Тема курсового проекта:

«Автоматизация процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра»

Студент гр.
Научный руководитель

профессор А.А. Иванов

Нижний Новгород 2023 г.
Техническое задание
№ 2. Автоматизация процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра



Рис. 1. Схемы загрузки-разгрузки ОЦ и операционных накопителей челночного типа: ОЦ – обрабатывающий центр;

ОН – операционный накопитель; З – заготовка; ТР –транспортный робот

1. 
   Построить циклограммы по схемена рис. 1
   
2. 
   На основе циклограммы определить число и последовательность событий в составе цикла и построить имитационную модель в виде графа сети Петри с учетом следующих нештатных ситуаций:
   

1). Оба места в операционном накопителе (ОН) не свободны в

позиции выгрузки спутника с деталью;

2). Не обеспечена соосность направляющих ОН и ОЦ в позиции

загрузки спутника с заготовкой;

3). Комплект инструментов в магазине неполный.

Представить фрагмент графа достижимости (4 шага) и таблицы входных и выходных инциденций.

Последовательность операций по схеме: спутник с заготовкой перемещается по направляющим из ОН в зону обработки ОЦ (например, специальной гидроштангой). Там спутник жестко фиксируется, проводится обработка заготовки различными инструментами. По окончании обработки спутник с деталью расфиксируется и перемещается обратно в свободную позицию ОН, который меняет позиции и напротив направляющих оказывается спутник с новой заготовкой. Далее цикл повторяется. Во время обработки ТР производит разгрузку–загрузку ОН.

Масса спутника с заготовкой до 500 кг; габариты 300х300х300 мм.

Разработать фрагмент функциональной СУ по логическим уравнениям на основе таблицы состояний следующих приводов: выгрузки СД из ОЦ в ОН и загрузки СЗ из ОН в ОЦ; смены позиций ОН; загрузки-разгрузки ТР.

Часть 1. Моделирование системы на основе сети Петри

---

Рис. 2. Циклограмма процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра
Циклограмма представляет собой графическое изображение последовательности операций и событий, которые происходят в процессе загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра. Она позволяет визуально представить временные интервалы и взаимосвязи между различными этапами процесса.

В случае автоматизации процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра, циклограмма может выглядеть следующим образом:

Начальное состояние:

• 
  Заготовка находится в позиции ожидания загрузки.
  
• 
  Фрезерно-расточный обрабатывающий центр готов к началу процесса.
  

Загрузка:

• 
  Роботический манипулятор забирает заготовку из позиции ожидания загрузки.
  
• 
  Заготовка перемещается к позиции загрузки на столе обрабатывающего центра.
  
• 
  Заготовка точно позиционируется для обработки.
  

Обработка:

• 
  Заготовка закрепляется на столе обрабатывающего центра.
  
• 
  Обрабатывающий центр выполняет требуемые операции фрезерования и растачивания.
  
• 
  Обработка продолжается в течение заданного времени или до достижения необходимых параметров обработки.
  

Разгрузка:

• 
  Заготовка освобождается от стола обрабатывающего центра.
  
• 
  Роботический манипулятор забирает обработанную заготовку.
  
• 
  Заготовка перемещается в позицию разгрузки.
  

Завершение:

• 
  Заготовка находится в позиции разгрузки.
  
• 
  Фрезерно-расточный обрабатывающий центр готов к следующему циклу.
  

Циклограмма может содержать дополнительные этапы или действия в зависимости от специфики процесса и используемого оборудования. Она помогает визуализировать последовательность действий и оптимизировать процесс загрузки-разгрузки для достижения максимальной эффективности и производительности.

Для построения имитационной модели в виде графа сети Петри, основываясь на циклограмме и учитывая нештатные ситуации, представленные в условии, следует определить число и последовательность событий в составе цикла. Затем можно построить сеть Петри, включающую дуги, переходы и места, а также учесть нештатные ситуации.

Предположим, что основной цикл состоит из следующих событий:

• 
  Загрузка заготовки на стол обрабатывающего центра.
  
• 
  Фрезерование и растачивание заготовки.
  
• 
  Разгрузка обработанной заготовки со стола обрабатывающего центра.
  
• 
  Подготовка к следующему циклу.
  

---

Теперь рассмотрим каждую нештатную ситуацию и определим, как они будут отражены в сети Петри:

Оба места в операционном накопителе (ОН) не свободны в позиции выгрузки спутника с деталью:

• 
  Добавим условие в дугу, соединяющую переход "Разгрузка" с местом "Ожидание разгрузки". Условие будет указывать на то, что оба места в ОН должны быть свободны перед разгрузкой. Если это условие не выполнено, разгрузка не может произойти.
  

Не обеспечена способность направляющих ОН и ОЦ в позиции загрузки спутника с заготовкой:

• 
  Добавим условие в дугу, соединяющую переход "Загрузка" с местом "Ожидание загрузки". Условие будет указывать на то, что соосность направляющих ОН и ОЦ должна быть обеспечена перед загрузкой. Если это условие не выполнено, загрузка не может произойти.
  

Комплект инструментов в магазине неполный:

• 
  Добавим условие в дугу, соединяющую переход "Фрезерование и растачивание" с местом "Загружено". Условие будет указывать на то, что комплект инструментов в магазине должен быть полным для начала обработки. Если комплект инструментов неполный, обработка не может начаться.
  

