Файл: 1. Отличительные особенности управления оборудованием с помощью систем чпу.pdf

18.
Промышленные шины для систем автоматизации
Промышленная шина - это коммуникационная сеть, объединяющая несколько промышленных систем и функционирующая практически так же, как и локальная сеть в учреждении. Однако для поддержания режима реального времени промышленная шина должна быть детерминистичной - качество, отсутствующее в офисных локальных сетях. Именно поэтому ни Ethernet, ни другие аналогичные сети не применяются в чисто промышленных системах. Отвечая требованиям различных прикладных сфер, промышленные шины обладают соответствующими характеристиками, благодаря которым их можно использовать в условиях промышленной эксплуатации. Это:
• детерминированность,
• поддержка больших расстояний между узлами,
• защита от электромагнитных наводок,
• упрочнённая механическая конструкция.
Как правило, в промышленных условиях оперативность и предсказуемость времени передачи информации - характеристики более важные, чем способность передавать большие объемы данных.
В промышленных системах чрезвычайно важна защита от электромагнитных помех. Практически везде случаются значительные скачки напряжений и токов. Периодические отказы из-за воздействия помех обходятся очень дорого, ведут к потере производительности и поэтому просто недопустимы. Кроме электрических характеристик окружающей среды, необходимо учитывать и ее физические параметры. Электронные узлы промышленных систем часто работают в эстремальных условиях, например:
1) при больших температуратурных колебаниях,
2) при больших вибрациях и ударных нагрузках.
3) Температура окружающей среды
В настоящее время на рынке присутствует около 50 различных промышленных шин, однако главенствуют только 4 из них. Это:
1) CAN,
2) PROFIbus,
3) LON,
4) Foundation Fieldbus.
19.
Производственный процесс как объект управления
Производство – это центральным ядро, организованное на основе рационального сочетания в пространстве и времени средств, предметов труда и самого труда для реализации производственного процесса по изготовлению изделий. Производственная деятельность протекает в подразделениях, основанных для выполнения конкретных целей.
Отдельно рассматриваемое подразделение (в привычном выражении — цех) является хозяйственной единицей и отражает единство его производственной и экономической деятельности. В каждом из них организуется работа на основе централизованного управления со стороны или на основе коллективного, арендного подряда, выделения малых предприятий, на базе которых создаются кооперативы. Возможны и другие формы организации и управления производством.
Как объект управления производство является динамично развивающейся системой, указанные выше элементы которой взаимосвязаны и взаимозависимы. Они требуют четкого и целенаправленного взаимодействия с внутренней и внешней средой каждого подразделения.
Производственные подразделения машиностроительного профиля, специализирующиеся на выполнении литейных, кузнечных работ
(заготовительная фаза производственного процесса), работ по механической, термической и другим видам обработки деталей (обрабатывающая фаза), а также работ по сборке изделий, образуют основное производство в АО и отдельно в каждом его подразделении.
Производственный процесс разделяется на частичные (основные и вспомогательные) процессы. К основным процессам относятся: отливка, ковка, штамповка заготовок, их механическая обработка, термообработка, гальванопокрытие, сборка отдельных частей изделия (сборочных единиц) и изделия в целом, контроль качества изделий и др. Вспомогательными процессами являются транспортировка предметов труда, изготовление инструментальной оснастки, проведение ремонтных работ и другие виды обслуживания производства. Таким образом, объектами
управления в АО являются производственные подразделения, а на унитарных предприятиях — цехи как основные производственные единицы и производственный процесс, протекающий во времени внутри цехов.
Обработка большинства деталей и сборка изделий в соответствии с принятой программой их выпуска осуществляется в цехах основного производства. Они строго специализированы, имеют наиболее высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов, определяют их производственную мощность. Эффективное функционирование цехов зависит от других производственных подразделений и служб
АО, унитарного предприятия. Вне АО, унитарного предприятия функционируют также работающие на него самостоятельные малые предприятия, хозяйственные товарищества, кооперативы. С ними также устанавливаются договорные отношения по выпуску некоторых деталей, сборочных единиц, изделий, выполнению вспомогательных работ и услуг. Следует отметить, что для АО с массовым выпуском продукции характерна высокая степень централизации и автоматизации управления, требующая строгого распределения работ между производственными подразделениями в соответствии с производственной программой, а также повседневного слежения за результатами выполнения ими обязательств по договорам. Здесь имеет место разумное и эффективное сочетание централизации и децентрализации управления при оговоренных в договорах штрафных санкциях.
Системное окружение цехов основного производства как объектов управления представлено на рис. 7.1. Указанные на нем подразделения и службы имеют отношение не только к цехам основного производства, но и к другим подразделениям, оказывающим соответствующие услуги.
Однако основное их назначение — это обеспечение бесперебойной работы цехов основного производства. Все то, что характерно для организации и управления производством в этих цехах, относится и к цехам вспомогательного производства, включая их внутреннюю и внешнюю кооперацию.

