Управление техническими системами

где ∆I_np - результирующий ток в диагонали моста, содержащей измерительный прибор, A; U - напряжение питания, В; М - входное напряжение, В.

Неуравновешенный  мост представляет собой схему (Рисунок 34, б), состоящую из ромба, образуемого четырьмя сопротивлениями R₁ R₂, R₃, R₅, R_t. Помимо этого в мостовую схему включены источник тока со своим сопротивлением R_E и измерительный прибор с сопротивлением R_np. Для подстройки моста одно плечо (R₅) является переменным сопротивлением.

б)

а)

 

В качестве измерительного прибора в неуравновешенных мостах используются амперметры (так как токи невелики, то обычно мили- и микроамперметры). Неуравновешенный мост подчиняется тем же законам, что и уравновешенный.

 

2. Компенсационные схемы используют для измерения неэлектрических величин, которые преобразуются датчиками в ЭДС или напряжение. Сигнал датчика сравнивается с компенсирующим напряжением, вырабатываемым потенциометром. Подбор компенсирующего напряжения выполняется вручную или автоматически.

Компенсационная схема с ручным уравновешиванием, представлена на рисунке 35, а. Измеряемая ЭДС Е_х или напряжение U_х уравновешиваются напряжением U_к ,снимаемым с резистора R_к , представляющего собой часть резистора R. Все сопротивление резистора R включено в цепь источника питания с ЭДС Е. Схема состоит из двух прямоугольников В нижней части находится датчик, имеющий сопротивление R_д. Резисторы в схеме называют ветвями или плечами моста. В состав схемы включен прибор, называемый нуль - индикатором (НИ), который служит для определения нулевого значения тока после компенсации.

Для поддержания стабильного  тока питания I можно использовать регулировочный резистор R_рег и миллиамперметр или применить источник стабилизированного напряжения как в автоматическом потенциометре (Рисунок 35, б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток через прибор:

I_пр =(U_х-U_к )/(R_д +R_к+R_пр ),                                                [2.8]

где R_д- сопротивление датчика, R_к – сопротивление резистора, R_пр- сопротивление прибора, U_к – компенсирующее напряжение, U_х – измеряемое напряжение.

Чувствительность компенсационной  схемы можно определить как отношение приращение тока через прибор к вызывающему  его изменению измеряемого напряжения:

S_сх =∆I_np /∆U_х                                                                        [2.9]

∆I_np=∆U_х/(R_аб+R_пр+R_д),                                                          [2.10]

R_аб – внутреннее сопротивление электрической цепи питания,

                                                               [2.11]

Компенсационный метод  измерения применяется в цепях  как постоянного, так и переменного тока.

 

Дифференциальная  схема - это гибрид мостовой и компенсационной схем. Состоит из двух смежных контуров с источником питания, а измерительный прибор включен в общую ветвь контуров и реагирует на разность  контурных токов. В дифференциальной схеме могут быть использованы параметрические (с изменяющимся сопротивлением) и генераторные (с изменяющейся ЭДС) датчики.

Дифференциальная схема  включения параметрических датчиков показаны на рисунке 36, а (датчик включен в один контур). Дифференциальная схема включения генераторного датчика показана на рисунке 36, б. В этой схеме датчиком является так называемый дифференциальный трансформатор.

Для расчета токов  в дифференциальной схеме используют метод наложения: сначала определяют токи от одной ЭДС, а затем от другой.

Изменение тока через  прибор будет рассчитываться:

,      [2.12]

 

где I_пр^/ - ток через прибор при включении параметрических датчиков в один контур

I^// - ток через прибор при включении параметрических датчиков в оба контура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чувствительность дифференциальной схемы определяется аналогично предыдущим схемам эмпирически, путем подстановки опытных данных

Ток в измерительной  цепи мостовых и дифференциальных схем зависит от напряжения питания. Колебания  напряжения питания приводят к появлению погрешности, так как ток через прибор и отклонение его стрелки изменяются даже при неизменном сопротивлении датчика.

