книги из ГПНТБ / Основы автоматизации для металлургов

нами. Программное управляющее устройство может само по себе представлять достаточно сложное автоматическое устройство ком­ бинационного или последовательного типа. Иногда об этих схемах говорят как о схемах с внешним управлением. Далее будут рас­ смотрены различные программные управляющие устройства.

Программное устройство с реле времени

В этом случае программа определяется настройкой ряда реле времени, которые затем определяют моменты перехода между от­ дельными тактами. Количество реле времени может быть равно (или меньше) числу тактов. Такие системы обычно реализуются совокупностью последовательных устройств автоматики. Однако при проектировании можно сначала найти необходимую совокуп­ ность реле времени, определив тем самым такты работы устрой­ ства автоматики, а потом уже задать комбинационные функции во время отдельных тактов. Такой порядок можно использовать при проектировании и решении всех других видов программных систем автоматики.

когда несколько кулачков на одном валу поворачивается синхрон­

этом соответствующие контакты. Длительность всего цикла зависит

К этой группе программных устройств можно отнести подвиж­ ные тяги или упоры, которые движутся вдоль оси и замыкают кон­ такты, расположенные на их пути. Изменение программы можно осуществить перемещением контактов. Эта система наиболее часто

91

Оба указанных способа позволяют быстро осуществлять пере­

При более совершенных способах цифрового управления работой металлообрабатывающих станков используют бесконтактные дат­ чики положения (магнитные, фотоэлектрические и др.) и обратные связи, обеспечивающие контроль правильности исполнения ко­ манды.

Следящее программное устройство

Особым случаем управления является управление приводом копировального станка (например, фрезерного), когда программа замыкания контактных элементов определяется шаблоном. У ко­ пировальных станков работа схемы зависит непосредственно от мгновенного положения следящего кулака и формы шаблона.

Принцип копирования показан на рис. 39. Следящий кулачок «ощупывает» шаблон, и станок осуществляет движение в горизон-

92

тальном направлении. Когда кулачок доходит до места, где шаб­ лон требует изменения положения инструмента на вертикальное, он замыкает контакт А (рис. 40) и выдает импульс на включение двигателя, управляющего движением инструмента в вертикальном направлении (вверх). Движение в горизонтальной плоскости при этом заблокировано, так что зажимной суппорт автоматически остановится до окончания движения в вертикальной плоскости.

N

и процесс повторяется в обратном направлении. Направление дви­

с целью упрощения не показаны элементы, управляющие движе­ нием в горизонтальном направлении).

У современных устройств вместо контактных элементов, как правило, применяются бесконтактные датчики, а управление при­ водом осуществляется электронными приборами, например тири­

различными. Так, например, программа на ленте может быть за­ писана с помощью отверстий различной длины и считываться счи­ тывающим устройством с ленты в виде пропорциональных импуль­

магнитной ленты является возможность одновременной записи на

93

ленту нескольких сигналов разной частоты, которые затем разде­ ляются при помощи фильтров, что позволяет на одной ленте за­ писать программу для нескольких выходных элементов схемы уп­ равления. Кроме того, программу, записанную на магнитной ленте, сравнительно легко обновить или заменить.

Одной из модификаций ленты для записи программ является, например, перфолента (применяемая обычно для ввода входных данных в ЭВМ), на которой записаны в цифровой форме соответ­ ствующим кодом (двоичным, телетайпным и др.) команды про­ граммного управления. Сигналы с устройства для считывания пер­ фоленты (чаще всего фотоэлектрического) дешифруются и с их помощью осуществляется управление схемой в соответствии с за­

которые позволяют осуществлять различные варианты соединения

подъемом валков прокатной клети в соответствии с составленным планом обжатий (рис. 41). Для этого на коммутационной па­ нели путем вставки штырей или программирующей платы выби­ рают подходящий план обжатий (в цифровой ф;рме). После каждого прохода раската через валки автоматически включается двигатель подъема верхнего валка, уменьшающий зазор между валками. При этом датчиком положения нажимного винта посы­

панели, при определенном числе импульсов, соответствующем тре­ буемому положению валков, выдается команда на отключение двигателя.

94

Перфокарты

Применение перфокарт для определения программы управляю­ щего устройства позволяет быстро изменять программу (путем за­ мены перфокарты), что является преимуществом этого способа. Принцип применения перфокарт аналогичен описанному выше. Считывание данных с перфокарт может осуществляться с помо­ щью механических контактных, фотоэлектрических, емкостных и других устройств.

Преимуществом перфокарт является также больший объем ин­ формации, чем при использовании контактного поля, однако счи­ тывающее устройство является более сложным, так как оно должно обеспечивать достаточно быструю смену перфокарт. Сов­ ременные устройства аналогичны устройствам для ввода перфо­ карт в ЭВМ.

Следует, однако, отметить, что идея использования перфокарты для записи программы работы была реализована еще в прошлом столетии на ткацком станке Жаккарда. Ряды механических игл, проходя через отверстия в соединенных друг с другом бумажных картах, поднимали нити основы, необходимые для создания тка­ ного узора, а каждой карте соответствовала одна комбинация нитей основы.

5. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ

Устройства этого класса подразделяются в зависимости от ха­ рактера работы управляющих устройств на устройства автоматики последовательного и последовательно-реверсивного действия. Уст­ ройства реверсивного типа характеризуются тем, что во время ра­ бочего цикла некоторые их элементы находятся в действии более одного раза.

Методы синтеза многотактовых устройств автоматики явля­ ются более сложными, чем устройств комбинационного и програм­ много типа, и общие методы синтеза пока окончательно не разра­ ботаны.