20.
Методика составления реализуемой циклограммы.
Реализуемая циклограмма строится на основе начальной циклограммы путем добавления тактов, учитывающих включение и выключение внутренних элементов памяти. Эти такты называют дополнительными.
Количество и место дополнительных тактов в реализуемой циклограмме определяют по следующей методике:
1) Представить последовательность тактов начальной циклограммы в виде ряда весовых коэффициентов (рис. 5.10, а):
Указанные весовые коэффициенты определяют состояния дискретного автомата (или просто «состояния») в каждом такте.
2) Такты с повторяющимися весовыми коэффициентами охватить сверху скобкой, начало которой соответствует моменту включения, а конец – моменту выключения внутреннего элемента памяти (рис. 5.10, б).
Над скобкой надо указать имя и вес внутренней переменной, относящейся к этому элементу памяти.
Весовые коэффициенты, охваченные скобкой, увеличиваются на вес новой переменной, и в результате количество повторяющихся состояний дискретного автомата уменьшится.
Применим рассмотренную методику составления реализуемой циклограммы для синтеза системы управления автоматом–перекладчиком
(рис. 5.11).
Автомат–перекладчик может быть предназначен для различных загрузочных или сборочных технологических операций и состоит из двух исполнительных цилиндров X и Y, которые работают в следующей последовательности:
Рис. 5.11. Структурно-кинематическая схема автомата–перекладчика
Составим таблицу включений с учетом сигнала блокировки P(Pusk). Если Р
= 0, то запуск автоматического цикла запрещен. Первое действие автоматического цикла (
= 1) разрешается только при Р = 1. Этот сигнал может поступать от кнопки «ПУСК», т.е. с пульта оператора, или от какой-либо другой подсистемы, являющейся частью общей системы управления.
В результате таблица включений принимает следующий вид:
На основании таблицы включений строим начальную циклограмму (рис. 5.12).
21.
Методика составления начальной циклограммы.
Рассмотрим методику составления начальной циклограммы на примере Автомата-перекладчика. Он состоит из двух исполнительных цилиндров X и Y, которые работают в следующей последовательности:
Рис. 5.11. Структурно-кинематическая схема автомата–перекладчика
Составим таблицу включений с учетом сигнала блокировки P(Pusk). Если Р = 0, то запуск автоматического цикла запрещен. Первое действие автоматического цикла (
= 1) разрешается только при Р = 1. Этот сигнал может поступать от кнопки «ПУСК», т.е. с пульта оператора, или от какой-либо другой подсистемы, являющейся частью общей системы управления.
В результате таблица включений принимает следующий вид:
На основании таблицы включений строим начальную циклограмму (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Начальная циклограмма автомата–перекладчика

22.
Упрощение (минимизация) логических функций.
Упрощение логических выражений - иначе говоря, замена на равносильные согласна законам алгебры логики.
23.
Составные части PLC
ПЛК чаще всего оснащаются системы ЧПУ, так как может длительное время обходиться без технического обслуживания. В ПЛК большая часть операций является логическими при небольшом числе арифметических, тем самым отличая простые системы ПЛК быстродействием и возможностью действия в режиме реального времени.
Обычный состав ПЛК таков:
•
Центральная микросхема (микроконтроллер или микросхема FPGA),
•
Подсистема часов реального времени,
•
Энергозависимая память,
•
Интерфейсы последовательного ввода-вывода, дискретные или аналоговые,
•
Схемы защиты и преобразования напряжений на выходах и выходах.
Поведение ОУ (движение или любое другое изменение состояния) отображаются некоторым множеством входных сигналов, которые вводятся в ПЛК через модуль входных сигналов. Программа электроавтоматики, обрабатывая информацию о состоянии О. (путем решения логических уравнений), формирует соответствующее множество выходных сигналов. Выходные сигналы через модуль выходных сигналов направляется к исполнительным устройствам, которые переводят О. в новые состояния и т.д. Таким образом работа ПЛК при решении логических задач связана с повторяющейся последовательно сменой фаз.
25.
Основные сведения по общей теории дискретных автоматов.
Дискретный автомат – это устройство, предназначенное для преобразования дискретной информации. Дискретный автомат имеет входа {????
1
, ????
2
, ????
3
, … , ????
????
} подаваемых напряжений. Причем каждое напряжение может принимать лишь дискретное значение, то есть 1 или 0 (включено или выключено).
Выходной сигнал зависит от комбинации входных сигналов, то есть является логической функцией: ???? = ????{????
1
, ????
2
, ????
3
, … , ????
????
}. Логическая функция также может принимать лишь дискретные значения.
Основные логические элементы.
1)
Инвертор (элемент НЕ)
Обладает одним входом, а сигнал на выходе имеет значение обратное входному.
???? = ????(????) = ????̅
Рисунок 1 – инвертор
2)
Дизъюнкция (операция ИЛИ)
Имеет два входа и осуществляет логическое сложение. Обозначается символами «+» или «∨».
???? = ????(????
1
, ????
2
) = ????
1
+ ????
2 3)
Конъюнкция (операция И)
Имеет два входа и выполняется логическое умножение. Обозначается символом «●» или «∧».
???? = ????(????
1
, ????
2
) = ????
1
????
2
О законах алгебры логики вопрос 22.

