. Современным тяжелым токарным станком является совокупность механизмов, которые приводятся в движение сложным автоматизированным электроприводом. Необходимость упрощения конструкции механических узлов, коробки передач, предопределяет применение электроприборов с широким диапазоном регулирования скорости.
В настоящее время заводами электропромышленности выполняется для тяжелых станков комплектная поставка систем электроприводов и устройств автоматического управления станками не в виде разрозненных станций управления, а в виде законченных комплексных устройств, разрабатываемых организациями и заводами тяжелого станкостроения.
Все движения, выполняемые механизмами металлорежущих станков, разделяются на основные или рабочие, при которых обеспечивается процесс снятия металла с обрабатываемой детали, и вспомогательные, необходимые для выполнения разного рода наладочных, эксплуатационных и подобных им операций. Рабочее движение разделяется на главное, выполняющее резку металла инструментом, и движение подачи, необходимое для перемещения инструмента с целью снятия новых слоев металла.
В тяжелых металлорежущих станках в большинстве случаев механизмы, выполняющие как основные, так и вспомогательные движения, имеют индивидуальные электродвигатели, что существенно упрощает кинематику и конструкцию станка. Все электроприводы станков можно разделить на три категории: главные, приводы подачи и вспомогательные механизмы. Применение одиночного и многодвигательного приводов позволяет регулировать скорость отдельных механизмов изменением скорости двигателя. При этом возникает необходимость в получении искусственных механических характеристик, двигатель становится неотъемлемой частью механизма. Автоматизация одних процессов управления оказалась недостаточной, поэтому появилась необходимость в автоматизации производства и создании широких блокировочных связей между электроприводами.
К современным металлорежущим станкам предъявляются следующие основные требования:
- высокая производительность при соблюдении достаточной точности и соблюдения размеров, а также чистота поверхности обрабатываемых на станке изделий;
- простота и легкость обслуживания;
- сравнительно низкая первоначальная стоимость и малые эксплуатационные расходы;
- простота изготовления и сборки отдельных узлов станка и, в частности, электрооборудования;
- малый вес и габариты.
Возможность использования преимуществ электрического управления и стремление значительно упростить кинематику отдельных звеньев станка привели к использованию современного универсального привода, в котором различные движения на станке производятся от отдельных электродвигателей.
Техника основных движений и методика обучения им в волейболе
... организации досуга, поддержания здоровья и восстановления работоспособности. 1. Техника игры (техника основных движений) Выполнение необходимых приемов игры возможно лишь при условии совершенного владения их техникой. ... по команде, либо соперником. Техника игры в волейбол подразделяется на две части: техника игры в нападении и техника игры в защите. К технике нападения относятся: подача, передача, ...
1. Актуальность темы
Современный промышленный многофункциональные станки предназначены для изготовления деталей для механизмов. С стремительным развитием технического прогресса усложняются механизмы и необходимые для них детали. Следовательно, и требования к станочному оборудованию, к точности её работы и производительности выросли в разы.
При применении согласованного движения приводов станка производительность и точность работы повышается, так как обработка детали производиться без переустановки, также можно выполнять все технологические виды обработки (сверление, точение, фрезерование, нарезание резьбы, шлифование и т.д.) на одном станке. В связи с этим разработка и управление станочным оборудованием усложняется.
2. Постановка общей задачи проектирования
Главной задачей проектирования является обеспечение согласованной работы приводов главного движения и привода подачи. Это является главным условием выполнения сложных манипуляций по обработке деталей сложной конфигурации резанием.
Выходом объекта управления Y являются координаты совместного позиционирования поворотного стола и шпинделя передней стойки. Входное воздействие Х–это сигнал, поступающий на приводы главного движения и привод подачи станка, а Q–это возмущающие воздействия, такие как моменты инерции, усилия во время резания, рассогласование нуля инструмента при стачиваемости режущей пластины и т.д.
Задача управления заключается в формировании управляющего воздействия на двигателя, работа которых при этом воздействии обеспечивала бы точное позиционирование рабочих органов и необходимую точность обработки детали.
Для обеспечения согласованного движения рабочих органов привода главного движения и привода подачи необходимо:
- Каждый из приводов обеспечить необходимым оборудованием, соответствующим классу точности станка.
- Системы управления каждым приводом должны согласоваться друг с другом.
- Обеспечить всю систему управления компенсационными устройствами для минимизации воздействия ошибок и возмущений на систему.
