двоичный код.
Для записи чисел в двоичной системе, а также для счета импульсов широко применяют двоичные счетчики. Производить преобразование чисел из двоичной системы в десятичную и наоборот помогают простые вычислительные устройства, называемые дешифраторами.
Для контроля перемещения рабочего органа с ним часто кинематически связывают диск с отверстиями, зубцами или прорезями по краям. При движении рабочего органа он, вращаясь, периодически пропускает свет, падающий на фотоэлемент. В результате возникают импульсы тока, число которых пропорционально перемещению.
Для контроля перемещения используют также специальные сельсины, поворотные трансформаторы и другие электрические датчики пути.
В настоящее время на смену двоичных счетчиков, дешифраторов и т.п. пришли специализированные цифровые интерфейсы, которые представляют собой сеть полевого уровня и позволяют объединять датчики и приводы различного назначения.
Питание всех сетевых компонентов и передача данных производится по одному и тому же кабелю. Предлагаемые в настоящее время интерфейсы представляют собой сеть с одним ведущим устройством. И в качестве таких ведущих устройств предлагается использовать коммуникационные процессоры или модули DP/AS связи.
Применение такого специализированного цифрового интерфейса позволяет соединять все элементы системы одним 2-жильным кабелем и обеспечивать высокую степень защиты системы автоматизации (IP 65/67).
Сетевой кабель имеет оболочку специального профиля, что исключает возможность ошибок при монтаже сетевых компонентов. Благодаря этому новому методу соединения компоненты цифрового интерфейса могут подключаться в любой точке соединительного кабеля. Эта концепция обеспечивает высокую гибкость в применении цифрового интерфейса, что дает высокий экономический эффект.
В составе таких интерфейсов могут использоваться (рис. ):
ведущие сетевые устройства в виде коммуникационных процессоров программируемых контроллеров и станций распределенного ввода-вывода, а также модулей связи DP/ASi.
сетевой кабель цифрового интерфейса с оболочкой специальной или круглой формы.
повторители/ расширители.
блоки питания цифрового интерфейса.
модули для подключения стандартных датчиков и исполнительных устройств.
датчики и исполнительные устройства с встроенным интерфейсом ведомых устройств.
приборы для установки сетевых адресов ведомых устройств цифрового интерфейса.
оборудование и аппаратура других производителей.