 

 

 

Раздел 3 Системы управления технологическим оборудованием

Тема 3.1 Классификация систем управления оборудованием

1. Разновидности систем управления технологическим оборудованием
2. Особенности и характеристики систем управления

3. Структура систем управления  оборудованием

 

1. Управление - это целенаправленное воздействие на какой-либо объект или протекающий процесс с целью качественного или количественного изменения параметров и достижения определенных целей.

Всякое управление технологическим  объектом включает в себя следующие компоненты:

- сбор первичных сведений  об управляемом объекте (сведения об изделии, оборудовании и приемах обработки, записанные в УП), вторичных сведений (сведения, полученные во время управления)

- обработку полученных  сведений (выполнение необходимых расчетов, анализ данных, проверка условий и т.д.);

- выводы и принятие  необходимых решений;

- обеспечение управляющих воздействий.

УЧПУ наиболее полно и эффективно реализует все компоненты автоматического управления. ЧПУ придает технологическому оборудованию гибкость, так как перестройка его на новый вид технологического процесса, изделий сводится к переналадке оборудования и загрузке УЧПУ новыми управляющими программами с перезаписью новых параметров в массивы данных.

Классификация СУТО.

• По структуре: одноступенчатая и двухступенчатая.

1. Одноступенчатая - центральный диспетчерский пункт (ЦДП) имеет непосредственные линии связи и каналы телемеханики со всеми объектами и комплексами производства.
2. Двухступенчатая - связь осуществляется через промежуточные пункты (операторские или диспетчерские).

• По характеру использования:

1. для оперативного вмешательства в ход процесса;
2. для совершенствования организации управления;
3. для создания новых схем и конструкций, совершенствования машин и комплексов.

• По степени централизации:

1. централизованные (характеризуются наличием в системе единого командоаппарата, с помощью которого осуществляется управляющее воздействие на рабочие органы станка, определяющие требуемую последовательность, скорость, подачу, величину перемещений.)

Преимущества - компактность, малопротяженность линий связи.

Недостатки - значительные затраты на переоборудование из-за изменения конструкции командоаппарата.

Пример: коленвал токарно-револьверного станка;

2. децентрализованные (характеризуются отсутствием командоаппарата, управляющее воздействие формируется каждым отдельным рабочим органом, с помощью упоров и путевых выключателей). Все операции в таких системах выполняются последовательно.

Преимущества - возможность организации управления значительным количеством объектов; исключение последующих сигналов при невыполнении предыдущих, быстрое перерегулирование.

Недостатки - большая протяженность линий связи (увеличение погрешности), из-за регулировки и переустановки упоров значительные затраты времени.

Пример: робототехнический комплекс (РТК) следящего привода.

• По управлению движением:

1. путевые (управление по положению с помощью путевых выключателей, упоров, кулачков);

2. командные (управление  по времени с помощью командоаппаратов  и ПМК);

• По типу программоносителя: магнитные ленты и диски; перфокарты и перфоленты; ЛВС - локально-вычислительные сети; копиры и шаблоны; кулачки и маховые механизмы.

• По элементной базе: электрические; механические; гидравлические и пневматические.

 

2. Задачи СУТО: 1) Обеспечение требуемых действий исполнительных механизмов.

2) Обеспечение заданных режимов.

3) Обеспечение требуемых параметров объекта производства.

4) Выполнение вспомогательных параметров.

Требования.

1) Обеспечение высокой мобильности.

2) Обеспечение выполнения сложных задач функционирования.

3) Простота конструкции и низкая себестоимость.

4) Возможность дистанционного управления.

5) Возможность саморегулирования.

Команды СУТО.

- Технологические - предусмотренные  техпроцессом.

- Цикловые - изменение  параметров, инструмента, СОЖ, реверс.

- Служебные - выполняемые  с помощью логических операций.