Кроме того, для точного управления приводами станка необходим постоянный контроль всех параметров двигателя, системы управления и положения ключевых звеньев станка. Для обеспечения контроля положения звеньев станка, вводятся условные оси координат X, Y, Z, которые подвязываются к неподвижному пространству станка. При этом вводятся дополнительные вспомогательные
системы координат, отдельно для поворотного стола X1, Y1, Z1 и шпинделя–X2, Y2, Z2, по которым они двигаются относительно неподвижной системы координат. Также производится привязка режущей кромки инструмента и центра поворотного стола к нулевым значениям координат и любое их перемещение будет отсчитываться уже от этой точки.
Моделирование работы системы управления вентильным двигателем ...
... работы системы управления вентильным двигателем приводом несущего винта ЛА типа "квадрокоптер". В процессе выполнения работы ... работы электронных регуляторов хода. 1. Анализ технического задания Рассматривается задача управления квадрокоптером (летательным аппаратом с четырьмя бесколлекторными электродвигателями) при следующих допущениях: раму квадрокоптера будем считать абсолютно жесткой; детали, ...
3. Состав и принцип работы системы
Станок является универсальным механизмом широкого назначения т.к. в его возможности входит обработка деталей сложной конфигурации резанием без её переустановки. Поэтому управление этим станком должно обеспечивать высокую точность позиционирования рабочих механизмов.
Принцип работы станка заключается в следующем[ 1 ]:
- Установка обрабатываемой детали на поворотный стол.
- Задание цикла обработки детали.
- Выполнение всех операций, предусмотренный в цикле обработки.
- Проверка всех необходимый размеров детали.
- Снятие детали и установка новой.
- Повторение цикла.
Управление станка производится с помощью двух приводов: привода главного движения и привода подачи. Привод главного движения включает в себя двигатель, ступенчатую коробку передач для переключения скоростей и резцедержатель. Привод подачи состоит из высокомощного электродвигателя, приводящего в движение планетарную передачу поворотного стола[ 1 ].
Существенным недостатком принципа работы станка в данной комплектации является поочередное редукторное зацепление передач при продольном, поперечном перемещении стола, его подъеме и повороте. Соответственно, такой принцип значительно понижает скорость обработки детали и ухудшает ее качество обработки.
Исходя из этого алгоритма работы станка, можно определить структуру объекта.
Система управления станка включает в себя следующие компоненты ( рис. 1 ):
- пульт оператора;
- система числового программного управления;
- привод главного движения и привод подач;
- технологическое оборудование;
- информационная система.
Управление станком осуществляется с помощью человека-оператора, который задает или выбирает управляющую программу на пульте управления. Пульт управления состоит из дисплея и функциональных клавиш. Пульт оператора выполняет функцию связи самого оператора и САУ. На пульте выводятся текущие значения параметров станка (число оборотов шпинделя, установленная и фактическая подача, положения суппорта относительно нуля, рабочие области станка, выполняемая программа и т. д.).
В данном случае, совместная работа ЧПУ и информационной системы образуют систему автоматического управления[ 2 ].
ЧПУ станка предназначено для обеспечения жесткой и точной отработки заданной программы. ЧПУ включает в себя вычислительное устройство, на базе контроллера, запоминающие устройства для хранения и выдачи управляющей программы и блок правления приводом главного движения и приводом подачи.
Привод главного движения станка содержит в себе регулируемые электродвигатель переменного тока, электромагнитную муфту, соединяющую напрямую ротор двигателя и шпиндель станка. Регулирование скорости осуществляется на прямую, за счёт изменения скорости вращения ротора двигателя, тем самым исключив необходимость в ступенчатом переключении скоростей за счёт коробки передач и редуктора.
Привод подач состоит из высокомометного электродвигателя переменного тока и небольшого редуктора, для обеспечения перемещения поворотного стола по 3 координатам X, Y, Z. Высокомоментный двигатель необходим для обеспечения перемещения габаритного, тяжелого стола с крупными деталями при высоких усилиях вовремя обработке.
Выпускной квалификационной работы «Анализ конструкции привода ...
... питание приводов станка на высокое напряжение, широкое применение гидроприводов механизмов, совершенствование приводов вращателя и систем автоматического управления, применение кабельных барабанов, увеличение производительности компрессорных станций и т.д. По станкам типоразмера СБШ-200 ...