Интуитивные методы синтеза

Сначала следует рассмотреть интуитивный способ проектиро­ вания устройств автоматики последовательного действия, основан­

ким образом, что материалы выгружаются из бункеров дозирую­ щим питателем и подаются в определенных количествах на транс­ портер. Транспортер подает материал в непрерывно работающие смесители, откуда смесь поступает в бункера готовой смеси. Уст­ ройство автоматики должно обеспечивать автоматическое включе­ ние оборудования при замыкании одного выключателя, а также

95

автоматическое отключение оборудования при полном опорожне­ нии смесителя. Кроме того, блокировка должна обеспечить оста­ новку оборудования в случае каких-либо неполадок, остановки транспортера, смесителя, одного из питателей или при переполне­ нии бункера готовой смесью.

Сначала следует определить условия блокировки, обеспечиваю­ щей моментальную остановку всего оборудования в случае непо­ ладки. Чтобы после устранения неполадки предотвратить получе­ ние некачественной смеси, необходимо обеспечить одновременное включение всех двигателей после устранения неисправности, тогда как при разгоне порожнего оборудования двигатели включаются последовательно. .

разгона при порожнем оборудовании нет никаких условий блоки­ ровки; для рабочего режима необходимо, чтобы работали все ос­

в рабочем режиме, но он не должен подавать смесь на неработаю­

96

X

Рис. 43. Схема управления контактами

тактора S4 включено условие, что должен работать контактор S5, можно в выражении для контактора S6 контакты s4 и S5 исклю­ чить. Тогда справедливо уравнение

схемы в целом, затем составим коммутационную программу для отдельных элементов.

Если оборудованием управляет человек, то он сначала включит смеситель, а после его разгона-—транспортер DJ и затем транс­ портер D2. Тем самым приводится в действие вся транспортная линия. После этого можно включать отдельные питатели.

Для получения с самого начала качественной смеси питатели следует включать не только в определенной последовательности, но и в определенные промежутки времени. Сначала включают пи­ татель PJ. Материал падает на движущийся транспортер D2 и движется в направлении питателей Р2 и РЗ, поэтому очевидно, что промежутки времени между включением питателей будут зависеть от расстояния между ними и от скорости движения транспортера D2. При одновременном включении питателей или при включении их в несоответствующие промежутки времени образовалось бы

а

b

с

d

е

f

SI

S2 «S3

S5

S6

g h i

J

HI

K2

k3

A4

В табл. 5 замыкание контактов обозначено линией. Такт 0 и такт 22 совпадают, т. е. схема после окончания цикла опять воз­ вращается в исходное положение. В каждом столбце видно, какие элементы включены во время определенного такта. Так как в таб­ лицу включены и управляющие элементы, по ней можно составить программу коммутации реле времени. Чтобы одно и то же реле можно было использовать для замыкания и для размыкания цепи,

98

необходимо при помощи одного реле контролировать весь период разгона, а после его окончания привести цепи управления в исход­ ное положение. Как уже было сказано, реле времени используется лишь в течение тех тактов, когда нужно выдерживать определен­ ные интервалы времени, в данном случае только при включении и отключении питателей. Остальные цепи могут включаться в задан­ ной последовательности, а интервал между включениями будет определяться временем срабатывания контакторов и реле. По тех­ нологическим соображениям питатель PI включают после разгона транспортера D2 с запаздыванием таким образом, чтобы материал подавался на транспортер, уже имеющий заданную скорость. То­ гда потребуются всего четыре реле времени. Выходными элемен­

ным элементом схемы управления служит сдвоенная кнопка, при нажатии на которую обслуживающий персонал дает импульс на пуск или остановку. При нажатии на кнопку вспомогательное реле R1 замкнется и приведет в действие реле времени 77, определяю­ щее время разгона. В течение первого такта включатся такие вы­

мени ТЗ по окончании работы включит реле Е, контакт е (такт 7)

Реле Т4 включит также реле D, контакт d которого включит цепь

вернет всю схему управления в исходное положение. Управляемая схема останется неизменной, т. е. выходные элементы будут вклю­ чены в результате работы удерживающих контактов, что видно из табл. 5 (такт 11).

В связи с тем что длительность интервалов (тактов) при от­ ключении такая же, как и при включении, можно использовать те же реле времени, но их следует соответствующим образом пере­ ключить с помощью вспомогательных реле RI, R2; выходные эле­ менты G, H, I , J системы управления своими размыкающими кон­ тактами g, h, i, j отключат оборудование. При этом, однако, сле­ дует отменить условие блокировки для работы смесителя, так как при отключении первого питателя все оборудование остановилось

размыкание в соответствии с таблицей. Время размыкания опреде­ ляется реле Т1, которое в течение последнего такта (22-й такт) приводит схему управления вновь в исходное состояние. В течение этого же такта и управляемая схема находится в исходном поло­ жении, в результате чего весь цикл завершается. Описанная схема

Интуитивное решение, примененное в данном случае, требует большого опыта, поэтому при синтезе многотактных схем автома­ тики необходимо использовать законы алгебры логики и строить с их помощью специальные функции. Эти функции выражают за­ висимость между входными и выходными переменными в течение различных тактов. В следующем разделе будут объяснены основ­ ные правила составления и корректировки таких функций.

Последовательная функция — таблица состояния переменных

Если работу устройств автоматики можно выразить при по­ мощи таблицы, в которой изображена временная последователь­ ность отдельных переменных, то при помощи комбинационной функции можно выразить зависимость между входными и выход­ ными переменными в каждый момент времени. Полученное выра-

100