5. Дайте понятие управляющей программы. Приведите алгоритм ручной подготовки управляющих программ для систем с чпу.

Исходная информация для подготовки управляющей программы (УП) содержится в чертеже детали, выполненном инженером-конструктором Задачи перевода информации, заключенной в чертеже, на язык, воспринимаемый системой ЧПУ, решаются технологом-программистом.

УП - объем информации, зафиксированной на одном из видов программоносителей, достаточный для выполнения требуемой технологической операции по обработке изделия. УП представляется в виде буквенно-цифрового кода и может быть подготовлена ручным или автоматизированным (автоматическим) методом.

При ручном программировании (рисунок 1), применяемом в основном при малом количестве станков с ЧПУ, на основании чертежа детали составляют таблицу с программой, в которой зафиксированы все рабочие движения станка во временной последовательности. Расчеты выполняются вручную с использованием простейших вычислительных средств.

Рисунок 1 - Алгоритм ручной подготовки управляющих

программ для систем с ЧПУ

Обработка информации чертежа производится в такой последовательности (рисунок):

1) выбирается система координат и ее начало совмещается с исходной точкой, в которую удобно "выставить" инструмент или деталь перед началом обработки;

2) проставляются размеры детали относительно координатных осей, выбираются опорные точки и назначается последовательность их обхода; на этой основе готовится рабочий чертеж;

3) аппроксимируются типовыми кривыми траектории движения между опорными точками с учетом возможностей системы ЧПУ (отрезками прямых, дугами окружностей, участками параболы и т.д.);

4) обрабатывается технологическая информация (назначаются режимы резания, инструменты и т.д.) и составляется технологическая карта;

5) определяются приращения координат опорных точек в единицах длины и переводятся в число дискрет в соответствии с разрешающей способностью системы ЧПУ;

6) производится запись программы в текстовой форме; полученная УП наносится на перфоленту.

5. Начертите структурную схему программируемого контроллера. Приведите его характерные свойства и принцип действия.

Термин «программируемый» отражает возможность ПК воспринимать программу на языке высо­кого уровня, а «контроллер» — возможность выполнять функции управления сложными технологи­ческими процессами (сложными станками, литейными комплексами, машинами для обработки ме­таллов давлением, автоматическими линиями).

ПК имеют ряд характерных свойств:

• как правило, ПК предназначены для решения логических задач с элементами ариф­метических операций;

• упрощенное программирование, основанное на символах и мнемокодах, кото­рое легко усваивается персоналом, не имею­щим специальной подготовки;

• большая помехозащищенность, потенци­альная развязка от внешних цепей с помощью оптронов, ферритовых устройств и др., что дает возможность применять ПК в цеховых условиях;

• модульность конструкции (входы, выходы и объем

памяти наращиваются с определенным шагом);

• наличие вспомогательных устройств для выполнения дополнительных функций (таймеры для выдержки времени, счетчики импульсов и др.).

Программируемый контроллер состоит из центрального процессора, модуля памяти (ПЗУ), мо­дулей входов-выходов, обеспечивающих сопряжение с входными датчиками и исполнительными устройствами объекта управления, и сканирующего устройства, которое производит поочередный опрос входов и выходов. К контроллеру подключается пульт программирования, через который про­изводится набор программы.

Помимо ручного ввода программы большинство ПК предусматривает возможность связи с дру­гим ПК или ЭВМ. Возможно также подключение дисплея, печатающего устройства и модуля вспо­могательной памяти.

Содержание вычислительного процесса заключается в решении логических уравнений типа

Y= F(X,) с помощью которых описывается алгоритм управления объектом. Набор выходных функ­ций Y_i состоит из выходных функций, поступающих на объект для осуществления функций управ­ления, и внутренних функций, не имеющих реального выхода и ограничивающих область своего действия самой программой; их можно назвать промежуточными выходами. Сюда же относятся сиг­налы таймеров, счетчиков. Набор входных функций X_i включает сигналы датчиков, а также внут­ренних устройств ПК (таймеров, счетчиков). Таким образом, в течение цикла своей работы ПК об­менивается информацией с внешней средой и осуществляет обработку этой информации в соответ­ствии с записанной в нем программой.

Система команд ПК представляет собой набор инструкций (команд), обеспечивающих опера­тивный ввод, контроль и редактирование рабочей программы управления объектом.

По назначению инструкции ввода можно разделить на программные, функциональные и опера­тивные.

