Рязанский институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный открытый

университет имени В.С. Черномырдина»

О.В.МИЛОВЗОРОВ

«РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ-АВТОМАТОМ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ СТАНКА С ЧПУ»

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Управление системами и процессами» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения»

Рязань 2012

ББК 34.5-5

М 60

УДК 621.

Миловзоров О.В.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ-АВТОМАТОМ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ СТАНКА С ЧПУ: Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Управление системами и процессами» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения». Рязань: Рязанский институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный открытый университет имени В.С. Черномырдина», 2012.- 68 с.

Рецензент: зав. каф. АИТП Рязанского государственного радиотехнического университета, д.т.н., профессор А.К.Мусолин

Рассматриваются вопросы разработки программ управления автоматизированными технологическими системами на примере станка-автомата на основе SCADA-системы GENIE. Рассматриваются вопросы разработки управляющих программ для станков с ЧПУ на основе CAM-систем, в качестве которой используется система PEPS Milling 2,5 D.

Пособие рекомендуется студентам очного, вечернего и заочного отделений спец. 151001.

Ил. 51. Библиогр.: 3 назв.

Ключевые слова: SCADA-системы, алгебра логики, логические функции, алгоритм задачи управления, CAM-системы, система PEPS Milling 2,5D, управляющие программы для станков с ЧПУ, типовые циклы обработки.

Печатается по решению методического совета Рязанского института (филиала) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный открытый университет имени В.С. Черномырдина».

2704040000 © Рязанский институт (филиал) Федерального

ЗР9(03)-2000 государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального

образования «Московский государственный

открытый университет имени

В.С. Черномырдина», 2012

© О.В. Миловзоров, 2012

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 4

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 5

ЗАДАНИЕ 1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЛОГИКО-КОМАНДНОГО ЦИКЛОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОКАРНЫМ СТАНКОМ-АВТОМАТОМ 6

ПОНЯТИЕ О ЛОГИКО-КОМАНДНОМ УПРАВЛЕНИИ 6

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ БАЗОВОГО ВАРИАНТА ЗАДАНИЯ 8

Словесное описание работы системы циклового управления 9

Определение состава датчиков контроля работы системы 9

Определение состава сигналов управления исполнительными устройствами и логических функций для сигналов управления 10

Порядок разработки системы управления 14

ДОРАБОТКА БАЗОВОГО ВАРИАНТА НА СООТВЕТСТВИЕ ТРЕБОВАНИЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАДАНИЯ 25

Реализация аварийных параметров 26

Реализация управляющих параметров 27

ЗАДАНИЕ 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКИ КОРПУСНОЙ ДЕТАЛИ НА СТАНКЕ С ЧПУ 30

CAM-СИСТЕМЫ И БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ 30

Основные подходы при разработке управляющих программ 30

Понятие эквидистанты 31

Этапы разработки управляющей программы и варианты заданий 33

ВВОД ГЕОМЕТРИИ ДЕТАЛИ 39

Ввод геометрии обрабатываемых контуров с помощью команд CAD-подсистемы 39

Ввод геометрии обработки на основе 3D-модели 40

43

ФОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ОБРАБОТКИ 44

Определение исходных данных для управляющей программы 44

Определение заготовки 44

Определение операций обработки 46

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ 57

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕКСТА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ (NC-КОД): 60

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66

Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из двух заданий.

В первом задании осуществляется проектирование системы логико-командного управления токарным станком-автоматом. Разработка программного обеспечения осуществляется в SCADA-системе GENIE.

Во втором задании осуществляется разработка программы управления для станка с ЧПУ. В качестве системы для разработки программы используется CAM-система PEPS V5.3.

Программное обеспечение

Для выполнения курсовой работы на компьютере должно быть установлено следующее программное обеспечение:

• SCADA-система GENIE версии 3.0 или выше – необходима для построения систем управления станком-автоматом в первом задании курсовой работы;

• Camtek Peps 5.3 - объектно-ориентированная CAM-система для внешнего программирования любого станка с ЧПУ, необходима для выполнения второго задания курсовой работы.

Задание 1. Разработка системы логико-командного циклового управления токарным станком-автоматом понятие о логико-командном управлении

В технологических системах очень часто исполнительный механизм может находиться только в двух состояниях – включенном или выключенном. В таком режиме могут работать электродвигатели, электромагниты (в частности, исполнительные устройства в любой гидравлической системе станка переключаются с помощью электромагнитов).

Очень многие вспомогательные механизмы станков с ЧПУ также могут находиться только во включенном или выключенном состоянии. Для описания работы таких механизмов используется алгебра логики (булева алгебра). Переменные в алгебре логики могут принимать только два значения (логическая «1» – логический «0»), которым удобно поставить в соответствие включенное («1») и выключенное («0») состояния механизма.

