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

29.
Основные функции и задачи управления компьютерных УЧПУ.
Детализируя основные функции компьютерных устройств ЧПУ можно выделить четыре главные задачи управления:
1) управление формообразованием,
2) взаимодействие устройства ЧПУ с оператором,
3) управление электроавтоматикой станка,
4) управление рабочим процессом станка
30.
Синтез однотактных дискретных систем управления
По условиям работы дискретно-логические системы управления разделяются на однотактные и многотактные. К однотактным относятся системы, у которых комбинация сигналов на выходе однозначно определяется комбинацией сигналов, поступивших на вход в течение заданного промежутка времени (такта), и не зависит от комбинаций сигналов, поступивших на вход в предыдущие промежутки времени.
К многотактным системам относятся системы, у которых комбинация выходных сигналов определяется не только состояниями входов в заданный момент времени, но и значениями входных сигналов в предыдущих тактах.
Однотактную систему можно рассматривать как комбинационную схему (логическое устройство), реализующую логическое соотношение между входами и выходами. Поэтому процесс построения такой системы принято называть логическим синтезом.
Примеры синтеза однотактных систем управления
Рассмотрим систему управления четырьмя пневматическими цилиндрами (рис. 4.1), в которой в зависимости от комбинации состояний двух переключателей А1 и А2 на входе выдвигается шток одного из цилиндров: 1-го – при обоих открытых переключателях А1 и А2; 2-го – при открытом
А2 и закрытом А1; 3-го – при открытом А1 и закрытом А2; 4-го – при обоих закрытых переключателях А1 и А2.
На схеме переключатели обозначены большими буквами А1 и А2, а сигналы с этих переключателей – малыми буквами а1 и а2.
Работает система следующим образом. От переключателей, служащих в данном случае конечными звеньями размерных датчиков, сигналы поступают через систему управления к распределителям пневматических цилиндров. В зависимости от комбинации входных сигналов переключается один из распределителей, в результате чего поршень соответствующего цилиндра совершает ход вперед. Шток каждого поршня связан с заслонкой бункера. Если заслонка бункера открыта, то изделие после измерения попадет в один из четырех бункеров. Таким образом, в первом бункере будут собраны изделия, забракованные по двум параметрам, во втором и третьем – по одному параметру, а в четвертом бункере будут находиться годные изделия.
Заданные выше условия работы представим в виде таблицы состояний (табл. 4.1) в первом столбце которой отмечено условие срабатывания цилиндра 1 (а1 = 1, а2 = 1), во втором столбце – цилиндра 2 (а1 = 0, а2 = 1) и т. д. Команды F1, F2, F3 и F4 на включение цилиндров поступают на соответствующие распределители.
В рассматриваемом примере использованы все возможные состояния (сочетания) входных сигналов, и каждому из них соответствует команда на ход вперед поршня одного из устройств. Запишем логические функции для выходных сигналов системы управления:
Этим функциям соответствует комбинационная схема, показанная на рис. 4.2. В качестве второго примера рассмотрим систему управления одним исполнительным устройством, поршень которого должен перемещаться вперед при срабатывании не менее двух из трех переключателей А1, А2 и А3 на входе системы (рис. 4.3).
Обязательные и запрещенные состояния для этого случая сгруппированы в табл. 4.2.
Согласно табл. 4.2 сигнал F1 на выходе системы равен единице при комбинациях сигналов на входе 110, 101, 011 и 111. В остальных случаях сигнал
F1 равен нулю. Неиспользованных состояний здесь нет.
Отразим состояния системы управления на карте Карно (рис. 4.4).
После минимизации получаем для логической функции F1 следующее выражение:
Комбинационная схема дискретного автомата представлена на рис. 4.5.

31.
Основные задачи компьютерных ЧПУ. Логическая задача.
См вопрос 3 управление электроавтоматикой станка (логическая задача), см вопр 8
32.
Составные части PLC
См вопр 23
33.
Упрощение (минимизация) логических функций.
См вопр 22
34.
Основные функции и задачи управления компьютерных УЧПУ.
См вопр 3
35.
Языки программирования ПЛК
См вопр 27
36.
Основные сведения по общей теории дискретных автоматов.
См вопр 25
37.
Особенности синтеза релейно-контактных систем управления.
См вопр 16
38.
Отличительные особенности управления оборудованием с помощью систем ЧПУ.
См вопр 1
8.
Управление рабочим процессом станка. Динамическая коррекция.
Модули вычислителя связаны между собой через локальную магистраль. Системная магистраль может повторить локальную, может являться упрощенным вариантом локальной магистрали, может отличаться от локальной магистрали. В зависимости от этого адаптер магистрали выполняет соответственно одну из трех функций:
- Служит для повышения мощности локальной магистрали с целью подключения объектно зависимых модулей ЧПУ.
- Выделить системную магистраль из локальной.
- Преобразует правило передачи сообщений по локальной магистрали в правило передачи сообщения по системной магистрали.
К объектно зависимым модулям относятся следущие:
- Контроллер электроавтоматики, осуществляющей ввод сигналов от конечных и путевых выключателей, датчиков параметров и т.д поступивших со стороны станка и вывод управляющих сигналов к цикловым механизмам станка
-Контроллер привода подачи, осуществляющей вывод управляющего сигнала к контуру скорости, который обрабатывает внешний контур следящего привода подачи.
- Контроллер ДОС, осуществляющий ввод сигнала обратной связи в главном контуре положения следящего проивода подачи.
Совокупность схемотехнических, программных и конструктивных средств потдерживающих в системе межмодульное взимодействие называют магистральным интерфейсом При построение интерфейсов придерживаются стандартов. Связь между двумя подключенными к магистрали устройствами осуществляется по принципу «ведущий-ведомый».