Программные инструкции, записанные в рабочую программу ПК, определяют, «что» и «с чем» надо сделать, и состоят из кода операции («что») и адреса операнда («с чем»). Некоторые программ­ные инструкции являются безадресными, т.е. состоят только из кода операции, и выполняются в по­следовательности, определенной записью программы.

Функциональные инструкции служат для пуска и выбора режима программирующего устрой­ства и ввода, редактирования и контроля рабочей программы. В большинстве ПК эти инструкции решаются аппаратно и не занимают рабочей памяти программы.

Оперативные инструкции имеют своей целью активное вмешательство в работу процессора, возбуждение реальных входов и выходов и некоторые другие. Оперативные инструкции имеются не во всех модулях ПК.

Практические задания

1. Перечислите элементы, из которых состоит схема управления пуском двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции электродвижущей силы (ЭДС) и динамического торможения в функции времени и проанализируйте ее принцип действия.

В этой схеме в качестве датчика ЭДС используется якорь двигателя М, к которому подключены катушки контакторов ускорения КМ1 и КМ2 (рисунок 1а). С помощью регулировочных резисторов R_у2 и R_у1, эти контакторы настраиваются на срабатывание при опре­деленных скоростях двигателя.

а) схема пуска ДПТ ПВ в функции ЭДС и динамического торможения в функции времени

б) механические (электромеханические) характеристики ДПТ ПВ

Рисунок 1 – Пуск и торможение ДПТ

Для осуществления торможения в схеме предусмотрен резистор R_д3 подключение и отключение, которого осуществляется контак­тором торможения КМЗ. Для обеспечения необходимой при тор­можении выдержки времени используется электромагнитное реле времени КТ, замыкающий контакт которого включен в цепь катуш­ки контактора торможения КМ2.

После подключения схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ, при этом все управляющие аппараты схемы ос­таются в исходном положении. Пуск ДПТ осуществляется нажа­тием кнопки SВ1, что приводит к срабатыванию линейного кон­тактора КМ, подключению двигателя к источнику питания и на­чалу его разбега с включенными резисторами в цепи якоря R_д1+ R_д2 по характеристике 1 (рисунок 1б). По мере увеличения скоро­сти растет ЭДС двигателя и соответственно напряжение на катушках контакторов КМ1 и КМ2. При скорости ω₁, срабатывает кон­тактор КМ1, закорачивая своим контактом первую ступень пус­кового резистора R_д1, и двигатель начинает работать по характе­ристике 2. При скорости ω₂ срабатывает контактор КМ2, закора­чивая вторую ступень пускового резистора R_д2. При этом двига­тель выходит на работу по естественной характеристике 3 и за­канчивает свой разбег в точке установившегося режима, опре­деляемой пересечением естественной характеристики 3 двигателя и характеристики нагрузки ω (М_с).

Для перехода к режиму торможения необходимо нажать кнопку SВ2. При этом произойдет следующее. Катушка контактора КМ по­теряет питание, разомкнется замыкающий силовой контакт КМ в цепи якоря ДПТ и последний отключится от источника питания. Размыкающий же блок-контакт КМ в цепи катушки контактора тор­можения КМЗ замкнется, последний сработает и своим главным кон­тактом подключит резистор R_д3 к якорю М, переводя ДПТ в режим динамического торможения по характеристике 4. Одновременно разомкнется замыкающий контакт контактора КМ в цепи реле времени КТ, оно потеряет питание и начнет отсчет вы­держки времени. Через интервал времени, соответствующий сни­жению скорости ДПТ до нуля, реле времени отключится и своим контактом разорвет цепь питания контактора КМЗ. При этом резистор R_д3 отключается от якоря М двигателя, торможение закан­чивается и схема возвращается в свое исходное положение.

2. Перечислите элементы, из которых состоит схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, обеспечивающую его прямой пуск и динамическое торможения в функции времени и проанализируйте ее принцип действия.

Пуск двигателя в этом случае осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременное замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет срабатывание последнего и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1, который, тем не менее, не сработает, так как в этой цепи разомкнулся размыкающий контакт КМ.

Для остановки АД необходимо нажать кнопку SB2. Тогда контактор КМ отключится и, разомкнув свои контакты в цепи статора, отключит двигатель от сети переменного тока. Одновременно с этим замкнется контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и разомкнется контакт КМ в цепи реле КТ, что приведет к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотке статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор R_т и переводу двигателя в режим динамического торможения.

Реле времени КТ, потеряв питание, начнет отсчет выдержки времени. Через некоторый интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ разомкнет свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключится и прекратит подачу постоянного тока в цепь статора. Схема вернется в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором R_т, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного токов в данной схеме используется типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.