Для формирования функций в алгебре логики используются три основные логические операции:

• логическое «И»

• логическое «ИЛИ»

• логическое «НЕ»

Аргументами логических функций являются переменные, которые также принимают только два состояния – «1» и «0». В технологических системах им соответствуют показания двухпозиционных датчиков (включен – x=«1», выключен – x=«0»). Такие датчики широко используются в технологических системах, например, концевые выключатели, которые устанавливаются на станке и ограничивают диапазон перемещений рабочих органов.

Если в системе используется датчик аналогового типа, который выдает сигнал, пропорциональный величине измеряемого параметра (например, датчик температуры), то такой сигнал искусственно приводят к двухпозиционному. Например, можно установить максимальное значение допустимой температуры tºC_доп, при этом, если измеренное значение tºC_изм ниже tºC_доп, то x=«0», а если выше – x=«1» .

Таким образом, значение логической функции описывает состояние исполнительного механизма, а значения аргументов этой функции – состояния датчиков, контролирующих работу технологической системы.

ЛОГИЧЕСКОЕ «И»

Обозначение: ; •; &; And (в программе).

Функция равна «1» лишь в том случае, если все аргументы x_i равны «1». Если хотя бы один из x_i=«0», то функция y равна «0».

Логическое «И» используется в тех случаях, когда для включения/отключения механизма одновременно должно выполняться несколько условий.

Пример: пусть для включения двигателя главного движения сверлильного станка-автомата одновременно должны выполняться следующие условия:

- заготовка должна быть зажата, при этом датчик x₁=1;

- в область обработки должна подаваться смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), при этом датчик x₂=1;

- инструмент должен быть установлен в патроне и зажат, при этом датчик x₃=1.

Т.е. для включения двигателя все три датчика x₁, x₂ и x₃ должны быть включены.

В этом случае функция включения двигателя будет иметь вид:

y₁=x₁ x₂ x_3.

ЛОГИЧЕСКОЕ «ИЛИ»

Обозначение: ; or (в программе)

Функция равна «1», если хотя бы один из аргументов x_i равен «1».

Логическое «ИЛИ» используется, если для включения/отключения механизма достаточно хотя бы одного из нескольких условий. Такими сигналами являются сигналы аварийного отключения.

Пример: станки с ЧПУ и станки-автоматы обычно имеют ограждение, которое в процессе работы обязательно должно быть закрыто. Если в процессе работы срабатывает концевой выключатель открытого ограждения, то обработка должна прекращаться. Такими же аварийными сигналами, запрещающими дальнейшую обработку, могут быть прекращение подачи СОЖ, превышение температуры в зоне резания допустимого максимального значения, превышение потребляемой мощности двигателя главного движения допустимого максимума. В этом случае сигнал аварийного отключения станка можно описать следующей функцией:

y₂= x ₄ x ₅ x ₆ x ₇, где

x₄=1 – заграждение открыто;

x ₅=1 – СОЖ не подается;

x ₆=1 – t_рез > t_max;

x ₇=1 – P_рез > P_max.

Т.е. срабатывание любого из датчиков x ₄, x ₅, x ₆ или x ₇ будет приводить к выработке сигнала «Авария» - y₂.

ЛОГИЧЕСКОЕ «НЕ»

Результат логической операции НЕ равен значению, противоположному значению аргумента, т.е., если x=«0», то «1», и наоборот, если x=«1», то «0». Такое значение называют инверсным значением [латин. inverto — переворачиваю].

Очень часто для того, чтобы включить механизм, некоторый датчик должен быть в выключенном состоянии. При этом в процессе перемещения рабочего органа датчик включается, и в момент его включения перемещение рабочего органа должно заканчиваться.

Пример. Рассмотрим перемещение суппорта. Оно должно закончиться в момент касания суппортом датчика крайнего положения. Т.е. в начальный момент, когда суппорт начинает перемещаться, этот датчик выключен (т.е. НЕ включен), но как только этот датчик включится, перемещение должно закончиться. Таким образом, логическую функцию включения перемещения суппорта можно связать с инверсным показанием датчика крайнего положения. Пусть условием подачи сигнала перемещения суппорта является включение некоторых датчиков x₁, x₂, x₃. Крайнее рабочее положение суппорта фиксируется датчиком x₄. Тогда функцию включения перемещения суппорта можно описать следующим образом:

y₃= x₁ x₂ x_{3 4} .

Действительно, при срабатывании датчика x₄ значение аргумента _{4 станет равным «0», т.е. один из аргументов логической функции станет равным «0», значит, и сама функция} y_{3 станет равна «0».}