39.
Основные понятия об АСУ. Классификация АСУ
Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР) являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.
Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):
• планирование и прогнозирование;
• учет, контроль, анализ;
• координацию и регулирование.
Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:
• сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т. д.)
• вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т. д.);
• уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно- производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).
40.
Классы структур АСУ
•
Децентрализованная структура - Построение системы с такой структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.
•
Централизованная структура - Централизованная структура осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Появление этого класса структур связано с увеличением числа контролируемых, регулируемых и управляемых параметров и, как правило, с территориальной рассредоточенностью объекта управления. Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов информационного взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств управления. Недостатки централизованной структуры, следующие: необходимость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления.
•
Централизованная рассредоточенная структура - Основная особенность данной структуры — сохранение принципа централизованного управления, то есть выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов подключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления. Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами, которые реализуются совокупностью взаимно связанных органов управления. В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления. Достоинства такой структуры: снижение требований к производительности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной протяженности каналов связи. Недостатки системы в следующем: усложнение информационных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность технических средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.
•
Иерархическая структура - Кроме того, в таких системах можно выделить следующие группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе:
• задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции — секунды, доли секунды);
• задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений уставок регуляторов, с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реакции — секунды, минуты);
• задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции — несколько секунд);
• информационные задачи для административного управления, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).
Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, то есть создания над ними нового управляющего органа. На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу задач. Кроме того, многие производственные системы имеют собственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций научно-технического прогресса, концентрации и специализации производства, способствующих повышению эффективности общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления.
Управляемые процессы в сложном объекте управления требуют своевременного формирования правильных решений, которые приводили бы к поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев значительно сложнее иерархии объекта управления.

9.
Взаимодействие УЧПУ с оператором. Примеры терминальных сообщений.
Инструментом общения оператора с системой управления являются дисплей и клавиатура. Терминалы УЧПУ подразделяют на 2 группы: пассивные, активные. В пассивном терминале нет собственного компьютера, поэтому решение терминальной задачи осуществляется в устройстве ЧПУ (в центральном процессоре), а терминал используется лишь для отображения результатов решения. Активный терминал имеет собственный компьютер, и решение терминальной задачи решается в самом терминале. Рассмотрим примеры глав терминальных сообщений.
Оптимальным режимом работы оператора с системой управления является диалог, состоящий из сообщений и директив.
Сообщение – это та часть системной реакции, которая отображается на экране и явно приглашает оператора к дальнейшей работе.
Директива – это совокупность действий оператора (через клавиатуру панели), который вызывает смену сообщения
Система управления поддерживает процесс принятия решения оператором с помощью техники меню. Меню предлагает варианты развития диалога, варианты ответов на вопрос, указывает перечень виртуальных клавиш.
Виртуальными клавишами называют такие, имена которых переменны, а их текущие значения динамически отображаются на экране дисплея. Оператору предлагается на выбор несколько вариантов директив, сопоставленных отдельным виртуальным клавишам. Введя директиву, оператор получает их новый набор и т.д. Применение виртуальных клавиш позволяет резко сократить число требуемых специальных клавиш. Среди специальных клавиш особую роль играют режимные, которые настраивают систему управления на род работы.
1) Режим “Ручное управление” В этом режиме осуществляют наладочные операции, типа толчковых (немерных) перемещений исполнительных органов станка, мерные перемещения на установленное число дискрет, производят обнуление буферов достигнутых позиций.
2) Режим “Ввод программы” Вводят в память с клавиатуры или с внешних носителей управляющие программы, редактируют управляющие программы и вводят их на внешние носители.
3) Режим «Покадровая отработка» Выполняет отдельные команды языка ISO – 7 bit или отдельные независимые кадры управляющей программы.
4) Режим «Автоматическая работа» Воспроизводится автоматический цикл обработки детали в соответствии с активизированной управляющей программой ЧПУ.
10.
Управление электроавтоматикой станка. Модуль входов. Модуль выходов.