26.
Логические функции. (!!!ДОБАВИТЬ!!!)
1)
Закон нулевого множества
Произведение любого числа переменных обращается в нуль, если хотя бы одна переменная имеет значение нуль.
2)
Закон тавтологии
3)
Закон двойной инверсии
4)
Переместительные (коммутативные) законы
Результат выполнения операций умножения и сложения не зависит от того, в каком порядке следуют переменные.
5)
Сочетательные (ассоциативные) законы
6)
Распределительные (дистрибутивные) законы
7)
Законы поглощения
8)
Законы склеивания
9)
Законы инверсии (Де Моргана) а) для двух переменных т. е. инверсия произведения равна сумме инверсий; инверсия суммы есть произведение инверсий; б) для n переменных

27.
Языки программирования ПЛК. Язык SFC, структура проекта.
Графический язык последовательных функциональных схем SFC
SFC (Sequential Function Chart) – язык последовательных функциональных схем, с помощью которого программа представляется последовательностью шагов, разделяемых переходами. Действия внутри шагов детально описываются на других языках (ST, IL, LD и FBD).
Шаги изображаются одинарным квадратом, внутри которого указывается автоматически формируемый порядковый номер шага. кроме самого шага, можно задать необязательный комментарий – описание шага в прямоугольнике, присоединенном к символу шага
Действия внутри шагов, как и условия перехода, детально описываются на втором уровне программирования.
Инициализация программы на языке SFC изображается с помощью шагов инициализации в виде двойного квадрата (рис. 7.2).
Переходы изображаются маленькими горизонтальными полосками, которые пересекают линии соединения. К переходам можно адресоваться по номерам, которые записываются сразу после символа перехода. Правее символа перехода на первом уровне программирования может быть записан необязательный комментарий (рис. 7.3).
Шаги и переходы связаны одинарными направленными линиями соединения (рис.7.3).
Одинарная
дивергенция
– это множественное соединение в направлении от одного шага к нескольким переходам.
Одинарная конвергенция – это множественное соединение, направленное от нескольких переходов к одному и тому же шагу. Одинарная дивергенция и конвергенция изображаются на схемах одинарными горизонтальными линиями, а двойная дивергенция и конвергенция – двойными линиями (рис. 7.4).
Двойная дивергенция – это множественное соединение, направленное от одного перехода к нескольким шагам. Она соответствует параллельному выполнению операций процесса.
Двойная конвергенция – это присоединение нескольких шагов к одному и тому же переходу.
Макро шаг – это уникальная группа шагов и переходов на языке SFC, записанных отдельно и изображаемых в основной программе в виде одного символа. Ссылочный номер, написанный в символе макро шага основной схемы, – это ссылочный номер первого шага в теле макро шага.
Сам макро шаг представляет собой автономную схему, где первый шаг не имеет верхнего соединения, а конечный шаг – нижнего. Символ макро шага может быть помещен в тело другого макро шага (рис.7.5)
Второй уровень программирования шага SFC является детальным описанием действий, выполняемых во время активности шага. К действиям внутри шага относятся:
• булевы действия и SFC – действия, описываемые с помощью ограниченных текстовых возможностей самого языка SFC;
• «Pulse» и «Non-stored» – действия, программируемые на языках ST и IL;
• вызов подпрограмм, написанных на любом языке ISaGRAF, кроме SFC.
«Pulse»-действия – это список команд на языке ST или IL, которые выполняются только один раз в момент активизации шага.
Non-stored»–действие – это список команд на языке ST или IL, которые выполняются на каждом цикле в течение всего периода активности шага.
28.
Состав УЧПУ типа CNC.
Рассмотрим основные аппаратные блоки, составляющие компьютерную систему ЧПУ (рис. 1.2).