Мехатроные технологические машины в машиностроение.

 

Построение диагностического прогноза в развитие машиностроения и выбор основных тенденций и стратегий его развития концентрируется на:

1. интеграции технологий и знаний

2. интеллектуализации производственных технологий

3. мехатронных технолологий машинах и роботах

4. сквозных информационных систем

Во многих областях техники МС приходят на смену традиционным механическим машинам, которые уже не соответствуют современным качественным требованиям. Мехатронный подход в построении машин нового поколения заключается в переносе функциональной нагрузки от механических узлов к интеллектуальным, электронным, компьютерным информационным компонентам, которые легко перепрограммируются под новую задачу и при этом являются относительно дешевыми. Так ф-ный анализ производственных машин показывает что доля механической части сократилась с 70% в начале 90-х годов до 25-30% в настоящее время. Принципиально важно подчеркнуть, что мехатр подход в проектирование предпологает не расширение, а именно замещение функций традиционно выполняемые механическими элементами системы на электронные и компьютерные блоки.

Анализ показывает, что еще в начале 1990 х годов подавляющее большинство функций машины (более 70%) реализовывалось механическим путем. Последующее десятилетие происходило постепенное вытеснение механических узлов сначала электронными, а затем и компьютерными блоками. В настоящее время в мехатронных системах объем функций распределен между механическими, электронными и компьютерными компонентами практически поровну. Доля компьют части выросла за последнее десятилетие вдвое и есть все основания прогнозировать сохранение этой тенденции в будущем.

Принципиально важно, что тенденция перехода от чисто механич к мехатр технологиям в современном машиностроении не закрывает механику. Наоборот стимулирует ее развитие на фоне с интеллектуальными компонентами в рамках единой мехатр системы. Системный подход диктует новые требования к встроенным механич и гибридным компонентам, что в свою очередь ведет к развитию новых технологий и конструкторских решений в области механики.

Чем же вызван переход от механики к мехатроники?

1. требованиями рынка

2. Новыми взаимоотнашениями потребитель – производитель. В связи с этим появились качественно новые требования предъявляемые к ф-ным характеристикам приводной техники для технологических машин.

Дальнейшее развитие получили мобильные технологические роботы, которые могут самостоятельно передвигаться в пространстве и обладают способностью выполнять технологические операции. Подобный вид оборудования уже активно применяется в различных отраслях экономики, например в системах водоснабжения. При этом отечественная промышленность имеет прекрасный задел в этой области.

РТК Р100 для инспекции труб малого диаметра

РТК Р200 для большого диаметра

РТК РОКОТ – 3 для инспекции и ремонта труб

Робот Р100 выполняет телеинспекцию труб базируется на колесном шасси, имеет цветную телекамеру и систему подсветки управляется дистанционно через кабель 100м.

Сенсорная система робота состоит из датчика пути, сенсоров ориентации телекамеры. Информация поступающая от сенсоров может использоваться в качестве обратной связи для контуров управления приводами, а также для точного определения места залегания труб в грунте и места нахождения локальных дефектов. К главным приемуществам мехатр систем относятся (см ранее). Отметим, что развитие машин от традиционной механики к современной мехатронике проходит последовательно ряд стадий:

Разработка электромеханич систем путем объеденения в приводе электрического привода и механической передачи с электронными блоками.

В структурном базисе мехатроники электромеханика показана как одна из граней «Пирамиды мехатроники»

Режимы работы МПЦУ

 

Переключение режимов происходит следующим образом: нажимается клавиша "Р", затем номер режима (см. таблицу). Текущий режим работы МПЦУ показывается соответствующим индикатором режима на пульте управления. После загрузки система переходит в режим "Ручного управления".

 

 

Таблица 1                      Режимы работы МПЦУ

Номер режима	Название режима	Включенный индикатор
0	Автоматическая работа	А
1	Ручное управление	Р
2	Пошаговая работа	Ш
3	Ввод программы	ВП
4	Просмотр программы вперед	ПП
5	Просмотр программы назад	ПП
6	Функциональная клавиатура (робот 1)	Р
7	Функциональная клавиатура (робот 2)	Р

 

Режим №0 "Автоматическая работа"

Автоматический режим работы является основным и предназначен для управления технологическим оборудованием в соответствии с алгоритмом, реализованным в виде управляющей программы, хранимой в ЭНЗУ.

Режим №1 "Ручное управление"

В режиме ручного управления процессор взаимодействует с ПУ аналогично режиму "Ввод программы", однако сформированный код команды не записывается в ЭНЗУ, а выполняется. Содержимое счетчика команд при этом не изменяется и не индицируется.

Режим №2 "Пошаговая работа"

Данный режим является средством отладки управляющих программ. При этом режиме процессор осуществляет выборку из ОЗУ и выполнение очередной команды, после чего модифицирует содержимое счетчика команд и переходит в режим ожидания ввода с клавиатуры. Каждое нажатие клавиши, если оно не связано с изменением режима работы, переводит процессор на выполнение очередного шага программы.

Режим №3 "Ввод программы"

Используется для записи кодов команд управляющей программы в ЭНЗУ. Необходимая команда набирается оператором на клавиатуре ПУ. Процессор под управлением исполнительной команды считывает коды нажатых клавиш, формирует из них код команды и пересылает его в ЭНЗУ по адресу, определяемому счетчиком команд, который размещен в ОЗУ МП.

По окончании пересылки каждой команды содержимое счетчика команд увеличивается на единицу. Вводимая информация совместно с текущим значением счетчика команд отображается на дисплее ПУ.