Классификация систем, по характеру информации записанной на программоносителе; системы непрерывные, дискретные и дискретно-непрерывные.

В непрерывных системах программа записывается непрерывно. Если применяется система с фазовой  модуляцией, то программа представляется синусоидальным напряжением, фаза которого пропорциональна программируемым перемещениям; в системах с амплитудной модуляцией перемещениям пропорциональна амплитуда этого напряжения.

 

Таблица 1 - Примеры применения СУТО

Обозначение		Определение
Рус.	Межд.
СУ		Следящие системы (цикловые, копировальные)
ЧПУ	NC	Числовое программное  управление по программе, заданной в  кодированном виде
ОСУ	HNC	Оперативная система  ЧПУ с ручным заданием программы  на пульте управления
Компьютерное ЧПУ	CNC	Система управления с  микроЭВМ или микропроцессором и  программной реализацией алгоритмов
-	DNC	Система программного управления группой станков от общей ЭВМ, осуществляющей хранение и распределение программ по запросам от устройств управления станком
-	PC	Персональная или профессиональная ЭВМ
ПК	PLC	Программируемый командоаппарат - устройство для выполнения логических функций, в том числе и релейной автоматики. Может входить в состав ЧПУ
ЛВС	LAN	Локальная вычислительная сеть
-	MAP	Промышленный  автоматизированный протокол ЛВС
АДУ	AC	Адаптивное управление режимами резания или компенсацией погрешностей. Может выполняться алгоритмически в системе ЧПУ

 

В дискретных (импульсных) системах информация о перемещениях задается соответствующим числом импульсов. Если механизм перемещения оснащен датчиком импульсов и для учета перемещения используется счетная схема, то систему называют счетно-импульсной. Если исполнительным устройством является шаговый двигатель, то систему называют шагово-импульсной.

В импульсно-фазовых устройствах ЧПУ суммирование импульсов, задаваемых программой, производится в фазовом преобразователе, выходной, сигнал которого в виде угла сдвига фазы переменного напряжения пропорционален количеству импульсов программы.

Классификация систем по изменению режимов обработки системы ЧПУ

По изменению режимов  обработки системы ЧПУ подразделяются на цикловые, программные и адаптивные.

Цикловые системы осуществляют движения с повторяющимися циклами. В них применяется кулачковое, аппаратное, микропрограммное и программируемое управления. При кулачковом управлении используют для задания режимов штекерные панели, аппаратное управление осуществляют при помощи релейно-контактной или бесконтактной аппаратуры. Для микропрограммного управления применяют запоминающие устройства микрокоманд, а программируемое управление режимами обработки основано на использовании средств программируемой логики.

В программных системах ЧПУ изменение режимов обработки  осуществляется программными средствами с использованием программоносителя или памяти ЭВМ.

Применение адаптивного  управления позволяет производить  автоматическое изменение режима обработки независимо от программы.

Числовое программное  управление обеспечивает управление по нескольким координатам, поэтому его широко применяют на многооперационных станках (обрабатывающих центрах) с автоматической сменой инструмента и обрабатываемых деталей.

 

3. Все СУТО включают в себя следующие узлы (Рисунок 37): считывающее устройство, предназначенное для ввода управляющей программы с программоносителя (СУ); пульта ввода (ПВ); который предназначен для ввода управляющей программы с помощью клавиатуры, а также для назначения режимов работы, подачи разовых команд и индикации контроля состояния устройства; узла ввода (УВв), обеспечивающего выбор режима ввода, режима управления станком и устройством, вызов автоматических циклов по специальной команде G80 с встраиванием в циклы фактических параметров, управление лентопротяжным механизмом в старт-стопном режиме во время отработке управляющей программы (УП) и управление перемоткой ленты в начало программы, расшифровку адресов команд, временное хранение их содержимого и ввод в соответствующие регистры памяти содержимого команд по расшифрованному адресу. Кроме того, данное устройство управляет лентопротяжным механизмом во время поиска кадра N, заданного на переключателе