Таким образом, сеть Петри с учетом нештатных ситуаций может выглядеть следующим образом:

Р
ис. 3. Имитационная модель процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра
В данной сети Петри представлены основные состояния и переходы процесса загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра, а также учтены указанные нештатные ситуации.

Для отображения динамики функционирования модели построим фрагмент графа достижимости (ГД) (см. рис. 3 - граф сети Петри).

Чтобы представить фрагмент графа достижимости (4 шага) и таблицы входных и выходных инциденций, я предлагаю сфокусироваться на основных этапах процесса: загрузке, обработке, разгрузке и подготовке к следующему циклу.

Шаг 1:

+--------+----------+

| Загрузка |

+--------+----------+

|

|

v

+--------+----------+

| Ожидание загрузки|

+--------+----------+
Шаг 2:

+--------+----------+

| Загружено |

+--------+----------+

|

|

v

+--------+----------+

|Ожидание разгрузки|

+--------+----------+
Шаг 3:

+--------+----------+

| Разгрузка |

| заготовки |

+--------+----------+

|

|

v

+--------+----------+

|Ожидание продолжения|

+--------+----------+
Шаг 4:

+--------+----------+

| Завершение |

+--------+----------+

---

Рис. 4. Фрагмент графа достижимости (4 шага)

Построить матрицы входных и выходных инциденций

Представлю входные и выходные инциденции только для этих этапов для упрощения.

Таблица входных и выходных инциденций:

Переходы	Загрузка	Ожидание загрузки	Загружен	Ожидание разгрузки	Разгрузка	Ожидание продолжения	Завершение
Загрузка	-1	1	0	0	0	0	0
Ожидание загрузки	1	-1	1	0	0	0	0
Загружено	0	0	-1	1	0	0	0
Ожидание разгрузки	0	0	0	-1	1	0	0
Разгрузка	0	0	0	0	-1	1	0
Ожидание продолжения	0	0	0	0	0	-1	1

Часть 2. Синтез системы управления (СУ) приводами исполнительных механизмов (ИМ) системы на основе таблицы состояний и логических уравнений

Для разработки фрагмента функциональной системы управления (ФСУ) на основе логических уравнений, опираясь на таблицу состояний следующих приводов: выгрузки СД из ОЦ в ОН, загрузки СЗ из ОН в ОЦ, смены позиций ОН и загрузки-разгрузки ТР, необходимо составить логические уравнения для каждого привода.

Предположим, у нас есть следующие приводы:

• 
  Привод выгрузки СД из ОЦ в ОН.
  
• 
  Привод загрузки СЗ из ОН в ОЦ.
  
• 
  Привод смены позиций ОН.
  
• 
  Привод загрузки-разгрузки ТР.
  

---

Состояния	Привод 1	Привод 2	Привод 3	Привод 4
Состояние 1	0	0	0	0
Состояние 2	0	1	0	0
Состояние 3	1	0	1	0
Состояние 4	1	1	1	1

Теперь рассмотрим каждый привод по отдельности и составим логические уравнения на основе таблицы состояний:

Привод выгрузки СД из ОЦ в ОН:

Привод1 = Состояние3 + Состояние4

Привод загрузки СЗ из ОН в ОЦ:

Привод2 = Состояние2 + Состояние4

Привод смены позиций ОН:

Привод3 = Состояние3 + Состояние4

Привод загрузки-разгрузки ТР:

Привод4 = Состояние4

Таким образом, мы получили логические уравнения для каждого привода на основе таблицы состояний. Эти уравнения определяют условия активации (значение "1") или деактивации (значение "0") каждого привода в зависимости от текущего состояния системы.

Эти логические уравнения могут быть использованы в функциональной системе управления для контроля и управления процессом загрузки-разгрузки фрезерно-расточного обрабатывающего центра, автоматизируя перемещение и фиксацию заготовок, смену позиций операционного накопителя (ОН) и выполнение загрузки-разгрузки инструментов (ТР). Это позволит обеспечить эффективное выполнение обработки заготовок, уменьшить вмешательство человека и повысить точность и производительность процесса.

Для разработки фрагмента функциональной системы управления (ФСУ) на основе предоставленных приводов и их функциональности, рассмотрим каждый привод по отдельности и определим его функцию в системе.

Привод выгрузки СД из ОЦ в ОН:

• 
  Функция: Управление перемещением и выгрузкой детали из операционного накопителя (ОН) в операционный центр (ОЦ).
  
• 
  Управление приводом осуществляется с помощью сигнала активации, который включает привод и инициирует процесс выгрузки.
  

Привод загрузки СЗ из ОН в ОЦ:

• 
  Функция: Управление перемещением и загрузкой заготовки из ОН в ОЦ.
  
• 
  Управление приводом осуществляется с помощью сигнала активации, который включает привод и инициирует процесс загрузки.
  

---

Смотрите также файлы

• Тест Межкультурное взаимодействие.docx

• Отчет по учебной практике по профессиональному модулю пм. 01 Предоставление турагентских услуг пм. 02 Предоставление услуг по сопровождению туристов.docx

• Машиностроение в России является одной из наиболее развитых отраслей промышленности и очень важной составляющей экономики страны. Она включает в себя производство всевозможных машин, оборудования и приборов.doc

• Занятие 18 Составьте комплекс упражнений в парах с набивными мячами.docx

• По учебному курсу Финансирование проектов.docx