В состав информационной системы (ИС) входит блок диагностики обеспечивающий опрос и диагностику всех узлов оборудования по необходимым параметрам. Измерительные устройства необходимы для контроля параметров работы станка, положения узлов оборудования, параметров двигателе и системы управления.
Блокирующие устройства–это ряд технологических средств, предназначенных для обеспечения защиты оборудования и человека при возникновении аварийных ситуаций.
Технологическое оборудование обеспечивает непрерывную и сбалансированную работу станка. Под технологическим оборудованием понимают все вспомогательные инструменты обеспечивающие корректную работу основного оборудования, такие как: подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), стружколоматели, гидроцилиндры, направляющие и т.д.[ 3 ]
4. Проектирование системы автоматического управления
4.1 Обоснование принятого направления решения задачи
Основной проблемой управления станка является длительность обработки детали. Это обусловлено тем, что система управления последовательно включает двигателя привода главного движения, а затем привод подач, что значительно влияет на точность, скорость и качество обработки детали. Поэтому основной задачей автоматизации является обеспечение параллельного включения, и к тому же эти приводы должны работать согласованно.
Прежде чем обеспечить согласованное управление приводов главного движения и подачи, необходимо обеспечить согласованную работу двигателей в этих приводах. Эту проблему решает централизованное управление на каждом приводе, которое представляет собой установку ПЛК для управления отдельным приводом и датчиков обратной связи на каждом двигателе.
После согласования работы двигателей в каждом приводе, необходимо согласовать работу этих двух приводов, установив на систему еще один ПЛК, который будет обеспечивать согласованное движение этих двух приводов и децентрализовано ими управлять.
Таким образом, система управления согласованным движением привода главного движения и привода подач состоит из комбинации централизованного и децентрализованного управления и структурно показана на( рисунке 2 ):
4.2 Функциональная схема технических средств системы автоматического управления
Сверлильно-расточной станок 2А622–это совокупность сложных кинематических связей с широкими возможностями и для обеспечения его функциональности необходимо использовать распределенную систему управления[ 6 ].
На ( рисунке 3 ): приведена реализация распределённой системы управления станком. Блоки периферийных модулей управления приводами главного движения и привода подачи распределены, но подчиняются одному модулю управления.
Пульт оператора выполняет функцию связи оператора, т.е. человека, с объектом управления–станком. Пульт оператора состоит из сетевого выключателя, служащего кнопкой включения и выключения, и платы индикации, которая показывает начальные условия работы системы в виде загорания лампочек подачи питания, исправности системы и т.д. Также пульт имеет блок дисплея, состоящего из конвертора питания и дисплея, на который выводится вся информация о станке, и блок клавиатуры с платой функциональной и алфавитно-цифровой клавиатуры для возможности работы и обслуживания программного обеспечения системы ЧПУ[ 7 ].
По «Управление экспулатационной работой»
... выполняются параллельно. Лимитирующей операцией, как правило, является технический осмотр, поэтому в курсовом проекте предлагается определить нормы времени только на технический осмотр состава. Продолжительность ... правило, короткие пути , расположенные так ,чтобы обеспечить подачу вагонов к пунктам местной работы и другим пунктам , не прекращая маневры по расформированию , формированию составов. В ...
Блок питания состоит из входной платы блока питания, на которую подается 220 В. Также имеется сетевой фильтр, фильтрующий входящее напряжения в необходимое для работы системы значение. Плата контроля питания необходима для контроля питающих элементов системы и источник питания, питающий все необходимые элементы системы блока управления.
Модуль управления включает в себя плату управляющего контроллера, которая выполняет действия согласования приводов и контроль их работы. Плата CPU предназначена для связи и работы контроллера с платами памяти ПЗУ и ОЗУ, в которых хранятся рабочие программы для обработки детали. Плата разъемов RS232, LAN, USB1, PS/2, FDD предназначена для реализации интерфейса связи с внешними устройствами, а плата разъемов SSB, USB2, 422, T, RPEPN предназначена для связи контролера со станочным пультом и платами контроллеров управления периферийными модулями приводов главного движения и приводом подачи.
Станочный пульт предназначен для управления главный модулем управления в режиме настройки модуля или при отказе пульта оператора. Станочный пульт состоит из блока клавиатуры, включающего в себя плату переключателей, предназначенную для переключения режимов работу контроллера, платы клавиатуры необходимой для ввода информации.
