Синтез циклических систем управления

Цель работы: Изучение метода синтеза логических последовательностей по тактограмме, реализации логических функций на релейных элементах, логическом контроллере и экспериментальная проверка схемы управления.

Общие положения

Автоматизированные и автоматические системы управления агрегатами и технологическими процессами, построенные на основе управляющих логических устройств называют системами логического типа. Действие автоматических устройств логического типа можно описать функциональными зависимостями между входными и выходными сигналами, т.е. логическими последовательностями. К таким системам управления относят ЦСПУ-цикловые системы программного управления. Функциональная задача такой системы управления сводится к обработке программно-заданного цикла работы основных и вспомогательных узлов станка на основе информации о величине, направлениях и скорости перемещений, задаваемых программой обработки изделия и датчиками, входящими в состав электрооборудования станка.

Реализация функций управления узлами и механизмами станка на основе заданного цикла и информационных сигналов осуществляется в блоке электроавтоматики, в котором предусматривается возможность реализации «самопитания», «памяти» и размножения сигналов.

БЗП-блок задания программы.

БПВП-блок поэтапного ввода программы.

БЭА - блок электроавтоматики.

ИМ - исполнительные механизмы.

Д-датчик.

Рис.7.1. Структурная схема устройств ЦСПУ

 

В течение многих лет для построения блоков электроавтоматически использовали релейно-контактные элементы, имеющие невысокую надежность, малое быстродействие, являющиеся сложными в обслуживании и наладке. В настоящий момент элементной базой БЭА являются интегральные схемы (ИС) малой и большой степени интеграции (БИС) и дискретные полупроводниковые элементы, способные реализовать логические функции любой сложности.

На вход БЭА поступает набор сигналов с БПВП и датчиков положения, скорости, ускорения и т.п.

На выходе БЭА формируются сигналы, которые по соответствующим каналам управляют исполнительными механизмами.

Основной задачей синтеза ЦСПУ является разработка структур БЭА, составление логических выражений для срабатывания каждого исполнительного механизма и на их основе системы управления, обеспечивающей заданную программу работы исполнительных механизмов. Достаточно широко разработаны методы синтеза логических выражений по таблицам состояния, циклограммам, графам, тактограммам.

Тактограммо-графическое изображение работы исполнительных механизмов, такт-промежуток времени, в течение которого ни один механизм не меняет свое состояние. Движение (работа) исполнительного механизма обозначается на тактограмме наклонной линией, высота - горизонтальной. Для составления логических функций срабатывания механизмов входным сигналам (получаемым с датчиков положения) присваивают «веса». Вес n-ого сигнала равен 2ⁿ. Введение «весов» позволяет различать входные наборы. Если суммарные «веса» в начале такта одинаковые, то одинаковые и входные наборы. При одинаковых входных наборах в различных тактах необходимо вводить дополнительный сигнал с элементами «памяти» «Память» включают таким образом, чтобы такты с одинаковыми весами имели разный уровень «памяти» (Z и ). При реализации схемы на релейно-контактной аппаратуре необходимо запомнить и импульсные сигналы (с нулевой длительностью).

На рис.7.2 представлена схема лабораторной установки.

 

Рис. 7.2 Схема лабораторной установки

 

Исполнительный механизм М1 перемещает инструменты в горизонтальном направлении от одного микропереключателя ДП1 до другого ДП2. Механизм М2 поворачивает рабочий стол на угол 180°, который фиксируется бесконтактными датчиками положения ДП3 - ДП4. Тактограмма работы этих механизмов представлена на рис.7.3. На ней введены: столбец с весами сигналов и строки с суммарным весом сигналов в начале тактов и входными сигналами. Входным считается сигнал, появляющийся в начале такта или в конце предыдущего. Из тактограммы видно, что сигнал -является импульсным, а в I и III тактах одинаковые суммарные веса, т.е. необходимо вводить «память». Введем два элемента «памяти», один включим в начале I такта и в начале II выключим. Это позволит запомнить импульсный сигнал и разделить входные одинаковые наборы. Второй элемент «памяти» введен для разделения повторяющихся трех элементов цикла -для поворота стола на 360°.

 

№ п/п	Мех-м	Такт	I	II	III	Сигнал
	M1				1 2
	M2				4 8
	Sвес
	Входные сигналы	(2)	(0)	(1)
	Z1
6	Z2
	M1­
	M1¯
	M2
	Z1
	Z2

 

Рис. 7.3 Тактограмма работы механизмов

 

 

Рис. 7.4 Схема функций управления двигателей

 

сигнал с ДП1, сигнал с ДП2,

, - сигналы с ДП3 – ДП4.

 

Правила записи функций срабатывания механизмов по тактограмме.

1.Введем строки, в которых будем записывать функции включения механизмов (9, 7, 8) и памяти (10, 11).

2. В формулу функции включения механизма рассматриваемого такта записывается входной сигнал и должно выполняться соотношение Т()ÎТ().

3.Если указанное соотношение не наблюдается, то формулу включения дополняют сигналами памяти, так чтобы выполнялось соотношение Т()ÎТ(), т. е. надо выбрать минимальное произведение таких сигналов, которые бы в других тактах не встречались. Этими же правилами пользуются для записи логической формулы включения элемента памяти.

4.Функции срабатывания механизмов записываются в следующем виде , где - сигнал с датчика положения, ограничивающего перемещение в этом направлении, - функция включения механизма в такте.

5.Для элемента памяти функция срабатывания записывается так:

, где - функция включения памяти, - функция выключения памяти.

В соответствии с этими правилами в строки 7, 8, 9, 10, 11 записываем наборы сигналов для включения механизмов и элементов памяти. На основании этих наборов запишем функции срабатывания механизмов и элементов памяти:

;

; .

В соответствии с полученными логическими выражениями составим релейно-контактную схему. Т. к. сигналы с датчиков используются в схеме по несколько раз их необходимо размножить через промежуточные реле. В схему необходимо ввести блокировки для защиты от короткого замыкания в схеме реверса механизма МI, устройства сигнализации и кнопочное управление. Бесконтактные датчики ДП3-ДП4 питаются от источника постоянного тока, поэтому часть схемы собрана на аппаратуре постоянного тока, а часть - на аппаратах переменного тока – схема реверса для механизма МI.

Схема управления, собранная в соответствии с полученными логическими выражениями и имеющейся аппаратурой, представлена на рис. 7.5.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и собрать схему.

2. Включить источник постоянного тока (18В), проверить работу бесконтактных выключателей.

3. Подать питание в схему и проверить выполнение цикла, данного тактограммой.

4. Записать логические выражения срабатывания механизмов для заданной преподавателем тактограммы.

Цепи управления

Силовые цепи

 

Рис. 7.4 Схема управления лабораторной установки

В схеме SQ1 и SQ2 –микропереключатели. SB1 –кнопка «Пуск». SQ3 и SQ4 бесконтактные датчики.

 

Содержание отчета

Цель работы. Перечень аппаратуры, используемой в работе. Циклограмма работы двигателей. Лабораторная схема. Описание работы схемы. Циклограмма работы двигателей в соответствии с заданием преподавателя. Разработанная схема. Описание работы схемы.

 

7.3. Контрольные вопросы

1. Описание работы схемы исходной и измененной.

2. Область применения ЦСПУ.

3. Виды датчиков положения исполнительных механизмов, принцип действия.

4. Назвать и дать краткую характеристику принципов управления многодвигательными системами.

 

 

Лабораторная работа № 8