Режимы №4 и №5 "Просмотр программы"

Используются для контроля оператором управляющей программ, хранящейся в памяти МПЦУ. В соответствии с адресом ячейки ЭНЗУ, записанном в счетчике команд, производится считывание содержащейся в этой ячейке информации и вывод ее на индикацию совместно с текущим значением счетчика команд. Содержимое счетчика команд модифицируется в зависимости от режима (прибавляется 1 в режиме №4 или отнимается в режиме №5).

Режимы №6 и №7 "Функциональная клавиатура"

Используются для управления манипуляторами от клавиатуры с использованием подпрограмм, записанных в ПЗУ, обеспечивающих включение звеньев манипулятора нажатием одной клавиши. Код включения движения звена манипулятора вводится нажатием оператором соответствующей клавиши. Процессор под управлением исполнительной программы считывает код нажатой клавиши, отыскивает в ПЗУ соответствующую подпрограмму и приступает к ее выполнению. Содержание счетчика команд при этом не изменяется и не индицируется.

Регистры МПЦУ

"БА" - номер зоны памяти, из которой выбираются команды управляющей программы;

"СК" - счетчик команд, содержимое которого определяет адрес команды;

"БУ" - бит условия, значение которого устанавливается в зависимости от результата выполнения ряда операций. Анализ бита условия используется для управления кодом выполнения управляющей программы;

"УС" - регистр указатель стека, определяющий адреса ячеек ОЗУ, в который запоминаются значения "БА" и "СК" при обращении к подпрограмме, и откуда они выбираются при выполнении команды "Возврат";

шестнадцать счетчиков, содержание которых может изменяться от 0 до F. При необходимости счетчик может быть использован как однобитная память.

Система команд МПЦУ

Основные команды МПЦУ (см. таблицу 2) по функциональному назначению делятся на следующие группы:

1) команды ввода-вывода;

2) команды управления программой;

3) команды управления счетчиками;

4) команды контроля и редактирования программы;

5) команды тестового контроля функциональных блоков;

6) команды, ориентированные на управление пневматическими манипуляторами по путевому признаку.

Формат команды МПЦУ

Слово команды МПЦУ делится на два поля длиной по восемь разрядов: поле кода операции и поле операнда.

N0, Nl, N2, N3 - кодируются символами шестнадцатеричной системы исчисления.

 

Таблица 2. Основные команды МПЦУ

 

Формат команды	Содержание команды
Код операции (N3 и N2)	Операнд (N1 и N0)
Команды ввода-вывода
01	адрес входа	ожидание отсутствия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при отсутствии сигнала на входе с заданным адресом
02	адрес входа	ожидание наличия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при наличии сигнала на входе с заданным адресом
03	адрес входа	проверка входа на отсутствие сигнала. При отсутствии сигнала на входе с заданным адресом бит условия сохраняет предыдущее значение, в противном случае бит условия обнуляется
04	адрес входа	проверка входа на наличие сигнала. При наличии сигнала на входе с заданным адресом бит условия сохраняет предыдущее значение, в противном случае бит условия обнуляется
05	адрес выхода	включить выход с заданным адресом
06	адрес выхода	выключить выход с заданным адресом
07	Т	выдержка времени (команда задержки выполнения управляющей программы на время Т.0,1с)
12	адрес выхода	вывод бита условия прямой (выход с заданным адресом устанавливается в соответствии с содержанием бита условия)
13	адрес выхода	вывод бита условия инверсный (выход с заданным адресом устанавливается в соответствии со значением, противоположным содержимому бита условия)
1E	адрес входа	бит условия принимает значение сигнала на входе с заданным адресом
1F	адрес входа	бит условия принимает инверсное значение сигнала на входе с заданным адресом
Команды управления программой
00	00	нет операции (безусловный переход к выполнению следующей команды программы)
08	00	останов программы
09	адрес команды	безусловный переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу
0А	адрес команды	переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия "1", в противном случае происходит выполнение следующей команды программы
0В	адрес команды	переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия "0", в противном случае происходит выполнение следующей команды программы
10	адрес команды	переход к подпрограмме (переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, с запоминанием адреса возврата)
11	00	возврат из подпрограммы
Команды управления счетчиками
0D	0, номер счетчика	сброс счетчика (обнуление счетчика с заданным номером)
0C	0, номер счетчика	содержимое счетчика с заданным номером увеличивается на 1
0E	число, номер счетчика	сравнение счетчика (если содержимое счетчика с заданным номером равно числу, то бит условия сохраняет свое предыдущее значение, в противном случае бит условия обнуляется)
Команды управления однобитовой памятью
20	адрес бита	установка адресованного бита в "1"
21	адрес бита	установка адресованного бита в "0"
22	адрес бита	считывание содержимого адресованного бита и сравнение с "1" (если содержимое адресованного бита соответствует "1" бит условия сохраняет своё значение, в противном случае бит условия обнуляется)
23	адрес бита	считывание содержимого адресованного бита и сравнение с "0" (если содержимое адресованного бита соответствует "0", бит условия сохраняет своё значение, в противном случае бит условия обнуляется)
24	адрес бита	установка адресованного бита в соответствии со значением бита

 

 

Список литературы

1. Селевцов Л.И. Автоматизация технологических процессов 2014г.

 

2. Шишмарев В.Ю. Типовые элементы системы автоматического управления 2004г.

 

3. Нестеренко В.М.,Мысьянов А.М. - Технология электромонтажных работ (Профессиональное образование) - 2004.

 

4. Автоматизация технологических процессов [электронный ресурс]: https://ru.wikipedia.org/wiki/Автоматизация_технологических_процессов

 

5. Структура и принципы построения мехатронных систем. [электронный ресурс]: https://studfile.net/preview/966006/

 

6. Режимы работы МПЦУ [электронный ресурс]: https://vuzlit.ru/993562/rezhimy_raboty_mptsu