Блоки управления приводом главного движения и приводом подачи имеют схожую архитектуру, что позволяет облегчить их синхронизацию между собой и модулем управления. Блоки управления включают себя собственные контроллеры, который управляют каждым из приводов и связаны с контроллером модуля управления посредством шины.
Блок памяти предназначен для хранения заданной программы работы конкретного привода. Сетевой фильтр предназначен для преобразования, питающего напряжения, в необходимую для работы системы величину, которую подает на источник питания для распределения его на все элементы блока. Модули энкодера предназначены для преобразования управляющего сигнала в величину углового и линейного перемещения, а модули входов/выходов необходимы для подключения всех управляемых периферийных модулей, используемых в приводе.
Блоки приводов главного движения и привода подачи–это сложная связь механики станка, управляемой электрической системой управления. Каждый блок включает двигатель переменного тока, который запитывается от трёхфазного напряжения 380 В через преобразующий блок. Блок включения привода представляет собой систему контактов и ключей, с помощью которых ведётся управление двигателем. Тахогенератор, в данном случае, предназначен для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в однозначно связанный со скоростью электрический сигнал. [ 5 ]
Блок датчиков снимает показатели работы двигателей и всех систем и передает данные в контроллер модуля управления. В него входят: датчик положения, датчик тока, тензометрические датчики в электромагнитных муфтах. Блок привода главного движения состоит из двух двигателей, которые отвечают за вращение инструмента и кругового перемещения шпиндельной бабки с инструментом. Ротор каждого двигателя напрямую соединён с механизмом движения через электромагнитную муфту, которая служит защитным устройством в случае, если не сработает защита на двигателе при перегрузке.
Управление техническими системами Навигационные системы в автомобильной отрасли
... спутников существуют четыре наземных станции слежения, системы связи и центр управления, подконтрольные Министерству Обороны США. Станции ... и расстояние до спутника. Одной из основных технических сложностей описанного выше метода является синхронизация часов ... принципа определения дальности, лежащего в основе работы космической навигационной системы. Дальнометрия основана на вычислении расстояния по ...
В блоке привода подачи используются 4 высокомоментных электродвигателя переменного тока. Два двигателя предназначены для продольного и поперечного движения стола с деталью, а остальные для его подъема и поворота вокруг своей оси. Каждый двигатель также крепиться к механизму перемещения через электромагнитную муфту.
Выводы
В работе приведена разработка системы автоматического управления согласованного движения привода главного движения и привода подач станка, предназначенного для изготовления деталей сложной конфигурации резанием. Приводы приводятся в движение сервоприводами. В своем составе они имеют высокоскоростные электродвигатели
На первом этапе работы провели анализ объекта автоматизации, определены его параметры и характеристики, выявлен состав системы управления, а также поставлена общая задача проектирования. Так же проводиться анализ и обзор известных решений автоматизации объекта. Выявлены достоинства и недостатки каждой из них.
Второй этап включает в себя формирование главной задачи проектирования. Она заключается в проектировании системы управления подходящей для согласованного управления приводами станка, с необходимой точностью и надёжностью. Так же стоит задача выбора оборудования, которое входит в систему управления и составление блок–схемы алгоритма работы системы управления станком, формирования управляющих сигналов и работы заданных программ.
Список источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/sistemyi-avtomaticheskogo-upravleniya-stankami/
- Петренко Ю.Н., Г.И. Гульков. Автоматизация типовых и промышленных установок. Тексты лекций / Петренко Ю.Н., Г.И. Гульков. — Мн.: БПИ, 1989 — 82 с.
- Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студентов специальности 1-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» / Б.И. Фираго. — Мн.: БНТУ, 2005. — 126 с.
- Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 496с., ил.
- Соколов Н.Г. и Елисеев В.А. Расчёты по автоматизированному электроприводу металлорежущих станков. Учеб. Пособие для вузов по специальности Электропривод и автоматизация промышленных комплексов”. — М.: Высш. школа, 1969 — 296 с. с ил.
- Фираго Б.И. Теория электропривода: Учеб. пособие/ Б.И. Фираго, Л.Б. Павлячик. — Мн.: ЗАО “Техноперспектива”, 2004. — 527 c.
- Руководство по эксплуатации преобразователя частоты фирмы Delta Electronics серии UFD-S.
- Анхимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. — Мн.: Дизайн ПРО, 2000. — 352 c. с ил.
- Петренко Ю.Н. Системы программного управления технологическими комплексами./ Ю.Н. Петренко. — Мн.:НП ООО «Пион», 2002 — 334 с. с ил.
